长三角典型城郊农田土壤-浙贝母重金属迁移特征研究

城郊生态系统中土壤重金属分布及其在土壤—植物系统的迁移和富集特征是城乡共生体土壤安全研究的热点问题。以典型经济作物浙贝母(Fritillaria thunbergii)为例,基于野外采样和实验分析,对长三角代表性城郊农田中土壤—植物系统重金属的分布、富集和迁移特征开展研究。结果表明:受人类活动的影响,城郊农田土壤中重金属除Cr外,Cu、Zn、As、Cd和Pb的平均含量超过土壤背景值,并且不同重金属在空间分布上表现较高的空间异质性。除Cd和Cr外,浙贝母植株不同部位重金属含量表现为叶、茎显著高于鳞茎,叶中重金属含量可达到鳞茎的5～10倍,表明叶比鳞茎更易富集重金属。重金属迁移系数分析表明,Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb主要富集在浙贝母植株的地上部分,且不同重金属在植株中的迁移和富集能力具有较大的差异。浙贝母地上部分对Cr、As和Pb的富集能力较低,对Cu、Zn和Cd的富集能力相对较强。相比而言,鳞茎对不同重金属的富集能力均较弱,综合污染评价也表明,浙贝母鳞茎中重金属含量并未超过污染标准。     

长三角典型城郊不同土地利用土壤抗生素组成及分布特征

阐明不同土地利用条件下土壤抗生素的组成及其分布特征对于正确客观认识抗生素的空间扩散迁移过程具有重要意义.本研究选取长三角典型城郊地区宁波樟溪流域,在流域内根据土地利用、地形特征等布设样点采集0~40 cm深度土壤样品,利用固相萃取和HPLC-MS/MS测定土壤中抗生素含量,研究不同土地利用类型中土壤抗生素的组成及其含量,以及土壤抗生素在城郊地区的空间分布特征,并对其来源和影响因素进行了初步探讨.研究结果表明,流域内土壤抗生素分布具有较大的空间差异性,抗生素含量范围为0.05~395.55μg·kg~(-1).不同土地利用类型土壤中抗生素含量与组成差异较大,农田土壤抗生素含量范围0.35~395.55μg·kg~(-1),主要成分为四环素类(TCs),约占81.45%;林地土壤抗生素含量显著低于农田,含量范围为0.07~3.65μg·kg~(-1),主要成分为喹诺酮类(QNs),约占70.04%;园地土壤抗生素含量与组成介于两者之间,主要包括TCs(67.63%)和QNs(29.55%),含量范围为0.05~26.43μg·kg~(-1),显著低于农田,但与林地之间没有显著差异.本研究选用距城镇距离、距道路距离、海拔以及土壤C/N来表征人类活动的影响,数据分析表明土壤抗生素含量随4个指标的增加而降低,同时Spearman相关分析表明选取的4个指标均对土壤抗生素总含量具有显著的负影响(P0.01).研究结果表明典型城郊土壤抗生素污染主要受土地利用的影响,其含量则随人类活动强度的减弱而降低.     

典型城郊土地利用格局对水体抗生素的影响研究

阐明城郊地区土地利用格局对水环境中抗生素的影响,对维持城乡共生体水土安全和保障人居环境健康有重要意义.本研究基于典型城郊流域的定位监测,比较了不同等级子流域水体抗生素的组成、浓度和分布特征,探讨了土地利用格局对水体抗生素的影响.结果表明,研究区水体中抗生素浓度为1.126~54.236 ng·L^-1,不同等级子流域水体抗生素的种类和浓度有较大的差异.子流域土地利用结构与水体抗生素的种类和浓度密切相关,由主坐标分析（PCoA）可知,具有相似土地利用结构的子流域水体抗生素组成和浓度具有相似性.相关分析表明,子流域中城镇、农田和林地的面积比例与水体中四环素类抗生素（TCs）的浓度密切相关,而园地面积比例与水体中磺胺类抗生素（SAs）的浓度关系密切.耦合景观格局分析表明,水体抗生素总浓度与香农多样性指数（SHDI）和蔓延度指数（CONTAG）呈显著相关性（p<0.05）;四环素类抗生素与边界密度（ED）、香农多样性指数、均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数和聚集度指数（AI）呈显著相关性（p<0.05）.通过构建逐步回归模型进一步表明,水体抗生素的浓度与园地、林地面积和香农多样性指数关系密切.研究结果表明受人类活动干扰程度大、景观破碎化较为严重的区域水体抗生素的浓度较高.     

长三角典型城郊土壤抗生素空间分布的影响因素研究

阐明土壤抗生素的空间分布特征对于认识抗生素的空间扩散和迁移过程、控制土壤抗生素污染、维护土壤安全具有重要意义.本研究通过空间采样,系统分析了长三角地区典型城郊流域土壤抗生素的空间分布特征,并探讨了人类活动、土壤性质和微生物群落对土壤抗生素分布的影响.结果表明,农田土壤中抗生素含量显著高于园地和林地,其中,检出浓度顺序为:四环素类(TCs)喹诺酮类(QNs)大环内酯类(MLs)磺胺类(SAs),平均含量分别为41.43、11.38、0.15、0.09μg·kg~(-1),农田土壤抗生素含量与有机肥施用密切相关.Spearman相关分析结果表明,TCs、QNs、SAs及抗生素总含量与距城镇距离、距道路距离、海拔及C/N具有显著的负相关性(p0.05),表明这3类抗生素的空间分布受人类活动的强烈影响,而MLs含量与人类活动的关系则较弱.土壤养分、颗粒组成、pH、容重等对抗生素的吸附、迁移、降解等环境行为具有强烈的影响,其空间异质性影响了土壤抗生素空间分布的差异性.土壤微生物群落与土壤抗生素之间具有较为复杂的联系,研究发现,部分变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门及浮霉菌门细菌与土壤抗生素含量呈现负相关.方差分解分析揭示出土壤性质、人类活动及其相互作用是土壤抗生素空间分布的主要影响因素,对土壤抗生素分布空间变化的总解释度接近于58%,达到了较高水平.     

城郊流域源汇景观格局与水体抗生素的关系

阐明城郊地区土地利用格局对水体抗生素的影响,对于维护水质安全和城乡居民健康具有重要意义.本研究以长三角典型城郊宁波樟溪流域为例,基于不同子流域定位监测,研究了城郊流域水体抗生素的组成和分布特征,基于源汇景观模型探讨了流域源汇景观格局特征对水体抗生素的影响.结果表明,不同子流域水体抗生素含量和种类存在较大差异,抗生素的浓度变化范围为1.12～53.74 ng·L~(-1).景观分析表明研究区从上游到下游"源"景观的面积逐渐增大,而"汇"景观的面积逐渐减小.不同子流域水体抗生素的非度量多维尺度分析(NMDS)发现具有相似源汇景观格局的子流域水体抗生素组成和含量具有一定的相似性.土地利用的组成及其在海拔、坡度和距离上的分布都对水体抗生素浓度有不同程度的影响.相关分析和冗余分析(RDA)表明,源汇景观负荷比指数(LWLI)与水体抗生素浓度呈正相关关系,子流域LWLI越大其水体抗生素浓度越高.通过流域景观格局优化,使"源""汇"景观在空间上合理分布,可以减少水体抗生素污染.