Remediação de solos e lençóis freáticos em postos de gasolina via processo de fenton: estudo de caso

Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto

Aspectos ecofisiológicos da germinação de sementes e do estabelecimento de plântulas de Euterpe edulis Mart.

Euterpe edulis Mart. é a palmeira nativa mais abundante e uma das espécies mais exploradas comercialmente da Floresta Atlântica, sendo confirmada como espécie ameaçada de extinção, na lista de 2008 do Ministério do Meio Ambiente. Os aspectos abióticos (temperatura, desidratação, teor de água do solo, submersão) e bióticos (presença das camadas externas do fruto, posição da semente na serapilheira e predação) foram analisados na germinação das sementes e no estabelecimento de plântulas. Foram realizados testes de germinação com temperaturas constantes de 15, 20, 25, 30 e 35C e alternada de 20-30C, sob fotoperíodo de 8 horas. A desidratação das sementes foi avaliada utilizando diferentes teores de umidade 10, 15, 17, 20, 25, 27, 30, 35, 37, 39 e 42%. O efeito do teor de água do solo foi avaliado utilizando diferentes teores de umidade 11, 14, 19, 22, 26, 32, 37 e 42%. Para avaliar o tempo de armazenamento em água, foram realizadas duas retiradas mensais e uma retirada quinzenal. Frutos e sementes foram avaliados quanto à diferença na germinação. Para avaliar o efeito da predação, as sementes foram dividas em três classes de peso, e posteriormente cortadas, retirando-se 25% e 50% do endosperma, e sementes controle. A parte aérea foi totalmente removida de plântulas com dois estágios de desenvolvimento diferentes. Para avaliar a posição na serapilheira as sementes foram colocadas sob e sobre a serapilheira em três condições de intensidade luminosa. As melhores temperaturas de germinação para a espécie foram a constante de 25C e alternada de 20-30C. A redução nos teores de água na semente promoveu a queda na germinação das sementes. Os teores de água do solo de 11 e 42% causaram a redução drástica na germinação. Sementes armazenadas em água por 30 dias apresentaram redução de aproximadamente 50% na germinação, e com 75 dias ocorreu redução drástica. A presença das camadas externas do fruto prejudicou significativamente a germinação das sementes. As sementes foram capazes de germinar mesmo com remoção do endosperma. Além disso, as plântulas foram capazes de emitir nova parte aérea após sua remoção, para os dois estágios de desenvolvimento testados. Sementes sob a serapilheira apresentaram melhor germinação nas três condições de intensidade luminosa. Concluímos que as sementes do palmiteiro apresentam exigências para a germinação em relação, à desidratação das sementes, à disponibilidade hídrica do solo, ao tempo de armazenamento em água, além da importância da interação entre a espécie e animais dispersores que retiram as camadas mais externas do fruto. Em relação à simulação da predação a grande reserva nutritiva permite que as sementes germinem e as plântulas se estabeleçam mesmo com a remoção de 50% do endosperma, e da remoção total da parte aérea, e a presença da serapilheira mantém um ambiente favorável, principalmente em relação à umidade para germinação das sementes do palmiteiro.

Avaliação dos parâmetros de compressibilidade da camada de argila mole da Baixada de Jacarepaguá, após longo período de sobrecarga de aterro.

Foram realizados ensaios de adensamento, SIC e CRS, em amostras retiradas de um depósito argiloso muito mole, na Baixada de Jacarepaguá, 15 anos após a execução de um aterro. As amostras foram retiradas do mesmo local onde foram obtidas as amostras da primeira campanha, por ocasião do projeto. Os ensaios CRS, realizados com diferentes velocidades de deformação, são comparados aos resultados dos ensaios SIC da campanha atual de investigação. Os parâmetros geotécnicos da camada de argila muito mole, 15 anos após a construção do aterro, são comparados aos parâmetros da camada original. O aumento das tensões de sobreadensamento e redução do OCR são obtidos da interpretação dos ensaios atuais. A grandeza do recalque foi inferida a partir da nova estratigrafia, através da espessura atual da camada na região investigada, pela variação do índice de vazios e pela variação do teor médio de umidade. Os recalques previstos originalmente, incluindo a parcela de compressão secundária, são comparados aos recalques inferidos e medidos através de placa de recalque. As principais conclusões da pesquisa sugerem que a qualidade dos corpos de prova da primeira campanha foram superiores aos atuais, apesar dos cuidados com a amostragem, transporte das amostras e preparação dos corpos de prova no laboratório na segunda campanha de ensaios. Atribuiu-se esta ocorrência ao processo construtivo, que impôs movimentação excessiva ao maciço argiloso, interferindo com suas características de maior uniformidade em seu processo de deposição natural. Os ensaios de adensamento com diferentes velocidades de carregamento apresentaram comportamento similar, com variação da posição relativa das curvas e x σv, com ensaios mais rápidos exibindo maiores índices de vazios. As curvas do índice de vazios versus tensão efetiva ilustram, de forma acentuada, a redução significativa do índice de vazios da segunda campanha em relação ao solo natural, antes do lançamento do aterro. Os recalques previstos e os obtidos, seja pela instrumentação, seja pelos demais registros, indicam valores bastante próximos, em face da variabilidade da estratigrafia e dos parâmetros geotécnicos inerentes à natureza dos depósitos sedimentares.

Estudo Experimental da Camada de Cobertura do Aterro Morro do Céu, Niterói - RJ.

Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre os conceitos de solos não saturados e descreve os diversos tipos de camada de cobertura usadas em aterro de resíduos sólidos urbanos. Apresenta trabalhos científicos que contemplam curvas características de solos tropicais brasileiros. Caracteriza o solo usado antigamente como camada de cobertura do Aterro Morro do Céu e este solo com adição de 5% de bentonita. Determina a curva característica desses dois solos pelo Método do Papel Filtro e pela Placa de Sucção e, em seguida, Placa de Pressão. As curvas obtidas por esses métodos apresentaram diferenças. A adição da bentonita no solo teve como objetivo avaliar o desempenho do mesmo. O solo com adição de bentonita apresentou maior plasticidade, menor permeabilidade e maior capacidade de retenção de água no solo. Apresenta a modelagem de camadas monolíticas, camadas monolíticas evapotranspirativas, barreiras capilares, barreiras capilares evapotranspirativas através do uso do Programa VADOSE/W como ferramenta para aferição.

基于土壤水分平衡原理的毛乌素沙地草地种植咨询系统

本研究初步建立了基于土壤水分平衡原理的毛乌素沙地草地种植咨询系统“ASSG”，该系统用于进行毛乌素地区沙地草地利用和种植管理咨询，并可进行更新知识库和存储有关咨询结果的操作。该系统适用于田间工作者、农场管理者、有关科研人员以及任何对生态科学和自然资源管理感兴趣者。 在文中描述了该咨询系统的开发过程，即系统的需求分析、设计、实现和运行，该系统实现了专家系统和仿真模型的结合，该模型即基于水分平衡的最佳植被覆盖率模型，有如下初步结论产生：土壤水分的平衡随植被覆盖率变化的情况（上升或下降）取决于立地条件的差异，笼统地讲“植被覆盖率越高越好”或“植被覆盖率一概不宜太高”未免失之偏颇。 在解决复杂的生态学问题时人工智能／专家系统技术的应用以及在定性模型和方法（如专家系统）的应用中使用定量模型（如仿真模型）正处于发展之中，本系统的实现是应用专家系统与仿真模型结合的方法解决实际生态学问题的又一个例子。

农牧交错区不同植物群落的根冠比特征及土壤呼吸日动态的观测研究

本论文对草地群落地上/地下生物量构成、根冠比特征及其影响因子以及土壤呼吸测定方法比较等的国内外研究进展和主要成果进行了综述，在此基础之上对地处我国北方农牧交错带中段的内蒙古多伦县境内的18种草地群落（包括天然草地和人工草地群落）进行了相关内容的研究工作。 在2002年生长季期间，对这18个植物群落中选取的16个进行了群落学调查，测定了其地上、地下生物量，同时测定了土壤含水量、土壤容重、土壤全氮含量和土壤有机质含量。分别分析了地上、地下生物量以及根冠比（root to shoot ratio）与这些立地因子间的相关关系。同期，从18个群落中选定10个代表性群落测定其土壤呼吸速率，测定方法选用了动态红外气体分析法 (Infra red gas analysis， abbreviated as IRGA)和碱液吸收法（Alkali absorption, abbreviated as AA）。对这两种方法的测定结果进行了比较分析，同时分析了不同群落间土壤呼吸变化与土壤水分和养分状况等的相关关系。主要结论如下： ①16种植物群落的地上和地下生物量差异明显，地上生物量变化范围在80~500 g•m-2之间;相比之下，地下生物量的变化范围要大得多，16个群落中地下生物量最小的为猪毛菜群落，最大的为拂子茅群落，分别为533 g•m-2和2590 g•m-2。群落的根冠比在1.5～11.21之间，平均根冠比为 5.69。 ②土壤含水量对地上和地下生物量有着重要的影响，土壤含水量高的样地（羊草样地）较含水量低（小米蒿样地）的样地地上生物量高，反之亦然。但含水量与地下生物量之间的这种关系却不明显，即土壤含水量高的样地其地下生物量并不一定比含水量低的样地地下生物量高;根冠比与土壤含水量之间基本上呈负相关。土壤全氮含量和有机质含量与地上、地下生物量也存在着一定的正相关关系，而土壤容重却与生物量存有负相关关系;根冠比与土壤全氮、有机质和容重的关系正好与此相反，即根冠比与全氮和有机质含量呈负相关，与容重为正相关。 ③10种植物群落土壤呼吸的昼夜变化比较明显，均为单峰型曲线，主要受土壤温度的驱动，但同时也受到当日降水情况和云量、风速等气象因子的较大影响。因此，影响到这些群落土壤呼吸日动态的一致性，使得规律性并不明显。 ④用碱液吸收法和动态密闭气室法测定的10个群落的土壤呼吸速率变化范围分别为394~894mg C•m-2•d-1和313~2043 mg C•m-2•d-1，其中碱液吸收法测定结果平均为动态气室法的67.5%，明显低于动态密闭气室法。 ⑤两种测定方法具有很好的相关性，R2为0.8739。本研究中发现，在土壤呼吸速率低的情况下，两种方法的测定结果十分接近，甚至碱液吸收法的测定结果稍大于动态密闭气室法;而在土壤呼吸速率较高的情况下，动态密闭气室法测定结果则显著高于碱液吸收法。上述结果与国内外同类研究的结果高度一致，从而为校正我们以往采用碱液吸收法在该区域的测定结果提供了可靠依据。 ⑥各个群落间的土壤呼吸变化与立地土壤水分和土壤养分之间存有一定的相关关系，但并不显著，可能与这些群落土壤呼吸测定不是在同一天进行有关。

放牧与围栏羊草草原土壤呼吸作用研究

基于静态箱式法，在内蒙古典型羊草草原围栏与自由放牧样地对土壤呼吸作用及其影响因子进行连续两年野外对比观测。结果表明，围栏内外土壤呼吸作用的日、季动态差异不大，日动态呈单峰型曲线，高峰值一般出现在午间11：0014：00，最低值出现在凌晨1：003：00。从整个生长季节来看，土壤呼吸作用的最大值出现在6月中旬到7月底，随后逐渐降低。整个观测期间围栏与放牧样地土壤呼吸作用平均值分别是219.18 mg CO2•m-2•h-1和111.27 mg CO2•m-2•h-1，围栏样地土壤呼吸作用明显高于放牧样地，可能与土壤含水量改善和生物量增加有关。对影响土壤呼吸作用的因子分析表明，放牧使土壤含水量和相对湿度明显降低，而对气温、大气CO2浓度和光合有效辐射的影响并不大，且放牧使羊草净光合速率的影响明显增加，而对气孔导度和胞间CO2浓度影响不大。围栏样地土壤呼吸作用与各影响因子的相关性从大到小依次为土壤含水量、净光合速率、气温、相对湿度、大气CO2浓度、胞间CO2浓度、气孔导度和光合有效辐射，其中土壤含水量和气温是影响土壤呼吸作用的主要环境因子，净光合速率是主要的生物因子。尽管放牧改变了土壤呼吸速率，但土壤呼吸作用各影响因子的排列顺序基本上没有改变,只是发生了量的变化。选择目前常用的土壤呼吸作用水热因子模型，在放牧与围栏羊草草原分别进行了验证和评估。在低温低湿条件下，土壤呼吸作用主要受温度调控，然而，随着温度升高和水分增加，温度单因子模型不能模拟水分对土壤呼吸作用的激发作用。在干旱半干旱的典型草原区，土壤呼吸作用主要受土壤含水量影响，而如果把温度的调控作用考虑进去能进一步提高模型的预测能力。在围栏样地，水热双因子线性模型的相关系数高于其它模型，可以解释土壤呼吸作用82%以上的变化情况，而对于放牧样地来说，指数模型、指数-乘幂模型和指数-Arrhenius方程的相关系数(R2=0.87-0.88)高于线性模型(R2=0.73-0.79)。 在温室实验中，通过模拟典型草原优势植物种羊草不同密度对土壤呼吸作用的影响，采用根系生物量梯度外推法对羊草种群根呼吸作用与微生物呼吸作用进行了区分。结果表明，羊草根系呼吸速率在生长初期最大, 达到33.5 mg CO2•gDW-1•h-1, 随着植物生长逐渐降低而趋于稳定, 在1.1~2.0 mg CO2•gDW-1•h-1之间变动。整个生长季节根呼吸作用占土壤呼吸总量比例从9.7%逐渐上升到52.9%，平均值为36.8%。尽管随着生长根呼吸速率逐渐降低, 但根系生物量的增加却使根呼吸作用所占比例不断升高。

内蒙古克氏针茅草原土壤呼吸作用研究

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环中的重要环节，是土壤与大气之间碳交换的主要输出途径。草地生态系统土壤呼吸作用研究在全球碳循环研究中占有十分重要的地位和作用。本研究选取我国内蒙古锡林郭勒盟典型草原区内的克氏针茅草原作为研究对象，基于Li-6400-09便携式土壤呼吸观测系统2005年生长季的野外观测资料，研究了克氏针茅草原土壤呼吸速率的日、生长季动态及其影响因子。研究结果表明： (1)　2005年生长季，克氏针茅草原土壤呼吸速率的日、生长季动态均呈单峰型曲线变化;日最大值和最小值分别出现在10:0013:00和凌晨4:00左右;生长季日均最大值(0.14mgCO2m-2s-1)出现在6月份，日均最小值(0.03mgCO2m-2s-1)出现在8月份。与以往典型草原土壤呼吸研究相比，峰值和最低值出现时间均提前。 (2)　在日尺度上，随着生长期的变化，控制土壤呼吸变化的环境因子有所不同。其中生长季初期和末期土壤呼吸速率日动态的限制因子主要为总辐射，而生长季中期，控制因子为气温和土壤含水量(010cm、1020cm)。在整个生长季的尺度上，影响土壤呼吸动态的环境因子主要为土壤含水量(010cm、1020cm、2030cm)、总辐射和土壤温度(10cm、15cm、20cm)，其协同作用可解释土壤呼吸变化的92%。其中约有72％的土壤呼吸作用变异是由表层土壤含水量(010cm、1020cm)和总辐射共同决定的，而010cm土壤含水量可单独解释土壤呼吸生长季变异的51%。 (3)　克氏针茅草原地上生物量的生长季变化呈单峰曲线型，8月份达到峰值。地下生物量和总生物量(地上和地下之和)在整个生长季的变化比较平缓，但在6月份和9月份分别出现一个峰值。其中，地上生物量是决定同一时间不同地点土壤呼吸速率变化的主要影响因素;而地下生物量对同一地点不同时间土壤呼吸速率变化的作用更为显著。其中地下生物量可解释土壤呼吸速率在整个生长季变异的25％。 (4)　通过灰色关联度方法综合分析环境因子与生物因子(地上和地下生物量)得到各影响因子与日均土壤呼吸速率生长季变化密切程度的相对顺序：0~10cm土壤含水量>地下生物量>10~20cm土壤含水量>20~30cm土壤含水量>气温>20cm土壤温度>5cm土壤温度>15cm土壤温度>10cm土壤温度>地上生物量>总辐射。结果表明：在2005年生长季，土壤含水量(0~10cm)是控制克氏针茅草原日均土壤呼吸速率生长季变化的主导影响因素，其次是植被的地下生物量。气温与土壤呼吸生长季变化的密切程度大于各层土壤温度。而地上生物量和总辐射对日均土壤呼吸生长季变化的影响最弱。

Growth, osmoregulation and ion accumulation in the coastal halophyte Arthrocnemum indicum under field conditions

Life cycle and population biology of a perennial halophyte Arthrocnemum indicum Willd, was studied from February 1992 to January 1993. During the 12 months, the population was exposed to great variations in soil salinity from 35 to 58 ms/cm2 and soil moisture ranging from flood to drought levels. Seasonal changes in dry weight are directly related to soil salinity stress. When salinity levels become low, the dry matter production increases. A little increase in dry weight from April to July indicates that more negative soil water potentials were limiting plant growth. Proline content increased considerably during the dry season with a corresponding increase in salinity. Water soluble oxalate did not vary much with changes in salinity.

环境变化对内蒙古草原小叶锦鸡儿和羊草土壤氮素转化的影响

氮素是影响内蒙古温带典型草原植物生长和初级生产力的主要因素之一，土壤氮素的可利用性及其对全球环境变化的响应对于预测生态系统碳氮平衡显得尤为重要。空气中的游离氮和土壤中的有机氮必须通过固氮作用和矿化作用，转化为无机氮才能被绝大多数高等植物直接利用，氮素转化决定土壤氮素有效性。因此，研究环境变化对草原灌丛豆科固氮植物小叶锦鸡儿和草原优势植物种羊草土壤氮素转化重要生物过程的影响，对于进一步了解草原氮库变化及其对环境变化的可能响应有重要意义。 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站，利用开顶式生长室（Open-top chamber，OTC）控制实验模拟环境变化，经过三年的实验处理，研究氮素、水分和CO2浓度变化对小叶锦鸡儿根瘤生长和共生固氮、小叶锦鸡儿和羊草土壤净氮矿化速率的影响。观察小叶锦鸡儿根瘤形态和数量、测定根瘤长度和生物量以及固氮酶活性、测定土壤净氮矿化速率和土壤酶活性，探讨小叶锦鸡儿和羊草土壤氮素转化对环境变化响应机理。 结果表明，三年生桶培小叶锦鸡儿根瘤多着生于侧根，以浅黄色的小型球状根瘤为主，其次是棕褐色的棒状和纺锤状根瘤，较大型的褐色Y状根瘤相对较少。添加氮素极显著地抑制根瘤生长发育及其固氮酶活性，这种抑制效应随着水分增加和CO2浓度升高有所减缓。随着水分的增加，根瘤形态多样，根瘤着生部位由主根渐向侧根再向须根发展，根瘤数量和重量也显著增加。水分和CO2浓度升高，固氮酶活性增加但是未达到显著水平。小叶锦鸡儿根瘤生长及其固氮酶活性在加水条件下最好，水分可能是限制内蒙古半干旱草原小叶锦鸡儿固氮能力的关键因素。 环境变化影响小叶锦鸡儿土壤无机氮库。添加氮素处理，土壤无机氮库显著增加。添加氮素后，土壤脲酶活性显著降低，铵态氮和无机氮都出现明显的氮固持，但硝化速率增加，可能是由于添加氮素后土壤化学性质改变更利于硝化细菌进行硝化活动。随着水分和CO2浓度的升高，由于植物生长需求更多氮素的供应，土壤无机氮库显著降低。水分和CO2浓度处理对小叶锦鸡儿土壤脲酶活性和净氮矿化速率没有显著影响，但是能一定程度上减缓了氮素的负效应，促使无机氮的转化，使土壤微生物对铵态氮和无机氮的固持减少。但是蛋白酶活性和硝酸还原酶活性对三种环境因子响应均不敏感，脲酶对环境因子的变化最为敏感。小叶锦鸡儿土壤氮素转化与土壤理化性质密切相关，环境因子通过影响土壤脲酶活性以及土壤酸碱度等影响土壤矿化速率，进而影响土壤无机氮浓度和植物可利用氮。 羊草土壤无机氮库与小叶锦鸡儿土壤无机氮库对环境变化的响应较为一致，添加氮素羊草土壤无机氮含量显著增加，水分增加土壤无机氮含量显著降低。添加氮素使硝化速率显著增大，氨化速率和净氮矿化速率降低，但是未达到显著水平，铵态氮和无机氮出现固持现象。水分的增加降低土壤无机氮库，刺激脲酶活性，微生物对铵态氮的矿化作用增加，但是硝态氮的矿化作用受抑制，对净氮矿化没有影响。CO2浓度升高对羊草土壤无机氮库和土壤氮素矿化都没有显著地影响，但是CO2浓度升高在适宜水分下通过刺激土壤微生物活性，促进脲酶活性和无机氮的转化。羊草土壤酶活性对氮素和CO2浓度的响应与小叶锦鸡儿土壤酶活性的响应一致。 综上，不同环境因子对氮素转化过程影响不同，氮素添加抑制小叶锦鸡儿根瘤及其固氮酶活性，降低小叶锦鸡儿和羊草土壤净氮矿化速率。水分和CO2浓度升高一定程度上缓解了氮素对固氮酶活性以及土壤净氮素矿化速率的抑制作用，有利于土壤氮素转化。

内蒙古温带草原群落结构和生态系统功能对火烧、氮素添加和地形的响应

我国北方温带草原是欧亚大陆草原生物群区的重要组成部分，对于区域和全球的碳循环和平衡起着重要的作用。频繁的自然或人为干扰能够改变草原生态系统的群落结构和生态系统功能，从而影响生态系统为人类提供的产品和服务。本研究选取位于内蒙古多伦县的半干旱温带草原，研究火烧、氮素添加和地形以及它们的综合作用对该地区植物生产力、植物多样性、盖度和土壤呼吸的影响；另外，我们比较研究了由于地形因素而存在于草原地区的林地群落与其邻近草地的碳氮库和循环；旨在探讨我国北方温带草原地区人为干扰对草原生态系统结构与功能的影响以及该地区林地和草地碳氮库和循环的差异机理，以期为模型模拟本地区的生态系统碳循环提供理论依据和数据支持，具体研究结果如下： 1. 2006–2008 年，通过研究植物多样性和盖度对地形、火烧和氮素添加及其交互作用的响应，结果表明：半干旱草原植物物种数、香农威纳指数、均一性指数和盖度均表现出显著的年际变化。坡下的物种数、香农威纳指数和均一性指数均低于坡上。坡下较高的羊草(Leymus chinensis)、冰草(Artemisia frigida)、唐松草(Thalictrum petaloideum)和冷蒿(Agropyron cristatum)的盖度导致坡下的群落总盖度、禾本科草和非禾本科草盖度分别比坡上高22.5%、9.6%和13.2%。春季火烧提高了物种数、香农威纳指数和均一性指数。火烧对群落总盖度影响较小是由于火烧后非禾本科草冷蒿盖度的降低抵消了禾本科草羊草、冰草和针茅(Stipa kryroii)盖度的增加。施氮肥后物种数、香农威纳指数和均一性指数均降低。禾本科草羊草、冰草和针茅以及非禾本科草唐松草盖度的增加导致施肥后群落总盖度、禾本科草和非禾本科草的盖度分别增加了23.6%、35.1%和21.2%。火烧对禾本科草和非禾本科草盖度的作用受地形和氮素添加的影响。地形、火烧和氮素添加对植物盖度的影响主要受土壤水分调控。 2. 2005–2008 年，通过研究净初级生产力(NPP)对火烧、氮素添加和地形及其交互作用的响应，结果表明：半干旱草原的NPP 具有显著的年际变化。火烧后地上净初级生产力(ANPP)、地下净初级生产力(BNPP)和BNPP/ANPP 分别增加了12.8%、22.2%和14.9%。ANPP 的提高是由于火烧后禾本科植物(主要是羊草、冰草和针茅)生物量的增加。与之相反，火烧降低了非禾本科草，特别是冷蒿的生物量。氮素添加提高了ANPP (54.8%) ，对BNPP 没有影响，导致施氮肥后BNPP/ANPP 显著降低(33.4%)。禾本科草羊草、冰草和针茅以及非禾本科草唐松草生物量的增加，是氮素添加提高ANPP 的主要原因。坡下的ANPP 和BNPP 分别比坡上高14.1%和8.2%，但地形对BNPP/ANPP 没有影响。坡下ANPP 的提高主要是由于坡下禾本科草羊草、冰草以及非禾本科草唐松草、冷蒿的生物量高于坡上。氮素添加和地形影响ANPP 和BNPP/ANPP 对火烧的响应。火烧、氮素添加和地形对NPP 和植物碳分配39%–75%的综合效应可由这三个因素的简单加和效应来解释。 3. 通过研究2005 和2006 年生长季内土壤呼吸对地形、火烧和氮素添加的响应，结果表明：坡下的季节平均土壤呼吸比坡上高6.0%。春季火烧在整个生长季内促进土壤呼吸，平均增幅达23.8%。另外，火烧对土壤呼吸的效应受到季节和地形的影响。施用氮肥增加了11.4% 的土壤呼吸。火烧和地形对土壤呼吸的影响主要受土壤水分和植物生长的调控；而施氮肥后土壤呼吸的增加，主要是由于氮素添加促进植物生长后根系活性和呼吸的提高。 4. 2006–2007 年，通过对林地群落及其邻近草原生态系统土壤温度、土壤水分、土壤机械组成、地上和地下生物量、凋落物现存量、土壤碳氮储量、土壤呼吸、氮矿化和土壤微生物生物量的比较研究，结果表明：林地的土壤温度比草地低5°C，而其土壤水分却比草地高3.1%(绝对差异)。尽管林地(11,928.1 g m–2)和草地(11,362.2 g m–2)的土壤碳储量差异不显著，由于林地较高的植物生产力导致其碳储量高于草地。与草地相比，林地具有较高的凋落物现存量及碳氮含量、土壤无机氮含量、矿化氮的累积量、微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤呼吸和微生物呼吸。草地和林地的氮矿化速率没有显著差异。由地形因素引起的水分差异对于调控林地和草地生态系统碳氮库和循环(土壤碳氮储量、BNPP、矿化氮的累积量)具有重要作用。林地与草地生态系统碳储量的差异影响了我国北方草原地区碳的评估。

Development of predictive models for cement stabilized soils

Factors that affect the engineering properties of cement stabilized soils such as strength are discussed in this paper using data on these factors. The selected factors studied in this paper are initial soil water content, grain size distribution, organic matter content, binder dosage, age and curing temperature, which has been collated from a number of international deep mixing projects. Some resulting correlations from this data are discussed and presented. The concept of Artificial Neural Networks and its applicability in developing predictive models for deep mixed soils is presented and discussed using a subset of the collated data. The results from the neural network model were found to emulate the known trends and reasonable estimates of strength as a function of the selected variables were obtained. © 2012 American Society of Civil Engineers.

Heavy metals in plants and phytoremediation - A state-of-the-art report with special reference to literature published in Chinese journals

Goal, Scope and Background. In some cases, soil, water and food are heavily polluted by heavy metals in China. To use plants to remediate heavy metal pollution would be an effective technique in pollution control. The accumulation of heavy metals in plants and the role of plants in removing pollutants should be understood in order to implement phytoremediation, which makes use of plants to extract, transfer and stabilize heavy metals from soil and water. Methods. The information has been compiled from Chinese publications stemming mostly from the last decade, to show the research results on heavy metals in plants and the role of plants in controlling heavy metal pollution, and to provide a general outlook of phytoremediation in China. Related references from scientific journals and university journals are searched and summarized in sections concerning the accumulation of heavy metals in plants, plants for heavy metal purification and phytoremediation techniques. Results and Discussion. Plants can take up heavy metals by their roots, or even via their stems and leaves, and accumulate them in their organs. Plants take up elements selectively. Accumulation and distribution of heavy metals in the plant depends on the plant species, element species, chemical and bioavailiability, redox, pH, cation exchange capacity, dissolved oxygen, temperature and secretion of roots. Plants are employed in the decontamination of heavy metals from polluted water and have demonstrated high performances in treating mineral tailing water and industrial effluents. The purification capacity of heavy metals by plants are affected by several factors, such as the concentration of the heavy metals, species of elements, plant species, exposure duration, temperature and pH. Conclusions. Phytoremediation, which makes use of vegetation to remove, detoxify, or stabilize persistent pollutants, is a green and environmentally-friendly tool for cleaning polluted soil and water. The advantage of high biomass productive and easy disposal makes plants most useful to remediate heavy metals on site. Recommendations and Outlook. Based on knowledge of the heavy metal accumulation in plants, it is possible to select those species of crops and pasturage herbs, which accumulate fewer heavy metals, for food cultivation and fodder for animals; and to select those hyperaccumulation species for extracting heavy metals from soil and water. Studies on the mechanisms and application of hyperaccumulation are necessary in China for developing phytoremediation.

Effects of heavy metals on plants and resistance mechanisms

Goal, Scope and Background. As one of the consequences of heavy metal pollution in soil, water and air, plants are contaminated by heavy metals in some parts of China. To understand the effects of heavy metals upon plants and the resistance mechanisms, would make it possible to use plants for cleaning and remediating heavy metal-polluted sites. Methods. The research results on the effects of heavy metals on plants and resistant mechanisms are compiled from Chinese publications from scientific journals and university journals, mostly published during the last decade. Results and Discussion. Effects of heavy metals on plants result in growth inhibition, structure damage, a decline of physiological and biochemical activities as well as of the function of plants. The effects and bioavailability of heavy metals depend on many factors, such as environmental conditions, pH, species of element, organic substances of the media and fertilization, plant species. But, there are also studies on plant resistance mechanisms to protect plants against the toxic effects of heavy metals such as combining heavy metals by proteins and expressing of detoxifying enzyme and nucleic acid, these mechanisms are integrated to protect the plants against injury by heavy metals. Conclusions. There are two aspects on the interaction of plants and heavy metals. On one hand, heavy metals show negative effects on plants. On the other hand, plants have their own resistance mechanisms against toxic effects and for detoxifying heavy metal pollution. Recommendations and Outlook. To study the effects of heavy metals on plants and mechanisms of resistance, one must select crop cultivars and/or plants for removing heavy metals from soil and water. More highly resistant plants can be selected especially for a remediation of the pollution site. The molecular mechanisms of resistance of plants to heavy metals should be studied further to develop the actual resistance of these plants to heavy metals. Understanding the bioavailability of heavy metals is advantageous for plant cultivation and phytoremediation. Decrease in the bioavailability to farmlands would reduce the accumulation of heavy metals in food. Alternatively, one could increase the bioavailability of plants to extract more heavy metals.

Heavy metal pollution in China: Origin, pattern and control

Goal, Scope and Background. Heavy metal is among one of the pollutants, which cause severe threats to humans and the environment in China. The aim of the present review is to make information on the source of heavy metal pollution, distribution of heavy metals in the environment, and measures of pollution control accessible internationally, which are mostly published in Chinese. Methods. Information from scientific journals, university journals and governmental releases are compiled focusing mainly on Cd, Cu, Pb and Zn. Partly Al, As, Cr, Fe, Hg, Mn and Ni are included also in part as well. Results and Discussion. In soil, the average contents of Cd, Cu, Pb and Zn are 0.097, 22.6, 26.0 and 74.2 mg/kg, respectively. In the water of. the Yangtze River Basin, the concentrations of Cd, Cu, Pb and Zn are 0.080, 7.91, 15.7 and 18.7 pg/L, respectively. In reference to human activities, the heavy metal pollution comes from three sources: industrial emission, wastewater and solid waste. The environment such as soil, water and air were polluted by heavy metals in some cases. The contents of Cd, Cu, Pb and Zn even reach 3.16, 99.3, 84.1 and 147 mg/kg, respectively, in the soils of a wastewater irrigation zone. These contaminants pollute drinking water and food, and threaten human health. Some diseases resulting from pollution of geological and environmental origin, were observed with long-term and non-reversible effects. Conclusions. In China, the geological background level of heavy metal is low, but with the activity of humans, soil, water, air, and plants are polluted by heavy metals in some cases and even affect human health through the food chain. Recommendations and Outlook. To remediate and improve environmental quality is a long strategy for the polluted area to keep humans and animals healthy. Phytoremediation would be an effective technique to remediate the heavy metal pollutions.