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荆延德教授研究团队在环境污染修复与南四湖流域非点源污染方面取得系列科研进展

信息来源: 发布日期: 2018-04-20浏览次数:

 

伴随着全球工业化和城市化的迅速发展,作为环境主要载体之一的土壤因工矿业、农业生产等人类活动造成的重金属污染越来越严重。土壤被重金属污染之后,不仅影响农作物的产量和品质,而且会进入食物链并逐渐累积放大,进而影响人类健康。因此,对土壤重金属的修复研究一直是环境污染修复领域的一个热点。南四湖流域是鲁南、苏北地区的重要水源地,也是国家南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊。随着南四湖流域工农业的快速发展,污染物入湖量不断增加,非点源污染成为导致南四湖流域水质恶化和水体富营养化的主要因素。因此,在南四湖流域开展非点源污染及土地利用变化研究可为解释流域内非点源污染状况及开展防治工作提供较为重要的科学依据。

近年来,荆延德教授研究团队在教育部人文社会科学研究一般项目、山东省自然科学基金面上项目等项目的支持下,利用多种材料钝化剂对山东棕壤、茶园土壤重金属污染进行修复研究,取得了系列研究成果;以山东省和南四湖流域为对象,运用输出系数模型和等标污染负荷法进行了非点源TN、TP污染的负荷估算、输出风险评估及其对土地利用变化的响应的相关研究,在区域农业非点源污染的控制、评估等方面取得了可喜成绩:

丰富了土壤重金属修复材料—生物炭的材料来源及改性方法,并进行钝化剂作用于土壤的修复效果研究。在广泛探索生物炭材料来源的基础上,拓展了植物和动物来源的生物炭原料,先后探索了空心莲子草、玉米秸秆、小麦秸秆、鸡粪等材料的制炭方法;对不同动植物来源生物炭进行了物理或化学改性方法的研究;分析了改性对生物炭理化性质及其对山东省棕壤和日照茶园土壤修复能力的影响。目前,正在开展生物炭基复合吸附剂响应面优化方面的相关研究。

完成了南四湖流域非点源污染的负荷估算、输出风险评估及其对土地利用变化的响应研究。以南四湖流域为研究对象,基于3S技术,运用输出系数模型和等标污染负荷法,对流域氮、磷非点源污染时空演变特征进行分析,运用聚类分析法进行氮、磷污染防治分区演变分析,以子流域为最小单元估算南四湖流域非点源污染输出风险值。通过进行土地利用变化幅度分析、动态度分析、空间动态分析和转移矩阵分析等方法,对流域1990年以来土地利用变化趋势进行分析,运用贡献率和单位贡献率指数等概念分析流域非点源污染负荷对近24年来土地利用变化的响应,并分析了风险随土地利用、坡度和县市区变化特点。此外,利用CA-Markov模型模拟了2020年土地利用变化,运用回归模型模拟2020年化肥使用量,确定耕地输出系数,模拟2020年非点源污染输出风险空间分布。研究完善了南四湖流域非点源污染问题的研究体系,为南四湖流域经济社会发展与生态环境保护相协调提供了决策依据和理论参考。

进行了山东省面源污染分析与评估,并提出了相应的治理对策。基于“压力-状态-响应”机制,在详细分析了山东省农业面源污染现状的基础上,从多尺度(时间尺度、空间尺度)、多角度(流域单元、地形地貌单元、气候单元等)、多方法(清单分析法、等标污染负荷法等)入手,综合分析与评价了山东省农业面源污染负荷的时空特征,并对山东省农业面源污染进行了控制分区及防治对策研究,研究成果对全省农业面源污染的控制具有较为重要的实践指导意义。

主要研究成果:

[1] Hao Hao, Jing Yan-de*, Ju Wen-liang, Shen Lei, Cao Yong-qiang. Different types of biochar: effect of aging on the Cu(II) adsorption behavior[J], Desalination and Water Treatment, 2017, 95: 227~233

[2]荆延德,樊蕊.基于CNKI和WOS的非点源污染模型的研究热点及趋势分析[J/OL].生态学报,2018(11). DOI: 10.5486/stxb201706021019

[3]鞠文亮,荆延德*.陈化处理对棉花秸秆生物炭理化性质的影响[J].环境科学学报,2017,37(10):3853-3861.

[4]韩梦杰,荆延德*.花生秸秆生物炭输入对棕壤中铜形态转化及其有效性的影响[J].土壤通报,2017,48(06):1486-1492.

[5]申磊,荆延德*,鞠文亮,孙小银.施加不同种类生物质炭及冻融交替后土壤吸附Cu(Ⅱ)的变化[J].土壤通报,2017,48(04):975-981.

[6]荆延德,张华美,孙笑笑.基于输出系数模型的南四湖流域非点源污染输出风险评估[J].水土保持通报,2017,37(03):270-274+278.

[7]荆延德,刘兴,孙小银,王世亮,鞠文亮.秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)的吸附效应及影响因素[J].土壤通报,2016,47(04):998-1006.

[8]荆延德,巩晨,孙小银,王世亮,鞠文亮.棉花、花生秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)运移的影响[J].水土保持通报,2016,36(03):50-55.

[9]鞠文亮,荆延德*,刘兴.生物炭陈化的研究进展[J].土壤通报,2016,47(03):751-757.

[10]林雪原,荆延德*.山东省南四湖流域农业面源污染评价及分类控制[J].生态学杂志,2014,33(12):3278-3285.