蘭州大學(xué)

主要從事干旱區(qū)生態(tài)退化和土壤地下水環(huán)境污染控制修復(fù)、廢物資源化利用技術(shù)、環(huán)境規(guī)劃與風(fēng)險評價等方面的研究，以干旱區(qū)典型污染環(huán)境體為研究對象，聯(lián)合甘肅省內(nèi)環(huán)境保護科研院所和企業(yè)單位，在蘭州大學(xué)建立了以干旱區(qū)土壤地下水環(huán)境污染與控制修復(fù)為主攻方向的環(huán)境科學(xué)研究團隊。圍繞我國干旱區(qū)典型工礦型綠洲，開展了土壤地下水環(huán)境重金屬污染物、持久性有機污染物等的污染機理與控制修復(fù)技術(shù)研究工作。創(chuàng)新性成果主要包括：

1）系統(tǒng)地開展了典型綠洲區(qū)土壤重金屬污染空間變異規(guī)律研究，認為干旱區(qū)土壤主要重金屬物質(zhì)（Cd、Pb、Cu、Zn、Ni）含量空間變化，在工礦型綠洲和金屬礦產(chǎn)資源分布區(qū)，土壤表層重金屬含量明顯高于其相鄰地區(qū)，但絕大部分干旱區(qū)土壤重金屬含量低于“國家二級標準”；受人類活動影響，人為耕作導(dǎo)致土壤中重金屬Cd含量明顯增高，綠洲土壤中重金屬含量已明顯高于相鄰地區(qū)土壤中重金屬的含量；土壤中同種元素全量與其有效態(tài)含量間不都是呈顯著相關(guān)的；土壤理化環(huán)境也是影響元素有效態(tài)含量高低的主要因素。究其成因主要是：除成土母質(zhì)的差異性影響外，工業(yè)和生活污水灌溉是土壤重金屬污染的主要根源，另外城市大氣降塵對城郊綠洲土壤特別對下風(fēng)向區(qū)土壤重金屬含量有一定的影響。

2）開展了大田條件下土壤作物系統(tǒng)主要重金屬污染物的行為過程。在主要農(nóng)作物小麥、玉米組織間，重金屬吸收累積具有相同的態(tài)勢，即：根>莖>籽。但作物種類不同，對重金屬吸收累積的程度也大為不同；各元素在農(nóng)作物體內(nèi)遷移能力為 Zn> Cu > Ni> Cd> Pb；大田條件下作物體內(nèi)重金屬元素Cd、Pb的遷移能力，明顯高于小區(qū)試驗結(jié)果，在兩種生長環(huán)境條件下，農(nóng)作物體內(nèi)Cu、Zn的遷移能力基本一致。在根系界面非必需元素Cd、Pb在根系界面的遷移程度，主要取決于同種元素在土壤環(huán)境中的含量，必需元素Cu、Zn在根系界面的遷移程度，受同種元素含量高低的影響相對較小。在作物體內(nèi)積累量與土壤重金屬含量的關(guān)系表現(xiàn)為：高劑量區(qū)農(nóng)作物元素吸收系數(shù)小，但絕對吸收量大；低劑量區(qū)則相反。土壤理化性質(zhì)對元素遷移的也有明顯的影響，pH的升高、粘粒及粗粉砂粒含量的增加，可抑制重金屬由土壤向作物體遷移；而土壤有機質(zhì)含量、陽離子代換量對土壤作物體系中重金屬遷移無顯著影響。

3）現(xiàn)場與實驗條件下土壤重金屬物質(zhì)淋濾風(fēng)險研究表明：大田情形下外源重金屬輸入后，易在表土層累積，主要累積在0~45厘米土層間。重金屬污染物隨灌溉下滲水流也向下遷移，其縱向遷移深度最大為65厘米，大部分集中在45厘米以內(nèi)。灌溉模擬實驗發(fā)現(xiàn)：元素Cd、Cu、Zn縱向遷移，隨深度的增加迅速減少，而Pb、Ni無明顯的規(guī)律變化。野外淋濾試驗和室內(nèi)柱狀實驗發(fā)現(xiàn)：重金屬外源輸入后，絕大部分滯留在土壤耕作層。滯留量隨外源輸入量的增加而增大；但污染物高劑量時絕對遷移量大，低劑量時絕對遷移量小。所以，研究認為綠洲農(nóng)田受到重金屬大劑量、長時間污染影響時，存在對地下環(huán)境污染的潛在風(fēng)險，需要控制與治理；在制定重金屬污染土壤治理工藝技術(shù)路線，應(yīng)因元素種類不同而不同；只有進入土體重金屬元素的量在其合適的范圍內(nèi)時，使用淋洗技術(shù)治理土壤污染才會有效。

4）建立了用于干旱區(qū)綠洲土壤重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險評估程序和方法。在對干旱區(qū)綠洲土壤植物（作物）系統(tǒng)重金屬污染機理認識的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了適合綠洲土壤重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險評估技術(shù)。其創(chuàng)新點表現(xiàn)有：因作物（蔬菜）不同，元素不同，生物有效性不同。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了適合于干旱區(qū)綠洲生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)風(fēng)險評估模型和適合于綠洲區(qū)的潛在生態(tài)風(fēng)險評估指標體系，進而提出了適合于綠洲土壤重金屬污染防治管理對策與保護技術(shù)體系。并針對綠洲農(nóng)田空間分布上呈現(xiàn)斑塊或條帶狀零星分布特征，制定了塊狀和條帶狀綠洲土壤區(qū)采樣點的布設(shè)方法體系；在結(jié)合綠洲土壤具有獨特的理化與生物學(xué)環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，研制出綠洲土壤重金屬污染程度分級體系。

5）提出了綠洲土壤重金屬污染防治管理實施“源頭堵、中間控、末端治”的學(xué)術(shù)管理觀點。

源頭堵：在點源上，采取各種措施，控制重金屬污染物的排放；在灌溉方面，嚴格灌溉水質(zhì)監(jiān)管，杜絕通過灌溉途徑使重金屬物質(zhì)進入土壤；加強對含有重金屬的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)家肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料的質(zhì)量監(jiān)管，切斷生產(chǎn)原料中的重金屬物質(zhì)進入土壤中。

中間控（主要針對未污染或污染程度低的土壤環(huán)境）：確定主要農(nóng)作物的重金屬土壤環(huán)境容量；建立土壤重金屬污染監(jiān)測制度，開展動態(tài)監(jiān)測；調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)（依據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，確定適宜種植的作物種類）。

末端治（針對嚴重污染的土壤）：根據(jù)綠洲土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險評估結(jié)果，結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展需要和工程技術(shù)條件，治理污染土壤。

6）針對干旱區(qū)土壤苯類及苯胺類持久性有機物污染情況，以土壤生態(tài)學(xué)和土壤發(fā)生學(xué)為指導(dǎo)，研發(fā)出具有知識產(chǎn)權(quán)的系列苯類及苯胺類持久性有機物污染土壤環(huán)境的修復(fù)及固廢資源化利用專利技術(shù) “利用胡麻修復(fù)硝基苯類化合物污染土壤的方法”、“一種苯胺類化合物污染土壤的修復(fù)方法”、“一種應(yīng)用于堆肥工藝的通風(fēng)裝置”等多項，為國家開展干旱區(qū)苯類及苯胺類持久性有機污染物及城市生活污泥資源化利用提供了技術(shù)支持。

 

主持完成國家環(huán)境保護公益項目1項、國家自然科學(xué)基金面上項目1項、教育部重點項目1項；參與完成國家自然科學(xué)基金重點項目及國家科技攻關(guān)環(huán)保項目多項；目前主持國家自然科學(xué)基金面上項目1項、教育部博士點基金項目1項；參與國家自然科學(xué)基金重點項目多項。出版專著1部，參編專著及教材5部；發(fā)表專業(yè)論文186篇，其中在國際刊物The Science of the Total Environment、Water Air and Soil Pollution、Toxicological and Environmental Chemistry等刊物發(fā)表（SCI（EI））論文38篇，第一作者單篇SCI刊物收錄論文最高引用170多次；獲省部級科技獎8項；獲國家發(fā)明專利3項，申報國家發(fā)明專利4項。

獲省級精品課程一項；
獲得8項國家教委及廳局級科技進步獎；
博士畢業(yè)論文獲蘭州大學(xué)2001年度優(yōu)秀博士論文獎。
獲得2012年度蘭州大學(xué)教學(xué)名師獎

專著：《干旱區(qū)綠洲土壤作物系統(tǒng)重金屬化學(xué)行為生態(tài)風(fēng)險評估研究》；
參編：學(xué)術(shù)著作與教材5部。