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  • 中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素
  • 喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。
  • 乌蒙山重点地区地下水水化学特征及成因分析
  • 乌蒙山区是中国西南贫困连片分布区,水资源短缺问题已成为制约当地生态环境建设和社会经济发展的重要因素。本文选取乌蒙山重点地区赫章县和纳雍县作为研究区,采用描述性统计、Piper三线图、相关性分析和离子比例系数法对地下水化学特征及成因进行了分析。结果表明:(1)Ca~(2+)和Mg~(2+)为地下水中主要阳离子,HCO-3和SO2-4为地下水中主要阴离子,微量元素检出率较高,部分含量超标。HCO3·SO4-Ca型、HCO3-Ca型、HCO3·SO4-Ca·Mg型为主要地下水水化学类型;(2)碳酸盐的溶解作用和硫化物的氧化作用是地下水中两种主要的水文地球化学过程,共同决定了地下水的离子构成和水化学类型,部分地区还存在石膏和岩盐的溶解,人类活动对地下水也有一定的影响。
  • 裂解温度对新疆棉秆生物炭物理化学性质的影响
  • 生物质的裂解温度影响其所生产的生物炭炭的物理和化学性质,进而影响其田间应用效果。棉花秸秆是干旱区特别是新疆地区的主要农业生物质资源,其生物炭利用途径有望克服现有秸秆利用途径的不足,但对棉秆生物炭理化性质及其变化的认识还很缺乏。本文在不同的裂解温度下对新疆棉秆生物炭物理和化学性质进行研究,发现随着裂解温度的升高,生物炭的产率、阳离子交换量、O/C和H/C值降低,p H、电导和持水性能提高,Na+、K+趋势不明显,Cl-和SO2-4等盐碱化离子以及Ca~(2+)、Mg~(2+)营养元素含量随温度的升高降低;C、N、S、C/N和灰分等均提高,NH+4-N在550℃碳化条件下含量最高。因此在田间应用中,应针对土壤特点和解决的问题,调控碳化温度,从而达到趋利避害的目的。
  • 济宁南部区域耕作层土壤地球化学特征及其成因分析
  • 济宁市南部区域是著名的国家商品粮、优质大蒜、优质稻米和有机蔬菜生产基地,由于土壤地球化学特征与农业生产、人类健康关系密切,所以对济宁南部区域耕作层土壤地球化学特征及其成因的研究具有十分重要的意义。本文以济宁南部煤田地区作为典型区域,以耕作层土壤为研究对象,采集了77件耕作层土壤样品,定量分析了As、B、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Sr、Se、Zn、S、Corg、p H、Si O2、TFe2O3、Mg O、Ca O、Na2O、K2O、CEC等共计26项指标。经统计分析发现,济宁南部区域耕作层土壤中地球化学指标含量变异系数的大小顺序为Hg〉CEC〉S〉Cd〉Na2O〉Mo〉Ca O〉Corg〉As〉Mn〉Cu〉Mg O〉Co〉Li〉Ni〉TFe2O3〉Se〉Zn〉F〉Cr〉Pb〉B〉Si O2〉Sr〉K2O〉p H,其中Hg、CEC和S的变异系数较大,均超过了50%,这一特点与地球化学指标含量频率直方图及平均值与背景值的比对柱状图所显示的特征完全吻合。在摸清耕作层土壤地球化学特征的基础上,采用R型因子分析法对济宁南部区域耕作层土壤地球化学特征的成因进行了详细分析,提取了风化作用和淋溶作用复合因素、蒸发淀积作用和粘土物理化学吸附作用复合因素、植物根际富集因素作用、煤矿生产因素作用等四个因子,其方差贡献率分别为55.022%、12.753%、9.803%、8.009%,四个因子可以用于说明济宁南部区域表层土壤地球化学特征85.587%的形成原因。研究结果可以为研究区今后开展耕作层土壤环境质量评价,以及生态平衡研究奠定基础。
  • 新化矿区煤矸石中微量元素赋存形态及浸出特征
  • 利用BCR连续提取法和浸泡实验,对贵州省新化煤矿区不同风化程度的煤矸石中微量元素As、Cd、V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb的赋存形态及浸出浓度进行研究。赋存形态研究结果表明:在煤矸石中As和Cd元素主要以酸溶态、可还原态和可氧化态形式赋存,而其他微量元素V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb主要以残渣态形式赋存;除了V元素的赋存形态含量百分比不受煤矸石风化程度影响外,其它微量元素的赋存形态的含量百分比均会受到煤矸石风化程度的影响。煤矸石的浸出实验表明:浸泡时间是影响煤矸石中微量元素释放的一个重要因素;在浸泡过程中,大部分微量元素在浸泡前期的浸出浓度受煤矸石风化程度的影响,Zn和Cu元素则是在整个浸泡过程的浸出浓度均受到煤矸石风化程度的影响;不同粒径大小的煤矸石在浸泡过程中,除微量元素As和Co的浸出浓度不受煤矸石粒径大小的影响,其他微量元素在浸泡前期和中期的浸出浓度均与煤矸石的粒径大小呈反比。
  • 三种阳离子对地下水总硬度的影响
  • 通过室内浸泡实验改变三种阳离子Na+、H+、NH+4浓度、浸泡时间,对其动力学和热力学行为进行研究,分析土壤浸出液总硬度变化情况,以找出地下水总硬度随外界条件的变化规律,探究地下水硬度变化机理,为减轻该区地下水硬度升高对人类健康、工农业生产的危害及深入研究地下水总硬度变化机理提供理论依据。实验结果表明:三种阳离子对土壤浸出液总硬度影响不同,NH+4交换出的总硬度最大,H+次之,Na+最小;对同一土层土壤,加入外界浸泡液的浓度越大,交换总硬度的速率越大,交换量也越大;三种阳离子的浸泡液可在1h内将土壤中大部分钙镁交换出,遇有长达1h的强降雨或漫灌,Ca2+、Mg2+会逐步向下迁移,最终引起地下水总硬度升高。
  • 氯菊酯在不同质地土壤中的光降解动力学规律
  • 为了研究氯菊酯在土壤中的光降解规律,更好地为其在自然环境中的降解提供理论依据,探讨了氯菊酯在不同质地土壤中,不同条件下的光降解动力学规律。结果表明:氯菊酯降解符合准一级动力学规律,氯菊酯的降解受土壤质地的影响较大,在不同土壤中降解率为:壤质砂土〉砂质壤土〉壤质黏土,日光比紫外光照射下腐殖酸对氯菊酯的降解影响明显,随着腐殖酸浓度的增加,它对氯菊酯的降解作用先促进后抑制。
  • 喀斯特峰丛洼地泥沙堆积的~(137)Cs示踪研究——以丫吉试验场为例
  • 西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。但是该区的侵蚀泥沙研究基础薄弱,利用核素示踪法研究侵蚀泥沙的报道较少。本文以桂林丫吉试验场的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术定量研究了洼地泥沙堆积速率,确定了该洼地小流域1963年以来的泥沙堆积速率。初步研究结果表明,1963~2008年的45年间,丫吉1号洼地的泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.104cm·a-1和13.68 t·km-2·a-1。讨论了研究小流域泥沙堆积与地面土壤流失的关系,认为研究区域近几十年以来的地面水土流失相当轻微,地面土壤流失速率仅为10余t·km-2·a-1。
  • 三峡库区高水位运行期典型干支流水体CO_2分压及其水面通量特征
  • 本文以三峡库区典型干支流作为研究对象,重点研究高水位运行期库湾水体及库区干流CO2分压(p CO2)的分布规律,计算CO2的扩散通量和释放总量。本研究于2013年9月至11月利用走航式观测系统对库区奉节段干支流表层水体及定点剖面水体中p CO2和相关水质参数进行了逐月观测。研究结果表明,干支流表层水体p CO2的分布和扩散通量差异显著。干流CO2扩散通量(F-CO2)9月至11月变化不大,为28.19±0.80mmol/(m2·d);支流在观测期内,扩散通量由负变正,其中朱衣河F-CO2从-6.86增至32.05mmol/(m2·d);梅溪河从-6.94增至37.85mmol/(m2·d),草堂河从-6.97增至31.05mmol/(m2·d)。由10至11月的数据推广到全年的高水位运行阶段(10月至次年1月),全库区CO2排放量可达166 450t,其中支流占30.17%。
  • 粤北大宝山酸性矿山废水的稀土元素地球化学特征
  • 在粤北大宝山多金属矿槽对坑和铁龙尾矿库酸性矿山废水,选取不同p H水体的9个采样点,进行水样和底泥的稀土元素以及水样的重金属元素分析,探讨酸性矿山废水的稀土元素地球化学特征以及p H值对酸性水的稀土元素含量和分布的影响。结果表明:(1)该矿山酸性矿山废水的稀土总量及轻重稀土比值较高:槽对坑水样稀土总量为115.71~1 307.68μg/L,LREE/HREE比值为7.45~13.59;铁龙水样稀土总量为6.86~2 498.83μg/L,LREE/HREE比值为6.32~10.98。稀土元素北美页岩标准化分布模式呈略为右倾的重稀土元素亏损模式,Gd为正异常,与底泥的稀土元素分布模式相似,但水样中Ce呈正异常。(2)酸性水的稀土总量明显受p H值控制,p H值越低,水样的稀土总量越高;在p H〈3时,水样的稀土总量显著增高,达812μg/L以上。(3)影响酸性水稀土元素地球化学行为的关键p H值为3;p H〈3不仅有利于稀土在水体富集,而且会使水体发生富含Ce和中稀土元素(MREE)的稀土分异作用。(4)在p H〈4时,水体同时富集稀土元素和Cu、Pb、Zn、Mn、Cd等重金属元素。
  • 基于GIS和地积累指数法的内江市城市土壤镉含量及污染评价
  • 为全面了解内江市城市土壤镉含量及污染状况,系统采集了406个土样,调查了内江市土壤中Cd的空间分布特征,并采用GIS技术和地积累指数法评估了内江市土壤Cd污染程度。结果表明,内江市城市表层土壤和下层土壤镉平均含量均大于我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准限定值(0.3mg/kg),表层和下层土壤镉含量超出土壤环境标准质量值样点数占总数的比例分别为94.6%和88.2%,内江市城市土壤镉含量具有显著的积累趋势;内江市城市土壤镉的地积累指数的平均值表层为0.66,下层为0.30,处于轻度污染至中度污染水平,表层土壤镉污染水平强于下层;Kriging插值发现,内江市城市土壤镉污染程度的等级为无污染、轻度至中等污染、中等污染,表层和下层土壤轻度至中等污染级别以下的面积比例分别为72.19%、96.26%,总体来说,内江市城市土壤镉污染水平较轻。
  • 开封市公园灰尘重金属含量及潜在生态风险
  • 采集河南省开封市区4个典型公园(清明上河园、龙亭公园、铁塔公园、相国寺)52个地表灰尘样品,采用原子荧光(AFS)法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定灰尘重金属含量,并用调整后的Hkanson潜在生态危害分级标准对重金属潜在生态危害进行评价。结果表明:灰尘Cd、Hg、Pb、Zn、Cu富集显著。重金属单项生态风险指数(E)顺序为Hg〉Cd〉Pb〉Cu〉Ni〉Zn〉Co〉Cr〉Mn〉Ti,除Hg和Cd出现强烈以上生态风险外,其他重金属风险轻微。所有公园灰尘重金属潜在生态总风险(RI)均在很强等级以上,其大小依次为RI相国寺〉RI龙亭公园〉RI铁塔公园〉RI清明上河园。灰尘Hg和Cd对RI的平均贡献率分别为45.28%和46.77%,是最主要的风险因子。
  • 睡莲、梭鱼草对铜污染水体的修复效果研究
  • 对水生植物睡莲(Nymphaea spontanea)、梭鱼草(Pontederia cordata)在5、15和25mg/L铜(Cu)质量浓度下的水体修复效果及生物富集作用进行了试验研究。结果表明,在实验条件下,30d后睡莲和梭鱼草对Cu全量的去除率分别为89%和58%。2种植物都能够用于修复Cu污染水体,且睡莲的修复效果和根部的Cu富集能力显著高于梭鱼草。初始浓度、修复时间及其交互作用对水体中Cu的去除具有极显著差异。植物鲜重增长率、修复效果、生物富集系数均随修复时间的延长和初始浓度的减小而增加。Cu溶解态及其全量具有较为一致的修复规律,去除率与修复时间呈高度相关的线性关系。今后应进一步探讨植物种植密度、修复时间和初始浓度对净化效果的综合影响。
  • 高效液相色谱法测定桂花叶片中游离氨基酸浓度
  • 建立了自动在线柱前衍生反相高效液相色谱法同时测定桂花叶片中21种游离氨基酸的方法。样品超纯水超声提取,经阳离子交换树脂柱纯化,有效降低了色素、糖类等杂质对定量的影响,同时减轻了样品对液相色谱柱的损害。以邻苯二甲醛(OPA)与9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)为衍生剂,Agilent Zorbax Eclipse-AAA色谱柱分离,梯度洗脱,荧光检测器检测,在19min内完成桂花叶片中21种氨基酸的分析,双内标法定量。结果 21种氨基酸线性关系、精密度、准确性、重现性良好。标准氨基酸的保留时间和峰面积平均相对标准偏差分别为0.14%和2.99%,加标回收率平均为91.09%。桂花叶片游离氨基酸中,含量最多的是谷氨酸,占总游离氨基酸的24%。本实验方法保证了氨基酸浓度定量的准确可靠性,可用于高等植物叶片中游离氨基酸浓度的测定。
  • 烧失量法测定土壤有机质含量的实验条件探究
  • 烧失量法是测定有机质含量的可靠手段,以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用于土壤学、地质学、湖泊学等研究中。但由于对煅烧过程的研究较少,煅烧条件的选择不统一,使得不同实验条件下测定结果的可比性较差。本研究使用带烧失称重系统的马弗炉,对中国北方有机质含量不同的三种类型土壤进行了烧失量测定实验,通过观察土壤重量随温度和时间变化的连续失重过程,对煅烧温度、煅烧恒温时长、样品量及升温速率等实验条件进行了系统研究,确立了烧失量法适宜的实验条件组合。实验结果表明:升温速率宜选择3℃/min;样品量建议选用3~5 g,有机物含量低的样品可适量增加;不同类型土壤的适宜煅烧温度略有差别,黑土和栗钙土建议选用550℃,而黑垆土选用500℃或550℃;恒温2h可获得较为稳定的烧失量结果。
  • 电感耦合等离子体质谱法测定大气颗粒物中微量元素及铂族元素
  • 大气颗粒物样品采集量较少,一般只有5~10mg左右,其中铂族元素含量很低并且受到Cu、Ni、Cd、Zr、Hf等元素的严重干扰,直接测定误差很大,必须要进行分离富集。因此,同时测定其中的微量元素及铂族元素非常困难。本文利用HF和HNO3在封闭溶样装置中对大气颗粒物样品进行消解,样品完全消解后,分取约1/4的样品溶液,以Ir作为内标元素等离子体质谱法测定微量元素,然后将剩余样品通过Dowex,50W X8阳离子树脂和P507萃淋树脂混合交换柱,分离基体元素及干扰元素,以Ir为内标等离子体质谱法测定Pt、Pd、Rh三个铂族元素以及Re和Au。实现了一次溶样同时测定大气颗粒物中的微量元素、稀有分散元素及铂族元素。国际标样结果稳定可靠。
  • 汞的树木年轮化学研究进展
  • 由于可以有效揭示重金属污染的时间变化序列,近年来,树木年轮被广泛应用于环境重金属污染的历史追溯。年轮化学技术也被应用于示踪某地区的汞污染历史,本文系统介绍了利用树木年轮化学对汞污染积累历史进行追溯研究的相关研究成果,包括样品采集与处理、含量测定及数据分析,并对木质汞来源进行了讨论,最后对汞年轮化学研究的未来发展进行了展望。
  • 城市环境PM_(2.5)空间分布监测方法研究进展
  • 随着城市化和工业化的发展,城市环境中日益增多的PM_(2.5)对人类健康造成了严重威胁。本文旨在分析总结目前PM_(2.5)空间分布的相关监测方法以及空气质量预测模型。当下,PM_(2.5)浓度的监测不仅涉及大气化学、污染物的源解析、大气化学运输模型、线性及非线性空气质量模拟等方面,还涉及地理信息系统与卫星遥感等新技术的运用。本文在比较传统PM_(2.5)监测与新型监测方法不同的基础上,分析了各自的优劣,为空气质量监测提供建议和指导。
  • 土壤碳淋溶流失研究进展
  • 土壤碳的淋溶流失是指在水的作用下土壤中的碳沿着水文路径转移到水环境的过程。尽管这些流失量有限,却对陆地碳平衡核算具有重要影响。本文在总结了土壤碳淋溶流失研究的重要性、近年来相关领域取得的进展的基础上,指出已有研究的不足有:对土壤无机碳(SIC)的淋溶流失研究薄弱、缺乏野外实地观测、对土地利用变化影响土壤碳淋溶流失的过程与机制认识不足等。今后除了加强以上几个方面的研究外,还要综合利用同位素示踪和在线仪器观测等各种手段,开展"陆地-水生系统连续体"内多界面碳交换的综合研究。
  • [研究成果]
    中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素(黄一敏[1,2];李心清;杨放[1,2];黄代宽;邢英)
    乌蒙山重点地区地下水水化学特征及成因分析(洪涛;谢运球;喻崎雯;赵一;赵光帅;杨丽超)
    裂解温度对新疆棉秆生物炭物理化学性质的影响(何云勇[1,2];李心清;杨放[1,2];程红光;张立科[1,2];王倩[1,2];黄一敏[1,2];李阳[1,2])
    济宁南部区域耕作层土壤地球化学特征及其成因分析(赵庆令;李清彩)
    新化矿区煤矸石中微量元素赋存形态及浸出特征(杨娅;季宏兵)
    三种阳离子对地下水总硬度的影响(陈建平;邱岩;吕相伟;张会杰)
    氯菊酯在不同质地土壤中的光降解动力学规律(刘芃岩;田磊;张彦娜;张雅婧;张瑞瑞)
    [应用研究]
    喀斯特峰丛洼地泥沙堆积的~(137)Cs示踪研究——以丫吉试验场为例(李豪;张信宝[2,3];文安邦;曹建华)
    三峡库区高水位运行期典型干支流水体CO_2分压及其水面通量特征(傅家楠;操满;邓兵;周子然;陈瑶;党承华;王雨春;汪福顺)
    粤北大宝山酸性矿山废水的稀土元素地球化学特征(伊彩文;陈炳辉[1,2];李文;周艳梅;王智美;张介棠;程银鹰;邹志辉)
    基于GIS和地积累指数法的内江市城市土壤镉含量及污染评价(谢贤健)
    开封市公园灰尘重金属含量及潜在生态风险(段海静;蔡晓强;阮心玲;仝致琦;马建华)
    睡莲、梭鱼草对铜污染水体的修复效果研究(高军侠;陶贺;党宏斌;姜灵彦;陈宁;刘蕾)
    [实验研究]
    高效液相色谱法测定桂花叶片中游离氨基酸浓度(高肖飞;肖化云;张忠义;郑能建)
    烧失量法测定土壤有机质含量的实验条件探究(胡彩莉;马玉贞;郭超;李丹丹;裴巧敏)
    电感耦合等离子体质谱法测定大气颗粒物中微量元素及铂族元素(张勇;陈卓[1,2];漆亮;董娴)
    [专题综述]
    汞的树木年轮化学研究进展(张鹏[1,2];张华;冯新斌;闫海鱼)
    城市环境PM_(2.5)空间分布监测方法研究进展(丁冰;陈健;王彬;伊力塔)
    土壤碳淋溶流失研究进展(丁虎;郎赟超;刘丛强)
    《地球与环境》封面

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