黄土高原不同土地利用类型有机碳和黑碳的储量及意义

以黄土高原为研究对象,研究三种不同利用方式的表层土壤样品(0—20 cm),分析其有机碳(soil organic carbon,简称SOC)和黑碳(black carbon,简称BC)的含量、分布特征及其储量变化及意义。研究表明,黄土高原不同利用方式土壤有机碳和黑碳含量的平均值分别为:玉米地8.01 g?kg~(-1)和1.01 g?kg~(-1),林地6.80 g?kg~(-1)和0.59 g?kg~(-1),未利用地5.01 g?kg~(-1)和0.43 g?kg~(-1),有机碳和黑碳的含量均为玉米地最高,未利用地最低;耕地和自然土壤表土有机碳储量分别为0.796 Pg和0.710 Pg,表土黑碳储量分别为0.0858 Pg和0.0730 Pg,耕地相对于自然土壤有机碳和黑碳的储量分别增大12.1%和17.5%;说明黄土高原耕地是一个碳汇,起着固定碳的作用;采用推荐的管理实践活动和合理的土地利用方式,能够增加土壤碳储量,提高土壤质量和农作物产量,抵消部分二氧化碳的排放。     

316国道沿线大气降尘黑碳污染特征及来源分析

采用热光反射法对316国道沿线大气降尘中黑碳的含量进行了测定,研究降尘黑碳的污染水平和空间变化特征。同时,结合黑碳/有机碳(BC/OC)和焦炭/烟炱(char/soot)比值法来解析降尘黑碳的可能来源。结果表明:不同公路段降尘中黑碳含量水平存在较大的差异,其变化范围为5.16～35.22 mg/g,平均值为11.46 mg/g,总体污染较为严重。黑碳、焦炭和烟炱含量的高值一般出现在钢铁厂或冶炼厂附近,可能受工业燃煤排放的影响较大。降尘中BC/OC比值的变化范围为0.23～0.63,平均值为0.44,反映了不同地区有机碳来源的不同以及黑碳来源的复杂性。char/soot比值变化较大,平均值为0.90,说明降尘中烟炱组分在黑碳含量中所占比例要稍高于焦炭,也反映出公路沿线机动车排放对降尘黑碳的重要贡献。不同碳组分(有机碳、黑碳、焦炭和烟炱)之间都存在较好的相关性,指示了其来源的相似性。316国道沿线公路段大气降尘中黑碳的主要来源是机动车排放,局部地区(如工矿企业周边)受工业排放的影响较大,还有部分采样点可能受居民燃煤和生物质燃烧排放的影响。     

城市化过程中黑碳的土壤记录及其环境指示意义

以南京市为对象,通过3组共计10个土壤剖面的采样,用湿化学氧化法分析了土壤有机碳（organic carbon,OC）和黑碳（black carbon,BC）的含量.研究发现,南京城市土壤剖面中黑碳含量的变幅为0.22～32.19 g·kg^-1,平均值为4.35 g·kg^-1.第1组城市土壤剖面中黑碳含量的平均值为0.91 g·kg^-1,第2组为8.62 g·kg^-1,第3组为3.72 g·kg^-1.城市土壤剖面中BC/OC值的变幅为0.03～1.59,平均值为0.29,其中BC/OC平均值的大小顺序是：受古代工业活动影响的第2组最大,受现代工业和交通人为活动影响的第3组次之,受古代居民生活影响的第1组最低.研究认为,在城市化过程中,由于工业和交通等人类活动引起的生物物质和矿物燃料（煤、石油等）燃烧产生的BC在土壤中都有不同程度的沉积和记录.BC含量和BC/OC值的大小可能在一定程度上反映了不同人为影响过程和城市土壤的污染程度.城市区域BC的主要来源是矿物燃料燃烧,其中表层（现代层）主要来自交通车辆（尤其是柴油为动力的机车）排放的颗粒物质,而在古代（文化层）可能与燃烧用煤历史有关.     

渤海湾潮滩不同粒径沉积物中多环芳烃的分布

利用湿筛分离的方法,将采自渤海湾潮间带的沉积物分成0.063mm 3个不同的粒径组分,测定其16种EPA规定的多环芳烃(PAHs)含量、总有机碳(TOC)和碳黑(BC)含量.结果表明,不同粒径沉积物中∑PAHs含量范围在714~4870ng/g之间.在岐口(TS3)沉积物中,∑PAHs含量最高值出现在0.063mm粒径组分中.所有站点沉积物的0.031~0.063mm粒径组分中∑PAHs含量均为最低.尽管如此,有机碳标准化∑PAHs含量则随着沉积物粒径的增大呈现增加趋势.不同粒径沉积物中∑PAHs含量与BC含量之间呈现显著正相关关系,而与有机碳(OC=TOC-BC)含量之间的相关性较差.因此,不同粒径沉积物中BC的分布很可能在其中扮演着更重要的作用.     

基于随机森林评价的兰州市主城区校园地表灰尘重金属污染

将2018年1~12月兰州市主城区校园地表灰尘重金属元素含量计算得到的综合污染指数（P_N）和潜在生态风险指数（RI）作为训练集,使用11个影响地表灰尘重金属污染和积累的特征参数,利用随机森林算法对信息采样点的P_N、RI进行估算,分析了地表灰尘重金属污染的时空变化特征,并对传统算法插值结果和随机森林插值结果进行了比较.结果表明,研究区地表灰尘重金属各元素浓度均高于本地背景值;研究区P_N排序为城关区 > 西固区 > 安宁区 > 七里河区,RI排序为城关区 > 西固区 > 七里河区 > 安宁区,P_N和RI在空间分布特征上很相似,都位于交通枢纽或市中心;P_N在冬季和夏季出现高值,RI高值则出现在冬季,冬季高值主要源于采暖燃煤源的增加;空间插值结果对比表明随机森林插值结果优于传统算法插值结果.     

山美水库表层沉积物黑碳分布特征及其对磷形态的影响

对亚热带水库福建山美水库表层沉积物黑碳的时空分布特征及其对不同形态磷的影响进行了研究.结果表明,山美水库表层沉积物黑碳(BC)含量为2.44~5.28g/kg,与国外研究水库水平相当,显著高于国内外海岸带沉积物黑碳水平.黑碳整体分布特征为:丰水期>枯水期, 入库区>库尾>近坝区>库中.沉积物中黑碳与总有机碳呈现显著的正相关性,与沉积物粒径分布无明显相关关系.黑碳与有机碳比值平均为24.95%,表明黑碳来源复杂,是陆源生物质燃烧和化石燃料燃烧的共同结果.黑碳与有机磷和铁铝结合态磷这两种易释放磷之间显著相关,其对有机磷和铁铝结合态磷具有一定的吸附固定作用,这种吸附作用可能对沉积物内源磷释放具有一定的抑制效应.     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

四十里湾附近海域柱状沉积物中的黑碳研究

对采自于烟台四十里湾附近海域的4个沉积物柱状样进行了分析,测定了样品的粒度组成、总碳含量(TC)、总有机碳(TOC)含量及黑碳(BC)含量等参数.结果表明,所获得的4个柱状沉积物中有3个的BC含量随深度的增加而逐渐减少,其中离岸最远的E站最为明显,与社会经济的增长趋势较为一致.BC含量最高值为0.118%,出现在粒度较...     

兰州市交通限行措施机动车尾气减排量核算及空间分布

运用排放系数法建立2016年兰州市道路移动源排放清单,并利用GIS技术和机动车速度-流量模型估算得到限行后的排放清单,对比执行限行措施前后限行区内机动车尾气的排放量和空间分布,得出结论:常态化尾号限行期间,限行区内机动车尾气CO、HC、NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)和SO_2的年排放量分别为21 177.39,4 539.84,8 159.60,212.27,235.08,8.97 t;重污染天气下,执行单双号限行措施每天可减少限行区内机动车排放上述污染物的量分别为36.27,5.92,8.20,0.24,0.26,0.01 t,削减率分别为62.69%、47.69%、36.78%、40.59%、40.57%、33.00%;空间上,城关区中西部、七里河区北部、安宁区中部以及西固区中部区域减排效果最明显。     

亚洲碳质气溶胶与生物质燃烧分布特征及相关性研究

气溶胶与气候的相互影响随全球变暖趋势日渐显著,生物质燃烧(Biomass burning,BB)对气候环境的影响同样不容小觑.基于MODIS气溶胶与火点遥感数据和MERRA-2再分析数据,研究了亚洲气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)、黑碳(Black carbon,BC)、有机碳(Organic carbon,OC)与BB分布变化特征,并分析了亚洲BB与碳质气溶胶的相关性.结果表明：①亚洲AOD高值集中于阿拉伯半岛(春季：0.815,夏季：0.947)、中国中东部和青藏高原南侧,阿拉伯海海域夏季AOD由岸向海降低,青藏高原南侧冬季BC较为突出(6.517μg·m^-2),中南半岛OC高值时间上不连续.②亚洲BB多发于印尼群岛(夏、秋两季)、中南半岛(冬、春两季)、青藏高原南侧和俄罗斯部分地区.③中南半岛秋、冬、春三季碳质气溶胶与BB密切关系：柬埔寨秋季西南部出现BB与BC的正相关高值,相关系数为0.602;缅甸、老挝地区冬季为正相关关系区(BC:0.773,OC:0.839);老挝北部春季表现为负相关高值(BC:-0.745,OC:...     

陕北黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤碳剖面分布特征

黄土高原土层深厚,土壤剖面碳存储受土地利用方式影响明显.为探讨不同土地利用方式对深层土壤碳分布的影响,研究了人工经济林地(陕北米脂)、退耕还林地(神木)和防风固沙林地(榆林榆阳区)0~20.0 m土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的分布特征和差异.结果表明,在不同土地利用方式下SOC含量:矮化枣树(2.00 g·kg~(-1))未矮化枣树(1.54 g·kg~(-1))柠条林(0.97 g·kg~(-1))退化人工草地(0.81 g·kg~(-1))樟子松林(0.70 g·kg~(-1))荒草地(0.45 g·kg~(-1)),且各剖面之间SOC含量存在显著性差异(P0.05).在不同土地利用方式下SIC含量:矮化枣树(11.66 g·kg~(-1))≥未矮化枣树(11.59g·kg~(-1))柠条林(9.62 g·kg~(-1))退化人工草地(8.07 g·kg~(-1))樟子松林(4.32 g·kg~(-1))荒草地(0.47 g·kg~(-1));人工经济林和退耕还林(草)样地内所有土壤剖面之间SIC含量无显著性差异;人工经济林、退耕还林(草)剖面和防风固沙林地剖面SIC含量存在显著性差异(P0.05).矮化枣树、未矮化枣树、柠条林、退化人工草地、樟子松林和荒草地土壤剖面无机碳密度分别是有机碳密度的6.19、7.71、10.80、10.78、5.91和1.03倍.综上可见,不同土地利用方式之间土壤碳储量存在明显差异,无机碳的含量远高于有机碳.     

不同燃烧状态下农作物秸秆PM2.5排放因子及主要成分分析

运用自主设计的生物质燃烧系统,对水稻、小麦、大豆、玉米、花生和油菜6种农作物秸秆采用不同燃烧状态(阴燃和明燃)进行实验室模拟燃烧,分析PM_(2.5)的排放因子及其碳质组分和水溶性离子之间的差异.研究结果表明,不同燃烧状态对秸秆PM_(2.5)的排放因子、碳质组分和水溶性离子的排放均具有显著影响.不同农作物秸秆PM_(2.5)排放因子范围在阴燃和明燃时分别是11.45~23.84 g·kg~(-1)和4.51~12.15 g·kg~(-1).有机碳(OC)、元素碳(EC)的排放因子范围阴燃时分别是5.03~11.04 g·kg~(-1)和0.94~2.70 g·kg~(-1),明燃时分别是1.55~6.02 g·kg~(-1)·kg~(-1)和1.04~2.11 g·kg~(-1),阴明燃具有显著差异且阴燃高于明燃.此外,OC/EC、OC/PM_(2.5)和EC/PM_(2.5)在不同燃烧状态均具有显著差别,可作为区分阴明燃的指标.PM_(2.5)中水溶性离子的主要组分阴燃时为K+(1.011 g·kg~(-1))、Cl~-(0.712 g·kg~(-1))、F~-(0.182 g·kg~(-1)g)和SO_4~(2-)(0.166 g·kg~(-1)),明燃时为K+(0.457 g·kg~(-1))、Cl~-(0.271 g·kg~(-1))、SO_4~(2-)(0.086 g·kg~(-1))和F~-(0.048 g·kg~(-1)),且阴燃条件更有利于离子的排放.此外,水溶性离子的相关性也因燃烧状态的不同而有较大的差异.     

稻草烟尘中有机碳/元素碳及水溶性离子的组成

选取我国6种稻草,通过自制的生物质焚烧装置模拟秸秆露天焚烧.采用Model 2001A热/光分析仪和ISC 2000/ISC3000离子色谱仪测定了阴燃、明燃烟尘中有机碳(OC)、元素碳(EC)与水溶性离子的含量.结果表明,明燃条件下稻草中OC排放因子(EFOC)均值为(6.37±1.86)g·kg-1,EC排放因子(EFEC)均值为(1.07±0.30)g·kg-1;阴燃条件下稻草中EFOC均值为(37.63±6.26)g·kg-1,EFEC均值为(4.98±1.42)g·kg-1.同一品种稻草燃烧排放出的PM、OC与EC变化趋势一致.明燃时稻草中的OC/EC均值为5.96,阴燃时比值均值为7.80,OC/PM几乎不受燃烧状态的影响,阴燃、明燃时EC/PM分别在0.06~0.08、0.08~0.11范围内,通过EC/PM比值可以初步判断燃烧状态的趋势,两种燃烧方式中排放的OC、EC相关性达到0.97,在0.01水平上相关性显著.阴离子中,Cl-含量最高,明燃时稻草中Cl-的排放因子均值为(0.246±0.150)g·kg-1,阴燃下为(0.301±0.274)g·kg-1,明燃时K+排放因子均值为(0.118±0.051)g·kg-1,阴燃时排放因子远低于明燃排放量,均值为(0.053±0.031)g·kg-1.水溶性Na+在阴燃条件下的排放因子均高于明燃状态下的排放.明燃条件下水溶性离子间的相关性比阴燃时显著.通过OC/EC比值可以将稻草与石化燃料及其他一些生物质燃烧区分开,而水溶性离子中的K+/Na+、Cl-/Na+比值也可以将稻草与一些树木类焚烧区别开来.     

山东省典型金矿区土壤重金属空间特征分析与环境风险评估

以山东省典型金矿区——焦家式金矿带为研究区,系统采集了77个表层土壤样品并对Cu、Pb、Zn和Cr的含量进行了测定;采用空间统计分析方法对重金属的空间变异结构、分布规律及潜在污染风险进行了研究.Cu、Pb、Zn和Cr的平均含量分别为19.41、27.32、49.81和39.27 mg·kg-1.半方差函数拟合表明Cu和Pb属于中等空间自相关,空间分布呈岛状;而Zn和Cr为结构性空间变异,受自然因素的控制,空间分布呈带状和岛状.热点分析与指示克里金插值结果表明,金城镇、辛庄镇与蚕庄镇的交界地带重金属环境风险较高,南部则为安全区,其中Pb的超标概率最大且中高风险区分布范围广泛.研究结果可为研究区土壤重金属污染评价和调控提供参考和依据.     

无机-有机混合改良剂对酸性重金属复合污染土壤的修复效应

本研究首先通过土壤培养实验,研究了在"石灰+沸石"的基础上,配施不同无机磷、不同有机物对酸性重金属复合污染土壤的改良效果,从中筛选4个最佳改良剂配方,并设置两种改良剂浓度梯度,以空心菜为供试植物进行盆栽实验.土壤培养实验显示,在施加"石灰+沸石"的基础上,配施有机肥或(和)无机磷能够进一步提高土壤pH,降低土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量;蘑菇渣和猪粪对土壤中4种重金属的固化效果优于鸡粪,钙镁磷肥的效果优于羟基磷灰石和磷矿粉.盆栽实验发现,8种处理均显著增加了土壤pH和降低了Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量,其中,处理H1、H2、H4(即在4 g·kg~(-1)沸石+2 g·kg~(-1)石灰石+3 g·kg~(-1)钙镁磷肥(磷矿粉)基础上,配施4 g·kg~(-1)有机物(猪粪或蘑菇渣))改良土壤后,空心菜生长健康,其地上部Cd、Pb、Cu、Zn含量均可达到食品卫生标准.比较土壤中重金属的化学形态,改良剂可能通过增加土壤pH及与重金属发生沉吸、附淀、络合等一系列反应,促进重金属由可交换态向铁锰氧化物结合态转换,从而显著降低了土壤重金属的生物有效性和减少空心菜对重金属的吸收.     

洋河流域不同土地利用类型土壤硒(Se)分布及影响因素

基于洋河流域土地利用方式、海拔高度、土壤、植被类型等采集流域上下游171个代表性表层土壤(0~10 cm),系统地分析了土壤总硒(Se)含量、分布及影响因素.结果表明,洋河流域土壤总Se含量(以干重(dw)计,下同)在0.02~3.24mg·kg-1之间,几何平均值为0.30 mg·kg-1,高于北京平原(0.20 mg·kg-1)、河北平原(0.19 mg·kg-1)和全国平均值(0.29mg·kg-1).洋河流域少Se(0.13~0.18 mg·kg-1)土壤主要分布在怀安县、宣化县以及怀来县,多数地区土壤处于足Se水平(0.18~0.45 mg·kg-1),除此之外,在万全县、兴和县、天镇县及阳高县分布有富Se(0.45~2.0 mg·kg-1)土壤.不同土地利用类型中Se含量有所差异,Se平均含量由高到低分别为:林地城镇工矿用地草地农业用地,其中农业用地平均含量为0.28 mg·kg-1.成土母质、土壤类型对洋河流域Se含量影响较小.黏粒含量与洋河流域表层土壤中Se相关性最好.Se含量随海拔增高显著增加,随p H增加显著减小.TOC、Fe和Al含量也是影响土壤Se含量的重要因素.     

餐饮排放有机颗粒物的质量浓度、化学组成及排放因子特征

餐饮废气是大气有机颗粒物的重要排放源.本研究基于模拟实验,研究了烹饪方式、食材以及油品等因素对餐饮废气排放有机颗粒物浓度、组成以及排放因子的影响.结果表明,餐饮排放有机颗粒物的特征受烹饪方式、烹饪食材与烹饪油品等因素影响较大.在所有模拟实验条件下,餐饮废气中可定量的有机颗粒物中,正构烷烃、甾醇和脂肪酸(包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸)所占的平均质量分数分别为68. 9%、20. 3%和4. 2%,其余的有机物还包括二元羧酸、多环芳烃、单糖以及藿烷类化合物等.有机颗粒物的平均食材排放因子为0. 013 1 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 4～0. 027 1 g·kg~(-1).肉类烹饪过程的食材排放因子远大于蔬菜烹饪过程.基于油品的平均排放因子为1. 823 0 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 9～10. 173 0 g·kg~(-1).铁架烧烤烹饪方式的油品排放因子大于其他烹饪方式.     

渭北生草果园土壤有机碳矿化及其与土壤酶活性的关系

通过短期(31 d)室内培养法测定苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作这3种管理模式下土壤有机碳矿化动态和4种土壤酶活性,探讨了渭北果园不同生草条件下土壤有机碳矿化规律及其与土壤酶活性的关系.结果表明,在培养过程中,3种管理模式下土壤有机碳日矿化率均表现出先升高后降低,后期保持低且比较稳定的趋势.培养31 d后,与对照处理土壤有机碳矿化累积量为367 mg·kg-1相比较,白三叶处理最大为590 mg·kg-1、小冠花处理为541 mg·kg-1,并且3个处理在垂直方向上有机碳累积矿化量均随土层深度增加而减小.由一级动力学方程拟合发现,生草果园土壤有机碳矿化碳潜力(Cp)和矿化速率常数(k)值分别为0.252~2.74 g·kg-1和0.019~0.051 d-1,果园生草处理Cp值与对照处理Cp值差异显著,并且土壤蔗糖酶和纤维素酶与土壤有机碳矿化有较高的相关性.