积融雪控制下土壤大气间汞交换通量特征

位于松花江上游流域的夹皮沟金矿曾是我国采金量最大的矿区,广泛使用的混汞法提金工艺导致了严重的区域环境介质汞污染.为研究稳定性季节积雪及融雪控制过程土壤(雪)大气间汞交换通量特征,选择区域内典型"山-谷"地形结构单元,沿坡面等距进行布点,使用动态通量箱法测定了各采样点土壤(雪)大气间汞交换通量,使用塞曼效应汞分析仪(LUMEX Zeeman RA915+)测定了各采样点近地面(0～150 cm)垂直方向上大气汞浓度分布,分析了同步气象因子、积融雪控制下地表性质和近地面大气汞的垂直分布各因素对土壤(雪)大气间汞交换通量特征的影响.结果表明,冬季积雪和融雪期间,大气中汞均有沿山坡向谷底汇集的趋势,在积雪冷源性下垫面所致逆温层结控制下,汞交换通量表现为明显的由大气向土壤(雪)的沉降过程.融雪期间雪融后地表土壤大气间汞交换通量表现为释放与沉降过程交替,仍然积雪地表大气间汞交换通量沉降水平明显弱于积雪期.分析土壤(雪)大气间汞交换通量与其影响因素间关系发现,积雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度和大气温度间均具有显著的负线性相关关系;融雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度间具有明显的负线性相关关系,与大气温度间具有正线性相关关系;雪融后裸露土壤大气间汞交换通量与地温间呈现一定的正线性相关关系.     

松花江上游夹皮沟金矿土壤与大气汞污染特征

在松花江上游夹皮沟金矿开采区内,混汞法提金工艺已使用180余年,导致严重的环境介质汞污染问题.为研究土壤和大气汞污染特征,使用塞曼效应汞分析仪(Zeeman RA915+)测定了大气汞含量,使用冷原子吸收分光光度法(GB/T17136-1997)测定了土壤汞含量,使用动态通量箱法测定了老金厂、二道沟、二道岔和夹皮沟镇小区四处土/气间汞交换通量;对土壤汞含量和大气汞含量进行了线性回归分析;并对土/气间汞交换通量与气象因子进行了相关性分析.结果表明:①区域大气汞含量均值为(71.08±38.22)ng.m-3.②区域土壤汞含量均值为(0.913 1±0.040 8)mg.kg-1;土壤汞含量与大气汞含量显著正相关.③各采样点土/气间汞交换通量为:老金厂(129.13±496.07)ng.(m2.h)-1,二道沟(98.64±43.96)ng.(m2.h)-1,二道岔(23.17±171.23)ng.(m2.h)-1,夹皮沟镇小区(7.12±46.33)ng.(m2.h)-1.④太阳辐射是老金厂、二道岔和夹皮沟镇小区土/气间汞交换通量主要影响因子,太阳辐射、大气温度和土壤温度共同控制二道沟土/气汞交换通量过程;地形条件的干扰,形成三类迥异的土/气间汞交换通量日变化特征形态.     

中亚热带典型林分汞的输入/输出平衡

针对四面山常绿阔叶林中汞的输入/输出量进行了为期1年的监测,结果显示:四面山大气降雨中总汞(THg)和总甲基汞(TMeHg)的浓度分别为(11.23±2.6)ng/L和(0.35±0.24)ng/L,该地区大气降水受到了人为汞污染的影响;大气降水在经过森林林冠层的过程中,淋溶了沉降在林冠层的大气干沉降,进而导致林内降雨中的THg浓度升高,但是林内降雨中的TMeHg浓度基本保持不变;森林地表径流水中THg的浓度(4.5±2.0)ng/L相较大气降水明显降低,说明该森林生态系统对大气降水中的汞具有很强的拦截固定作用.枯枝落叶是该森林生态系统主要的汞输入途径,其主要通过叶片对大气环境中汞的吸收,而随着枯枝落叶在地表的积累并分解,这部分汞被富含高浓度溶解性有机物的表层土壤固定在土壤层中.林地地表/大气界面释汞是该森林生态系统汞流失的主要途径,地表释汞通量暖季比较大而冷季较小,其主要受光照、温度、地表汞浓度、土壤含水量等影响.该森林生态系统,总的汞输入量大于总输出量,在汞的地球化学循环中起到汇的作用.     

万山汞矿区地表与大气界面间汞交换通量研究

采用动力学通量箱与高时间分辨率大气自动测汞仪联用技术对万山汞矿区不同季节、不同地表与大气界面间汞交换通量和大气汞含量进行了测定.结果显示,受人为活动和地表强烈释汞的影响,万山地区大气汞含量高出背景区1～3个数量级,在冶炼厂附近平均值可达1 101.8 ng/m³,最低平均值达17.8 ng/m³,显示万山汞矿区已遭受较严重的大气汞污染.万山汞矿区土壤与大气界面汞交换非常强烈,土壤向大气的释汞通量最高可达27 827 ng/(m².h),大气汞干沉降通量最高可达9 434ng/(m²·h).万山汞矿区土壤与大气汞交换通量主要受光照强度、大气汞含量影响.光照在土壤释汞过程中起促进作用,而较高的大气汞含量则抑制了土壤向大气的释放,并导致大气汞强烈的干沉降.不同的地表类型对地表释汞影响较大,植被覆盖土壤释汞通量显著低于无植被覆盖地区,而冶炼后的矿渣堆则成为大气汞的净源.     

重庆铁山坪马尾松林土壤汞排放特征的现场测试

为了研究大气汞浓度较高地区的森林土壤的汞排放特征,选取重庆铁山坪马尾松林为研究对象,应用动态通量箱与汞分析仪联用的方法,于2012年9月~2013年7月间对土壤-大气汞交换通量进行了4个季度的现场观测,并考察了辐射强度、空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度等环境因子与大气汞浓度对汞交换通量的影响.结果表明,土壤-大气汞交换通量存在明显的季节差异,夏季汞排放量为35.3 ng·(m2·d)-1,而其他季节很小,甚至在冬春两季土壤转为大气的汞汇.汞交换通量除了受辐射强度和大气/土壤温度的影响较大之外,还与大气汞浓度呈线性负相关,白天的平衡点为5.61 ng·m-3.重庆铁山坪马尾松林土壤的汞排放量为2.65μg·(m2·a)-1,较高的大气汞浓度是该值远低于较清洁地区同类森林的重要原因.     

中亚热带针阔混交林土壤-大气界面释汞通量研究

为了揭示不同气候条件下森林与大气间汞交换的规律,应用动力学通量箱与Lumex RA 915+测汞仪联用技术,选择重庆缙云山国家级自然保护区为研究地点,于2011年4月~2012年3月对针阔混交林土/气界面释汞通量进行了为期1 a的连续监测,并考察了各环境因子对土壤释汞通量的影响.结果表明,缙云山针阔混交林林地土壤年平均释汞通量值为(16.82±6.70)ng·(m2·h)-1,明显高于欧美国家自然背景区;受光照、温度、相对湿度等气象因素以及亚热带地区森林植被生长变化规律影响,缙云山地区林地土壤释汞通量存在显著的季节性差异,暖季林地土壤释汞通量[(22.23±13.19)ng·(m2·h)-1]明显高于冷季[(6.01±4.05)ng·(m2·h)-1];通径分析结果表明林地土壤释汞通量的日变化特征和1 d中光照强度变化有密切关系,土温、气温和相对湿度与土壤释汞通量之间的显著相关关系可能是光照强度与土壤释汞通量相关关系的表象.     

贵阳市2种不同类型草地的汞释放通量

利用动态通量箱法对贵阳市人工草坪和天然草地的汞释放通量进行了野外实测. 结果表明:春季和夏季的草地是大气中汞的来源,并未出现明显的季节性变化,其平均汞释放通量为(7.8±15.7)～(41.5±15.2) ng/(m2·h),且天然草地的汞释放通量明显高于人工草坪. 草地的汞释放通量具有明显的日变化特征,白天汞释放通量显著高于夜间,最大值通常出现在午后,最小值则出现在夜间. 草地的汞释放通量与光照强度、土壤温度、大气温度呈显著的正线性关系,与大气相对湿度呈负线性关系. 大气中气态总汞的质量浓度是影响草地汞释放通量的另一个重要因素. 大气中气态总汞质量浓度的升高能够抑制草叶片向大气中释放汞,而高质量浓度的气态总汞可导致大气中的汞向草叶片的强烈沉降.      

NOx在长江三角洲地区冬小麦农田与大气间的交换

利用4动态箱体系测定了NOx(NO NO2)在长江三角洲平原地区典型冬小麦农田与大气间的交换通量.NO和NO2的平均交换通量分别为169.7ng·m-2·s-1和-18.5ng·m-2·s-1,表明该地区麦田是大气中NO的一个重要源,是NO2的汇.在冬小麦主要生长期(拔节-抽穗期),NO的交换通量与地表土壤温度呈指数关系.NO2的交换通量与其在环境中的浓度存在明显的负线性关系,其在农田与大气间交换的补偿点(交换通量为0时环境大气中NO2浓度)为11.9μg·m-3.正常耕作的小麦农田以NO-N方式排放的N占施肥总N的2.3%,表明NO挥发为农田氮肥损失的重要形式.追加尿素木质素混合肥料虽然提高了小麦产量,但也显著刺激了农田对NO的排放.     

北黄海大气多环芳烃干沉降通量研究

在北黄海沿岸的獐子岛、老虎滩和小麦岛进行为期1 a的大气采样,分析了大气颗粒物和气相中15种多环芳烃(PAHs)的浓度,计算了其沉降通量.结果表明,三个采样点PAHs干沉降通量分别为10 196 ng/(m2·d)(獐子岛)、16 749ng/(m2·d)(老虎滩)和18 982 ng/(m2·d)(小麦岛),且气态P...     

三峡库区典型农田系统大气汞浓度及不同自然界面释汞通量

以三峡库区周边典型农田系统为研究对象,对不同土壤利用类型下的界面汞释放通量及影响因素进行系统研究,并同时对区域内大气汞(TGM)浓度进行监测.结果表明,研究区TGM浓度范围为2.67~75.5 ng·m~(-3),春冬两季显著高于夏秋季,其均值为(6.26±8.11)ng·m~(-3),明显高于全球TGM浓度背景值.不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地稻田林地;季节变化表现为夏季最高,冬季最低;日变化中最大的释放量出现在正午.不同地表中释汞通量的主要影响因素均为气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等,其中气温和紫外强度是影响不同地表土/气界面汞交换的主要因子;在环境因子与农业活动的外界影响下,土壤本底汞含量对不同界面的土壤释汞通量的作用不明显.     

不同类型紫色土土/气界面汞释放通量及其影响因素

运用动力通量箱与RA-915 汞分析仪联用技术,对重庆市3种类型紫色土的土/气界面汞交换通董进行了实地监测.结果显示,不同类型紫色土的土/气界面汞交换通量有一定差异,随着土壤pH值的增加,汞交换通量值增大,酸性紫色土平均通量值为(30.8±23.7)ng·m-2·h-1,中性紫色土为(34.9±25.7)ng·m-2·h-1,石灰性紫色土为(39.0±27.O)ng·m-2·h-1.土/气界面汞交换量受光照、气温、土壤温度和空气相对湿度等因素的影响,汞交换通量与光照、气温和土壤温度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与大气压不相关.     

贵州红枫湖地区冷暖两季土壤/大气界面间汞交换通量的对比

采用动力学通量箱(Dynamic Flux Chamber,DFC)与高时间分辨率自动大气测汞仪联用技术,于2002年7月和2003年3月对红枫湖地区土壤/大气界面上汞交换通量进行了测定.夏冬2季土壤-大气汞的交换通量分别为(27.4±40.1)ng·(m²·h)^-1(n=255)和(5.6±19.4)ng·(m²·h)^-1(n=192).夏季汞交换通量和光照、气温及土壤温度的相关系数分别为0.74、0.83和0.80,而冬季分别为0.88、0.56和0.59.对比研究表明:暖季土壤向大气的释汞通量远高于冷季;2个季节光照、温度等气象因素对土壤/大气界面间汞交换均有重要的影响.     

西双版纳热带森林挥发性有机物的观测研究

2002年7月中旬利用异戊二烯通量测定系统对云南西双版纳热带森林异戊二烯的排放通量进行了连续测量,同时对光合有效辐射(PAR)、气温、湿度、风等参数进行了观测.结果表明,热带地区人工橡胶林区域湿季异戊二烯的排放有明显的日变化规律,中午前后为一天中的最大值,异戊二烯排放通量的日平均值在0.85～0.24mgC/(m²h)之间.对小时值和日平均值而言,异戊二烯的排放与PAR和气温的变化规律比较一致,但它对PAR比对气温更加敏感.不同的天气状况对异戊二烯的排放有非常明显的影响.橡胶林是一个单萜烯排放者,其单萜烯的排放速率明显依赖于PAR.橡胶林和热带雨林冠层上空异戊二烯和单萜烯的浓度也有明显的日变化规律,而且橡胶林区域的异戊二烯和单萜烯的浓度均明显高于热带雨林.     

采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究

以混凝沉淀为预处理,通过中试试验,对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究.考察了气洗周期为24h时,膜通量及浓缩液水质的变化规律.结果表明,过滤48h后,膜通量变化趋于平缓,气洗逐渐失去作用;除曝气后4h,浓缩液主要水质指标含量均接近或低于膜装置进水.对3种不同运行方式进行比较,认为水洗周期48h和气洗周期24h相结合的运行方式最为适宜,连续运行30d,单位水洗周期内的平均膜通量由39.8L/(m2·h)降至30.3L/(m2·h).     

重庆铁山坪森林土壤汞释放通量的影响因子研究

对位于重庆铁山坪的马尾松林下的山地黄壤进行表层土壤(0~5 cm)的原状采集,并在实验室中进行控制实验,利用通量箱法测量原状土块表面的汞释放通量,以研究环境因子对土壤汞释放量的影响.结果表明,土壤汞释放量与辐射强度呈显著的正相关,在相同的空气温度和土壤含水量等条件下,土壤汞释放量在光下是遮阳条件下的3~9倍.不过,由于林下土壤常处于背阴状态,可能遮阳条件更能代表白天林下土壤汞的排放情况.土壤汞释放量存在明显的季节变化,夏季>春秋季>冬季,空气温度与土壤汞释放呈正相关.在低温下土壤汞释放量很低,土壤含水量影响较弱,而在高温时土壤含水量增加能明显促进土壤汞释放.枯落物的移除会显著降低土壤汞释放通量,主要原因可能是枯落物的汞含量较高并易于还原.土壤汞释放量在一天内也存在明显的衰减趋势,表明土壤表层的汞含量可能是森林土壤汞释放的重要限制因素.本研究测得森林土壤汞释放通量(白天)为:夏季(14.3±19.6)ng·(m2·h)-1、春秋季(3.50±5.36)ng·(m2·h)-1、冬季(1.48±3.27)ng·(m2·h)-1,以上稳态测试结果可能高估了实际的汞排放量.     

微囊藻毒素导致鲫鱼淋巴细胞凋亡的研究

采用离体细胞培养诱导方法,以鲫鱼(Garassiusauratus)为实验材料,研究了两种微囊藻毒素microcystinLR(MCLR)和microcystinRR(MCRR)在低浓度下(1nmol·L-1,5nmol·L-1和10nmol·L-1)对鲫鱼淋巴细胞的毒性效应.结果表明,鲫鱼淋巴细胞分别经两种微囊藻毒素体外诱导2h后,出现细胞核固缩的典型细胞凋亡形态学特征;琼脂糖凝胶电泳检测到明显的细胞凋亡的生物化学特征梯状DNA(DNAladder);并且两种藻毒素诱导的细胞凋亡呈时间和剂量效应关系.该研究表明微囊藻毒素可导致鱼类淋巴细胞产生凋亡,因而可能影响鱼类免疫功能.     

四川桤柏混交林土壤N2O排放的实测与模拟

采用静态箱-气相色谱法对川中丘陵区桤柏混交林土壤N2O排放进行了连续两年的测定.通过与Forest-DNDC模型模拟进行对比分析,结果表明,模型能够较好地模拟林地土壤N2O排放.2005和2006年模型模拟的土壤N2O年平均排放速率为15.02,14.03mg/(m2×h),分别为实际观测值的85.7%和87.5%.2005和2006年的实际观测值与模型模拟值之间差异均不显著(P>0.05),模拟有效系数分别为0.56和0.51.以2005年降雨量和气温为基准利用模型进行情景分析,结果表明,本地区降雨量在±30%范围内变化时,林地土壤N2O排放量的变化幅度不超过25%;气温在±3℃范围内变化时,林地土壤N2O排放量的变化幅度不超过10%.