植茶年限对土壤酸度及其团聚体交换性酸分布的影响

为明晰土壤酸度与团聚体交换性酸对植茶年限的响应特征,采用野外实地调查和室内分析相结合的方法,以植茶16、23、31和53 a的土壤为研究对象,开展不同植茶年限对土壤酸度及其团聚体交换性酸分布的影响.结果表明:①随着植茶年限的延长,土壤pH逐渐降低,交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均呈升高的趋势.各植茶年限土壤0~20 cm土层pH均低于>20~40 cm土层,而交换性氢、交换性铝和交换性酸含量则表现出相反的变化趋势,且交换性氢含量在植茶23 a后的增幅可达21.29%. ②土壤交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均随团聚体粒径的减小而升高,各粒径团聚体交换性氢、交换性铝和交换性酸含量随植茶年限的延长而逐渐升高. ③各植茶年限土壤团聚体交换性氢的分配比例均远低于交换性铝.随团聚体粒径的减小,各植茶年限交换性氢的分配比例均呈升高的趋势,而交换性铝的分配比例则呈降低趋势. 0~20 cm土层各粒径团聚体交换性氢的分配比例均以植茶53 a时较高,为17.97%~19.69%;>20~40 cm土层各粒径团聚体交换性氢的分配比例以植茶16 a时较高,为19.51%~22.77%,而各粒径团聚体交换性铝的分配比例则呈相反的趋势.研究显示,长期植茶会导致土壤酸化,随着植茶年限的延长,土壤pH逐渐降低,交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均升高,不同粒径团聚体对交换性酸的保持能力存在明显差异.      

酸沉降对重庆南山森林生态系统土壤和植被的影响

酸沉降现象在重庆南山地区已造成长期严重的环境污染.笔者根据东亚酸雨监测网土壤和植被监测技术规范方法,研究了酸沉降对森林生态系统土壤和植被的影响和危害.通过对土壤的分析表明:5个采样点的土壤pH值较低,A层均值为3.74,B层均值为4.20,盐基饱和度(BS)的均值小于10%,盐基离子交换量(CEC)A层为78.1~88.6 mmol/kg,B层为61.1~65.1 mmol/kg,土壤中含有较高的Al3+<\sup>可能与大气中S和N的输入有关,并导致了土壤酸化.土壤中C/N较低,A层接近12.0,并且随土层的加深而下降,说明在亚热带湿润气候条件下有机质层分解良好.通过对植被的分析表明,酸沉降可能对杉木和柳杉这两种酸敏感性植物有一定的危害作用.      

生物质炭和石灰对酸化紫色土的改良效果

为改良酸化紫色土,作者采用连续30 d的室内培养实验,研究了生物质炭和石灰单独和配合施用对紫色土酸度和肥力特征的改良效果。结果表明:单独或混合施用生物质炭和石灰均能提高紫色土的pH值,降低土壤的交换酸、交换性H~+和交换性Al~(3+)的含量,且随着改良剂用量的增加,对土壤酸度的改良效果越明显。由于生物质炭的物质组成丰富,富含碱性物质、盐基离子、磷素和有机质。施用生物质炭后能显著提高土壤中水溶性和交换性盐基离子、有机质和有效磷的含量。而单独施用石灰处理仅对土壤的交换性和水溶性Ca~(2+)含量有显著的提高效果,而对土壤其余盐基离子、有机质和有效磷含量影响不显著。由于生物质炭对土壤酸度有突出的改良效果,不同处理间的改良效果大小关系为:生物质炭和石灰配合施用生物质炭单独施用石灰单独施用,说明生物质炭与石灰配施或单独施用生物质炭是快速改良酸化紫色土的有效办法。     

利用H+浓度变化控制含Cl-的氨氮废水的电解时间

采用电化学间接氧化法处理含Cl^-的中高浓度氨氮废水,针对不同浓度的氨氮废水的电解时间的控制,提出利用废水的H⁺浓度变化控制氨氮废水实际处理时间.从理论计算及对模拟和实际氨氮废水进行电解分析发现：当废水氨氮还没有完全降解时,每一个NH₄⁺降解的过程中会生成一个H⁺,c（H⁺）随着时间线性上升;当氨氮刚好完全降解时,c（H⁺）达到最大值;此后继续电解且废水pH＜7时,电解过程形成的OH^-会持续消耗H⁺,c（H⁺）随着时间线性下降.利用pH计实时监测废水的pH值,通过程控信号转换器进行c（H⁺）与pH值的换算,将pH值信号转化为c（H⁺）信号,可提高决策的准确性和灵敏度.     

利用H+浓度变化控制含Cl-的氨氮废水的电解时间

采用电化学间接氧化法处理含Cl^-的中高浓度氨氮废水,针对不同浓度的氨氮废水的电解时间的控制,提出利用废水的H⁺浓度变化控制氨氮废水实际处理时间.从理论计算及对模拟和实际氨氮废水进行电解分析发现：当废水氨氮还没有完全降解时,每一个NH₄⁺降解的过程中会生成一个H⁺,c（H⁺）随着时间线性上升;当氨氮刚好完全降解时,c（H⁺）达到最大值;此后继续电解且废水pH＜7时,电解过程形成的OH^-会持续消耗H⁺,c（H⁺）随着时间线性下降.利用pH计实时监测废水的pH值,通过程控信号转换器进行c（H⁺）与pH值的换算,将pH值信号转化为c（H⁺）信号,可提高决策的准确性和灵敏度.     

西南地区典型土壤酸化特征及其与重金属形态活性的耦合关系

采用空间代替时间的方法,采集了西南地区主要类型和不同酸化阶段的土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,结合小白菜盆栽生物试验,探讨土壤酸化和重金属形态活性变化的耦合关系.结果表明,紫色土和黄壤随着土壤酸化程度增加,土壤交换性盐基离子降低,由交换性Ca²⁺流失引起.不同酸化阶段紫色土和黄壤对酸敏感性差异较大,紫色土在pH>7.50和pH<4.50时,酸缓冲容量较大;黄壤酸缓冲容量和土壤交换性盐基离子含量呈较强的相关性,且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数和土壤盐基离子消耗速率有关.重金属Cd和Pb在土壤中的赋存形态和土壤类型、酸化程度紧密相关,紫色土与黄壤中Cd和Pb主要以可交换态和残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;红壤中以残渣态和Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态分别是紫色土和黄壤的2.15倍和1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30倍和3.91倍,与红壤铁含量较高有关.盆栽试验表明土壤酸化一定程度上抑制小白菜的生长量,酸化严重的黄壤(pH<5.70)中小白菜生物...     

山西农田土壤交换性镁含量、分布特征及其与土壤化学性质的关系

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了山西省农田土壤交换性镁(Mg)含量、分布特征及其与土壤主要化学性质的关系。结果表明,山西省主要农田土壤(0~20 cm)交换性镁含量平均为255.1 mg/kg,变幅为78.1~641.8 mg/kg,其中85%的土壤交换性镁含量在100~400 mg/kg之间,随地区不同而异。土壤剖面(0~100 cm)交换性镁含量为78.1~717 mg/kg,其含量随土壤层次加深呈现出增加的趋势。不同类型土壤交换性镁含量高低依次为潮土>褐土>栗褐土>石灰性褐土>黄绵土>褐土性土。土壤交换性镁含量与土壤pH值、EC值、有机质含量和碱解氮含量呈显著线性正相关,与K/Mg呈显著线性负相关,与全磷含量、速效磷含量、速效钾含量和Ca/Mg呈显著的曲线关系。     

铁硅复合材料固定砷的酸释放特征

为评估酸化条件下铁硅复合材料（IS）对砷（As）钝化的环境稳定性,以酸滴定法结合X射线衍射分析技术（XRD）对铁硅复合材料固持态砷（IS-As）的酸释放特征开展研究.结果表明,IS具有较强的应对环境酸化的酸缓冲能力;IS-As对酸最为敏感的pH值区间介于7.68~11.48,在该区间内随酸的加入,AsO₄^3-快速溶出,该非酸稳态砷占总As的37.5%;而在pH值7.68~4.10区间,As溶出速率相对缓慢,该弱酸稳态As约占总As的7%.酸化条件下稳定存在、释放微弱的As为酸稳态,该部份约占总As的55.5%.XRD结果表明,在加入H⁺过程中,铁硅材料主要固砷矿物随pH值由高到低溶解的顺序依次为Ca₃（AsO₄）₂ > AlAsO₄ > As₂O₃>Ca₄SiAs₄ > FeAs₃O₉·4H₂O > Mn₂As₂O₇/SiAs₂.酸化条件下IS-As元素溶出率依次为S（94.8%） > Na（93.0%） > Ca（78.8%） > As（44.5%） > Mg（41.7%） > Al（37.6%） > Mn（37.5%） > Fe（5.5%）.IS-As中主要含砷矿物pH值稳定区间与伴生元素酸溶解特征结果表明,非酸稳态砷主要为钙结合态砷,弱酸稳性As主要为镁、锰、铁弱结合态,酸稳态As主要为铁锰硅强结合态.研究结果为铁硅复合材料修复土壤砷的安全利用风险评估及揭示其修复稳定机理提供了依据,并为土壤砷修复材料选择及形态研究方法方面提供新的参考.     

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.      

一种turn-on型Al3+荧光探针及其活体生物检测

设计、合成一种联水杨醛席夫碱荧光探针,并对其结构表征.光谱实验表明,在甲醇溶液中,该探针可实现对Al³⁺的turn-on检测,在识别Al³⁺后,荧光强度增强约110倍,并具有良好的离子选择性.荧光滴定实验中,Al³⁺浓度在25~55μmol/L范围内,荧光强度与浓度呈良好线性相关,探针对Al³⁺检出限为5.4×10^-9mol/L,低于世界卫生组织对饮用水中Al³⁺含量最低标准（7.4×10^-6mol/L）.高分辨质谱数据表明,探针分子与Al³⁺的络合比例为2：1.在活体生物Al³⁺检测中,探针具有良好的生物相容性,表明其在水体及生物体Al³⁺检测中具有一定的应用前景.     

一种turn-on型Al3+荧光探针及其活体生物检测

设计、合成一种联水杨醛席夫碱荧光探针,并对其结构表征.光谱实验表明,在甲醇溶液中,该探针可实现对Al³⁺的turn-on检测,在识别Al³⁺后,荧光强度增强约110倍,并具有良好的离子选择性.荧光滴定实验中,Al³⁺浓度在25~55μmol/L范围内,荧光强度与浓度呈良好线性相关,探针对Al³⁺检出限为5.4×10^-9mol/L,低于世界卫生组织对饮用水中Al³⁺含量最低标准（7.4×10^-6mol/L）.高分辨质谱数据表明,探针分子与Al³⁺的络合比例为2：1.在活体生物Al³⁺检测中,探针具有良好的生物相容性,表明其在水体及生物体Al³⁺检测中具有一定的应用前景.     

典型污灌区土壤中Cd的形态、有效性及其影响因子

采集了北京、山东、天津、河北及辽宁5个典型污灌区土壤,外源添加1.20mg/kg 的Cd,经过30d老化后,研究了不同污灌区土壤中小麦Cd的吸收、转运系数,同时利用离子色谱及WHAM6.0模型对污灌区土壤溶液性质及自由Cd²⁺形态等进行了测定.结果表明,不同污灌区土壤中,小麦根、茎叶对Cd的富集系数（BCF）与植株体内Cd的根-茎叶转运系数（TF）有显著差异;二种不同Cd敏感性小麦茎叶对土壤Cd的富集系数为0.064~0.465,最大相差626.5%,不同污灌区土壤Cd的富集系数大小表现为辽宁棕壤最大,山东棕壤最小;植株根-茎叶Cd转运系数（TF）表现为河北褐土>辽宁棕壤~北京潮土>天津潮土>山东棕壤.不同污灌区土壤中,自由Cd²⁺形态含量与Cd植物有效性呈显著正相关;植株根、茎叶中Cd含量与土壤中自由Cd离子含量的负对数[p（Cd²⁺）]呈显著（P<0.001）的负相关关系,方程分别为：y=-3.3106x+17.681（R²=0.929）;y=-0.3389x+1.7743（R²=0.916）.外源添加1.20mg/kg Cd土壤中,溶液自由Cd²⁺形态的变化值[△p（Cd²⁺）]与pH值、EC含量呈正相关,而与溶液中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺含量呈负相关.由此可以推断,由污灌引起的土壤中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺等离子含量的增加将导致土壤中Cd环境风险增大.     

EDDS强化Fe0-Al0体系降解废水中4-氯酚的性能和机理

采用乙二胺二琥珀酸（EDDS）强化Fe⁰-Al⁰体系还原水溶液中的O₂产生H₂O₂和·OH等活性氧（ROS）的绿色高级氧化工艺,以4-氯酚（4-CP）模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铁铝的质量比、EDDS投加量和4-CP的初始浓度等因素对4-CP降解的影响.采用电子自旋共振（ESR）法、苯甲酸捕捉法以及4-CP的降解产物等证实了ROS的产生及4-CP的降解机制.结果表明：EDDS强化Fe⁰-Al⁰/O₂体系对4-CP的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=2.5～9范围内,始终具有较好的4-CP去除率;随Fe⁰：Al⁰质量比增加4-CP的去除率先增大后减小,最佳质量比为4：1;随EDDS投加量和4-CP初始浓度增加,4-CP的去除率增大;EDDS可使体系的高级氧化能力提高9倍,在初始pH=2.5、Fe⁰=8g/L、Al⁰=2g/L、EDDS=1.5mmol/L条件下,反应3h后100mg/L 4-CP的去除率和脱氯率均达到近100%..     

凤冈富硒富锌茶园土壤中的锌及其形态分析

采用Tessier连续化学浸提技术,对凤冈茶园土壤进行了可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态锌的提取,应用火焰原子吸收光谱法(FAAS)对茶园土壤总锌和各结合态锌进行了测定,并讨论了土壤全锌含量及各形态锌含量与土壤pH的关系。测定结果表明,在测试的39件土壤样品中,土壤pH值在3.92～5.16之间,平均pH值为4.66,属酸性土壤。全锌的最高含量为245.7mg/kg,最低含量为31.1mg/kg,平均含量为116.0mg/kg,超过了我国茶园土壤锌的平均含量100mg/kg。在采样的四个茶园中,总的来说土壤锌结合态的分布规律为:残渣态(铁锰氧化物结合态(有机结合态(可交换态(包括水溶态)(碳酸盐结合态。     

不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白（CK）、水稻秸秆生物炭（RSB）、玉米秸秆生物炭（MSB）、小麦秸秆生物炭（WSB）、稻壳生物炭（RHB）和竹炭（BCB）这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量,降低Na⁺含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质（SOM）、速效磷、总磷和无机磷（Al-P和Fe-P）含量,作物产量较当季对照显著提高（P<0.05）,稻壳生物炭在改良酸性土壤理化性质和提高作物产量方面效果较好.