煤矸石改性膨胀土胀缩行为的孔隙特征分析

基于膨胀土给工程结构质量带来的不利影响,将煤矸石掺入膨胀土中,研究其对膨胀土胀缩行为的影响及孔隙特征。将煤矸石粉与膨胀土拌合制作试件,在固结仪内对掺入煤矸石膨胀土试样进行干湿循环试验,检测试样的轴向变形量和含水率,分析煤矸石粉的掺入对膨胀土胀缩性的影响,并通过压汞仪测定脱湿状态下掺入煤矸石膨胀土试样的孔隙分布特征。结果表明:经过6次干湿循环,吸水膨胀后掺入煤矸石膨胀土试样的含水率随干湿循环次数的增加而降低,干燥收缩后试样的含水率随干湿循环次数的增加而增加;随着干湿循环次数的增加,试样的轴向应变量逐渐减小,膨胀率和收缩率在第1次干温循环作用后达到最大值;煤矸石的掺入降低了膨胀土的膨胀率和收缩率,掺量为8%的煤矸石粉可有效抑制膨胀土的膨胀率和收缩率;在干湿循环作用下,煤矸石粉的掺入使膨胀土试样内部的孔隙类型进行了重分布,其孔隙密度和孔隙体积降低,膨胀土的胀缩性受到了抑制。     

水泥固化锌污染红黏土固化率与微观孔隙特征

为探究水泥污染土固化率与孔隙特征之间的关系,利用水泥作为固化剂对锌污染红黏土进行固化稳定处理,对不同养护期人工污染土的毒物浸出毒性、微观孔隙及生成物成分进行研究。结果表明:重金属浸出量随锌离子浓度增加总体呈上升趋势,固化率则相反。固化土中固化率与总孔隙率相关性最高且呈负相关,0. 840～8. 400μm的孔隙体积分数与总孔隙率相关性最高且呈正相关;随着离子浓度增加,0. 840～8. 400μm的孔隙体积分数与总孔隙率占比增加而固化率下降;水泥掺量10%时,固化土内部水化反应生成络合物CaZn_2(OH)_6·2H_2O进而填充孔隙,使内部结构更密实。     

改性凹凸棒土去除废水磷酸根的研究

以热液型凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗和盐改性的方法对其进行改性,同时考察了改性凹凸棒土对含磷酸根离子的去除效果。实验研究了煅烧温度,碱、酸的浓度对磷酸根离子去除率的影响。改性凹凸棒土的除磷酸根实验表明：经煅烧改性凹凸棒土对溶液中磷酸根离子的去除率明显增加,可达到88.7%;碱改性凹凸棒土去磷率也增加,而经酸改性凹凸棒土对溶液中磷酸根的吸附能力不明显。     

沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学特征及其成因

弱透水层对含水层水质具有重要的影响,识别弱透水层孔隙水的水文地球化学成因对揭示含水层中元素的来源有重要意义。以长江中游江汉平原沉湖地区为研究区,根据沉积物粒度,将研究区48个沉积物样品划分为25个粉质黏性土和23个粉砂土(分别属于弱透水层透镜体和孔隙潜水含水岩组),通过对沉积物孔隙水中K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO~-_3、SO■、Cl~-、TFe、TMn等含量和pH值、ORP进行测试分析,利用Gibbs图、相关性分析、离子比值分析等方法对沉湖地区黏性土弱透水层孔隙水的水文地球化学成因进行了研究。结果表明:(1)沉湖地区弱透水层孔隙水的水化学类型为Ca-SO_4型(0～3 m)和Ca-HCO_3型(3 m),pH值的变化范围为6.90～8.65,ORP的变化范围为-106～317 mV;(2)黏性土孔隙水的水化学成分主要受矿物溶解、阳离子交换等的影响,影响黏性土孔隙水水化学组成的矿物种类包括方解石、白云石、含钙镁硅酸盐矿物等,黏性土孔隙水明显受到阳离子交换作用的影响,而粉砂土孔隙水中该作用不明显;(3)黏性土孔隙水中TFe(平均值为0.74 mg/L)和TMn(平均值为0.55 mg/L)均超过了饮用水质量标准,超标率分别为44%和84%,与孔隙水的碱性还原赋存环境、地层富含铁锰结核有关。本研究识别了沉湖地区弱透水层孔隙水水化学成分受矿物溶解和阳离子交换作用等过程的影响,为区域地下水成因和水质演化提供了新认识。     

改性凹凸棒土对土壤中Cd2+吸附解吸及钝化效果影响

以凹凸棒土为原材料进行了热改性、酸改性、壳聚糖负载改性,并采用SEM、FT-IR、XRD表征其结构变化。通过改性凹凸棒土对土壤Cd~(2+)吸附解吸及土柱淋溶实验表明:凹凸棒土及改性凹凸棒土均能有效提高土壤对Cd~(2+)的吸附容量,减少Cd~(2+)的纵向迁移,降低淋溶风险。改性凹凸棒土主要是通过降低土壤中Cd的交换态和碳酸结合态含量增加土壤中Cd的铁锰氧化结合态及有机态含量,达到钝化土壤中Cd效果,综合处理效果优劣顺序为热改性凹凸棒土>酸改性凹凸棒>凹凸棒土>壳聚糖改性凹凸棒土>空白。     

改性生物炭材料对稻田原状和外源镉污染土钝化效应

为研究改性处理后的生物炭对镉污染土壤钝化效应,以油菜秸秆制备的生物炭(BC)为原材料,通过不同处理(HNO_3氧化、NaOH碱化、KMnO_4浸渍、FeCl_3浸渍)制备改性炭材料,在室内连续培养试验中,分析了其对原土/外源镉污染土壤的钝化效应.结果表明,原炭及改性生物炭均降低了原状土壤有效态镉含量,其中Na OH和KMnO_4改性的炭材料钝化作用超过50%;在外源污染土壤中,NaOH、KMnO_4、FeCl_3改性炭材料均降低了土壤有效态镉含量,以添加10%的BC-KMnO_4较佳,降低作用超30%,HNO3改性炭却活化了3.8%~24.5%的土壤有效态镉.10%BC-KMnO_4显著降低原状土壤中可交换态镉含量达65.1%,而BC-HNO_3在外源污染土壤中活化可交换态镉含量高达20.2%.原炭及改性生物炭均增加了土壤中有机碳、盐基离子含量;原炭及NaOH、KMnO_4改性生物炭提高了土壤pH,HNO_3改性炭则降低了土壤p H;原状土中有效态镉含量与pH、交换性钠离子含量呈显著负相关,外源镉污染土中有效态镉含量则与pH、有机碳、交换性镁、钾、钠离子含量呈显著负相关.KMnO_4改性生物炭显著提高土壤pH,增加土壤有机碳和盐基离子含量,降低土壤镉活性形态含量,可作为优选的原位钝化修复材料,而HNO_3改性生物炭显著降低了土壤pH,提高了土壤有效态和可交换态镉含量,具有促进土壤镉生物有效性的风险.     

江汉平原北部黏土层土壤水分特征曲线的测定与模拟

为探究大别山区-江汉平原三水转换关键带水分运移机制,获取包气带水分运移模型所需的相关参数,以大别山-江汉平原过渡带为研究区,采取江汉平原北部黏土层典型剖面不同深度(0～6.5 m)的原状土样,采用压力膜法测试土壤的水分特征曲线,分析了研究区不同层位土壤水分特征曲线和孔隙性质的变化,并选取van Genuchten模型和Gardner模型对研究区不同深度土壤的水分特征曲线进行了拟合,综合评价了模型的拟合效果。结果表明:研究区不同深度土壤的体积含水量随土体吸力的变化呈规律性变化,在低吸力阶段,各层位土壤体积含水量整体快速降低,土壤水分特征曲线较缓,在高吸力阶段,土壤排水变少,土壤水分特征曲线较陡,其中1.4～2.0 m层位土壤的持水性能好于其他土层;土壤当量孔隙分析显示,研究区不同深度土壤的孔隙存在一定的变化规律,有效孔隙主要分布在2.0 m以上层位,大孔隙和微小孔隙在2.0 m以下层位所占的比例较大;利用van Genuchten模型对研究区不同深度土壤水分特征曲线进行拟合的效果好、可靠性高,通过将RETC软件得到的van Genuchten模型的相关参数值进行对比发现,2.0 m以下层位土壤的饱和体积含水率(θ_s)较高,参数α值说明2.0 m以上层位土壤的进气值大于以下层位。     

改性蒙脱土对稻田土壤甲基汞的阻控修复

采用3-巯丙基三甲氧基硅烷和壳聚糖对蒙脱土进行改性,利用XRD技术对改性蒙脱土进行表征,并通过室内模拟试验,探讨在不同的水分条件下,巯基蒙脱土和壳聚糖蒙脱土对甲基汞污染土壤的阻控修复效果.XRD分析结果显示,巯基和壳聚糖都成功负载于蒙脱土上.模拟试验结果表明,在甲基汞污染土壤中添加修复材料后,对土壤甲基汞均产生了较好的阻控修复效果.对比空白对照,在淹水条件下,土壤中甲基汞含量分别降低了82. 10%(巯基蒙脱土)和45. 20%(壳聚糖蒙脱土);在干湿交替条件下,土壤中甲基汞含量分别降低了66. 70%(巯基蒙脱土)和49. 79%(壳聚糖蒙脱土);在干旱条件下,土壤中甲基汞含量降低了44. 66%(巯基蒙脱土),添加壳聚糖蒙脱土4周后,土壤甲基汞含量降低了54. 37%.相比单加改性蒙脱土,联合添加改性蒙脱土和石灰处理后其修复效果没有明显提升.     

我国南方水源低氟成因探讨

本文比较了我国东部花岗岩上各类地带性土壤中的总氟、水萃取态氟含量及各类土壤对氟离子的吸附能力。总氟含量有自北向南递减的趋势。赤红壤与砖红壤氟含量最低。水萃取态氟含量亦以赤红壤与砖红壤为最低。吸附实验表明,东部土壤对氟离子的吸附能力依次为棕壤<黄壤<红壤<砖红壤。从地球化学角度考虑,我国华南地区水源低氟的原因:①氟在风化-成土过程中已达较强烈淋溶;②氟矿物溶解度低;③土壤对水溶液中氟离子的吸附能力较强。     

不同硒化修复剂对稻田汞污染修复效果研究

以亚硒酸钠、蒙脱土等作为材料,对蒙脱土进行硒化改性,将硒负载在经过改性的蒙脱土上制备出汞的钝化剂以降低汞和甲基汞（MeHg）在稻米中的富集.将硒化修复剂与污染土壤混合进行浸泡土试验和盆栽试验,分析土壤和稻米中THg和MeHg,探讨不同硒化修复剂对污染土壤中汞的阻控修复效果,并筛选出最佳修复剂.结果表明,4种修复剂均对污染土壤中汞有明显的钝化阻控作用,可显著降低土壤中可交换态汞和甲基汞,降低稻米中THg和MeHg含量.蒙脱土通过不同方式硒化改性后,使蒙脱土结构性能优化,吸附容量增加,并能使硒稳固在蒙脱土上,达到更好的钝化修复效果.硒化壳聚糖改性蒙脱土、亚硒酸钠改性蒙脱土、硒化纤维素改性蒙脱土、硒粉改性蒙脱土4种修复剂稻米THg的降低率依次为81.86%、79.74%、65.69%、61.78%,MeHg降低率依次为89.62%、83.91%、72.93%、63.01%.相比较而言,亚硒酸钠改性蒙脱土修复效果稍低于硒化壳聚糖改性蒙脱土,但其改性方法简单,成本低,更有利于修复剂的推广应用.     

赤泥-电石渣-磷石膏固化铜污染土性能

为了研究在浸泡条件下赤泥-电石渣-磷石膏3种固废物混合料对铜污染土的固化效果,本文对其混合料固化土的无侧限抗压强度、应力-应变、重金属形态、浸出毒性及微观结构进行了检测.结果表明,固化土强度随养护龄期的增加而增大,且掺加固废物对其强度有明显改善作用.混合料固化土中铜的存在形式以铁锰氧化态为主,其浸出毒性随龄期增加而降低,且其浓度值均低于水泥固化土.此外,混合料固化土中水化产物以水化硅酸钙/水化硅铝酸钙和钙矾石为代表.水化产物对固化土内部结构起填充作用,可改善固化土强度.同时,水化硅酸钙/水化硅铝酸钙对铜离子有吸附作用,钙矾石可与铜离子发生阳离子置换作用.因此,固废物的添加可对铜离子产生固化作用.     

苏州市非农用地扩张对土壤资源影响的时空特征

基于1984~2003年期间的4期Landsat TM影像以及由苏州市土壤图得到的土壤质量综合评价图,研究利用遥感及GIS空间分析手段阐释了城市化发展走在全国前列的苏州市的非农用地扩张在不同质量土壤资源上的时空过程,并比较了城镇与农村地区各自非农用地扩张对高质量土壤占用的贡献大小。结果表明,苏州市非农用地占用的土壤资源中,面积最大的是二等高质量土壤,达到92.10%,其次便是一等最高质量的土壤,而对三、四等土壤的占用比例仅占1.95%,几乎可以忽略。通过对城镇与农村地区非农用地各自对土壤资源的扩张占用在时间尺度上的分析发现,在城镇地区,土壤质量越高的地方越容易被非农用地扩张占用,而农村地区的非农用地扩张则倾向于占用土壤质量较低的土壤资源。     

陆地生态系统土壤呼吸时空变异的影响因素研究进展

土壤呼吸是碳循环中的1个重要过程,土壤呼吸作用的过程及其影响因子对理解陆地碳循环极为关键.本文对迄今为止国内外关于土壤呼吸时空变异性影响因素的一些研究进行综述,分析了气候、植被、土壤因素对土壤呼吸变异性的影响规律.以往的研究表明,气候因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子为气温和降水,植被因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子...     

合肥市南郊土壤重金属环境质量评价

采用模糊数学模型对合肥市南郊农业土壤中重金属元素(镉、汞、砷、铜、铅、锌)进行了综合污染评价,结果表明,评价区域土壤环境中的六种重金属元素均在标准之内,土壤环境质量为一级,属于安全、清洁级水平,符合无公害农产品基地的环境要求。     

内蒙古典型草原土壤及其水文过程对灌丛化的响应

基于野外观测和室内试验相结合的方法,研究了内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化过程对土壤和土壤水文过程的影响,旨在为干旱半干旱区环境保护和恢复提供理论基础。结果表明,斑块尺度上,灌丛斑块土壤有机质和全氮含量分别是草地斑块的1.54倍和1.16倍;灌丛斑块平均沙粒、粉粒和粘粒含量是草地斑块的0.87倍、1.34倍和1.35倍;灌丛斑块土壤容重是草地斑块的0.97倍;灌丛斑块钙积层上表面出现深度是草地斑块的1.27倍。地形等自然条件也是形成土壤异质性的重要因子,坡面尺度上,灌丛和草地斑块土壤有机质、全氮、土壤容重、土壤钙积层上表面出现深度呈自坡顶向坡下方向增加的趋势。染色示踪实验表明,灌丛斑块土壤剖面湿润锋和土壤水分入渗速率分别是草地斑块的1.36倍和5.16倍,草地斑块0~10cm土层对水分的响应较敏感,而灌丛斑块25 cm以下土层对水分的响应较敏感。研究认为,灌丛化过程增强了土壤空间异质性,灌丛斑块能将土壤水分快速输送并存储于深层土壤中,灌丛斑块是土壤养分和水分富集区,灌木植物的定居和发展过程与土壤形态之间形成了正反馈。     

Soil CO2 flux in relation to dissolved organic carbon, soil temperature and moisture in a subtropical arable soil of China

IntroductionCarbondioxide(CO2 ) ,concentrationofwhichinatmosphereisincreasingat 0 5%annually ,isthemostimportantgreenhousegascausingglobalwarming(Lal,1 995) .SoilCO2 evolutionfromsoilsisoneoftheimportantsourcesofatmosphericCO2 aswellasamainoutputpathwayofsoilorganiccarbonpool(SOC) (Eswaran ,1 993 ;Batjes,1 996;Mosier,1 998) .ApartfromcontributingCtotheatmosphere ,soilCO2 evolutioncanalsobeusedasanindexofunder groundprocesses,andoftheCcyclingcapacityofsoilecosystems.SoilCO2 evolutionge…     

黄土高原沟壑区草地土壤深层干燥化与氮素消耗

根据设在黄土高原沟壑区旱塬地的长期田间定位试验结合野外调查,对旱塬人工草地土壤0～1000cm水分含量及剖面氮素含量与分布进行研究。结果显示,旱地人工草地连续种植会显著消耗土壤深层储水与土壤氮素,苜蓿的耗水深度超过1000cm,剖面200cm以下平均含水量12.6%;同时,也使深层土壤硝态氮含量降低,150cm以下硝态氮含量均小于1mg/kg,荒草地的水分状况好于人工草地,这是因为荒草地的生物量远低于人工草地,200cm以下平均含水量18.8%。在干旱地区,土壤深层储水可以调节植物用水,但是人工苜蓿从土壤深层吸收大量水分导致土壤干燥化的发生。因此,土壤储水的调节作用丧失,合理的草地产量是控制土壤干燥化的途径。草地施肥并没有显著的增产作用,但可以延缓人工草地的衰退时间。因为草地施肥的效益不明显,生产实践中农民并不施肥。     

金矿尾矿渣及其污染土壤中氰化物的分布及自然降解

某金矿1995年发生尾矿坝垮坝事件,富含氰化物的尾矿渣对农田和河流造成严重污染.事故3年、4年后,分别对废弃尾矿坝内和被污染农田内的土壤和沉积物中氰化物的水平和垂直剖面上的分布进行了采样分析.结果表明,氰化物在土壤剖面中自然降解速度大大慢于在天然水体中的降解速度;土壤剖面中氰化物的运移行为类似于土壤中易溶盐的迁移行为.在干旱、半干旱气候条件下,剖面中的氰化物可在土壤表面盐壳中高度富集,即使在4年后其浓度仍可高于新鲜尾矿浆中氰化物的浓度.土壤剖面中的粘质层可部分阻隔氰化物向潜水中运移,其结果又可导致粘质层中氰化物的高度富集.根据土壤中氰化物的自然降解特点,对垮坝引起的土壤污染给出了相应的防治措施.     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

山东黄河下游流域土壤碳储量及时空变化研究

全球气候变暖及其影响是当前人类面临的重大环境问题之一,大气CO2浓度的剧增为人类生活带来的诸多环境问题越来越严重。土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组成部分,它的微小变化直接影响大气温室气体的浓度。本文利用2003~2010年多目标区域地球化学调查及20世纪80年代全省第二次土壤普查碳数据,对山东省黄河下游流域土壤碳密度、碳储量及时空变化规律和固碳潜力与机制进行了研究,结果表明,1.0 m土层有机碳库约占我国SOCP的3.28%;表现出"碳汇";水稻土碳密度最高、砂姜黑土次之,滨海盐土最低;研究区0~1.0 m土层固碳潜力为1.02×109t,相当于可减少大气中0.081%CO2浓度。通过相关性分析表明,在土壤中增施有机肥和N、P、K肥,以及施用Zn等矿质肥料可有效提高土壤中的有机碳量,提升土壤固碳能力,而含Cl量过高是滨海土壤固碳的破坏性因素。本研究为缓解大气CO2浓度的剧增的环境压力,发挥和提高我国土壤生态系统的固碳潜力提供了科学依据。