沉积物中有机碳特性的臭氧氧化分析技术

提出了一种现场、快速分析沉积物中有机碳特性的方法。对臭氧与沉积物中有机碳发生氧化反应过程中产生的化学发光动力学曲线特征进行了研究。利用原理试验样机获取了化学发光动力学曲线,根据动力学曲线分析了沉积物中对应的有机碳含量和有机碳组成特征,例如难氧化有机物所占比例、中等稳定有机物所占比例、易氧化有机物所占比例等性质。通过与现有检测方法相比较,验证了使用臭氧氧化发光分析方法分析沉积物有机碳含量以及组成特征的有效性。根据实验中得到的不同沉积物化学发光动力学曲线特征有很大特异性的现象,提出了建立沉积物中有机碳特征编码"有机碳指纹"的概念。     

臭氧预氧化-堆肥去除污染土壤中菲实验研究

分别将菲的丙酮溶液喷洒入未被污染的表层红壤和次表层红壤制成含菲的模拟土样,通过监测堆体温度、有机物含量、菲的残留率和种子发芽指数试验研究了臭氧预氧化-堆肥法去除污染土壤中菲的可行性.结果表明,臭氧预氧化-堆肥是一种有效去除土壤中菲污染的方法,污染土壤经处理后减弱了菲污染对植物的毒害作用,且加入的有机物经堆制腐熟后促进了植物的萌发.臭氧预氧化能够加快后续堆肥处理的启动过程并可使堆料中菲的残留率进一步降低,而土壤中有机质含量显著影响臭氧氧化的效率.臭氧处理100min时,有机质含量分别为7.73%和3.64%的表层土壤和次表层土壤中菲的去除率分别达到52.1%和76.4%.堆肥31d,经臭氧预氧化的表层土壤和次表层土壤菲的残留率分别为1.1%和0.9%,而未经臭氧预氧化样品的菲的残留率分别为15.0%和14.5%.各堆制样品种子发芽指数均可达到130%以上.     

五里湖和贡湖不同粒径沉积物吸附磷实验研究

通过研究五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线,分析了不同粒径沉积物氮、磷和有机质含量以及化学组成等理化特征对其吸附磷的影响,初步得出如下结论五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线具有相似的变化趋势;贡湖沉积物每一粒级的吸附量、吸附速率和吸附效率均高于五里湖沉积物;各粒级的变化趋势均为粘粒级＞细砂粒级＞粗砂粒级＞粉砂粒级;各粒级中粉砂粒级SiO2含量最高,可能是造成其对磷的吸附量、吸附速率和吸附效率在各粒级中最低的原因.     

四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及其源解析

为研究玛珥湖四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及来源,采集四海龙湾表层沉积物样品,并对其中的有机质进行了分析. 结果表明,四海龙湾表层沉积物中w(TOC)(TOC为总有机碳)为6.7%、w(TN)为0.6%、δ13C_org(TOC同位素丰度)为-28.0‰、δ15N_total(TN同位素丰度)为2.2‰. 可溶性有机质主要包括脂肪烃、脂肪醇、脂肪酸和GDGTs(甘油二烷基甘油四醚脂)等,其中脂肪酸是可溶性有机质的主要组分,约占可溶性有机质总量的68.8%,主要来源于内源性的藻类和厌氧菌; 脂肪烃主要来源于陆源的C3木本植物;结合态脂肪醇具有明显的内源来源特征,而游离态脂肪醇却呈现陆源来源特征. 四海龙湾沉积物中含有丰富的GDGTs,主要来源于陆源土壤,包括支链类GDGTs和类异戊二烯类GDGTs,其中类异戊二烯类GDGTs以GDGTⅣ和GDGTⅤ为主,但其在四海龙湾沉积物中的含量相对较小. 研究显示,四海龙湾流域陆源是沉积物中可溶性有机质的主要来源,陆源有机质的大量流入改变了四海龙湾的营养水平;不同种类可溶性有机质表现出不同的来源特征,这主要是由于微生物对不同种类有机质降解速率的不同所致,并且导致降解所产生的二次有机质数量也不同.      

三峡入库河流大宁河回水区消落带土壤氨氮释放动力学研究

在室内模拟条件下,通过消落带土壤氨氮释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤氨氮释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:(1)一级动力学方程可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品氨氮释放动力学特征,前120分钟为快反应,氨氮释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大氨氮释放量;(2)土壤样品释放动力学特征与总氮、总磷呈现较好的相关性,与有机质、样品氧化物组成、颗粒组成理化指标相关性较弱;(3)土壤样品释放动力学特征与可转化态氮呈现极显著正相关关系,与非可转化态氮的相关性较弱,这说明样品中氨氮的释放量主要受其可转化态氮含量控制。研究结果可为三峡库区支流大宁河回水区富营养化治理提供参考和理论依据。     

滇池不同湖区沉积物正构烷烃的分布特征及其环境意义

为探明滇池沉积物中有机质的组成特征及其环境意义,2014年7月采集滇池北部和南部各一根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、正构烷烃含量剖面变化规律.结果表明:1滇池沉积物中TOC与TN自20世纪70年代以后增加显著,说明了滇池初级生产力不断提高;2滇池沉积物正构烷烃代用指标n-C27/n-C31比值及Paq和CPI表明,滇池沉积物从下往上草本植物与木本植物交替变化,且沉积物中的高碳数有机质主要来自滇池内源的沉水和漂浮大型植物;3C/N比值及正构烷烃分布特征表明,滇池不同湖区沉积物有机质来源存在差异:滇池北部沉积物中有机质主要来源于內源植物和陆源有机物的人为源;滇池南部沉积物中有机质主要来源于內源大型水生植物和陆源高等植物混源.为此,在今后滇池沉积物有机质的研究中,应加强对滇池不同湖区有机质的深入分析.     

生态系统转换区土壤有机质动力学特征的δ^13C方法研究

对土壤有机质的动力学过程的研究是评价区域土壤质量、合理开发利用土壤以及全球碳循环一气候交化研究的基础性工作。系统分析了生态系统转换区土壤有机质动力学特征的δ^13C方法研究的理论基础和应用现状,包括影响土壤有机质δ^13C值的各种内外因素;土壤有机质不同化学组成、不同粒径组分、不同比重组分的δ^13C特征值域;土壤微生...     

北京市不同地区土壤中的球囊霉素荧光特征及其与土壤理化性质的关系

球囊霉素相关土壤蛋白是一种菌根真菌产生的耐热糖蛋白,因其与微生物密切联系而常用来表征土壤的健康状况.由于球囊霉素相关土壤蛋白的提取过程中容易产生干扰物质,影响了这个指标在土壤状态评估方面的进一步应用.本研究采集了北京北部山区,中部城区以及南部郊区的土壤样品,使用三维荧光-平行因子模型技术解析球囊霉素相关土壤蛋白中可溶性有机物的荧光特征,将土壤类球囊霉素蛋白分解为5个荧光组分,分别为微生物源UVC腐殖质类物质、UVA人为来源腐殖质类物质、微生物来源的氧化醌物质、土壤富里酸类物质和类蛋白物质,蛋白质在其中所占比例为0~20%.不同采样区域的荧光特征比较显示,球囊霉素土壤相关土壤蛋白的5个荧光组分总体稳定,与山区相比较,城区和郊区的类蛋白质组分受人类活动影响降低,氧化醌类物质组分含量升高.不同采样点的理化特征结果显示,以城市建设和耕作为代表的人类活动减少了土壤中的含水率、有机质含量以及总氮含量.比较球囊霉素相关土壤蛋白的荧光特征与土壤理化特征的相关性结果显示,球囊霉素土壤相关蛋白浓度、UVA腐殖质组分、UVC腐殖质组分与土壤有机质含量、总氮含量显著相关,具有表征土壤健康状况的潜力.     

巢湖流域典型环境介质溶解有机质光谱特征及其环境指示意义

溶解有机质（DOM）广泛存在于流域范围内不同环境介质中,并能发生迁移转化.以巢湖流域典型环境（农田土壤、浮游藻类、水生植物和沉积物） DOM样品为研究对象,利用紫外-可见光光谱和三维荧光光谱技术揭示不同环境DOM样品的组成特征,探究流域范围内不同环境介质间DOM可能迁移、转化过程及其环境行为与生态效应.结果表明,巢湖流域典型环境样品单位质量可溶性有机碳（DOC）含量均值从大到小的顺序为：浮游藻类（26701.59 mg·kg^-1）>水生植物（9331.00 mg·kg^-1）>土壤（204.93 mg·kg^-1）≈沉积物（141.13 mg·kg^-1）.与DOC含量类似,280 nm处吸光系数（a₂₈₀值）和总荧光强度均表现为：浮游藻类>水生植物>土壤≈沉积物,且沉积物和土壤DOM样品的重均分子量、芳香性、腐殖化程度均与水生植物和浮游藻类DOM样品具有显著性差异.在此基础上,本文提出了流域层面不同环境介质之间DOM的迁移转化概念模型,结果显示,流域范围内不同环境介质间DOM的迁移转化改变了其组成特征,进而导致生态效应发生改变.上述研究结果为流域环境质量提升和生态效应调控提供了一种新思路.     

溶解有机质在土壤及沉积物吸附多环芳烃类有机污染物过程中的作用研究

研究了采自官厅水库及周围水域的 6种土壤及沉积物样品对多环芳烃类有机化合物———萘、菲、芘的吸附特性 ,应用1H NMR对这 6种土壤及沉积物样品中的溶解有机质的化学组成进行了的测定 ,发现溶解有机质中芳香族和非极性脂肪族化合物的含量与Freundlich吸附容量 (K′f)之间存在着密切关系 ,Freundlich吸附指数 (n)随着溶解有机质中极性基团的增多而降低 ,但是极性芳香族成分在吸附过程中主要充当有机溶剂相 .另外 ,吸附质的化学特性对吸附也有重要影响 ,logK′f 与logKow(Kow为辛醇 水分配系数 )之间存在着线性关系 .依据溶解腐殖质的两性特征及上述结论建立了一种快速吸附模型 ,但此模型还很难直接用于无极性有机污染物的吸附规律预测     

磷酸钙对铀矿下游水系沉积物中铀的钝化效果

利用Ca₃（PO₄）₂对模拟铀污染土壤进行钝化处理,分析了Ca₃（PO₄）₂投加量对其中有效态铀的钝化效果,基于此,采集粤北某铀矿下游水系沉积物,利用逐级化学提取法开展了Ca₃（PO₄）₂固定前后铀赋存形态研究。结果表明:沉积物中铀主要赋存于铁锰氧化物结合态中,添加Ca₃（PO₄）₂可降低沉积物中有效态铀的含量。溪流沉积物、池塘底泥、水稻田土壤中可交换态铀含量分别平均下降58.27%、58.04%、52.62%;碳酸盐结合态铀含量分别平均下降33.58%、47.98%、32.58%。Ca₃（PO₄）₂的投加显著增加了活性较低形态以及活性最低的残渣态铀含量;溪流沉积物、池塘底泥、水稻田土壤中有机质结合态铀含量分别增高32.95%、46.86%、30.50%;残渣态铀含量分别增高252.67%、61.90%、98.96%。钝化前,原处于中等风险的池塘底泥、水稻田土壤降为低风险,原处于低风险的溪流沉积物中有效态铀含量占比下降1/3。Ca₃（PO₄）₂能有效降低沉积物中铀的危害,可为放射性核素污染治理和环境修复提供一定参考。     

基于网格单元的碧流河流域土壤侵蚀吸附态氮污染负荷研究

在ENVI、ArcGIS系统的支持下,集成土壤侵蚀模型、泥沙输移模型和污染物富集模型,建立了基于网格单元非点源吸附态氮污染负荷的通用计算方法。以碧流河流域为例,利用调查、收集的数据资料确定了模型中各计算因子,估算了流域土壤流失量、输沙量和吸附态氮负荷。结果表明:2012年,碧流河流域平均土壤侵蚀模数为1137 t/（km2·a）,平均输沙模数为295 t/（km2·a）,吸附态氮流失模数为326 kg/（km2·a）,吸附态氮流失总量为878 t,其中林地562 t、耕地285 t,分别占吸附态氮流失总量的64%和32%。为减小碧流河流域土壤侵蚀吸附态氮的流失,应进一步提高流域内林地、草地质量,在水土保持功能弱的林草地上实施工程措施。     

水体底泥及岸边土壤有机无机复合体对磷吸附特征对比

以长春市新立城水库底泥及岸边土壤为研究对象,利用平衡吸附法研究底泥、土壤及二者有机无机复合体(砂粒、粉粒和粘粒)对磷的吸附热力学和动力学特征,并探讨底泥和土壤各级复合体对磷的吸附贡献,以期探明底泥和土壤对磷的富集规律.结果表明,底泥和土壤对磷的吸附热力学均符合Langmuir方程和Freundlich方程,且底泥对磷的理论最大吸附量约是土壤的3倍.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附热力学符合Langmuir方程和Freundlich方程,粉粒及砂粒复合体对磷的吸附符合Henry方程.粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体,而粉粒复合体均大于砂粒复合体.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献约为60%,粉粒复合体对磷的吸附贡献稍大于砂粒复合体的吸附贡献.底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学符合一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程,且均在24 h以内达到吸附平衡.研究结果表明,底泥与岸边土壤对磷的吸附具有相似的规律,且底泥及其复合体对磷的吸附能力均大于土壤,说明若磷素由于地表径流等因素由土壤进入到水体中,底泥对磷会有较强的吸附净化作用,即某种意义上底泥为河流磷素有效的"汇".     

西南喀斯特流域泥沙来源、输移、平衡的思考——基于坡地土壤与洼地、塘库沉积物~(137)Cs含量的对比

汇总了西南喀斯特地区坡地土壤和洼地、塘库沉积泥沙的~(137)Cs比活度资料,并进行了对比,分析流域泥沙来源。坡地地面流失轻微的,汇水面积小于0.5 km~2的微小流域,流域产沙主要源于地下流失(裂隙土)和沟岸侵蚀(沟壁土);坡地地面流失强烈的,主要源于坡地地面流失(坡地表层土壤)。地下流失和沟岸侵蚀是小流域和较大流域的主要产沙方式,且有随着流域面积增大,产沙贡献率越高的趋势。由于裂隙土和沟壁土都基本不含~(137)Cs,~(137)Cs单一示踪法不能区分这两种源地土体的产沙贡献率。建议采用多元示踪法,研究流域的泥沙来源。区分裂隙土和沟壁土的产沙贡献率,可考虑尝试磁性法和孢粉法。通过沉积物~(137)Cs断代等方法确定洼地、河流滩地和塘库泥沙淤积量,结合径流小区和水文站输沙量资料,分析不同类型洼地、河流滩地和塘库的泥沙截留率,分析河流泥沙输移比。在查明泥沙来源,泥沙输移比和输沙量(或产沙量)的基础上,确定流域泥沙平衡,结合径流研究成果,建立喀斯特流域产沙模型。     

嘉陵江流域吸附态非点源污染负荷研究

以美国通用土壤流失方程为基础,通过考虑引起流域土壤流失年际变化的水文条件和土地管理因素及泥沙输移过程的时空差异,提出了能够反映流域泥沙输出量逐年动态变化的估算方法,并以嘉陵江流域为研究对象进行了验证.在此基础上,根据流域吸附态氮磷污染年负荷与年泥沙输出量的相互关系,建立了流域吸附态氮磷污染年负荷模型.基于地理信息技术,应用所建模型,对嘉陵江流域1990～2005年因水土流失产生的吸附态氮磷污染负荷的空间分布进行了模拟和定量研究.结果表明,该流域吸附态氮磷流失较严重的地区主要分布在上游的白龙江和西汉水子流域;近年来,由于流域水土流失治理工作的进展,吸附态氮磷污染负荷逐年减少,近5年平均吸附态氮磷污染负荷分别为34423t/a和1848t/a,与1990年相比减少约60%.     

喀斯特坡地土壤流失监测结果简报

在贵州普定岩溶地质与生态研究综合试验站陈旗小流域内,采用全坡面大型径流场的方法,对6种不同土地利用条件下喀斯特坡地径流场次降雨地表径流量和土壤流失进行了监测。2007年7月到2008年12月期间的监测结果表明:6个径流场土壤流失量均非常小,年土壤流失量和年悬沙产沙量变化范围分别为0.05~62.25 t/km2和0.03~8.68 t/km2,最大的为中度石漠化的稀疏灌丛径流场。喀斯特坡地土壤流失集中发生在降雨量超过60mm的降雨事件中,不同类型坡地间次降雨土壤流失量差异显著,最主要控制因素为地表径流量,同时也受到降雨特征和植被状况的影响。此外,前期降雨对坡地产流和土壤流失的影响也是客观存在的。前期降雨丰沛的条件下,坡耕地、稀疏灌丛径流场的地表径流量、次降雨土壤流失量相对复合植被、火烧迹地、灌草和幼林径流场均出现明显增长。     

两种河道底泥重金属污染生态危害评价方法比较研究

河道底泥作为特殊的物质形态,其评价方法与土壤和水环境评价方法均有所差异。随着河道底泥重金属污染问题越来越受到人们的关注,针对河道底泥重金属污染的评价方法也大量涌现。着重介绍了Hakanson生态风险指数法和污染负荷指数法两种操作简单、使用方便的常用方法,重点针对方法本身以及该种方法的优缺点。     

A distributed non-point source pollution model: calibration and validation in the Yellow River Basin

The applicability of a non-point source pollution model-SWAT(soil and water assessment tools) in a large river basin with high sediment runoff modulus(770 t/km^2 in the Yellow River) was examined. The basic database,which includes DEM, soil and landuse map, weather data, and land management data, was established for the study area using GIS. A two-stage “Brute Force” optimization method was used to calibrate the parameters with the observed monthly flow and sediment data from 1992 to 1997. In the process of calibration automated digital filter technique was used to separate direct runoff and base flow. The direct runoff was firstly calibrated, and the base flow, then the total runoff was matched. The sediment yield was calibrated to match well. Keeping input parameters set during the calibration process unchanged, the model was validated with 1998-1999‘s observed monthly flow and sediment. The evaluation coefficients for simulated and observed flow and sediment showed that SWAT was successfully applied in the study area: relative error was within 20%, coefficient of determination and Nash-Suttcliffe simulation efficiency were all equal to or above 0.70 during calibration and validation period.     

Effects of alfalfa coverage on runoff, erosion and hydraulic characteristics of overland flow on loess slope plots

An evaluation of the interactions between vegetation, overland and soil erosion can provide valuable insight for the conservation of soil and water. An experiment was conducted to study water infiltration, runoff generation process, rate of sediment erosion, and hydrodynamic characteristics of overland flow from a sloping hillside with different draw-off discharges from alfalfa and control plots with 20° slope. The effect of alfalfa on runoff and sediment transport reduction was quantitatively analyzed. Alfalfa was discussed for its ability to reduce the overland flow scouring force or change the runoff movement. Compared to the bare-soil plots, alfalfa plots generated a 1.77 times increase in infiltration rate. Furthermore, the down-slope water infiltration rate for the bare soil plots was higher than in the up-slope, while the opposite was found in the alfalfa plots. In addition, alfalfa had a significant effect on runoff and sediment yield. In comparison to the control, the runoff coefficient and sediment transportation rate decreased by 28.3% and 78.4% in the grass slope, respectively. The runoff generated from the alfalfa and bare-soil plots had similar trends with an initial increase and subsequent leveling to a steady-state rate. The transport of sediment reduced with time as a consequence of the depletion of loose surface materials. The maximum sediment concentration was recorded within the first few minutes of each event. The alfalfa plots had subcritical flow while the baresoil plots had supercritical flow, which indicate that the capability of the alfalfa slope for resisting soil erosion and sediment movement was greater than for bare soil plots. Moreover, the flow resistance coefficient and roughness coefficient for the alfalfa plots were both higher than for the bare-soil plots, which indicate that overland flow in alfalfa plots had retarded and was blocked, and the flow energy along the runoff path had gradually dissipated. Finally, the ability to erode and transport sediment had decreased.     

江汉平原高砷地下水系统沉积柱中砷分布研究

研究在江汉平原中部的仙桃市沙湖镇沙湖农场南洪村、洪湖市黄家口镇姚河村钻凿3个深度约为30 m的钻孔,采集不同深度代表性岩土样(单孔内取样间距为2 m),采用用银盐法测定沉积物样品中砷含量。研究结果表明,该研究区域沉积物中砷含量范围为1.500～17.289mg/kg,与典型的现代松散型沉积物中砷含量相当(5¹0 mg/kg);砷含量最大值均出现在泥土层,最小值均出现在沙层,表明沉积物样品中砷含量与岩性有密切关系。