融雪对土壤溶解性有机质溶析作用的影响

利用土壤浸提实验和土柱淋洗实验,考察了化学离子的种类与浓度对进入融雪径流的土壤溶解性有机物(DOM)的含量和光谱学特性的影响,以及不同化学特征的积雪融化过程中土壤DOM的释放规律.土壤浸提实验结果表明,随着Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中的溶解性有机碳(DOC)浓度显著降低;随着Cl~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中波长254 nm处的紫外吸光度(UV-254)逐渐降低;随着Na~+和Mg~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中单位浓度DOC的紫外吸收值(SUVA)值逐渐升高.NO_3~-、SO_4~(2-)和Na~+的浓度过高或过低时,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸和类富里酸荧光峰强度较低;随着Cl~-、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸荧光峰强度逐渐降低.土柱淋溶实验结果表明,类腐殖酸和类富里酸荧光物质是土壤淋滤液中的主要荧光物质.与纯水相比,融雪水作为淋洗液导致土壤淋滤液中DOC浓度的降低,以及类微生物代谢产物荧光峰强度的增高.冻融交替抑制DOM自土壤解吸进入淋滤液,并且导致土壤淋滤液中芳香族化合物相对含量的降低.     

外源DOM条件下K+、Na+、Ca2+、Mg2+对湿地苔草吸收Cu的影响

文章在重金属Cu胁迫下,通过水培实验探究了外源溶解性有机质(DOM)存在下不同浓度K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对鄱阳湖湿地优势植物苔草(Carex cinerascens)吸收Cu的影响。在苔草的生长完全受到抑制的30 mg/L Cu~(2+)浓度和缓解Cu胁迫效果最佳的1 mg/L DOM条件下,通过设置培养液中不同浓度的K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)水化学特性,观察苔草水生根形态,分析苔草体内和水培液中Cu~(2+)浓度水平。研究表明,K~+、Mg~(2+)、Na~+浓度为20 mg/L,Ca~(2+)浓度为1 mg/L时能有效缓解Cu胁迫,使苔草水生根恢复生长。20 mg/L Mg~(2+)与不同浓度的K~+、Na~+、Ca~(2+)对苔草水生根形态的影响存在显著差异(P0.05)。苔草根系部分的Cu富集能力明显高于茎叶部分,富集能力顺序为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)10 mg/L Ca~(2+)20 mg/L Na~+,转运能力为浓度水平10 mg/L K~+5 mg/L Mg~(2+)20 mg/L Na~+10 mg/L Ca~(2+)。在不同水化学特性下苔草地上部分与地下部分的Cu富集无显著差异(P0.05)。K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)可能在水培液中与游离Cu~(2+)竞争,影响Cu-DOM的结合,从而改变溶液中剩余Cu~(2+)浓度。     

加拿大米尔克里弗含水层中地下水的化学演化

已观察到米尔克里弗含水层地下水中离子组成有一些明显趋向。来自次露头地区的地下水,其Na~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的浓度比紧邻的下坡的地下水高;在次露头地区之外,地下水的Na~+、Cl~-、HCO_3~-和CO_3~(2-)以及CH_4的浓度有规律地随着其滞留时间的增加而增加,pH值降低,Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度往往偏低(小于0.1mmol/L)。地质变化对产生这些化学模式起了重要作用。第一个主要地质变化是约在5×10~5年前补给区的上覆隔水层被侵蚀,使Na~+和Cl~-浓度低的大气降水能进入含水层并置换了原先存在的水。第二个主要地质变化是在约30000～40000年前米尔克里弗地区出现冰碛物沉积。通过冰碛物向含水层补给的水,其发育特征是Na~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的浓度高。在次露头地区的下坡,Na~+和Cl~-的变化趋势受从下伏页岩隔水层的扩散所控制。分别对地下水、硫酸盐还原细菌和地下水的气体样品,以及硫化物和H_2S气体样品的分析结果表明,SO_4~(2-)还原不是一个主要过程。地球化学模拟表明,CO_2气体是随着在含水层中滞留时间的增加而不断加入地下水的。CO_2、CH_4和溶解的无机碳的增加可以归因于甲烷发酵。地球化学模拟表明,阳离子交换在该地下水的化学演化中只起次要的作用。     

单塔双循环烟气脱硫系统结晶过程的模拟研究

单塔双循环湿法烟气脱硫系统中,二水硫酸钙结晶是影响该工艺运行的关键技术之一。在单因素条件下分别研究晶种浓度、晶种粒径、相对过饱和度(RS)和p H值对硫酸钙结晶速率、晶体粒径、形貌以及结垢特性的影响。结果表明:晶种浓度和粒径对二水硫酸钙结晶影响显著,当晶种过100目筛,适当增加晶种浓度(C≤2 g/L),有利于晶体快速生长,且晶体生长得更为粗壮和均匀,结垢量也不断减少;相对过饱和度增大会大大提高结晶速率,但适中的相对过饱和度(RS=6)更利于形成以片状和棒状为主且粒径分布均匀的晶体,结垢量相对较少;反应溶液p H在5~6之间时,结垢量少,对晶体形貌有利且与脱硫塔中实际酸碱度相符。以上结论对单塔双循环脱硫工艺具有一定的参考价值。     

烟台夹河河口海水混合过程的地球化学特征研究

海(咸)水混入是河口河水重要的地质过程,深刻地影响河水地球化学过程。本文系统采集夹河河口水样,分析海淡水混合过程的地球化学特征。结果表明,远离河口段(J10~J14)为淡水性质,主要受水-岩作用及人类活动等影响;近河口段(J1~J8)海水混入严重,F~-、Cl~-、Br~-、SO~(2-)_4、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、盐度等明显较高,主要受海水混入影响。近河口段存在Na-Ca离子交换过程,约占Na~+总量的0.9%~1.5%,离子交换量随海水混入比例增加而增加,Na~+离子交换量与K~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Br~-、F~-、SO~(2-)_4离子交换量相关,且河水离子含量与盐度回归系数略低于与盐度、Na~+交换量回归系数,表明河口段河水离子交换影响河水地球化学特征。     

中亚热带常绿阔叶林湿沉降过程中盐基离子变化特征

基于野外实验和室内实验相结合的方法,于2012年9月至2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续一年的森林不同层次盐基离子季节动态变化特征的研究.结果表明,四面山大气降水全年pH平均值为4.90,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层只对Na~+有一定的截留作用,降雨能够淋溶森林冠层的Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+;研究结果也表明,枯枝落叶的降解是导致各盐基离子质量浓度在枯透水中增加的主要原因;枯透水下渗的过程淋溶了森林土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+.四面山大气降水经过森林生态系统后Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、Na~+、K~+的总截留率分别为33.82%、-7.06%、74.36%、42.87%,森林生态系统对Ca~(2+)、Na~+、K~+表现出了截留作用,其中对Na~+截留率最大.     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

常规金属离子对Fe3O4磁性纳米颗粒悬浮和沉降的影响

水体中的有机质、无机盐及酸碱度是影响纳米材料迁移转化的主要因素.考察了Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Sr~(2+)和Ba~(2+)对Fe_3O_4磁性纳米材料(Magnetic Nanoparticles,MNPs)的沉降作用.结果表明,Fe_3O_4MNPs的沉降作用是水体pH、金属离子化合价、离子强度共同影响的结果.整体上,碱土金属离子较Na~+更能加速Fe_3O_4MNPs的沉降.当pH为5.0时,浓度低于1.0 mmol·L~(-1)的Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)有助于Fe_3O_4MNPs的悬浮;当浓度大于1.0 mmol·L~(-1)时,较强的离子强度促使Fe_3O_4MNPs团聚,发生沉降.当pH为9.0时,碱土金属离子较Na~+更能促使Fe_3O_4MNPs聚沉.因此,纳米颗粒在水体中的扩散和聚沉需要综合考虑金属离子种类和浓度.     

潏河冬季潜流带水交换对沉积物间隙水水质的影响

潜流带作为河流地表水-地下水系统相互作用的交汇区域带,是影响河水、间隙水与地下水水质的主要驱动力之一,对河流生态系统中的水文循环、污染物迁移转化等过程具有重要的意义.本研究采用基于一维热扩散对流方程的温度梯度法,于2016年12月对潏河研究河段21个测试点位进行了沉积物的野外原位垂向温度同步测试,并对其与沉积物间隙水中阴阳离子含量之间的关系进行了分析.结果表明:21个测试点位的潜流带水交换方式均为上升流,水交换量值变化范围较大,左右两岸水交换量值均大于河道中心水交换量值,影响其变化的主要因素是河床地形和沉积物粒径大小;Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、HCO_3~-和SO_4~(2-)在沉积物间隙水中的平均含量更接近于其在地下水中的平均含量,而K~+、NH_4~+和Cl~-在沉积物间隙水中的平均含量与其在地下水中的平均含量具有显著差异性;此外,沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在河流横断面具有明显的横向空间变化特征,与河道中心相比,河道左右两岸沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量均较高,而NH_4~+和Cl~-含量较低;采用Pearson相关分析和线性拟合方法发现,潜流带水交换量与沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量呈正相关关系,与K~+、NH_4~+、Cl~-含量呈负相关关系,而与Na~+、HCO_3~-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性.     

石期河流域地下水化学特征及物质来源分析

为明确典型岩溶溶丘洼(谷)地区域地下水化学特征及其成因,以石期河流域为研究对象,运用Gibbs图、Piper图、端元分析及离子比例系数等方法,对地下水水化学特征及物质来源进行了定性和定量分析.结果表明,研究区内地下水pH值介于6.06～8.07之间,Ca~(2+)、 Mg~(2+)和HCO~-_3是地下水中的主要离子,其质量浓度范围分别为2.61～108.7、 0.54～27.61和8.1～370.74mg·L~(-1),符合岩溶水高钙弱碱性特征;地下水物质成分中, Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受到碳酸参与的灰岩和白云岩风化作用的控制, Na~+主要来源于硅酸盐岩的溶解,同时, Ca~(2+)和Na~+在地下水流动过程中进行阳离子交替吸附作用; K~+、 Cl~-和NO~-_3主要受到农业化肥施放和生活废水排放的影响.此外,大气降水作为该区域地下水的主要补给来源,对当地地下水化学特征和物质来源也有一定的影响.