2000年前后区域环境地球化学研究的前景与设想——关于“九五”规划及21世纪环境地学发展项目的建议

本文提出一种研究区域环境地球化学解决宏观环境问题的新思路,按照环境—地球化学—地质构造三对应的原则提出“八五”后期、“九五”和2000年后区域环境地球化学分阶段发展的设想。除了为国家提供保护治理环境的决策依据外,区域环境地球化学在理论上需要建立起地质地球化学—生态系统物质大循环模型,进行典型环境元素全球对比研究。     

柴油污染包气带的气相抽提影响因素

气相抽提(SVE)是一种经济、高效的土壤原位修复技术。为了研究介质、介质含水率和通风方式对SVE去除效率的影响,并探讨实验运行过程中包气带不同深度柴油浓度的变化规律,实验利用了有机玻璃柱模拟包气带环境,开展柴油污染的SVE实验。结果表明,对于不同介质,SVE去除粗砂中柴油的效率高于中砂;不同含水率,含水率为1%的粗砂中柴油的去除率大于含水率为12%的粗砂;不同的通风方式,连续通风的效率大于间歇通风。此外,不同深度介质均出现柴油浓度先升高后降低的趋势。     

三峡水库干流沉积物及消落带土壤磷形态及其分布特征

三峡水库完全运行后,水文节律发生了变化(水位在145~175 m波动),沉积物和消落带土壤磷的空间分布也有可能发生变化.2016年6月采集了11个样点的沉积物及消落带样品,利用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对比研究了三峡水库干流表层沉积物及消落带土壤磷形态,分析了磷形态特征及其在横向(沉积物和消落带土壤)和纵向(回水区末端至三峡大坝)的空间分布特征.结果表明,三峡水库回水区末端至三峡坝前,干流沉积物样品总磷(TP)、Na OH-P含量呈增加趋势,HCl-P呈下降趋势,而消落带土壤磷的各形态含量纵向变化规律不明显.沉积物TP、有机磷(OP)、HCl-P和NaOHP均值依次为(859.6±106.8)、(224.6±113.9)、(435.3±77.7)和(101.5±31.6)mg·kg~(-1),均高于消落带土壤含量均值.HCl-P为沉积物和消落带土壤磷的主要形态,占TP的质量分数分别为51.3%和58.2%,Na OH-P占TP的质量分数分别为11.7%和8.1%.与沉积物相比,消落带土壤各形态磷含量变异系数高,具有较高的空间异质性.     

三姑泉域岩溶地下水分布特征及子系统识别

通过地质学、岩溶动力学、构造学、地球物理勘探、流体动力学、水文地质试验、水文地球化学及同位素分析等方法,分析了三姑泉域岩溶地下水赋存与富集规律,阐明了可溶岩与构造对岩溶地下水分布的控制;采用多种手段联合方法对三姑泉域的地下水子系统进行了识别。共划分了东丹河、丹河、高平-晋城、赵庄四个地下水子系统。每个子系统内都发育强径流带,径流带内物探结果显示低电阻率,水化学显示低TDS,同位素显示高δ~(18)O、δD值,子系统边界上则呈现了高电阻率,高TDS及低δ~(18)O、δD值的特征。多种研究方法相互印证结论一致,提高了地下水子系统识别的准确度。     

硫化纳米铁反应带修复硝基苯污染地下水

采用前置硫化合成法制备硫化纳米铁（S-NZVI）并进行表征,采用模拟砂柱创建S-NZVI原位反应带,研究其对硝基苯（NB）污染地下水的修复效能.X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）表征结果表明,S-NZVI是以Fe（0）为核心,硫铁化合物为外壳的颗粒,可以有效抑制S-NZVI颗粒的团聚,具有较好的分散性.与NZVI相比,S-NZVI对NB的去除效率更高,最高去除率可达99.65%,在砂柱中具有更强的穿透能力.S-NZVI对NB的去除过程符合准一级动力学模式.S-NZVI对NB的去除机理是先将NB快速吸附于表面,然后再进一步通过化学还原降解,因此NB去除较快而苯胺生成较慢.S-NZVI反应带对NB泄露区的削减幅度较大,增加单井S-NZVI注入量和增加注入井均可提高修复效果,7d内NB累计去除率最高达87.43%,但前2d出水NB浓度仍然较高;S-NZVI反应带对NB传输区具有较好的修复效果,增加注入井比增加单井S-NZVI注入量具有更好的持续性和更高的NB去除率,7d内NB累计去除率最高达99.90%.     

三峡消落带适生植物根系活动调控土壤养分与细菌群落多样性特征

植物通过根系分泌修饰根际土壤微环境.从植物根系-土壤-微生物三者密切关联的根际土壤微环境角度,研究三峡消落带植被修复重建后根部土壤微生态动态特征,对于认识和评估消落带退化土壤环境的生态修复工作具有重要意义.从三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地采集人工植被中4种优势植物落羽杉(Taxodium distichum)、立柳(Salix matsudana)、狗牙根(Cynodon dactylon)和牛鞭草(Hemarthria altissima)的根际与非根际土壤,探究其根际与非根际土壤的养分含量与酶活性差异,同时通过高通量测序进行细菌群落多样性分析,以阐明三峡消落带不同物种逆境胁迫下的生长适应性以及养分利用策略.结果表明:①三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分含量产生显著差异,主要表现为根际土壤有机质、全氮、碱解氮以及有效磷的显著富集,而钾素在不同物种间的根际效应变化趋势并不一致;②蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物中均表现出正向根际效应(R/S1),但由于不同物种生理特征的差异,不同物种根系活动对3种土壤酶的激活效应存在差异;③高通量测序结果显示,库区4种适生植物根际与非根际土壤细菌群落多样性特征并无显著差异,变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、蓝藻门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门、芽孢杆菌门、未知细菌门以及泉古菌门在消落带4种适生植物根部土壤环境中相对丰度最大,对于4种适生植物的营养吸收、疾病抵抗以及消落带逆境适应均发挥着重要的作用.     

氧化钙强化消落带植被厌氧消化产甲烷的探究及作用机制

为了探究CaO预处理对消落带植被（VE）厌氧消化产甲烷的影响,采用4种不同质量分数的CaO对VE进行中温厌氧预处理,并考察了CaO预处理后VE的厌氧消化性能。结果表明:CaO预处理能提高VE中溶解性COD的含量,降低纤维素及木质素的含量,为后续消化过程提供物质基础。当CaO投加量为3%时,甲烷最大积累量为（229.8±6.3）mL/g,显著高于其他组别。此外,CaO预处理VE组别中甲烷的体积分数随消化时间呈现上升趋势。CaO能促进挥发性脂肪酸（VFA）的积累,当CaO投加量为3%时,VFA的最大积累量为（964±45）mg/L。CaO预处理可加速VE中总悬浮固体及挥发性悬浮固体的减量率。     

石油烃在非均质包气带中的吸附作用及迁移规律

为深入分析强非均质性污染场地中石油烃的运移规律,探究石油烃类污染物在场地中的吸附、迁移及其影响因素,选取潮白河上游为典型研究区,受冲洪积扇条件控制,区域内包气带非均质性强,地下水埋深较大.采集污染场地包气带介质样品,分别装填原状土（0~20 mm）、细颗粒（< 2 mm）和粗颗粒（>4 mm）3种介质迁移柱,通过土柱淋滤试验表征石油烃在典型介质中的迁移特性;通过静态吸附试验和微生物降解试验识别石油烃迁移过程的关键影响因素,揭示多要素作用条件下的石油烃迁移规律.结果表明:原状土、细颗粒和粗颗粒这3种介质迁移柱出水中石油烃浓度均呈先下降、后波动上升、最终趋于稳定的趋势.3种介质对石油烃的吸附过程均呈现快吸附和慢吸附两个阶段,快吸附阶段发生在试验0~15 h内,完成了吸附的70%~80%;慢吸附阶段持续时间较长,吸附总量缓慢增加.固液比、温度和pH等要素对3种介质石油烃吸附性能的影响相对较小.微生物降解是慢吸附阶段石油烃浓度呈波动上升的主要原因,且在整个石油烃垂向迁移过程中,吸附作用对石油烃去除的贡献率为80%,微生物降解的贡献率为20%.研究显示,相对于微生物作用而言,强非均匀介质在石油烃类污染场地的污染物吸附和迁移过程中起关键控制作用.      

近10年来三峡消落带土壤氮、磷时空分布特征研究

消落带是位于水陆交错带的一种特殊生态系统.消落带土壤作为生态系统中氮、磷元素重要的“源”与“汇”,在生物地球化学循环研究中具有重要意义.该研究基于中国知网CNKI以及Web of Science数据库检索近10年三峡消落带土壤氮、磷研究文献,提取w（TN）、w（TP）数据并进行统计,从宏观尺度上分析w（TN）、w（TP）的时空分布特征.结果表明:①高程分布上,当高程高于155 m时,土壤w（TN）（0.75~1.17 g/kg）随着高程增加呈下降趋势,土壤w（TP）未发生显著变化（0.53~0.60 g/kg）;当高程低于155 m时,土壤w（TN）处于较低水平（0.66~0.86 g/kg）,但w（TP）维持较高水平（0.60~0.76 g/kg）.②时间分布上,消落带土壤w（TN）整体呈现逐年递减的趋势,Pearson相关系数为-0.64,但是w（TP）没有显著变化.③地区分布上,三峡上游库区消落带土壤w（TP）出现显著高值,下游库区w（TN）出现显著高值.研究显示:不同高程土壤受植物残体分解等因素影响,在落干期w（TN）上升,在浸没期向上覆水体释放TN;水位调节导致的淹没强度变化对消落带土壤中TN产生淋溶作用,而对TP的影响较小;对于消落带上游地区应更关注土壤中高w（TP）带来的环境风险,而对于消落带下游地区应更关注因水土流失和非点源输出导致的高w（TN）所致环境风险.      

克孜尔水库大坝典型坝段的高密度电法检测

介绍了高密度电法检测应用背景、基本原理与技术参数,对克孜尔大坝典型坝段的检测资料进行了分析和推断.结果显示,主坝电阻率相对均匀且视电阻率值高于副坝,说明主坝密实程度优于副坝,施工质量控制主坝高于副坝.对于副坝段的某2段低阻异常带,初步判定为坝体含水率较高所致.最后给出初步结论与建议.