三峡水库蓄水至135 m后坝前及香溪河水域溶解无机汞分布特征研究

根据2004年8月在长江三峡水库坝前及香溪河水域对溶解无机汞浓度观测结果,分析了三峡水库蓄水至135 m(135～139m)1a后溶解无机汞的变化,初步探讨了影响溶解无机汞变化的因素,估算了蓄水对河流输送汞的影响.结果表明,三峡库区干流河段平均浓度为22.7ng·L-1,范围为未检出至82.6ng·L-1.较高浓度区主要集中在20m以浅的水体;香溪河溶解无机汞浓度与干流基本相当,平均浓度为18.0ng·L-1,浓度范围为未检出至61.4ng·L-1.蓄水后,溶解无机汞浓度显著升高,数量可观的汞将随着泥沙的沉降而滞留库区,值得关注和进一步深入研究.     

太湖溶解有机质光谱和氮磷污染的区域分布差异特征

对太湖水体溶解有机质三维荧光光谱、紫外吸收系数、溶解性有机碳(DOC)、总氮和总磷的分布特征进行了研究,定量估算了溶解有机质的来源. 研究发现:太湖水体溶解有机质的各物理化学参数以及氮磷质量浓度的区域分布特征明显. 水体三维荧光光谱显示有2个特征的类蛋白荧光峰,但不同湖区水样荧光峰位置以及强度并不完全一致. ρ(DOC)和荧光强度〔Fn(355)〕与吸收系数(α)有显著的相关性,但其相关关系也存在明显的区域特征. 根据有机质光谱学和理化指标的分布特点、梯度变化规律及地理特征要素,将太湖分为4个区域(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ区),讨论了各区域的特征和变化规律. 利用有机质来源与荧光光谱指数的定量关系,估算了溶解有机质的来源贡献率,结果显示,北部湖区城市污水、陆源和生物活动对DOM的来源均有影响,其他湖区DOM以生物作用为主,陆源贡献率均不超过25%.      

京杭大运河中下游段天然水化学变化特征及驱动因素

为揭示京杭大运河天然水化学特征及人为活动的影响,于2019~2020年采集徐州至嘉兴段主要城市站点河水测试,同时收集苏锡常段1959~1962年和1975~1977年的水化学数据与沿线主要城市近年的社会经济数据,在此基础上进行了分析.结果表明,研究区水化学类型主要受流域碳酸盐岩风化作用,但K⁺+Na⁺当量浓度占总阳离子高达40.39%,高于一般地表水,说明运河天然水化学已受到人为因素的显著影响.空间上,运河主要离子质量浓度、总硬度和总碱度从徐州站向下游总体上有减小的趋势,但在无锡和苏州站各参数显著升高;分析苏锡常段60年来的水化学变化发现,其Na⁺和SO₄^2-分别升高了约16倍和12倍,总溶解固体（TDS）也升高了近3倍,同时苏锡常段河水目前（Ca²⁺+Mg²⁺）/HCO₃^-比值普遍大于1,显著高于1959~1962年,反映了人类活动影响的结果.结合运河流域社会经济发展情况的分析显示,人为活动排放的硫氧化物加速了流域碳酸盐岩的风化,这是导致这一变化的主要因素.进一步统计分析表明,城市生活污水和工业废水的排放等是造成大运河天然水化学盐渍化的主要驱动因素.本研究可为协调城市发展和保护大运河流域水生态环境提供科学基础.     

池武溪流域溶解无机碳特征及影响因素分析

溶解无机碳及其碳同位素(δ13CDIC)是指示物质来源及生物地球化学特征和反映碳在陆地水循环过程中的重要手段。为了研究池武溪流域内地下水、地表水的溶解无机碳及碳同位素的变化特征和影响因素,文章于2019年6月、2019年12月对采样点进行监测。结果表明:池武溪流域水化学类型为HCO_3-Ca型或HCO_3-Ca·Mg型;流域DIC含量及δ13CDIC具有明显的季节变化特征,具体表现为枯水期大于丰水期,丰水期δ13CDIC比枯水期更偏负;枯水期和丰水期时硫酸和硝酸不同程度参与碳酸盐岩风化过程并使δ13CDIC偏正。     

可吸入性超细石英粉尘在模拟人体体液中溶解特性

为研究石英颗粒被吸入人体后在体内的溶解行为,以Gamble溶液模拟人体体液环境,研究了粒径中值d50为2.8μm的石英粉尘在3个酸度的Gamble溶液中溶解特性.结果表明,石英颗粒中Si的溶出量随溶解时间的延长,不断增大,但在较强的酸性环境下,存在一定程度的溶解抑制.SEM观察发现,超细石英颗粒在Gamble溶液中表面被溶蚀,表面和边壁均出现了不同程度的凹蚀、脱皮现象,但颗粒内部溶蚀现象不明显.FTIR结果表明,超细石英颗粒表面经Gamble溶液溶蚀后其Si-O-Si反对称伸缩振动发生一定程度的改变.XRD物相表征显示超细石英颗粒溶蚀前后物相特征无明显变化,但Rietveld结构精修结果表明溶解后超细石英颗粒晶胞参数和晶胞体积均有压缩,可见颗粒表面硅可能由结晶的有序结构转化为无定形结构,后溶解于体液中.超细石英颗粒在模拟人体体液中溶蚀现象显著,但未引起整个颗粒晶体结构的崩塌,颗粒表面溶解于体液中,引起pH值增大并趋于稳定于偏碱性环境,可吸入性超细石英颗粒溶蚀后暴露出的新鲜表面以及溶解于体液中的硅对人体健康造成潜在的严重威胁.     

外源铅化合物在土壤中的转化

通过培养试验,研究外源铅化合物在黑土、棕壤和草甸土中的转化.结果表明,Pb(NO₃)₂、PbO、Pb₃(CO₃)₂(OH)₂和PbSO₄处理的土壤溶解态Pb含量在试验开始时较高,随后迅速降低,逐渐达到平衡状态.PbS处理下,溶解性变化异常可能与PbS氧化有关.不同铅化合物在黑土、棕壤和草甸土中的溶解性大小一致,Pb(NO₃)₂PbO,Pb₃(CO₃)₂(OH)₂PbSO₄PbS,PbO和Pb₃(CO₃)₂(OH)2处理下土壤溶解态Pb含量没有显著性差异(P>0.01).与土壤混合90d后,大部分PbSO₄和PbS仍未溶解.pH值和PbS氧化是控制PbS溶解的主导因素.Pb(NO₃)₂、PbO和Pb₃(CO₃)₂(OH)₂溶解性表现为棕壤>黑土>草甸土(P<0.01).Pb(NO₃)₂处理下Pb²⁺所占比例显著高于其他Pb处理(P<0.01).与土壤混合90d后,Pb(NO₃)₂和PbO处理下Pb²⁺所占比例可高达75.23%,这可能与土壤溶液pH值和DOC含量降低有关.     

青岛近岸、东海海水CDOM特性及一氧化碳光产生研究

研究了青岛近岸和东海海水中CO的光化学产生,比较了两个不同水域海水中有色溶解有机物(CDOM)的光学特征和CO的表观量子产率.结果表明:青岛近岸海水和东海海水α(355)范围分别为0.381~0.868m-1和0.083~0.427m-1,平均值分别为0.622m-1和0.196m-1,青岛近岸海水α(355)大于东海.其中近岸海水α(355)和Sg表现出良好的相关性,而东海海水这两个参数之间无明显相关性,表现出α(355)和Sg关系的不确定性.α(355)与CO的光致产生速率呈现正相关(R2=0.8188),说明了CDOM光化学降解是CO产生的重要途径.青岛近岸海水CO的表观量子产率高于东海海水,与α(355)具有相同变化规律,说明含有高光学活性物质的CDOM发生光降解反应能更加有效地产生CO.     

基于支持向量机的黄东海富营养化快速评价技术

以发展黄东海富营养化现场快速监测技术为目的,选取有色溶解有机物(CDOM)特征吸收系数a_CDOM(255)、a_CDOM(355)、a_CDOM(455)及能现场实时监测的浊度(Tur)、叶绿素a(Chl a)、溶氧(DO)等水质参数,以TRIX值为参照,利用支持向量机建立了近海富营养化快速评价技术.建立的支持向量机模型最优惩罚参数C=45.3,最优核函数参数g=0.7,对训练集分类准确率为92.5%,交叉验证准确率为91.8%,验证集分类准确率为85.0%.结果表明:基于CDOM吸收系数及DO、Chl a、Tur建立的近海富营养化快速评价技术能够准确的对近海富营养化状态进行评估,可为近海富营养化的现场快速监测提供技术支持.     

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/（L·a）.近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.     

胶囊粘液封孔器在测定煤层高瓦斯 压力时失效成因分析

针对采用胶囊粘液封孔器在测定煤层高瓦斯压力过程中,容易出现胶囊被顶出或密封失效等情况,根据多次实践经验,建立了封孔器与瓦斯室、岩石孔壁间整个密封系统的力学平衡方程,分析了胶囊被顶出的原因;通过假设建立了高压瓦斯气体侵入微孔隙模型,给出了泄漏气体侵入时的流量微分方程,并从能量角度分析了气体侵入和逸出微孔隙过程;建立了封孔系统内高压瓦斯在粘液中的扩散、溶解、析出物理模型,从理论上分析这种装置密封高压气体失效机制。通过多次对比现场实验,给出了采用该装置测压时的安全可信值范围,当煤层瓦斯压力超过3MPa时,最好采用传统封孔工艺进行测定。