福建漳浦砖红壤磁学特征及其环境意义

福建南部漳浦零星分布有砖红壤,是中国砖红壤分布的北界.该地区属南亚热带,纬度地带性土壤为赤红壤,而砖红壤是热带地区的纬度地带性土壤.漳浦砖红壤形成时期气候条件如何?是否可以反映气候带的变迁?这是值得深入研究的问题.基于此,通过系统的环境磁学分析,结合漫反射光谱、色度和常量地球化学元素指标,类比漳浦砖红壤和热带地区的广东徐闻现代砖红壤磁学特征的异同,探讨其环境指示意义.结果表明:(1)漳浦砖红壤中的磁性矿物以磁赤铁矿和赤铁矿为主,赤铁矿含量高于磁赤铁矿,磁赤铁矿主导剖面的磁学性质.磁性矿物颗粒以细粒的超顺磁(SP)和单畴(SD)为主;(2)与徐闻现代砖红壤相比,漳浦砖红壤中的磁性矿物具有更高Fe3+?/?Fe2+比例、赤铁矿相对含量更高、磁性矿物颗粒更粗的特点,表明漳浦砖红壤形成时期气温更高;(3)漳浦砖红壤是古土壤,其形成时期的年均气温较现今高2.5℃以上;当时华南地区热带面积范围扩大,纬度北移4°以上.本研究为全球气候变化提供了土壤学的实证.     

碳酸盐岩对Fe2+生物氧化及铁矿物合成的影响

利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f）,通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe²⁺生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明：添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位（ORP）和Fe²⁺生物氧化速率产生明显影响,但总铁（TFe）的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^-1分别增加到12.03 g·L^-1和13.69 g·L^-1;同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe²⁺生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca²⁺和Mg²⁺,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe²⁺生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果.     

Remediation of preservative ethylparaben in water using natural sphalerite: Kinetics and mechanisms

As a typical class of emerging organic contaminants(EOCs), the environmental transformation and abatement of preservative parabens have raised certain environmental concerns. However, the remediation of parabens-contaminated water using natural matrixes(such as, naturally abundant minerals) is not reported extensively in literature. In this study, the transformation kinetics and the mechanism of ethylparaben using natural sphalerite(NS) were investigated. The results show that around 63% of ethy...     

污泥和鸡粪生物炭制备及其老化过程中的碳损失

生物炭具有高度的碳(C)稳定性,是一种良好的固碳材料.污泥富含无机矿物质,热解制备生物炭过程中其内源矿物会富集,影响固碳能力.在500、 600和700℃下制备市政污泥生物炭(SZB)、药厂污泥生物炭(YCB)和鸡粪生物炭(JFB),并模拟其在土壤中70～100 a老化过程,利用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、 X射线荧光光谱(XRF)、离子质谱仪(ICP)和X射线衍射(XRD)等分析手段,测定其理化性质并计算C损失.结果表明,热解过程中,生物炭内源矿物种类和质量分数决定生物炭C损失,其中Ca和Mg是主要的C保护矿物,而Fe的存在会降低生物炭C稳定性,增加C损失.老化过程中,生物炭C的自身稳定性对其C损失起主要作用,矿物起辅助作用.研究揭示了生物炭内源C和矿物组分对其C损失的影响规律,为利用污泥和鸡粪生物炭土壤固碳提供参考.     

黄土区典型小流域矿物化学风化及碳汇效应

黄土中蕴含了巨大的碳库,黄土中碳的转移对区域乃至全球碳循环具有重要影响。本文选择山西省临县一典型黄土小流域青凉寺沟流域进行调查分析,研究黄土水的化学特征及离子来源,分析黄土矿物的溶蚀过程及碳汇效应,并利用正演模型和水化学方法估算不同矿物的离子贡献比例及流域碳汇通量。结果发现,研究区黄土化学成分的含量由高到低依次为SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、K_2O、Na_2O,表现出贫SiO_2、Fe_2O_3,富CaO、MgO的特点;黄土水的pH呈中性偏碱,阴离子主要以HCO_3~-为主,阳离子以Na~+为主,水化学类型为重碳酸-钠型(HCO_3~--Na~+),水化学组成与黄土的化学组成相对应;流域内不同端元离子来源贡献计算结果表明,大气沉降、人类输入、蒸发盐矿物、硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化贡献的溶解物质分别占总溶解物质的1. 66%、6. 32%、10. 38%、62. 23%、19. 31%;黄土区长时间的水-矿物作用是硅酸盐矿物溶解贡献占主导的主要原因,阳离子置换反应、土壤-盐分浸出与蒸发以及人类输入对硅酸盐矿物溶解也有一定的贡献;受黄土区相对低温少雨的影响,黄土矿物的平均化学风化速率较低,为9. 31 t/(km~2·a),低于全球岩石的化学风化速率平均值36 t/(km~2·a),但是其消耗大气CO_2的速率较高,约为6. 34 t CO_2/(km2·a),明显高于同纬度三川河岩溶流域的碳汇速率(5. 28 t CO_2/(km~2·a));利用水化学径流法计算的青凉寺沟黄土小流域的矿物化学风化的大气CO_2消耗量为0. 18×10~4t/a,为中国黄土区大气CO_2消耗量的估算提供基础数据。     

长期施肥对旱地红壤及作物中砷累积的影响

以湖南祁阳农田生态系统国家野外试验站的土壤为研究对象,分析了长期施肥措施对砷在土壤及作物籽粒和秸秆中累积的影响.供试土壤选择了4个不同施肥处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）和化肥有机肥配施（NPKM）.结果表明,与不施肥相比,长期（26 a）施肥措施（NPK、M和NPKM）均显著增加了红壤中总砷（As）和有效态砷含量,其中,NPK处理的红壤中砷含量超过国家标准值（40 mg·kg^-1）.长期施肥处理对非专性吸附态As影响最大,其次为残渣态As,晶型氧化物结合态As,但对专性吸附态As和无定型铁铝氧化物结合态As的影响较小.与CK、NPK、M处理相比,NPKM处理能显著降低土壤中As（Ⅲ）和As（Ⅴ）含量.此外,施用有机肥（猪粪）会导致玉米籽粒和秸秆中As的累积,而不会导致小麦籽粒和秸秆中的As累积.同步辐射红外显微成像和微束X射线荧光谱图显示了红壤样品中As、黏土矿物和有机官能团在微空间尺度上的高度异质性特征,表明As的有效性主要受铁氧化物和羟基碳的影响.     

尿素对除草剂氯磺隆在三种土壤上的吸附影响

利用平衡吸附法研究了三种供试矿物对氯磺隆的吸附及尿素对吸附的影响。供试矿物对氯磺隆的吸附符合Langmuir方程,最大吸附量大小顺序为:非晶形氧化铝(2322μg/g)针铁矿(2071μg/g)高岭土(1326μg/g);尿素的加入使得磺酰脲除草剂氯磺隆在非晶形氧化铝、针铁矿表面的吸附量都有不同程度的下降,其中非晶形氧化铝降低的幅度最大,但在高岭土表面的吸附量有所增加,且尿素和氯磺隆同时加入时增加更显著。     

Does the preferential microbial colonisation of ferromagnesian minerals affect mineral weathering in soil?

Fungal activity is thought to play a direct and effective role in the breakdown and dissolution of primary minerals and in the synthesis of clay minerals in soil environments, with important consequences for plant growth and ecosystem functioning. We have studied primary mineral weathering in volcanic soils developed on trachydacite in southern Tuscany using a combination of qualitative and quantitative mineralogical and microbiological techniques. Specifically, we characterized the weathering and microbiological colonization of the magnetically separated ferromagnesian minerals (biotite and orthopyroxene) and non-ferromagnesian constituents (K-feldspar and volcanic glass) of the coarse sand fraction (250-1,000 microm). Our results show that in the basal horizons of the soils, the ferromagnesian minerals are much more intensively colonized by microorganisms than K-feldspar and glass, but that the composition of the microbial communities living on the two mineral fractions is similar. Moreover, X-ray diffraction, optical and scanning electron microscope observations show that although the ferromagnesian minerals are preferentially associated with an embryonic form of the clay mineral halloysite, they are still relatively fresh. We interpret our results as indicating that in this instance microbial activity, and particularly fungal activity, has not been an effective agent of mineral weathering, that the association with clay minerals is indirect, and that fungal weathering of primary minerals may not be as important a source of plant nutrients as previously claimed.     

FeSO_4-K_2SO_4-H_2O体系中Fe/K摩尔比对生物成因羟基硫酸铁矿物质量的影响及环境意义

在FeSO4-K2SO4-H2O的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌催化氧化体系中,当起始Fe2+浓度分别为20、40、80和160mmol.L-1时,通过设定系列Fe/K摩尔比(3~200)来调控溶液的K+含量,合成得到次生羟基硫酸铁矿物,主要包括施威特曼石、黄钾铁矾以及两者的混合物.结果表明,当起始Fe2+浓度较低,如20mmol.L-1和40mmol.L-1时,72h反应后,不同Fe/K摩尔比处理所得矿物质量很少,最大只有0.38g.而随着Fe2+浓度增大,Fe/K摩尔比例的减小,矿物质量明显增加,例如在Fe2+=160mmo.lL-1、Fe/K=3时,250mL体系中矿物质量达到了4.48g,同时矿物相由结晶度差的施威特曼石逐渐过渡到结晶度好的黄钾铁矾.笔者发现矿物质量与矿物相有非常密切的关系,当产物为晶型黄钾铁矾时,其对应的矿物质量也更多.因此,微生物成因羟基硫酸铁矿物质量在很大程度上取决于起始Fe2+浓度和Fe/K摩尔比,该现象对去除酸性矿山废水中可溶性Fe和SO24-有潜在意义.     

Amplification of plasmid DNA bound on soil colloidal particles and clay minerals by the polymerase chain reaction

Polymerase chain reaction(PCR)was used to amplify a 600-base pair(bp)sequence of plasmid pGEX-2T DNA bound on soil colloidal particles from Brown soil(Alfisol)and Red soil(Ultisol),and three different minerals(goethite,kaolinite,montmorillonite). DNA bound on soil colloids,kaolinite,and montmorillonite was not amplified when the complexes were used directly but amplification occurred when the soil colloid or kaolinite-DNA complex was diluted,10- and 20-fold.The montmorillonite-DNA complex required at least 100-fold dilution before amplification could be detected.DNA bound on goethile was amplified irrespective of whether the complex was used directly,or diluted 10- and 20-fold.The amplification of mineral-bound plasmid DNA by PCR is,therefore,markedly influenced by the type and concentration of minerals used.This information is of fundamental importance to soil molecular microbial ecology with particular reference to monitoring the fate of genetically engineered microorganisms and their recombinant DNA in soil environments.