核素迁移柱法实验和模拟计算

提出了一种计算土柱实验中核素迁移参数的方法,并采用脉冲源法测定了核素在土柱中的水流速度、弥散系数,使用计算软件对核素的流出曲线进行了数值模拟,并对影响核素流出时间的参数进行了灵敏度分析.结果表明,在本实验条件下,CXTFIT程序能对实验值给出很好的拟合,含有化学平衡吸附的对流-弥散模型可较好地模拟核素在土柱中的运移特性,水流速度对核素的流出时间影响最大.     

四氯化碳在包气带的迁移机理及动态降解

生物降解方法是处理有机物污染的土壤和地下水的主要途径。试验以污染场地土壤为样本,分析土样的有机碳含量、容重、密度、孔隙比、饱和含水率等基本物理特性,并制作成试验土柱,模拟研究四氯化碳在包气带土壤中垂直迁移规律,动态分析影响生物降解的主要因素。结果表明,四氯化碳随淋溶作用向深层迁移,并在包气带底部积聚;温度是影响生物降解的重要因素,当温度为18℃时,稳定降解率最大为48.2μg/L;该菌株最适宜降解的四氯化碳淋溶强度为42.3μg/L,此时菌株能正常地进行生物代谢;25 g/L的葡萄糖对微生物降解有促进作用,稳定降解率达44.3%。     

土壤质地和湿度对SVE技术修复苯污染土壤的影响

土壤蒸汽抽提技术(soil vapor extraction,SVE)是一种安全、经济、高效的土壤治理技术,广泛应用于包气带土壤中挥发性有机污染物的去除.本研究选取有机污染物苯为对象,通过一维土柱通风模拟,分析了土壤质地(壤砂土、粉壤土和黏土)和湿度(0%、10%和20%)对SVE技术修复苯污染土壤的影响.结果表明,由于受到粉壤土有机质和黏土的通透性影响,这两组实验的SVE修复效率(68.3%和43.4%)小于壤砂土实验组(98.5%);此外,20%和10%湿度条件下的壤砂土土柱模拟实验会出现拖尾现象,而且湿度越大,SVE的修复效率越低.     

地表水中氨氮与铁锰共存下的垂向转化规律研究

为掌握地表-地下联合系统中氨氮与铁锰共存条件下的转化规律,以石佛寺水库为例,通过在入库、出库监测断面布点采样并进行土柱模拟试验,对库区地表水中氨氮转化规律进行研究。结果表明:地表-地下联合系统中的库底土层对地表水中氨氮、铁、锰的去除均存在扩散-吸附-生物氧化3个阶段,且铁的去除要优先于氨氮和锰。对氨氮和铁的去除主要集中在0~40 cm,最大去除率分别为81.25%、60%;对总锰的去除则主要集中在25~45 cm,最大去除率为89.24%。通过对库区地表-地下联合系统中氮素以及铁锰转化相互影响的机理研究,掌握了在地表水至地下水的动态转化过程中,库区不同深度土层中氨氮与铁锰之间的相互作用,为实现氨氮与铁锰同时去除提供了思路。     

十二烷基硫酸钠和Triton X-100淋洗菲污染砂土研究

比较研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚Triton X-100(TX100)及其混合表面活性剂(SDS-TX100)对菲污染砂土的柱淋洗作用.表面活性剂质量浓度为1000、1750、2500和3250mg·L-1,混合表面活性剂的质量配比SDS∶TX100(S∶T)分别为1∶1、1∶2和1∶4.结果表明,单一SDS对土柱中菲的淋洗曲线规律不明显,呈锯齿状波动;TX100和SDS-TX100对土柱中菲淋洗规律明显,随淋洗液孔隙体积数增大,淋洗液中菲浓度呈先增大,达到峰值,然后逐渐降低的趋势,且随表面活性剂浓度的增大,淋洗液中菲浓度峰值增大,所需淋洗液的累积孔隙体积数减小.在淋洗液累积孔隙体积数相同时,同种表面活性剂对菲的去除率与表面活性剂浓度呈正相关;TX100和SDS-TX100对土柱中菲的去除效果与表面活性剂浓度和配比有关,且均远远大于SDS.当表面活性剂浓度为1000、1750和2500mg·L-1时,TX100和SDS-TX100对菲的累积去除率均可达95%以上,但SDS-TX100所需的累积孔隙体积数小于TX100;当表面活性剂浓度为3250mg·L-1时,5种表面活性剂(SDS、TX100、S∶T=1∶1、S∶T=1∶2和S∶T=1∶4)对菲的累积去除率均达到最大,分别为70.8%、99.9%、99.9%、98.7%和99.2%,而TX100所需的累积孔隙体积数最小.在表面活性剂淋洗修复有机污染土壤时,表面活性剂种类、浓度和配比等因素对修复效果影响显著.     

氮在土壤中的迁移与转化研究

采用土柱淋滤和间歇式通气淋滤实验,研究三氮(NH4+-N、NO3--N、NO2--N)在土壤层中的迁移与转化,并对氮肥的有效利用提出一些建议。     

基于室内土柱模拟的坡耕地红壤氮磷淋溶特征

红壤坡耕地氮磷淋溶不仅造成土壤肥力的下降,而且已成为农业面源污染的重要来源。该研究通过室内土柱淋溶试验,采用间歇淋溶法研究坡耕地裸露红壤和稻草秸秆覆盖红壤2种处理下氮素与磷素的淋溶特征。结果表明:对氮素而言,无论是8次间歇淋溶还是单次淋溶过程,总氮及硝态氮、铵态氮、有机氮等各形态氮素浓度总体均呈现减小的趋势,在淋溶初期无论有无覆盖土壤的淋溶液中总氮浓度都很高(在20 mg/L左右),硝态氮是氮素淋溶的主要形态(有无覆盖分别占68.3%和67.9%);对磷素而言,淋溶液中总磷浓度均很低(在0.1 mg/L以下),且在淋溶过程中其浓度大小呈波动状态;与裸露红壤相比,秸秆覆盖处理下淋溶液的总氮和总磷累积量分别可减少19.4%和23.3%,秸秆覆盖措施能够抑制红壤坡耕地氮磷的淋溶。该研究可为减少红壤坡耕地氮磷损失,防控面源污染提供参考。     

有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃纵向迁移的影响

为探索有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃(PAHs)纵向迁移的影响,选取北京地区3条有机碳(TOC)含量明显不同的土壤剖面进行了土柱淋滤实验研究.结果表明,通过30 d(相当于北京地区3年的淋滤水量)的淋滤实验后,不同剖面中PAHs均存在不同程度的迁移现象,但剖面中残留的PAHs仍然主要富集在土柱表层0～30 cm土壤中,且中高环数PAHs的残留率明显高于低环数PAHs.TOC含量与PAHs的残留总量之间具有显著的正相关性,TOC含量越高,PAHs残留量越高.此外,TOC对不同环数PAHs迁移的影响程度存在差别,高环数PAHs受TOC变化的影响高于低环数PAHs.     

生态肥料 NutriSmartTM在甜椒生产中应用的生态效应

过量施用肥料导致产品质量下降,引发水体和土壤的严重污染;减少施用农田化肥或施用对环境影响较小的肥料将有利于减少农田N、P损失。因此,世界各国尝试研究和开发既能提高作物产量和质量又可降低环境风险的新型肥料。生态肥料Nutrismart在甘蔗、野菜种植上均取得较好的成效,但在蔬菜上的应用研究及其施用后的N、P损失研究鲜见。本研究以甜椒(Capsicum annuum var.grossum)为例,进行温室培养试验,共设8个处理,采用不施肥、纯施常规化肥和混施不同比例的生态肥料NutriSmartTM和常规化肥的技术,比较生态肥料NutriSmartTM和常规化肥混施与单独使用常规化肥对甜椒产量及品质的影响,并进一步通过土柱淋溶试验模拟研究生态肥料对土壤氮磷损失的影响,评价其生态风险。结果表明,生态肥料NutriSmartTM的施用,不仅大幅度降低化肥的用量,还保持了甜椒的产量和质量,且施用量的提高未增加土壤中氮、磷的淋溶,造成水体富营养化的风险降低,在蔬菜中有良好的应用前景。     

未消化生活污泥中氮磷供应特性及其环境行为

采用土柱模拟试验，比较了生活污泥和化肥在水－旱耕作制下氮磷的肥效及其对地下水的影响。结果表明，污泥氮磷生物有效性在当季虽比等量的化肥略低，但仍有较大的肥效，且较化肥后效显著，有利于后茬作物的稳健生长。种水稻施用污泥或化肥都未发现有氮磷下渗现象；旱作条件下施化肥和污泥会产生较多的硝酸盐，且极易向下层土壤移动，但污泥的影响程度远没有化肥的大。作者认为在供试条件下按作物对养分的需要来施用污泥，不会构成氮磷对地下水污染的威胁。