发酵稻壳对亚铁离子和硫离子的吸附-解吸附特性

为了解发酵稻壳对Fe2+和S2-离子的固定潜力,采用静态批式法研究了发酵稻壳对Fe2+和S2-离子的吸附行为,探讨了反应时间、溶液中Fe2+和S2-浓度、溶液p H、吸附反应环境温度及溶液离子强度对发酵稻壳吸附Fe2+和S2-特性的影响,并进一步通过解吸附试验了解发酵稻壳吸附态Fe2+和S2-的稳定性.结果表明,发酵稻壳吸附Fe2+(r=0.912 1)和S2-(r=0.901 1)的动力学过程均符合Elovich动力学模型,且Fe2+(R2=0.965 1)和S2-(R2=0.936 6)的等温吸附特征可较好地用Freundlich等温吸附模型描述.发酵稻壳对Fe2+和S2-的吸附为非优惠型吸附,其中对Fe2+的吸附为非自发反应,对S2-的吸附为自发反应.发酵稻壳对Fe2+和S2-的吸附过程是一吸热过程,升温有利于吸附作用的进行,发酵稻壳对Fe2+的吸附主要为配位吸附,而对S2-的吸附主要为阴离子交换吸附.一定p H范围内(1.50~11.50)发酵稻壳吸附Fe2+和S2-具有较强的适应性.同时随着离子强度的增加发酵稻壳对Fe2+的吸附量有所增加,而对S2-的吸附量略有减少,进一步证明发酵稻壳对Fe2+的吸附以内层配位为主,对S2-的吸附以外层络合为主.此外,不同p H条件及离子强度下发酵稻壳吸附的Fe2+和S2-解吸率很低,解吸率均小于10.00%.上述结果说明,发酵稻壳对Fe2+和S2-具有较好的吸附能力和环境适应性,吸附态Fe2+和S2-稳定性好,不易再释放.     

浙江省城市汽车站地表灰尘中重金属含量及其来源研究

为了解不同区域城市汽车站地表灰尘重金属的积累、有效性及其可能来源,在浙江省范围内选择了73个城市汽车站,采样并分析了地表灰尘颗粒组成及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As、Se、Al、Fe、Mn和Co等元素的含量,用连续提取程序研究了地表灰尘中主要污染元素的化学形态.同时,应用相关分析、主成分分析和聚类分析等方法探讨了城市汽车站地表灰尘中重金属的可能来源及各城市汽车站地表灰尘组成的差异.颗粒组成分析结果表明,浙江省城市汽车站地表灰尘以粗颗粒组成为主,地表灰尘主要来源于车站附近的土壤、建筑、垃圾等,大气沉降对地表灰尘的贡献相对较小.与浙江省土壤背景值相比,Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Se等元素均有不同程度的污染,其平均含量分别为287.1、424.0、172.8、1.21、122.3、54.4、0.71、16.00和2.07mg·kg-1.因子分析将13个元素变量压缩为3个因子,可解释浙江省城市汽车站地表灰尘元素的来源:Pb、Zn、Cu、Cd、Cr和Ni主要与交通活动、工业污染等有关;Al、Fe、Mn和Co与当地成土母质等地质背景有关;Hg、As和Se等元素受交通污染、居民生活污染和工业污染等多重影响.根据地表灰尘元素组成的差异,可把城市汽车站分为5类.重金属元素化学形态研究表明,城市汽车站地表灰尘中不同元素的化学形态有较大的差异,有效性较高的元素为Zn、Mn和Cd,其次为Cu、Ni和Hg,而Pb、Cr和Fe的活性相对较低.     

水蚀风蚀交错区土壤养分特征的空间变异及影响因子分析

以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区域,通过近1 000 km2的实地调查和7个典型剖面样品的采集,在主要土壤养分种类和环境因子测试分析的基础上,研究了土壤养分特征的空间变异和侵蚀环境的发展态势。得如下结论:(1)研究区各养分含量都较低,土壤养分含量对环境因子的综合响应特征体现出从东北向西南增加的规律。南线西段的养分含量高于北线的养分含量;(2)土壤水分含量与土壤粘粒含量呈正相关,粘粒含量与土壤养分含量呈正相关。西南段土壤水分含量高于东北段,在水蚀风蚀交错区的北线土壤含水量最低;(3)在水蚀风蚀交错区的中段,因严重的水土流失,呈现出土壤养分含量为全区最低;(4)整个区表现为东北段的干旱化程度和土壤粗化现象严重于西南段,而温度的上升则西南段高于东北段,侵蚀环境的演变具有东北段向南扩张和西南段向北移动的迹象。     

西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

水源区河流非点源污染物入河量计算的水质方程反演方法

以水质一维流方程为基础,建立了水源地区非点源污染物入河量计算的反演模型;计算了浙江省湖州市老虎潭水库水源地区各条支流的非点源污染物入河量;并通过对实测水文水质参数的统计,采用Monte Carlo模拟方法,分析了模型各输入参数的敏感性.由于该模型所有敏感参数都可以实测获得,避免了关键参数取值的人为主观因素的影响,保证了非点源污染过程定量分析的客观性;该模型在计算非点源污染物入河量时不受时间的限制,可以根据研究区域的水文水质监测频率计算任意时段内的非点源污染物入河量.结果表明,该水源区所有溪流中的氮、磷污染物负荷量都与溪流流量呈极显著正相关(r0.90,p0.01),因此,丰水期是非点源污染物入河的集中期;对输入参数的敏感性分析显示,对模型输出结果影响最大的是溪流的流量,其次是段末浓度和背景浓度,综合降解系数和流速的影响较小.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.     

近19年干旱半干旱过渡区气温降雨变化特征分析

针对西北干旱半干旱区生态环境各要素的过渡特性,文章以位于干旱半干旱典型过渡区的定西市为例,通过整理其地面观测站1991-2009年较为完整的气温和降水资料,分析了定西地区气温、降水的年平均变化趋势和年代际变化特征。结果表明:近19年来,年平均气温总体呈上升趋势,突变时间为1996年;年均降水量呈下降趋势,突变时间为1995年。造成定西气候变化的主要原因有:(1)定西市所处的地理位置和地形条件的汇聚特征,由其引起的焚风效应和夏季青藏高原上空下沉气流的影响,叠加近十几年定西地区人为活动温室气体排放量的增加,是引起地面温度增高主要原因。(2)定西地区处于印度洋、太平洋和欧亚大陆三大环流的汇聚位置,既受夏季青藏高原高空辐散气流的控制,还受全球尺度大气环流振荡的影响,高空环流脊槽移动转换和深浅变化会给当地带来大范围的干湿变化。温度升高地表蒸发加大也是影响当地降水减少的原因之一。     

氮磷在水稻土不同发生层中的穿透性研究

为了解氮磷在不同类型水稻土发生层中的迁移特性,从浙江省宁波市和湖州市采集了27个水稻土主要发生层的原状土柱,通过饱和稳定流土柱运移试验,测定了氮和磷在不同发生层中的运移穿透曲线,用平均穿透点评估了NO-3-N、NH 4-N和PO3-4-P在各发生层中的穿透性.结果表明,氮和磷在各发生层中的穿透能力依次为:NO-3-N>NH 4-N>PO3-4-P;NO-3-N在各发生层中的穿透能力依次为:漂洗层(E层)>渗育层(P层)>表土层(A层)>腐泥层(M层)>潴育层(W层)>潜育层(G层)>犁底层(Ap层),NO-3-N的穿透能力主要与土壤饱和导水率有关,随饱和导水率增加而增强;NH 4-N穿透能力依次为:E层>P层>A层>W层>M层>Ap层>G层,NH 4-N穿透能力主要与饱和导水率和粘粒有关,迁移受粘粒明显阻滞;PO3-4-P穿透能力依次为:E层>W层>P层>M层>A层、Ap层>G层,PO3-4-P穿透能力主要受氧化铁等氧化物和粘粒的阻滞.     

近50年浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特征

为了解浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的长期演变,利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近50年来浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特点.结果表明,近50年来,浙江省耕作土壤有机质和土壤酸碱度发生了较大的变化,但其变化程度和方向因历史时期和土壤类型而异.从1958~1980年,水稻土有机质积累明显,平均增加幅度达40.34%;土壤pH值有轻微的增高趋势,平均上升约0.05个pH值单位.从20世纪80年代初至2008年,水稻土有机质含量总体平均降幅为5.58%,但各土壤分布区中水稻土有机质的变化有所差异,其中,河谷平原区呈现增加趋势,而水网平原、丘陵山地和滨海平原区呈现下降趋势;潮土有机质含量平均增幅为29.48%;盐土有机质含量平均增幅为14.60%;土壤pH值普遍呈现下降,全省耕作土壤平均下降了0.25个pH值单位,水稻土pH值的平均下降高于盐土和潮土.分析认为,施肥结构和土地利用方式的变化是引起耕作土壤有机质和酸碱度变化的主要原因.     

土壤性质对水稻土中外源镉与铅生物有效性的影响

为定量了解土壤理化性质对进入土壤中的外源镉和铅生物有效性的影响,采集了性质相差较大的16个水稻土,通过添加Cd(或Pb)培养和老化处理(Cd的加入量为0、0.2、0.5、1、2和5 mg·kg-1;Pb加入量为0、20、50、100、200和500 mg·kg-1,培养时间为1年),研究了不同土壤中Cd(或Pb)负荷与土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)的关系.结果表明,随着Cd(或Pb)污染水平的提高,土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)均显著增加,但不同土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)随土壤Cd(或Pb)积累的增加幅度有很大的差异.相关分析表明,水稻土中水溶性Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平和pH值有关;而交换态Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平、pH值、CEC及质地等有关.数据显示,pH值较高、质地较黏的土壤可大大减缓因污染引起的CA和Pb生物有效性的提高.