三峡库区干支流落干期消落带土壤可转化态氮含量及分布特征

为探明三峡支流水体富营养化频发与库岸消落带土壤氮素"源-库"关系转化之间的内在关系,采用分级浸提法,分析了三峡库区长江万州段干流、苎溪河支流、密溪河支流消落带落干期土壤可转化态氮含量和分布特征.结果表明,与三峡库区万州段干流相比,支流消落带落干期土壤有机质和总氮含量较高,而阳离子交换量(CEC)和p H值较低.三峡干支流消落带土壤可转化态氮(TF-N)以OSF-N(有机态和硫化物结合态)为主,且含量上OSF-NIMOF-N(铁锰氧化物结合态氮)IEF-N(离子交换态氮)CF-N(碳酸盐结合态氮);而空间分布上,TF-N表现为:密溪河苎溪河长江干流,4种TF-N形态中IEF-N和OSF-N在干支流间无显著差异,而CF-N和IMOF-N分布与TF-N相反,是造成干支流消落带TF-N差异的主要因素.     

干湿循环对三峡支流消落带沉积物中可转化态氮及其形态分布的影响

水体富营养化的形成与沉积物中氮素的"源-汇"关系密切,本研究选取三峡典型支流澎溪河消落带上、中、下这3个水文断面,160 m和170 m两个水位高程,0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm共5个深度的沉积物样品,通过研究其总可转化态氮(TF-N)与各形态可转化态氮含量及分布特征,旨在揭示周期性水位变化对消落带沉积物氮释放的影响.结果表明,澎溪河消落带沉积物总氮含量在313.02~3 255.53 mg·kg-1之间,空间分布上呈上站位(渠口)中站位(高阳)下站位(双江)的趋势;总可转化态氮含量范围为288.54~1 123.27mg·kg-1,均值为639.40 mg·kg-1,空间分布趋势与总氮一致;TF-N中各形态氮的大小顺序为:OSF-N(有机态和硫化物结合态)IMOF-N(铁锰结合态)CF-N(碳酸盐结合态)IEF-N(离子交换态).沉积物中TF-N主要以OSF-N(50.9%)和IMOF-N(33.3%)形态存在.OSF-N很难释放,不易参与氮循环.IMOF-N受水文条件影响显著,表现为在低水位高程和下采样站位沉积物中含量更低.淹水胁迫、水体富营养化等情况下氧含量较低,相对还原条件下有利于其向水体释放.而TF-N及其形态分布在垂直深度上无显著差异.可见,三峡库区特殊调蓄水制度加速了澎溪河下游、低水位高程消落带沉积物中IMOF-N向水体的释放.     

Fe-MCM-41催化氧化2,4-二氯苯氧乙酸

采用水热法合成了Fe-MCM-41中孔分子筛,紫外、红外及XRD表征显示铁离子已进入中孔分子筛骨架。以H2O2为氧化剂形成类Fenton试剂,实验结果表明,在催化剂加入量为1 g/L、H2O2体积分数为6%、pH为4、反应时间为10h、反应温度为35℃的条件下,处理质量浓度为50 mg/L的2,4-D废水的降解率达94.95%。宏观动力学研究显示,该反应近似为一级反应,反应速率常数、表观活化能分别为0.21667 min-1和26.65 kJ/mol。     

三峡库区消落带紫色潮土磷形态转化过程

磷形态转化过程是决定消落带土壤磷素向三峡水库释放的关键.以三峡库区消落带紫色潮土为研究对象,在落干和淹水条件下对土壤进行培养,采用修正的Hedley连续分级提取法分析土壤磷形态含量变化,探讨落干和淹水条件下消落带土壤磷形态转化速率及转化过程.结果表明:落干期,碳酸氢钠提取态有机磷（NaHCO₃-Po）和氢氧化钠提取态无机磷（NaOH-Pi）的转化速率分别由-6.27和-1.78 mg/（kg·d）逐渐增至-0.69和-0.21 mg/（kg·d）,其在非残渣态磷中的占比分别减少了21.58%和5.95%;相反,水溶态磷（H₂O-Pi）和碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO₃-Pi）的转化速率分别由2.07和1.74 mg/（kg·d）逐渐减至0.43和0.42 mg/（kg·d）,其占比分别增加了13.50%和13.41%.淹水期,NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po和氢氧化钠提取态有机磷（NaOH-Po）的转化速率分别由-1.84、-4.98和-1.72 mg/（kg·d）逐渐增至-0.26、-0.55和-0.12 mg/（kg·d）,其占比分别减少了9.12%、19.33%和4.03%;相反,H₂O-Pi、NaOH-Pi和盐酸提取态磷（HCl-Pi）的转化速率分别由4.51、2.00和0.47 mg/（kg·d）逐渐减至0.63、0.22和0.05 mg/（kg·d）,其占比分别增加了28.83%、2.46%和1.18%.可见,落干期NaHCO₃-Po和NaOH-Pi均向H₂O-Pi和NaHCO₃-Pi转化;淹水期NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po和NaOH-Po均向H₂O-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi转化.落干期和淹水期,NaHCO₃-Po均是消落带H₂O-Pi的主要来源.因此,降低NaHCO₃-Po含量能够有效减小消落带土壤磷素在雨水淋溶及淹水条件下向三峡水库的释放.      

TiO2悬浮体系光催化降解壬基酚的研究

研究了以悬浮态TiO2为催化剂,在H2O2存在的条件下,壬基酚的光催化降解反应.分别研究了pH值、TiO2和H2O2的加入量、壬基酚的初始质量浓度以及光照时间对降解反应的影响.结果表明:在pH=5,30 mg/L的H2O2中,初始质量浓度为20 mg/L壬基酚的溶液光照180min后,降解率达54.42%.     

季节性温度升高对落干期消落带土壤氮矿化影响

为揭示季节性温度升高对消落带落干期土壤氮矿化的影响,分别采集三峡支流澎溪河消落带上游和下游两个水文断面,155 m(低)、165 m(中)和175 m(高)这3个水位高程表层土壤,结合落干期气温变化特点,在25℃和35℃两个温度下进行恒温培养.结果表明,消落带土壤总氮和硝态氮在上游断面和高水位高程含量更高,而下游和低水位高程含量更低,铵态氮分布与其相反.硝态氮是无机氮的主要存在形式,占无机氮的57.4%~84.7%.相同培养温度下,氨化、硝化、净氮矿化速率均表现为随水位高程增加,随流域断面由下至上而显著增加(P0.05);总体上,在水位高程和流域断面上均表现为:温度升高使硝化速率和净氮矿化速率显著增加(P0.05),而对土壤氨化速率无显著影响(P0.05).     

三峡库区万州段不同类型消落带土壤磷形态贮存特征

三峡水库成库以来，消落带土壤磷流失已成为水体富营养化的重要来源。通过对三峡水库消落带万州段长江干流及回水区苎溪河和密溪沟土壤磷形态分析，研究了不同水力特征和人类活动对消落带土壤理化性质及土壤磷形态分布的影响。结果表明：万州段消落带土壤pH值、有效磷(A P)含量分布特征为长江干流>苎溪河>密溪沟，阳离子交换量(CEC)分布特征为苎溪河>长江干流>密溪沟，有机质(SOM)含量分布特征为密溪沟>苎溪河>长江干流，总氮(TN)含量分布特征为苎溪河>密溪沟>长江干流，总磷（TP）分布特征为密溪沟>长江干流>苎溪河。土壤水溶态磷（H2O P）、盐酸提取态磷（HCl P）、氢氧化钠提取态磷（NaOH P）、碳酸氢钠提取态磷（NaHCO3 P）、残渣态磷（Residual P）分布特征为：Residual P(65514 mg/kg)> H2O P（5177 mg/kg)>HCl P(3999 mg/kg)> NaOH P(2588 mg/kg)> NaHCO3 P(2224 mg/kg)，以Residual P和H2O P为主，在干湿交替的条件下H2O P将继续向水体迁移。人类农业及旅游开发活动或将影响土壤理化性质进而影响保肥性能，土壤氢氧化钠提取态有机磷（NaOH Po）和碳酸氢钠提取态有机磷（NaHCO3 Po）所占比例大小顺序为长江干流>苎溪河>密溪沟。消落带土壤磷各形态中氢氧化钠提取态无机磷（NaOH Pi）、碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO3 Pi）、NaHCO3 Po、H2O P均与有A P存在极显著相关性，其来源具有同源性。密溪沟氮磷污染不同源，密溪沟有农村居民且开发旅游，人类生活废水是磷素的主要来源，而氮素主要来源于农业施肥的流失。     

淹水-落干与季节性温度升高耦合过程对消落带沉积物氮矿化影响

为揭示淹水-落干循环及季节性温度升高耦合过程对三峡支流消落带沉积物氮矿化的影响,根据野外调查,选取三峡支流澎溪河上游和下游两个水文断面,150、160和170 m这3个水位高程的沉积物样品,根据库区水文和气温特征,进行淹水-落干控温培养,分析沉积物氮矿化速率和累积量变化.结果表明与低水位高程相比,高水位高程(170 m)消落带总氮和铵态氮含量相对较低,而硝态氮含量较高.沉积物净氮矿化累积量和矿化速率均表现为落干期高于淹水期,且不同水位高程净氮矿化速率均随时间延长而下降.落干期净氮矿化累积量与沉积物总碳含量和碳氮比显著正相关,而淹水期与之负相关(P0.001).沉积物净氮矿化速率在落干期对温度升高敏感(Q_(10)1),而淹水期低水位高程对温度升高不敏感(Q_(10)1).可见,冬季淹水期温度升高对氮矿化影响较小,氮累积且释放缓慢.夏季落干期温度升高加速了氮矿化过程,增加了二次淹水后无机氮素输入水体和水体富营养化的风险.     

大气氮沉降对三峡库区消落带土壤呼吸的影响

以三峡库区消落带落干期土壤为研究对象,采用室内模拟培养的方法,探讨了大气氮沉降通量及其组成对土壤呼吸的影响.结果表明,土壤呼吸速率对氮添加的响应为短期效应.1倍当前大气氮沉降添加下,无机氮和有机氮对土壤累积CO₂释放分别表现为无影响和抑制作用.除NH₄⁺-N在2倍氮沉降添加下表现为抑制作用外,2、3倍氮沉降添加均促进了土壤累积CO₂释放.与硝态氮相比,2、3倍氮沉降添加的铵态氮对土壤累积CO₂释放具有抑制作用.