高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.     

林地土壤氟的形态分布特征及其影响因素

采用连续分级浸提法分析了13个具有代表性的不同类型林地土壤中氟的赋存形态特征,探讨了土壤理化性质对氟形态分布的影响。结果表明,研究区域土壤全氟含量变化较大,为62.68～970.39 mg/kg,以残余态为主,其中水溶态、可交换态、铁锰氧化物态、有机束缚态和残余态氟含量平均值分别为0.59、0.02、0.50、0.79和374.98 mg/kg。相关性分析表明,不同形态氟之间存在一定的相关性,且土壤性质也影响氟的形态分布,如水溶态氟含量与土壤pH呈显著正相关,与黏粒、铝氧化物呈显著负相关;可交换态氟含量与锰氧化物含量呈显著负相关。基于土壤阳离子交换量、黏粒、铝氧化物和锰氧化物的多元回归模型,可较好地预测水溶态氟、可交换态氟和铁锰氧化物态氟的含量,其决定系数r~2为0.53～0.70。     

西藏土壤中氟的含量及其分布

分析了采自西藏地区２０５个样品的土壤含氟量。研究结果表明,西藏土壤中氟的平均含量为５０６ｍｇ．ｋｇ＾－１,明显高于全国４４０ｍｇ．ｋｇ＾－１的平均水平。西藏土壤中氟的含量呈由东－西逐渐降低的总趋势,这与西藏植被和土壤地带性的演替变化方向一致。     

典型土壤和沉积物中多金属形态分布特征

土壤和沉积物作为地表矿物岩石风化过程的重要产物,对金属元素的地球化学循环起着至关重要的作用。由于土壤和沉积物记录了矿物溶解、吸附、沉淀及生物吸收等综合地质过程的叠加作用,如何准确判定某个单一过程对金属地球化学的影响和贡献仍是当前研究难题。土壤和沉积物中金属的形态分布特征研究可帮助判定元素在地表风化过程中经历的特定过程。本文选择我国广泛分布的五种典型土壤类型(砖红壤、黄棕壤、棕壤、红壤、水稻土)、一种水系沉积物和一个玄武岩自然风化剖面土壤样品,运用改进的BCR形态提取法开展典型金属形态分布特征研究,明确了具有潜在生理毒性的Cr和Pb、代表性过渡金属Ni、Cu、Zn、V、Co以及相关研究较少的碱金属Cs、碱土金属Sr和难溶元素Zr在不同土壤、沉积物中的分布特征,刻画了这些金属在典型砖红壤风化剖面上的连续变化规律,初步判定了不同地质环境金属形态分布不同的控制因素。V、Zr和Sr受自身性质控制,在不同的地质样品中都表现出相似的形态分布,均以残渣态为主,而其他金属则表现出不同的形态分布趋势,其中,Ni、Zn、Cs、Pb和Cu的形态分布受它们的理化特性和外部环境共同影响,Co形态则可能受到锰矿物、TOC含量的影响。研究结果为进一步认识流域金属地球化学行为及其环境效应提供了基础数据。     

不同土壤中氟赋存形态特征及其影响因素

采用连续化学提取法研究了15种土壤中氟的赋存形态特征. 土壤中氟的赋存形态按量的大小呈如下规律分布: 残余态可交换态>水溶态>有机态>无定形氧化铁态. 水溶态氟与铁锰结合态氟呈极显著正相关(r=0.7775^{* *}), 同时可交换态氟也与可交换态氟(r=0.5753^*)和有机态氟(r=0.5529^*)呈显著正相关. 对土壤中氟形态与土壤性质进行的逐步回归分析表明, 土壤pH值、有机质、粘粒、交换性钙是影响土壤氟形态分布的重要因素. 其中, pH值最为重要, 对水溶态氟和可交换态氟的影响大于其它土壤因子. 另外, 土壤母质对土壤中氟的赋存形态也有影响, 各种沉积物发育而成的土壤中水溶态氟和可交换态氟含量较比其它母质发育的土壤高.     

贵州牛角塘矿区土壤重金属形态分布特征研究

分析贵州牛角塘矿区土壤中重金属Pb、Cd、Cu的含量及化学形态分布及p H值和金属总量对重金属形态的影响,为矿区污染防治治理提供科学依据。采用Tessier5步连续提取法对3种重金属元素的形态进行分析,用SPSS相关分析各形态与p H值和金属总量的关系。结果表明:牛角塘矿区土壤中Cd的污染严重,Pb含量也超过土壤国标二级标准,重金属的生物活性系数与迁移系数皆为Cd>Pb>Cu,Cd的生态风险较大;3种金属在矿区土壤中均以残渣态为主,Cd的可交换态、Cu的有机结合态是几种金属中最高的;土壤的p H值是影响元素形态的重要因素,根据重金属种类的不同影响程度具有差异,各元素的残渣态、有机结合态、铁锰氧化态均与土壤中金属总量呈显著正相关,碳酸盐态和可交换态与总量的相关性与元素种类有关。     

珠江三角洲典型区水土中铅的分布特征

在研究区采集地表水样品5组、土壤样品32组、地下水样品16组进行分析,探讨珠江三角洲平原区水土中铅的来源及含量. 结果表明,研究区地表水已受到周围含铅工业废水的污染,地表水体的绝大部分铅被吸附在悬浮颗粒上,水溶性ρ(Pb)很低. 表层土壤(0～10 cm) w(Pb全量)为95.6～241.4 mg/kg,受污染的程度与表层土壤受污水灌溉强度密切相关,各形态铅质量分数平均值从大到小依次为残渣态＞氧化物结合态＞弱有机结合态＞碳酸盐结合态＞强有机结合态＞水溶态＞离子交换态. 底层土壤(30～40 cm) w(Pb全量)为77.0～119.8 mg/kg,受污染的程度与土壤的松散或密实程度密切相关,各形态铅质量分数平均值从大到小依次为残渣态＞氧化物结合态＞碳酸盐态＞弱有机结合态＞强有机结合态＞水溶态＞离子交换态. 包气带中w(Pb)随深度增加逐渐减少. 研究区地下水环境已受到铅污染,而地下水环境中的铅主要被吸附在含水介质和胶体等吸附物上,水溶性ρ(Pb)极低. 研究区地下水中ρ(Pb)与地下水中ρ(Fe),ρ(Al)以及ρ(COD_Cr)呈极显著的正相关关系.      

华北平原典型剖面地下水三氮污染时空分布特征

华北平原地下水氮元素污染的时空分布特征鲜有报道,本文结合华北平原水文地质条件,从山前平原至中部平原选取两个剖面,四次采集地下水样品并测定三氮含量,调查评价典型剖面上三氮污染状况并深入分析其时空分布特征。结果表明:华北平原典型剖面上地下水的三氮中超标最为严重的是氨氮;三氮总量整体上随时间呈上升趋势;硝态氮、氨氮、亚硝态氮含量的空间分布不尽相同,前两者在山前平原的含量高于中部平原;第三者则呈相反趋势;从垂直方向上看,三氮含量随地下水埋深增加而减小。在不同的水井类型中,灌溉井和监测井中三氮的含量普遍较高,而在饮用水井中氨氮污染相对严重,会对人类健康造成一定风险。     

大同盆地地方氟病地区土壤中氟的赋存形态研究

以大同盆地地方氟病地区土壤为研究对象,采用连续化学提取法逐级提取土壤中水溶态、离子交换态、铁锰结合态、有机束缚态和残余态的氟,研究了大同盆地土壤中氟的赋存形态特征以及控制土壤中氟赋存形态的因素,进而探讨了土壤中氟氧化物迁移与转化对大同盆地高氟地下水形成的影响。结果表明:研究区土壤中氟的5种赋存形态按含量大小呈现出残余态氟水溶态氟交换态氟有机束缚态氟铁锰结合态氟的分布规律;相关分析显示水溶态氟与铁锰结合态氟呈现正相关性,离子交换态氟与有机束缚态氟和铁锰结合态氟呈现显著正相关性;大同盆地土壤中氟的背景值较高(545.29mg/kg),并在一定条件下各种形态的氟相互转化,可提供更多自由态的氟进入地下水中,从而形成高氟地下水。     

土法炼锌导致土壤中铅分布特征和形态变化的研究

对贵州省赫章县土法炼锌区土壤中Pb分布特征和形态变化进行了研究。各炼锌点表层土壤中全铅含量71.8~37247.4 mg.kg-1,远高于贵州省土壤背景值(29.3 mg.kg-1)。其分布特征表现为:土壤中Pb含量总趋势随着炼锌时间增加而增加,随着距废渣堆的距离增加而降低。剖面中全铅含量分析表明Pb主要累积在土壤表层,但随着冶炼时间增加深层土壤中Pb累积程度也逐渐加大。以CaCl2和DTPA作为提取剂的简化连续提取法对土壤中Pb形态进行分析,结果显示,土壤中CaCl2和DTPA提取态Pb占全量的比例很低,平均值分别为0.3%和5%,但是其绝对含量高达6.4~1037 mg.kg-1;并随着Pb在土壤中累积时间的加长,CaCl2和DTPA提取态Pb所占比例呈显著降低的趋势,但其绝对含量逐渐增加。     

刈割对华北平原人工草地土壤呼吸速率的影响

根据中国科学院禹城综合试验站牧草生态试验场土壤呼吸测定数据,分析了刈割前后3年生和6年生苜蓿、白三叶及小黑麦4种人工草地土壤呼吸日变化特征及刈割对草地土壤呼吸速率的影响。结果表明:①刈割前不同牧草地的土壤呼吸强度差异明显,依次为3年生苜蓿>6年生苜蓿>白三叶>小黑麦,刈割后不同牧草地的土壤呼吸强度相差不大,土壤呼吸速率在3.0~3.5 μmol CO₂·m^-2·s^-1之间;②刈割前不同牧草地的土壤呼吸日变化不相同,6年生苜蓿与小黑麦草地刈割前土壤呼吸速率由9:00开始逐渐增强,在12:00~16:00之间持续较高,以后逐渐下降,3年生苜蓿与白三叶草草地土壤呼吸速率在9:00~12:00之间逐渐升高,12:00到达峰值,之后逐渐下降;③与刈割前相比,4个处理牧草刈割10 d后其草地的土壤呼吸速率下降了30%~40%;④刈割前后Q₁₀值在1~2.32之间,平均值为1.37,刈割前平均值为1.63,刈割后平均值降为1.10。     

华北平原不同农田管理措施对于土壤碳库的影响

华北平原是我国重要的粮食生产基地,土壤碳氮水平直接作用于区域的土壤肥力和粮食生产.通过长期定位实验,研究了包括自然恢复(F)、清茬翻耕(N)、秸秆还田免耕(S)和秸秆还田翻耕(TS)这4个处理下土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、全碳(TS)、全氮(TN)含量和储量以及13C和15N分布状况.结果表明,与F相比,在0~20 cm土层,N、S和TS的土壤有机碳储量分别降低21.6%、12.3%和3.4%,土壤无机碳储量变化不显著.在20~40 cm土层,土壤有机碳储量变化不显著,而3个农田耕作处理的土壤无机碳储量较F分别增加4.1%(N)、7.3%(S)和5.0%(TS),无机碳增加主要是次生碳酸盐的贡献,农田土壤PIC增加了97%~261%.与自然恢复地相比,农田土壤表层δ15N、δ13CSIC、δ13CSOC偏高且δ13CSOC达显著差异,20~40 cm土层δ15N、δ13CSIC偏低而δ13CSOC偏高.该地区农田土壤中原生碳酸盐以分解作用为主,土壤-作物系统通过增加CO_2含量促进次生碳酸盐的形成,秸秆还田是恢复农田耕作引起土壤碳库储存下降的有效措施.对于华北平原,今后应加强关于秸秆还田和耕作措施对土壤有机碳和无机碳影响的综合研究,对于表层以下层次土壤的碳转化和变化规律需要更多的长期观测.     

华北平原地下水重金属山前至滨海空间分布特征与规律

结合华北平原水文地质条件,从山前至滨海选取"保定-沧州"、"石家庄-衡水-德州"两个剖面,通过野外采集地下水样品,分别测定了Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Se等9种重金属元素含量及其他相关指标。结果表明,调查剖面地下水中出现Fe、Mn、Se、Cr超标现象,其中Fe超标严重。本文首次在区域尺度上对华北平原地下水重金属的空间分布进行了分析,分别阐述了两个剖面地下水重金属的横向与垂向分布特征。总体上,随着地下水埋藏深度的增加,重金属离子总量降低,尤其是对人体有害的重金属元素含量降低显著。通过回归分析对地下水中重金属空间变化规律进行了定量分析,其中Cd、As、Zn、Mn元素含量与空间变量呈现显著相关性。本研究结果可为华北平原地下水质量评价与防控提供一定的依据。     

华北地区气溶胶数浓度和尺度分布的航测研究 ——以石家庄为例

2009年秋季利用河北省人工影响天气办公室机载气溶胶粒子探头(PCASP-100X)和前向散射滴谱探头(FSSP-100-ER)在石家庄市上空进行了多次气溶胶观测.选取2009年9~10月间的7架次雾天、1架次小雨天及1架次密卷云天观测资料,重点研究雾天气溶胶粒子数浓度和直径的垂直、水平分布特征及粒子谱分布,并与密卷云天和小雨天的探测资料进行对比分析.结果表明:石家庄地区气溶胶粒子数浓度较高,近地面最大值达11910个/cm3.气溶胶粒子数浓度主要受天气条件影响,逆温层是影响粒子垂直输送的主要因素,在逆温层下粒子累积形成粒子数浓度的高值区,逆温层以上气溶胶粒子数浓度迅速减少,雾天和密卷云天粒子数浓度随高度多呈负指数分布;雾天多伴有逆温层和较大空气湿度,有利于气溶胶粒子累积,数浓度一般可达104个/cm3以上,容易形成低能见度污染天气;气溶胶粒子数浓度在无降水日有累积效应,降雨对气溶胶粒子有明显清除作用;粒子数浓度和粒子直径在水平方向上呈不均匀分布,随着高度增加粒子数浓度和直径的水平绝对偏差减小,相对偏差往往增大;不同天气下尺度谱型类似,多呈单峰分布,在0.11μm左右处出现峰值,但在雾天、密卷云天、小雨天气下的气溶胶粒子峰值依次变小,并且随高度增加,尺度谱峰值数密度值降低,谱变窄.     

华北平原的水土资源平衡研究

采用精确的水土资源平衡计算模型 ,辅以田间观测资料 ,分析计算了华北平原农业水资源量与作物需水量之间的平衡问题。结果显示 :在充分供水的条件下 ,本区农田 (884.8万hm₂)需水量为744.36亿m3,相应的作物亏水量为309.37亿m3,有效灌溉面积 (653.2万hm₂)上的亏水量为228.73亿m3;而1995年水利工程提供的农业总用水量已达261.78亿m3,但仍有116.16亿m3的亏水量 ;文中同时对评价区内农田的有效降水量、灌溉水的田间利用量、毛管上升水量等进行估算。指出 ,虽然冬小麦的平均水分满足率为82 % ,但关键期的水分满足率 (64 % )仍然制约粮食产量的增长 ,设想通过提高渠系利用系数和优化灌溉等措施 ,华北平原的农业可望达到水土资源平衡利用的状态     

华北平原地下水浅埋区土壤水分动态的时间序列分析

以沧州和衡水实验站为华北平原地下水浅埋区典型区,利用3 a土壤水负压和地下水观测数据,研究了不同年份和土壤质地土壤水分动态。土壤水分数据表明,平水年或丰水年后的枯水年土壤水分从表层到深层为增长型趋势,枯水年为增长-减小-增长趋势;在土壤非均值条件下(沧州),土壤水分具有补给和消耗的季节性变化,而土壤均质条件下(衡水),无明显季节性变化。时间序列分析结果表明,平水年或丰水年沧州实验点土壤浅层(100 cm以上)和深层(100 cm以下)具有明显差异,从上到下土壤水分更加稳定,衡水实验点无明显差异性;枯水年两实验站浅层和深层差异性更小。土壤质地在降水和土壤水以及地下水的响应关系方面具有显著作用。     

华北平原1981～2001年作物蒸散量的时空分异特征

利用土壤-植被-大气传输机理模型(VIP模型),以GIS背景数据库(土地利用图、土壤质地图和数字高程图)为支撑,在NOAA-AVHRRNDVI数据和气象信息的驱动下,连续模拟了1981～2001年华北平原冬小麦和夏玉米生育期的蒸散过程。结果表明:模拟的作物蒸散量与Lysimeter观测值和其他学者的田间试验研究结果具有较好的一致性。华北平原冬小麦多年平均蒸散量空间上呈现南高北低的趋势,其中黄河以北地区和山东半岛的蒸散量在200～400mm之间,南部地区在400～466mm之间。对玉米而言,北部的海河低地平原以及津、冀、鲁的沿海地区多年平均蒸散量变化在230～380mm,其余大部分地区蒸散量在380～470mm。除本区最南端的极少部分地区外,华北平原大部分地区冬小麦生育期内的自然降水都小于蒸散量,水分亏缺量大于200mm,而夏玉米生育期内大部分地区的降水大于蒸散量。     

农业土壤中水溶性氟的分布特征与影响因素分析——以湖北省荆州市为例

土壤中氟是人体必需元素,但过量的氟摄入影响人体健康。本研究以湖北省荆州地区为例,通过该地区典型利用方式和土壤类型共177个代表性样点取样分析,摸清了该地区农业土壤水溶性氟含量状况,探讨了土壤基本理化性质与土壤水溶性氟含量的关系。结果表明,该区域土壤水溶性氟在0.22 mg/kg~4.57 mg/kg之间,平均值为1.74 mg/kg,变异系数高达50%。潮土中水溶性氟含量最高(1.86 mg/kg),其次是水稻土(1.76 mg/kg),棕红壤(0.55 mg/kg)水溶性氟含量最低。土壤水溶性氟含量在pH值低于7.5时与土壤pH值呈极显著正相关关系。旱地与草地土壤的水溶性氟含量随着有机质的增加而显著增加,但水稻土有机质含量与土壤水溶性氟含量无明显相关性,表明研究区内土壤高氟含量的形成与当地的母质主要为冲积母质有直接关系。     

生物质炭对华北平原4种典型土壤N2O排放的影响

生物质炭作为一种新型的土壤改良剂,在降低土壤温室气体排放方面发挥着重要作用.为明确生物质炭对冬小麦苗期土壤N_2O排放的影响,以华北平原的4种典型土壤(水稻土、砂姜黑土、褐土和潮土)为研究对象,进行田间试验,设置了4个处理:对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物质炭(BC)和化肥与生物质炭配施(NPK+BC).结果表明,单施化肥显著增加了4种土壤N_2O排放,与对照相比,水稻土、砂姜黑土、褐土和潮土N_2O排放分别增加了314%、116%、240%和282%.添加生物质炭对华北平原4种土壤N_2O排放影响存在差异,与CK相比,单施生物质炭水稻土、褐土N_2O排放显著增加了72. 4%和50. 9%,而砂姜黑土和潮土BC与CK处理无显著差异.与NPK相比,生物质炭与化肥配施显著降低了4种土壤N_2O排放.添加生物质炭提高了4种土壤pH,其中,初始pH最低的水稻土,受生物质炭影响较显著,施肥则降低了4种土壤pH.砂姜黑土、褐土和潮土施肥处理N_2O排放通量均与铵态氮含量呈显著正相关,水稻土和砂姜黑土单施生物质炭处理N_2O排放通量与硝态氮含量呈显著正相关.