缙云山不同土地利用方式下土壤植硅体碳的含量特征

植硅体碳是长期封存土壤有机碳的一种形式,对土壤固碳有重要意义.以西南地区常见的6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,探讨了不同土地利用方式下植硅体碳含量在不同剖面上(0～20、20～40、40～60和60～100 cm)的分布规律,并估算了植硅体碳储量,分析了陆地生态系统碳汇特征.结果表明,在6种土地利用方式中,竹林土壤有机碳和植硅体含量在土壤剖面上的平均值均为最高,分别为16. 75 g·kg-1和59. 66 g·kg-1.在4个土层,竹林土壤植硅体含量均显著高于其他土地利用方式(P 0. 05).对植硅体碳而言,6种土地利用方式下的土壤植硅体碳平均含量变化范围在0. 55～1. 96 g·kg-1,其中竹林各土层的植硅体碳含量都高于其他土地利用方式.竹林土壤植硅体碳总储量(23. 45 t·hm-2)显著高于其他土地利用方式土壤植硅体碳总储量(P 0. 05).统计分析表明,土壤全硅与土壤植硅体、土壤植硅体碳均表现出极显著的正相关关系(P 0. 01).不同土地利用方式下土壤植硅体与植硅体碳的含量总体表现为随着土层深度的增加而下降,存在一定的表层富集现象.     

硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究

本文采用第一性原理计算方法,研究了不同晶向硅纳米团簇与石墨烯复合结构稳定性及其储锂性能.计算了不同高度、大小硅团簇与石墨烯复合结构的结合能,复合结构中嵌锂吸附能和PDOS.分析表明,硅团簇和石墨烯之间形成较强的Si—C键,其中[111]晶向硅团簇与石墨烯作用的形成能最高,结构最为稳定.进一步计算其嵌锂吸附能,发现硅团簇中靠近石墨烯界面处的储锂位置更加有利于锂的吸附,由于锂和碳、硅之间有较强电荷转移,其吸附能明显大于其他储锂位置.同时在锂嵌入过程中,由于石墨烯的引入,明显减小了界面处硅的形变,有望提高其作为锂电池负极材料的可逆容量.     

施硅方式对稻米镉阻隔潜力研究

选取重金属复合污染荒田土壤,采用室外水稻盆栽试验的方法,设计了4个施硅措施:不施用硅肥(CK)、基施硅肥(Tsi)、喷施叶面硅肥(Ysi)和2种硅肥配施(Tsi+Ysi),研究了硅肥不同施肥方式对杂交晚稻(丰源优299)5个生育期内各部位中Cd的含量、器官间转运系数以及对水稻成熟期生物量的影响.结果表明,与CK处理相比,硅肥施肥处理组都能显著降低水稻籽粒中Cd的含量且不会明显影响水稻产量,其中以2种硅肥配施对籽粒的降Cd效果最佳,分别使谷壳、糙米和精米降Cd幅度达到62.59%、58.33%和65.83%,基施硅肥处理和喷施叶面硅肥处理的降Cd潜力次之.因此,研究结果表明无论是基施硅肥还是喷施叶面硅肥都能作为一种很有潜力的稻米Cd污染控制技术.     

黄海硅的分布与收支研究

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.     

湿润亚热带山地表土植硅体指示的垂直植被变化——以福建戴云山为例

表土植硅体组合与其上覆植被类型之间的关系研究是利用植硅体进行古气候和古植被重建的基础.选取位于湿润亚热带地区的戴云山作为研究对象,沿海拔梯度以50?—?100 m为间隔共采集21个表土样品,以探讨该地区表土植硅体组合对山地植被的指示意义.结果表明:戴云山表土植硅体含量丰富,类型多样,主要以禾本科类植硅体占优势;此外,随着海拔的升高,表土植硅体组合中哑铃型和短鞍型百分含量快速增加,而扇型和长鞍型,特别是木本类植硅体的百分含量则逐渐减少,指示了山地植被从温性针叶林向常绿灌丛林的过渡,说明戴云山表土植硅体组合能够反映山地垂直植被带变化的主要特征;植硅体类型主成分分析(PCA)结果显示位于湿润亚热带地区的戴云山表土植硅体组合变化可能主要受温度的控制.本研究为今后在湿润亚热带山地地区开展古气候和古植被重建研究提供了重要的基础资料.     

硅在湖泊沉积物上的吸附特征及形态分布研究

以乌梁素海(WLSH)和岱海(DH)表层沉积物为吸附剂,开展了硅在沉积物上的等温吸附及形态再分布实验研究.结果表明,在低浓度梯度范围内(≤3.00 mg.L-1),硅在乌梁素海和岱海沉积物上的吸附行为均可用线性模型描述,且2个湖泊沉积物分别处于吸附硅和解吸硅的吸附/解吸反应的不同阶段;Langmuir交叉型吸附等温式、Freundlich交叉吸附等温式和Temkin交叉型吸附等温式均能较好地描述硅在2个湖泊沉积物上的吸附行为,结合沉积物自身吸持硅(NAS)和吸附/解吸平衡浓度(ESC0),阐释了2个湖泊沉积物对硅的源汇作用;以硅的形态再分布为基础,揭示沉积物中离子交换态(IEF-Si)释放硅能力,同时也不能忽视铁锰氧化物结合态(IMOF-Si)和有机物硫化物结合态(OSF-Si)的可持续释硅能力,可为探讨真实环境体系中硅的吸附/解吸机制,阐释湖泊富营养化的营养盐限制机制及营养盐耦合作用对碳循环拉动机制等提供理论依据和基础数据.     

长江口邻近海域沉积物中生物硅溶解行为研究

对长江口邻近海域进行调查,分析沉积物中生物硅的空间分布特征,探讨影响生物硅溶解以及保存的因素.结果表明,生物硅含量的平面分布具有近岸高于远海的分布趋势,陆源输入、沉积速率以及水动力条件是影响生物硅在沉积物中埋藏的主要因素.生物硅溶解速率常数随空间以及深度无明显变化规律,间隙水中硅酸盐相对于生物硅溶解度的不饱和程度、有机外壳对生物硅的包裹以及间隙水中Al离子浓度等因素会影响生物硅的溶解进而会影响其在沉积物中的保存和间隙水中硅酸盐浓度的变化.     

外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤硅含量的影响

河口湿地是各种物理化学生物及地质过程最为集中和活跃的区域,对大气氮沉降的响应比较敏感.当前闽江河口氮负荷增强的问题不断突显,研究外源氮输入对湿地土壤硅含量的影响有重要意义.本研究于2021年3月—2022年4月在闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地开展野外原位模拟试验方法,研究不同氮输入条件（CK：对照处理,LN：低氮输入,MN：中氮输入,HN：高氮输入）对湿地土壤硅形态、组分及其与碳氮化学计量比的影响.结果表明：氮输入在一定程度上导致鳝鱼滩芦苇湿地土壤pH下降、电导率上升,对全氮和全碳含量没有明显的影响,但是对土壤硅含量和组分产生了显著的影响.LN、MN、HN输入时鳝鱼滩芦苇湿地土壤中全硅含量分别比对照组下降了10.73%、2.14%、7.75%,而有效态硅含量分别增加了3.46%、2.54%、4.92%;氮输入未改变土壤全硅及有效态硅在0～10 cm深度分布的特征,均表现为表层<亚表层,但在芦苇生长的初期和后期,有效态硅的土层特征表现为表层>亚表层.从土壤硅组成比例来看,有效态硅占全硅的年平均比例在LN、MN、HN输入时分别为6.29%、5.69%、6.17%,均高于对照组（5.44...     

聚硅铝系列絮凝剂的制备表征及其应

制备了聚硅铝系列絮凝剂,利用透射电镜(TEM)和准弹性激光散射(PCS)进行了粒径分布和结构表征,发现聚硅铝系絮凝剂具有与硫酸铝和聚合氯化铝不同的结构形态,聚硅硫酸铝(PASS)聚集体之间的距离与颗粒直径成线性关系.通过对原水的混凝处理对比,发现聚硅铝絮凝剂在降低浊度、去除有机物和某些元素方面具有显著优势.其中PASM和PASFⅢ对重金属和放射性元素的去除效果最好,尤其是经PASFⅢ处理后水中残留铝的去除率为15.3%,解决了使用铝盐增高铝含量的难题.经济分析也表明聚硅铝系絮凝剂价格低廉,具有良好的应用前景.     

超声波对粉煤灰提硅的强化效果研究

针对粉煤灰含有大量硅元素的特点,采用水热-碱溶法进行物质提取,并研究超声技术对粉煤灰提硅效果的影响.在无超声条件下,反应温度由70℃提高到110℃,水热反应90min后粉煤灰提硅效率增加了41.7%.而在110℃下,反应时间由10min增加到90min,提硅效率升高了20.0%.高温下(100℃),在水热反应前进行超声预处理可以缩短水热反应时间.在45.0%的提硅效率下,超声预处理10min,水热反应时间可由60min缩短到20min.低温下(100℃),在水热反应过程中同时进行超声处理可以提高提硅效率.在70℃下反应10min,辅助600W超声处理可以使提硅效率由1.9%提高至20.0%.提硅后,脱硅灰比表面积与孔体积明显增大,具有作为廉价吸附材料的潜能.