喀斯特坡地土壤流失监测结果简报

在贵州普定岩溶地质与生态研究综合试验站陈旗小流域内,采用全坡面大型径流场的方法,对6种不同土地利用条件下喀斯特坡地径流场次降雨地表径流量和土壤流失进行了监测。2007年7月到2008年12月期间的监测结果表明:6个径流场土壤流失量均非常小,年土壤流失量和年悬沙产沙量变化范围分别为0.05~62.25 t/km2和0.03~8.68 t/km2,最大的为中度石漠化的稀疏灌丛径流场。喀斯特坡地土壤流失集中发生在降雨量超过60mm的降雨事件中,不同类型坡地间次降雨土壤流失量差异显著,最主要控制因素为地表径流量,同时也受到降雨特征和植被状况的影响。此外,前期降雨对坡地产流和土壤流失的影响也是客观存在的。前期降雨丰沛的条件下,坡耕地、稀疏灌丛径流场的地表径流量、次降雨土壤流失量相对复合植被、火烧迹地、灌草和幼林径流场均出现明显增长。     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K+淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K+在土体内向下迁移,在A层土壤中K+的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K+淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

酸雨对鼎湖山土壤的累积效应及荷木的反应

运用盆栽实验研究了酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤危害的累积效应和优势树种荷木的一些生理反应.结果表明,在酸雨直接淋洗土壤的条件下,与对照相比,土壤酸度,土壤淋洗液酸度增加;土壤交换性K⁺、Na⁺上升,Ca²⁺、Mg²⁺和有效Mn、Zn下降;土壤淋洗液中K、Na含量下降,Ca、Mg、Cu、Fe、Mn和Al在pH3.05的酸雨处理下含量显著上升;但生长于模拟酸雨土壤中的荷木在土壤化学性质发生变化后仍能健康生长.     

模拟酸雨致酸土壤上蔬菜生长发育特性的研究

在经模拟酸雨淋洗后的三种紫色土上(除石灰性紫色土外)种植的莴苣和四季豆,其生长结果表明:在土壤一蔬菜生产的农田环境中,常年降雨的临界pH值应大于4.0.     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K⁺淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K⁺在土体内向下迁移,在A层土壤中K⁺的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K⁺淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

抗生素磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的淋溶行为研究

农业生产中畜禽粪污还田会将残留的抗生素带入农田土壤,并能通过淋溶作用迁移至深层土壤最终进入地下水. 该研究采用模拟土壤柱淋溶试验方法,研究了2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)和磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)在农田土壤中的淋溶行为,以及表层土抗生素含量、淋溶液pH和有机质对各土柱剖面SDZ和SMX残留水平的影响. 结果表明:①不同表层土抗生素含量下,SDZ和SMX在供试土壤中均呈向下迁移的趋势,但淋溶结束后上层土壤中二者含量明显高于下层,土柱各层抗生素的含量随表层土抗生素含量的增加而增加. ②淋溶液pH为3.00和5.00时,各层土壤中SDZ和SMX的含量均高于淋溶液pH为7.00时. 淋溶液pH较高时两种磺胺类抗生素多以阴离子形态存在,会与带负电荷的土壤颗粒产生静电斥力而易于向下迁移;随着淋溶液pH的降低,两种磺胺类抗生素阴离子形态占比减少,上层土壤中保留的抗生素含量变高,向下迁移的能力减弱. ③粪便添加组上层土壤中SDZ和SMX的含量明显高于未添加组,抗生素向下迁移的能力减弱,这与有机质的添加使得上层土柱吸附能力增强有关. 通过模型模拟,SDZ和SMX的地下水污染指数分别为3.50和4.45,均大于2.8,表明在供试土壤中这2种磺胺类抗生素的淋溶迁移性较强. 研究显示,淋溶试验结果与模型模拟结果一致,表明SDZ和SMX对地下水存在潜在污染风险.      

交沙霉素在土壤中的吸附特性及垂向迁移机制

文章针对畜禽养殖基地大环内酯类抗生素的污染问题,研究了交沙霉素(JOS)的吸附动力学、热力学特性以及垂向迁移机制,并基于土壤吸附和土柱迁移试验,得出以下结论:(1)吸附动力学实验表明,第16小时达到吸附平衡状态,Elovich方程能够更好地拟合土壤中JOS的动力学吸附过程.等温吸附实验表明,Freundlich模型对土壤中JOS的等温吸附过程拟合效果更好,最大吸附容量为187.74 mg/kg.(2)增大抗生素初始浓度对土壤吸附JOS起促进作用;土壤溶液pH为7.5时吸附能力最强;Ca2+对土壤吸附JOS的抑制作用强于Na+,而Fe3+对土壤吸附JOS有明显的促进作用.(3)增加施药量能提高JOS在土柱中的垂向迁移能力,偏中性的淋溶液对土柱试验结果影响很小,碱性环境较中性环境更利于JOS垂向迁移.Fe3+对JOS在土柱中垂向迁移有明显抑制作用,Ca2+对JOS在土柱中垂向迁移的促进作用较强.研究结果可为土壤抗生素污染防治与风险评价提供科学依据.     

前期土壤含水量对黄土坡面氮磷流失的影响及最优含水量的确定

采用室内人工降雨模拟试验的方法,研究了不同土壤前期含水量对填土和砂黄土的坡面土壤硝态氮和磷素流失过程的影响.研究结果表明,淋失是土壤硝态氮流失的主要途径,仅在前期含水量高于20%时,才产生硝态氮大量径流流失;随着土壤前期含水量的提高, 土溶解态磷(DP)流失量与泥沙浸提态磷(SEP)流失量的比值呈减少趋势,砂黄土中该比值却呈指数函数增大趋势;2种土壤坡面径流SEP流失量与产沙量呈线性关系;通过坡面物质流失量(NO3--N、SEP、DP和产沙量)与前期土壤含水量的二次多项式关系,获得了使黄土坡面物质流失量最小的最优前期含水量值,其中土为10.21%～11.37%,砂黄土为8.97%～13.39%.     

近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.     

抗生素在紫色土地表径流和地下渗流中的迁移

以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象,在生态养鸡果园管理模式下,探究不同种类粪源抗生素在连续自然降雨事件下随土壤水文过程的迁移浓度、通量及其对降雨的动态响应规律。结果表明,在蓄满产流机制下,连续强降雨导致地表径流和地下渗流中的抗生素浓度急剧增加。降雨过程中,抗生素浓度对降雨强度有明显响应,浓度峰与雨强峰一一对应,地下渗流的响应峰存在15~30min滞后。磺胺类抗生素在地表径流和地下渗流中的平均浓度分别高达1.22,4.07μg/L。在优先流作用下,吸附性较强的喹诺酮类和四环素类抗生素即使在降雨初期也能在地下渗流中被检出。地下渗流也是研究区紫色土中抗生素迁移的重要路径,其迁移总通量比地表径流高2个数量级。此外,鸡粪处理下抗生素迁移浓度和通量显著高于对照,表明粪源基质对污染物具有辅助运移作用。pH值和胶体浓度是主要影响因素,在降雨过程中的变化可引起抗生素形态及其与胶体结合作用改变。相关分析表明,胶体浓度与抗生素都呈正相关,pH值与磺胺类、四环素类抗生素和泰乐菌素呈显著正相关,而与氟苯尼考和喹诺酮类抗生素负相关。     

岩溶槽谷石漠化治理区表层泉水化学特征研究:以重庆酉阳泔溪花椒基地老泉为例

背斜型岩溶槽谷区石漠化治理的关键之一是要厘清地下水资源动态变化特征,尤其要开展在线高分辨率连续动态监测。本文以重庆酉阳龙潭岩溶槽谷石漠化治理区老泉监测站为例,采用PONSEL多参数自动记录仪现场测定和样品室内分析相结合的方法,研究老泉2017年完整水文年的季节和强降雨期间的水化学动态特征,利用主成分分析法探究季节尺度和强降雨期间老泉水化学组分的主要来源。结果表明：（1）在季节尺度上,受雨水稀释作用的影响,雨季泉水pH、电导率、Ca²⁺、HCO₃^-、Mg²⁺低于旱季;土壤受淋溶作用的影响,泉水K⁺、Na⁺、全Mn、Al³⁺、全Fe浓度雨季高于旱季;水化学变化主要受4个主成分影响,累计贡献率为85.53%,但主导要素是水岩作用及土壤元素流失;（2）强降雨期间,石漠化背景下泉水水化学指标对降雨响应迅速,但在植被不同生长状态下各指标差异明显;典型的两次强降雨过程中水化学变化都主要受4个主成分影响,累计贡献率分别为85.63%和85.40%,但主导要素是农业活动和土壤元素流失;（3）花椒树种植后泉水中NO₃^-、SO₄^2-质量浓度较高,且硫酸和硝酸参与岩溶作用过程并对老泉水质造成重要影响。因此,背斜型岩溶槽谷表层泉水化学特征的监测研究,对于槽谷石漠化治理区水资源高效利用具有重要现实意义。     

模拟酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放及缓冲机制研究

通过模拟酸雨淋溶实验,分析在不同酸度酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放的规律和特点,研究红壤对酸雨的缓冲机制.结果表明:红壤对酸雨的缓冲主要可分为初级和次级2个缓冲体系,其盐基离子释放主要受H+输入量控制.当H+输入量少时,红壤对酸雨的缓冲以初级缓冲体系交换盐基离子为主;随着H+输入增多,红壤对质子的缓冲进入矿物风化阶段.酸度大的酸雨对红壤的矿物风化作用相对较大.不同酸度酸雨淋溶下,各盐基离子释放量最终趋于稳定.盐基离子对酸雨的敏感性顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+.结果还表明,Ca2+与Mg2+的释放显著线性相关,n(Ca2+)/n(Mg2+)随酸雨pH和淋溶量增加而增大.强酸性酸雨淋溶下红壤矿物风化所导致的Na+释放的机理和来源可能与K+,Ca2+和Mg2+的不同.      

衡阳市酸雨污染研究

为彻底了解衡阳市降雨酸化现状,在衡阳市区设置3个监测点,2001～2005年间对市区内每月选取1～2个样品测定pH、电导率、降水量、SO42-、NO3-、F-、C1-、NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等指标.结果表明:衡阳市酸雨呈现冬季>春季>秋季>夏季迹象,为典型的硫酸型酸雨.分析表明市区内酸雨频次有上升的可能,并提出了防治措施。     

贵州龙里实验区酸性降水特征及变化趋势

以2007年4月～2008年12月贵州龙里实验区的降水监测数据为基础,运用统计学方法对该地区大气降水酸度和化学组成的特征及其季节变化趋势进行分析.结果表明,研究期内当地的降水pH均值为4.70,酸雨占降雨次数的70.1%和总降雨量的76.7%.酸雨的发生呈现一定的季节变化特征,其中春季为酸雨高发季节.降水中SO42-、NO3-、NH4+、Ca2+等含量较高.与相关研究进行对比,初步认为该地区大气降水所带来的S和N的湿沉降量尚未超过当地生态系统的酸沉降临界负荷.     

崇明东滩湿地降水化学特征及来源解析

2009年5月~2010年4月收集了崇明东滩湿地降水,测定了样品的pH值、电导率和主要水溶性离子的浓度,并利用富集因子法和后向轨迹分析对降水中无机离子成分进行源解析.结果表明,崇明东滩整体空气质量良好,大气污染物浓度较低.降水的pH值和电导率的加权均值分别为5.24,17.49μS/cm,为轻度污染的弱酸性水平;SO42?和NO3?是主要的致酸离子,加权浓度分别为52.27,21.39μeq/L;NH4+和Ca2+是主要的碱性离子,加权浓度分别为33.36,27.13μeq/L;离子来源分析表明,Na+和Cl?主要来自于海洋,NH4+的中和作用大于Ca2+和Mg2+,大气颗粒物主要以(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3的形式存在;后向轨迹分析表明降水主要受海洋风向影响,西北、西南方向和长江三角洲地区的人为污染物的中长尺度传输是造成崇明东滩酸雨的重要原因.     

不同填埋年龄期垃圾渗滤液对HDPE管材结垢影响

垃圾渗滤液含有大量复杂且有害成分,在其收集和输运过程中极易引起管道系统的腐蚀和结垢.HDPE管材已广泛应用于填埋场设计,以其作为研究对象,制备成HDPE样片分别浸置于幼龄期渗滤液（1#渗滤液）和老龄期渗滤液（2#渗滤液）中,研究结垢特点.通过监测渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）、ρ（Cl-）、ORP（氧化还原电位）、pH等水质参数指标的变化,结合HDPE样片的SEM分析及其质量变化,推断了引起管道结垢的主要原因.结果表明:①渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）随试验周期推进显著下降,且ρ（Ca2+）降低较快,试验50 d内1#渗滤液ρ（Ca2+）降低了85%,2#渗滤液降低了75%.② HDPE样片对渗滤液的水质产生了一定的介入影响,试验初期对ρ（Ca2+）、ρ（Cl-）及ORP影响较大,中后期则对pH影响显著.③1#渗滤液和2#渗滤液中HDPE样片结垢量分别为1.10和0.682 mg/cm2,管材在1#渗滤液中结垢更严重.④渗滤液中ρ（Ca2+）和ρ（Mg2+）与结垢量均呈显著负相关（P < 0.05）,其中ρ（Ca2+）是引起结垢的关键因素（P < 0.01）;温度、pH和ORP与结垢量均呈正相关,ρ（Cl-）与结垢量呈负相关.⑤通过材料表面形貌表征,试验初期主要是规则的结晶垢,试验后期则为多孔隙沉积垢.研究显示,1#渗滤液对管材结垢影响更明显,Mg2+、Ca2+沉淀是管材结垢的主导因素,控制二者浓度是减缓管材结垢的关键.      

模拟酸雨对浙东北红壤中盐基离子和铝的淋失影响研究

通过对浙江省东北部杭州至宁波地区两个红壤剖面的模拟酸雨淋溶实验研究表明，随着时间的延续，盐基离子的淋失浓度会在某一时期出现一个峰值。该峰值的出现与酸雨的ｐＨ值并不简单相关，Ａｌ＾３＋的淋失浓度只是在酸雨ｐＨ值＝２．５左右才显增高并在淋出液ｐＨ＝４．０时有一个阈值，经ｐＨ＝２．５－３．０模拟酸雨１０余年降水量的淋溶，红壤中淋出液的ｐＨ值下降不超过０．８。     

Effect of amendments on the leaching behavior of alkaline anions and metal ions in bauxite residue

A column leaching experiment was used to investigate the efficacy of amendments on their ability to remove alkaline anions and metal ions from bauxite residue leachates. Treatments included, simulated acid rain(AR), phosphogypsum + vermicompost(PVC), phosphogypsum +vermicompost + simulated acid rain(PVA), and biosolids + microorganisms(BSM) together with controls(CK). Results indicated that amendment could effectively reduce the leachate pH and EC values, neutralize OH~-, CO_3~(2-), HCO_3~-, and water soluble alkali, and suppress arsenic(As)content. Correlation analysis revealed significant linear correlations with pH and concentrations of OH~-, CO_3~(2-), HCO_3~-, water-soluble alkali, and metal ions. BSM treatment showed optimum results with neutralizing anions(OH~-, CO_3~(2-), and HCO_3~-), water soluble alkali, and removal of metal ions(Al, As, B, Mo, V, and Na), which was attributed to neutralization from the generation of small molecular organic acids and organic matter during microbial metabolism. BSM treatment reduced alkaline anions and metal ions based on neutralization reactions in bauxite residue leachate, which reduced the potential pollution effects from leachates on the soil surrounding bauxite residue disposal areas.