水分控制下的湿地沉积物氧化还原电位及其对有机碳矿化的影响

为探讨水分与氧化还原电位之间的内在关系及其对沼泽湿地有机碳分解矿化的影响,采用室内培养(25℃,155 d)实验研究了不同水分条件(24%~232%WHC)下三江平原3类湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物氧化还原电位(Eh)变化以及有机碳的矿化特征.结果表明,不同水分条件对湿地沉积物氧化还原电位的影响有较大差异,在低于100%WHC(最大持水量)水分范围时,氧化还原电位随着水分的增加而降低,>100%WHC(至积水2 cm)时,水分含量变化对泥炭沼泽和腐殖质沼泽沉积物氧化还原电位影响作用降低.泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸沉积物有机碳矿化最适宜水分含量存在较大差异,分别为32%、48%和76%~100%WHC.湿地沉积物有机碳矿化速率与氧化还原电位之间存在二次函数关系(p<0.05),在还原态下(Eh值<300 mV),有机碳矿化速率和矿化量随氧化还原电位的升高而升高,在氧化态(Eh值>300 mV)下则逐渐降低.较低的氧化还原电位是三江平原湿地有机碳得以积累的重要原因.     

环境因素对芦苇湿地CH4排放的影响

用封闭式箱法对辽河三角洲芦苇湿地温室气体CH4 排放进行了长期观测 .结果表明 ,CH4 排放有明显的季节变化规律 ,平均通量为 52 0 μg·m- 2 ·h- 1.土壤产CH4 活性主要发生在 0～ 5cm土层中 ,并随土层深度的增加而显著下降 .CH4 排放受环境因素影响很大 ,土壤氧化还原电位在 -1 1 0mV时就有CH4 排放 ,其排放量随氧化还原电位的下降而增加 .另外 ,随着淹水深度的增加 ,CH4 排放反而减少 .在测定期内 ,CH4 排放与温度呈明显的正相关 (R2 =0 1 96,n =2 1 ,P <0 .0 5) .     

野鸭湖湿地土壤总磷分布特征及影响因素研究

以典型北方湿地———北京野鸭湖湿地为研究对象,于2009年5月至2010年3月在其核心区不同采样点进行为期一年的季节性采样。分析了土壤总磷的时空分布规律,并讨论了pH、氧化还原电位(Eh)、含水率(W%)、有机质(OM)、粒径分布、粘土矿物组成这些土壤理化性质对总磷含量的影响。结果表明:5月份土壤TP的含量随着土壤深度的增加呈减小趋势;表层土壤总磷含量的季节性变化特征为:11月>3月>5月>9月,与土壤有机质含量的变化趋势一致,该特征同植物的生长周期密切相关。土壤颗粒粒径分布和土壤有机质是影响土壤总磷含量的主要因素,其与土壤总磷含量的相关系数分别为:粉粒(R=0.587,α=0.01)、砂粒(R=-0.580,α=0.05)、有机质(R=0.624,α=0.01)。     

氧化还原电位的研究及应用

氧化还原电位(Eh)是一个描述介质氧化还原性质相对程度的化学参数,根据Eh值可以直观的比较介质氧化还原性的强弱。氧化性强,Eh值较高;还原性强,Eh值较低。氧化还原电位的测定广泛应用于水处理、土壤环境监测、金属腐蚀、湿法冶金和资源勘探等领域。本文综述了氧化还原电位在常温常压环境和高温高压环境中众多领域的应用现状,并展望了高温高压水热环境中氧化还原电位原位监测的研究。     

曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N₂O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量（70%和90%田间持水量）和2个增氧水平（5,40mg/L）,采用静态箱法和qPCR技术对土壤N₂O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位（Eh）、矿质氮及氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和反硝化基因（narG和nosZ）的影响.结果表明：培养过程中,各处理N₂O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N₂O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性（P<0.05）,而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO₃^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N₂O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N₂O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系（P<0.05）.研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N₂O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N₂O排放管理提供支撑.     

土壤pH、Eh对土壤-苦丁茶树系统中铅分布的影响

以苫丁茶冬青(Ilex kudingcha C.J.Tseng)扦插苗(15个月生)进行盆栽实验,通过土施H2SO4、Ca(OH)2和复合肥,改变土壤pH和氧化还原电位(Eh),研究土壤pH、Eh条件对土壤-苦丁茶树系统中铅分布的影响.结果表明:在所研究的土壤pH范围内,从酸性到碱性变化,铅在土壤中含量分布趋于减少,在...     

环境中磷化氢对水稻根际环境与土壤有效磷的影响研究

以稻田湿地中磷化氢为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了不同浓度的磷化氢(0,1.4,4.2,7.0 mg·m-3)对水稻根际与非根际土壤的p H值、氧化还原电位、Fe2+、Mn2+、磷酸酶活性及有效磷的影响.结果表明:磷化氢导致根际土壤p H明显下降,非根际土壤中p H变化不明显.而氧化还原电位(Eh)则不同,磷化氢使水稻根际与非根际土壤的Eh均增大.磷化氢对Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶的影响具有相似性,磷化氢处理的前15 d,根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶变化不明显,随着水稻的生长,根际土壤中的Fe2+和Mn2+随磷化氢浓度的增大而增加,随暴露时间的增加而减少;而根际土壤中的碱性磷酸酶随磷化氢浓度和暴露时间的增加而增加.非根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶在磷化氢作用下变化不明显.水稻在磷化氢的环境影响下,根际与非根际土壤的有效磷含量都提高,表明一定浓度的磷化氢对土壤磷表现出活化效应.     

东北三江平原土壤氧化CH4研究

三江平原土壤不同深度氧化大气浓度CH4和高浓度CH4的速率具有明显的垂直差异 .2个非淹水土壤整个剖面都具有氧化大气浓度CH4的潜力 ,以表层土的速率为最大 .非淹水的耕作土壤残留的有机质层仍保留了较强的氧化大气浓度CH4潜力 ,氧化CH4速率是耕作层的 2 0倍 .淹水土壤的大部分层次不具有氧化大气浓度CH4的潜力 .所有供试土壤均能消耗高浓度CH4,泥炭含量较高的土壤层次比矿质层氧化高浓度CH4的速率高     

不同开垦年限黑土温室气体排放规律研究

以东北黑土区荒地土壤(H)、开垦2 a(L)、30 a(S)和100 a(Y)土壤为对象,在25℃和60%WHC水分条件下,通过7 d的室内培养试验,研究了不同开垦年限黑土温室气体N2O、CO2和CH4的排放规律.结果表明,黑土开垦后理化性质发生了显著改变,进而影响了温室气体的排放.N2O排放量随开垦年限的增加而增加,开垦30 a和100 a土壤的N2O排放量显著高于荒地土壤.净硝化量和N2O排放量与土壤水溶性有机氮和粉粒含量呈显著正相关关系,与土壤pH和砂粒含量呈显著负相关关系.CO2排放量随开垦年限的增加而逐渐降低,开垦30 a和100 a土壤与荒地土壤差异显著.土壤有机碳和水溶性有机碳含量与CO2累积排放量呈显著正相关关系.好氧条件下,荒地土壤和开垦土壤在培养前4 d表现为对CH4的微量排放,然后表现为对CH4的微量吸收,开垦土壤的CH4排放量随开垦年限的增加而增加.不同开垦年限黑土可能因土壤pH、有机碳、水溶性有机碳含量以及土壤机械组成的差异而产生CO2和CH4排放的差异.     

湛江港湾表层沉积物的氧化还原特征及其影响因素

为详细了解湛江港湾海洋沉积物的氧化还原特征,于2009年5月调查了湛江港湾表层沉积物氧化还原电位的大小、分布特征及其影响因素.结果表明,湛江港湾表层沉积物总体上为还原环境,Eh在-63 ～ -268 mV之间变化,大部分在-230 mV左右;从湾内到湾外,表层沉积物的Eh区域分布不均一,同一断面近岸较低、中部较高.相关...     

不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响

为评价不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响,设置处理1(充氧饱和的曝气去离子水,Eh=229mV)、处理2(煮沸30min的去离子水,Eh=250mV)两种氧化环境及处理3(添加富含有机质的过滤养殖废水,Eh=14mV)一种还原环境的水溶液做浸提剂,对煤矸石进行0～9d的连续振荡浸提试验.结果表明:在浸提初期(0～1d内),煤矸石表面已形成的氧化产物迅速溶出,使得两种氧化环境和还原环境下的煤矸石浸出液pH都迅速降低,EC、Eh及多种溶出离子浓度迅速升高,但还原环境下煤矸石浸出液中Cu、F-浓度变化不显著,且还原环境下浸出液中其他离子虽有上升但显著低于氧化环境下.随浸提时间延长(1～9d),两种氧化环境下煤矸石浸出液pH继续降低,浸出液中Fe、Mn、Cu、Zn和SO2-4、F-多种污染物质溶出数量明显增加并呈现典型的持续氧化产酸过程;而还原环境下煤矸石浸出液的pH随时间延长降低不明显,Fe、Mn、Zn等污染物质溶出数量显著低于两种氧化环境下,Cu和SO2-4的释放也受到明显抑制.说明还原环境能有效抑制煤矸石氧化产酸及多种污染物质的溶出,且显著低于氧化环境.因此,在煤矸石堆场投加有机质形成还原(厌氧)环境可进行矸石污染的原位控制及治理.     

秋季东海水体Eh、pH分布特征及其影响因素

根据2016年9~10月在东海海域38个站位取得的114个水体样品的氧化还原电位（Eh）和酸碱度（pH）现场测试数据,结合同步获得的水文环境要素调查资料,分析了该区秋季Eh和pH的空间分布特征及主要影响因子。结果显示:秋季水体Eh值范围在337.2~588.3 mV,平均值为526.57 mV,空间上呈现不连续分布特征,内陆架为高Eh区,口门外为低Eh区;pH介于7.80~8.24之间,平均为8.04,呈现近岸低、离岸高、表层高、底层低的特点。针对实测Eh与Nernst理论值非耦合现象,认为非热力学平衡状态下海域高Eh值主要受控制于O_2（aq）/H₂O电对浓度,其次受海水层化现象阻滞海-气交换影响,水体有机物矿化分解及Fe（Ⅲ）还原的相对贡献量增加。此外,Eh与温度呈显著负相关,与盐度呈显著正相关,表明物理过程是影响氧化还原反应的重要因素。pH与温度、盐度均呈显著正相关,其中长江冲淡水输入、扩散及混合对近岸pH的影响最为显著。受浊度、叶绿素a浓度及Eh制约,现场浮游植物生产仅对表层pH变化产生作用。基于pH-T、S建立的一元线性回归模型扣除温盐效应,校正后口门外底层低pH的存在可能是水体层化与有机分解相互叠加的结果。     

闽江河口短叶茳芏湿地CH4和N2 O排放对氮输入的短期响应

利用静态箱-气相色谱法,研究了氮输入对闽江河口短叶茳芏湿地CH4和N2O排放通量的短期影响.结果表明,高氮输入在不同采样时间均促进了湿地CH4排放,低氮输入在不同时间则具有不同的变化特征.与对照处理相比,低氮和高氮2种处理分别使湿地CH4排放通量增加了-44.35%～1 057.35%和7.15%～667.37%.外源氮输入在24 h内对湿地N2O排放通量具有明显的正激发效应,最高可增加171.60倍和177.79倍,但在8 d后,氮输入对湿地N2O排放的激发效应减弱甚至消失.氮输入在短时间内对湿地土壤Ec、pH和Eh均未产生显著影响.湿地CH4排放通量在对照处理下仅与5 cm Eh存在显著负相关,在低氮处理下仅与10 cm地温呈显著负相关,在高氮处理下则与5 cm Ec、0、5 cm pH以及0、5、10 cm土壤Eh均呈显著相关性,而N2O排放通量在不同处理下与湿地气温、地温、盐度、pH和Eh等环境因子均不存在显著相关性.研究表明,探讨氮输入对湿地温室气体排放的影响应考虑其时间变异性.     

驯化矿化垃圾CH4氧化速率和N2O释放研究

利用畜禽废水驯化矿化垃圾,并将其与原生矿化垃圾和粘土对比,分析了土壤理化性质、含水率、温度等对CH4氧化能力和N2O释放的影响.研究表明:驯化矿化垃圾对CH4的氧化能力(15.48 μmol·g-·h-1)明显高于原生矿化垃圾和所选粘土土样;材料的粒径尺寸、有机质、氨氮硝化率及硝态氮生成率均与CH4氧化能力有着显著的正相关性;驯化矿化垃圾在加入蒸馏水后释放大量的N2O,产生N2O的量是原生矿化垃圾的2倍,并且比粘土高一个数量级.由于驯化矿化垃圾对环境的适应能力强,CH4氧化能力高,进而能够减少温室气体排放,可作为一种较为理想的填埋场覆土材料.     

环境条件变化对土壤中稀土元素溶解释放的影响

以模拟污染红壤为实验材料,在pH值为3.5、5.5和7.5条件下,通过向土壤悬浊液中通入O2或N2改变氧化还原电位Eh为－100,0和400mV,研究了氧化还原电位和pH值对红壤中稀土元素La和Ce溶解释放的影响．结果表明,随着pH值或Eh的减小,La和Ce释放量逐渐增大,Ce受电位的影响较La更为明显．同时还观察到La和Ce的释放量与Fe、Mn的释放量呈显著正相关,表明La和Ce可能主要吸附在Fe－Mn氧化物表面或滞留在Fe－Mn氧化物中．实验还发现,pH值和氧化还原电位的改变会影响红壤中La和Ce形态的变化,分离后沉淀物中的交换态和Fe－Mn氧化物结合态稀土随pH值或氧化还原电位的减小而减小．多元相关逐步回归分析表明．红壤中La和Ce两种元素的释放主要来自交换态和Pe－Mn氧化物结合态．     

腐殖质对土壤砷形态分布及转换影响研究进展

土壤砷(As)的含量和形态分布与其所处的环境条件密切相关。与总量相比,土壤As化学形态分布及各组分含量更能反映土壤中As的迁移性和生物有效性。该文概述了土壤环境条件（pH、Eh、共存离子和有机质等）对土壤中吸附-解吸、氧化-还原、沉淀-溶解和甲基化-去甲基化等非生物和生物过程下As的形态分布及转换的影响。腐殖质是土壤有机质的主要赋存形态,该文重点论述了腐殖质影响下土壤As形态分布变化及腐殖质对As形态转换影响的非生物和生物机制;非生物作用主要包括腐殖质对As的络合、吸附以及腐殖质对As（非生物）氧化还原反应的影响,而生物作用主要包括微生物参与下腐殖质对土壤中金属氧化物的氧化还原和微生物活性的影响;并在此基础上对后期研究方向做出展望。     

黑龙江绥化大宗农作物硒含量特征及影响因素分析

通过对松嫩平原绥化地区农作物及根系土样品的研究,开展了土壤理化性质、总硒、有效硒、硒形态及农作物硒含量测试,结合统计学方法探究了研究区内主要农作物的样品硒水平差异及其影响因素。结果表明,农作物硒含量为0.002～0.096 mg/kg,土壤总硒含量为0.13～0.52 mg/kg,土壤有效硒含量为0.002～0.007 mg/kg,土壤硒以强有机态硒（31.52%）为主。土壤总硒与有机质相关性较高,与有效硒、氧化还原电位（Eh）相关性较低;土壤有效硒与pH显著正相关;农作物硒含量与土壤离子交换态硒、有效硒、pH、Eh和有机质均有不同程度的相关关系。不同作物对硒元素的富集机理不同,水稻对硒元素的富集能力明显强于玉米。该研究表明可通过一定程度人为控制的土壤特性使得土壤中的硒更有利于农作物吸收,以便使农作物中硒含量能够满足居民硒健康需求,同时该研究为解决地质背景因素引起的天然"缺硒"地区提供了可能的解决途径。     

镉对土壤、作物的污染及其防治的初步研究

近年来不少学者对镉污染土壤、作物的研究后,认为镉进入土壤后移动性很小,主要积聚于表层,作物含镉量和土壤含镉量并非一致,也就是说土壤含镉量和作物的吸镉量不是一种简单的相关关系。土壤的pH、氧化还原电位、土壤有机质的螯合性能和土壤胶体的吸附性能等对镉被植物吸收的有效性影响很大。不同植物对镉的吸收能力差异也很大,粮食作物吸收较少,叶菜吸收最多。     

氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展

E_h（redox potential,氧化还原电位）代表土壤氧化性和还原性的相对程度,是以电位反映土壤所处氧化还原状态的指标.由于重金属易与对E_h敏感的组分发生吸附、络合、沉淀等化学反应,因此E_h的变化会直接/间接影响重金属形态从而决定其毒性和活性.E_h变化对重金属活性往往存在双向影响:①淹水环境使E_h降低,引发反硝化反应、铁锰氧化物和硫酸盐还原,使pH向中性靠拢,从而间接导致酸性土壤中游离态重金属沉淀或碱性土壤中吸附态重金属释放.②厌氧条件在使E_h发生变化的同时,会引起铁锰氧化物、有机质、硫化物的形态或含量发生改变,如铁锰氧化物还原、大分子有机质分解,分解产物与重金属离子结合增加了可溶性重金属的浓度,但厌氧条件也可以使重金属离子和硫化物产生沉淀,且还原Cr、Hg等元素,降低毒性;在氧化条件下,硫化物氧化形成硫酸盐促进了重金属释放;但铁锰离子沉淀及其氧化物形态变化形成的具有强吸附力的无定形铁锰氧化物可重新吸附游离态金属离子.这些复杂的化学变化对定量化研究E_h对重金属的影响造成困难,从而降低了E_h波动环境（水稻土、周期性覆水潮滩沉积物等）中重金属污染风险评价的准确性,也限制了通过改变E_h来原位修复重金属污染土壤的方法实施.因此,需进一步对E_h诱导下土壤颗粒界面上发生的与重金属行为相关的反应进行深入研究,并开发检测分析技术,如无损伤的物理探测方法或同位素稀释技术等,建立不同土壤中E_h与重金属形态、活性的定量关系,以揭示E_h对重金属形态的影响机制.      

添加几种秸秆并淹水对海南土壤N2O和CH4排放的影响

利用室内培养试验研究了淹水条件下,不同种类的秸秆对退化菜地土壤修复过程中土壤N_2O和CH_4排放及其综合温室效应的影响.试验设大豆秸秆、花生秸秆、甘蔗渣、水稻秸秆和空白5个处理,试验培养条件为土壤淹水和30℃.结果表明,添加大豆秸秆、花生秸秆和水稻秸秆均能显著提高土壤的pH、有机质和速效钾含量,且能快速降低土壤氧化还原电位Eh.添加大豆秸秆、花生秸秆、甘蔗渣均能显著降低土壤N_2O的排放,其中,大豆秸秆的减排效果最佳.但添加大豆秸秆、花生秸秆、水稻秸秆会促进CH_4大量排放,从而导致综合温室效应增加.花生秸秆处理增加的综合温室效应最大,其次是水稻秸秆处理.甘蔗渣处理的综合温室效应显著低于空白,但甘蔗渣处理对土壤改良效果不佳,其不能快速创造强还原条件,未能提高pH与速效钾等.比较4种材料,添加大豆秸秆增加的综合温室效应较小,且改良土壤效果较佳,更适合作为强还原灭菌法的理想材料.