土壤对酸沉降缓冲机制探讨

一、前言 土壤对酸沉降具有一定的缓冲作用,不同土壤的缓冲能力也各不相同。那么,土壤缓冲作用的本质是什么,不同土壤为什么具有不同的缓冲能力,要解决这些问题,就必须要了解土壤的缓冲机制,了解土壤内部的化学过程。     

土壤对酸沉降的缓冲能力与土壤矿物的风化特征

在土壤的模拟酸雨淋溶实验基础上,对不同地区不同层次土壤的缓冲能力进行了探讨;用硅作为指示性元素,研究了酸沉降作用下土壤矿物的风化特征;根据实验结果,对土壤中存在的两个缓冲体系进行了讨论。     

南方土壤酸沉降敏感性研究Ⅶ——盐基淋溶与缓冲机理

研究了模拟酸雨对我国南方主要土壤类型盐基离子淋溶的影响,结果表明,ＰＨ低于３．０或３．５时,盐基离子淋溶总量明显增加,但ＰＨ高于３．５时,则影响不明显。     

浙江省四种类型土壤酸缓冲性能初析

用酸定量回漓和土壤BS-pH缓冲曲线定性比较浙江省四种类型土壤酸缓冲性能的强弱.结果表明,酸性淋溶土缓冲能力虽较弱,但缓冲区出现范围较宽(BS20—80％)且缓冲性能较持久.近中性水成土则大体相反.四种土壤对SO_4~(2-)的吸附容量甚大,吸附过程符合Freundlich方程表述的规律.水和1.0 mol/L KNO_3对土壤吸附态SO_4~(2-)解吸率甚低(<40％).     

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.      

模拟酸雨对峨眉山土壤缓冲能力与冷杉生长的关系

通过采用模拟酸雨对土壤的静态和动态淋溶试验,比较了峨眉山冷杉生长状况不同区域的土壤样品的缓冲能力,并与未受酸沉降侵蚀、冷杉生长良好且与峨眉山海拔相近的贡嘎山土壤作为对照点,研究和分析了各不同区域土壤随模拟酸雨pH值变化而改变的情况,以及土壤中可交换阳离子在受到酸沉降侵蚀时,其阳离子溶出总量情况,揭示了峨眉山土壤对酸沉降的缓冲能力与冷杉生长间的关系。     

西南酸雨地区土壤中铝溶出规律的探讨

本文介绍了实验室动态模拟结果,对西南地区酸性沉降引起的土壤铝淋溶过程予以探讨。通过计算机推算拟合,提出了预测土壤中铝淋溶容量计算法。运用正交实验法,研究了近似于天然的动态过程中影响铝淋溶的主要因素及各因素间的相关性。得到了当降雨pH<6.0时,酸性土或弱酸性土中铝溶量和时间呈指数关系,以及影响铝溶出因素主要是酸雨的pH值、土壤的缓冲能力和环境温度等结论。     

模拟酸雨对土壤活性铝释出影响研究

采用室内动态淋溶方法研究了模拟酸兩对浙江省主要酸性土壤活性铝释出的影响。结果认为:酸雨对强酸性土壤活性铝的释出有一定的促进作用;当土壤酸化至pH为4.3时,才会导致活性铝迅速大量释出;促使土壤开始迅速大量释出活性铝的酸雨“临界淋溶量”与其酸度变化呈负相关,两者增减的倍比值基本相同。可利用此相关关系,对酸雨促进土壤活性铝释出的潜在影响进行定量化预测。     

土壤对重金属缓冲性能的研究

研究了土壤对锌的缓冲性能，讨论了缓冲能力随土壤固相上的锌量以及溶液中锌离子浓度变化的规律；缓冲能力与土壤中几种主要组分（有机质、ＣａＣＯ３和氧化物）关系；温度和ｐＨ对土壤冲能力的影响。结果表明，随着土壤固相上锌量增加，溶液中锌离子浓度的变大，土壤对锌的缓冲能力明显降低。温度和ｐＨ升高，都增加土壤对锌的缓冲能力，石灰性土壤中几种主要组分对锌的缓冲能力的影响顺序耿：ＣａＣＯ３〉氧化物〉有机质。     

树冠及叶凋落物对模拟酸雨缓冲能力的初探

用模拟试验的方法,对树冠、叶凋落物和鲜树叶缓冲酸雨的能力进行研究。结果表明,阔叶树比针叶树缓冲能力大;树叶汁液pH高的比低的缓冲能力大;阔叶树面积的大小,与缓冲能力成正比;针叶则相反。在pH2.0、3.0的处理中,它们的缓冲能力排序为:叶凋落物>鲜树叶>树冠。在pH4.5时,则是叶凋落物>树冠>鲜树叶。     

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.      

生物炭对菜地土壤氮平衡及酸碱缓冲能力的影响

针对太湖地区菜地化肥氮投入量较大导致氮淋失严重及土壤酸化的现状,选取太湖地区的菜地土壤,利用盆栽试验连续种植三季小白菜,结合生物炭埋袋回收技术,研究不同化肥氮施用量(以N计,0和110 mg/kg)及生物炭添加量(w为0%、1%、2%和5%)对土壤氮淋失及酸碱缓冲能力的影响. 结果表明:在化肥氮施用量为110 mg/kg条件下,与无生物炭添加相比,生物炭添加量为2%时可使作物对土壤矿质态氮的利用效率提高约1倍(由41%增至81%),因化肥氮施用引起的土壤氮素残留量降低83%;生物炭添加可有效减少48%~65%的土壤氮淋失量,当添加量为1%、2%时,生物炭主要通过削减淋失液中ρ(TN)来降低土壤氮淋失量;添加量为5%时,则主要通过削减淋失液体积来实现. 无论是否添加化肥氮,生物炭均能有效维持土壤原有的pH、w(有机质)及w(盐基离子);促使土壤酸碱缓冲能容量增加22%~37%,致酸速率降低17%~80%,显著提升了土壤的酸碱缓冲能力. 研究显示,在化肥氮施用量为110 mg/kg条件下,生物炭添加量为2%时能对土壤酸化产生较好的缓冲效果.      

模拟酸雨影响下红壤中钴的释放行为研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨影响下红壤中钴的释放特征与规律.结果表明,酸雨加速了红壤中钴的淋溶损失.酸雨作用下红壤中钴的释放随淋溶量的变化具有阶段性特点,但不同土壤之间其阶段性特点存在一定的差异.在实验所施的淋溶强度下,供试的4种红壤中有3种表现为前期阶段减小和后期阶段增大的规律性,1种表现为前期阶段减小,中期阶段增大和后期阶段减小的规律性.酸雨对红壤中钴释放的促进作用,在短期内有利于提高红壤钴的可给性,但长期的酸雨淋溶可导致红壤因钴的加速淋失而缺钴.      

模拟酸雨对红壤中铬释放的影响研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨淋溶下4种红壤铬的释放特征与规律.结果表明:经过相当于9 150和10 650 mm降水量的淋溶后,与对照(pH为5.6)相比,pH为4.5的酸雨使红壤铬的累积释放量提高4.03%～88.54%,pH为3.5的酸雨使其提高6.75%～308.42%;不同红壤铬的释放量随淋溶量的变化规律较为相似,总体上表现为释放量随淋溶量的增加而缓慢上升.酸雨对红壤铬释放的促进作用一方面是由于酸雨提高了Cr(OH)₃的溶解度;另一方面是由于H+对Cr3+的竞争吸附作用、酸雨所导致的土壤溶液中离子强度增加及酸雨对土壤胶体(主要是铝和铁的氧化物及氢氧化物)的溶蚀作用而降低了Cr(Ⅲ)的吸附量.      

典型酸雨地区森林土壤中不同形态铝的分析

对2个典型酸雨地区森林土壤样品中不同形态的铝进行了检测,结果表明:两地土壤中无定形铝和有机结合铝占主导地位,弱有机结合铝和可交换铝的含量相对较低(约为10%).有机配位体会减弱铝的交换能力,而且这些有机铝配合物大部分是强有机结合态铝;Al3+对其他碱基阳离子有较强的置换能力.土壤的酸度增大,可交换铝和弱有机结合铝的含量增高,不同土层中可交换铝和弱有机结合铝的垂直变化与相应的pH变化相一致.用复合草酸铵法提取无定形和有机态铝的方法机理尚待进一步研究.      

中国酸雨研究现状

中国酸雨区是继欧洲和北美之后的世界三大酸雨区之一,迫切需要科学有效的酸雨污染控制对策和措施,而及时总结酸雨研究现状是科学控制酸雨的重要基础. 综述了近年来中国酸雨的研究发展历程、空间分布特征、成因和控制对策的研究结果. 结果表明:中国降水化学组成仍属硫酸型,但正在向硫酸-硝酸混合型转变;南方酸雨区范围无明显变化,北方酸雨区继续扩展;强酸雨区范围为1994年以来最大,但酸度有所减弱;总体来看,与过去几年相比,2008年全国酸雨形势有所恶化. 最后对酸雨成因和控制对策进行了概述.      

西南地区酸雨形成大气化学过程

通过野外观测、实验室实验和数值模拟研究了西南地区酸雨形成大气化学过程.新认识如下:①人为排放引起的酸雨及空气污染,目前尚未明显波及到西藏高原;②在重污染区SO_2污染严重,不管降水云是否酸性或污染,降水总是酸性、受污染的,云下洗脱痕量气体及颗粒物起重要作用,氧化剂是降水酸化的控制剂;③在典型农村地区,降水化学组成依赖于降水云的化学组成,即依赖于云化学,酸化过程中SO_2是控制剂;④该地区主要氧化剂是H_2O_2,高度越高,云水中H_2O_2含量越高;⑤该地区是硫酸型酸雨,硝酸含量有上升趋势,在考虑降水酸度时有机酸贡献不可忽视;⑥降水中很多元素来自颗粒物,颗粒物缓冲参数化并耦合到云下洗脱模型中,大大缩小了观测与数值模拟的降水酸度之差.     

森林凋落物对土壤酸化缓冲作用的初步研究

阔叶树木荷凋落物的灰分元素含量以及分解速率大大高于针叶树杉木凋落物。相比之下,木荷凋落物具有较高的缓冲酸化的潜在能力。覆盖木荷凋落物的土壤,其下渗液盐基含量和PH值与对照相比显著较高,而土壤本身的盐基饱和度和有机质含量也显著较高,土壤酸度和Al/Ca显著较低,即太荷凋落物对土壤酸化有较高的缓冲能力,而杉木凋落物则不然。