积融雪控制下土壤大气间汞交换通量特征

位于松花江上游流域的夹皮沟金矿曾是我国采金量最大的矿区,广泛使用的混汞法提金工艺导致了严重的区域环境介质汞污染.为研究稳定性季节积雪及融雪控制过程土壤(雪)大气间汞交换通量特征,选择区域内典型"山-谷"地形结构单元,沿坡面等距进行布点,使用动态通量箱法测定了各采样点土壤(雪)大气间汞交换通量,使用塞曼效应汞分析仪(LUMEX Zeeman RA915+)测定了各采样点近地面(0～150 cm)垂直方向上大气汞浓度分布,分析了同步气象因子、积融雪控制下地表性质和近地面大气汞的垂直分布各因素对土壤(雪)大气间汞交换通量特征的影响.结果表明,冬季积雪和融雪期间,大气中汞均有沿山坡向谷底汇集的趋势,在积雪冷源性下垫面所致逆温层结控制下,汞交换通量表现为明显的由大气向土壤(雪)的沉降过程.融雪期间雪融后地表土壤大气间汞交换通量表现为释放与沉降过程交替,仍然积雪地表大气间汞交换通量沉降水平明显弱于积雪期.分析土壤(雪)大气间汞交换通量与其影响因素间关系发现,积雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度和大气温度间均具有显著的负线性相关关系;融雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度间具有明显的负线性相关关系,与大气温度间具有正线性相关关系;雪融后裸露土壤大气间汞交换通量与地温间呈现一定的正线性相关关系.     

松花江上游夹皮沟金矿土壤与大气汞污染特征

在松花江上游夹皮沟金矿开采区内,混汞法提金工艺已使用180余年,导致严重的环境介质汞污染问题.为研究土壤和大气汞污染特征,使用塞曼效应汞分析仪(Zeeman RA915+)测定了大气汞含量,使用冷原子吸收分光光度法(GB/T17136-1997)测定了土壤汞含量,使用动态通量箱法测定了老金厂、二道沟、二道岔和夹皮沟镇小区四处土/气间汞交换通量;对土壤汞含量和大气汞含量进行了线性回归分析;并对土/气间汞交换通量与气象因子进行了相关性分析.结果表明:①区域大气汞含量均值为(71.08±38.22)ng.m-3.②区域土壤汞含量均值为(0.913 1±0.040 8)mg.kg-1;土壤汞含量与大气汞含量显著正相关.③各采样点土/气间汞交换通量为:老金厂(129.13±496.07)ng.(m2.h)-1,二道沟(98.64±43.96)ng.(m2.h)-1,二道岔(23.17±171.23)ng.(m2.h)-1,夹皮沟镇小区(7.12±46.33)ng.(m2.h)-1.④太阳辐射是老金厂、二道岔和夹皮沟镇小区土/气间汞交换通量主要影响因子,太阳辐射、大气温度和土壤温度共同控制二道沟土/气汞交换通量过程;地形条件的干扰,形成三类迥异的土/气间汞交换通量日变化特征形态.     

贵州红枫湖地区冷暖两季土壤/大气界面间汞交换通量的对比

采用动力学通量箱(Dynamic Flux Chamber,DFC)与高时间分辨率自动大气测汞仪联用技术,于2002年7月和2003年3月对红枫湖地区土壤/大气界面上汞交换通量进行了测定.夏冬2季土壤-大气汞的交换通量分别为(27.4±40.1)ng·(m²·h)^-1(n=255)和(5.6±19.4)ng·(m²·h)^-1(n=192).夏季汞交换通量和光照、气温及土壤温度的相关系数分别为0.74、0.83和0.80,而冬季分别为0.88、0.56和0.59.对比研究表明:暖季土壤向大气的释汞通量远高于冷季;2个季节光照、温度等气象因素对土壤/大气界面间汞交换均有重要的影响.     

万山汞矿区地表与大气界面间汞交换通量研究

采用动力学通量箱与高时间分辨率大气自动测汞仪联用技术对万山汞矿区不同季节、不同地表与大气界面间汞交换通量和大气汞含量进行了测定.结果显示,受人为活动和地表强烈释汞的影响,万山地区大气汞含量高出背景区1～3个数量级,在冶炼厂附近平均值可达1 101.8 ng/m³,最低平均值达17.8 ng/m³,显示万山汞矿区已遭受较严重的大气汞污染.万山汞矿区土壤与大气界面汞交换非常强烈,土壤向大气的释汞通量最高可达27 827 ng/(m².h),大气汞干沉降通量最高可达9 434ng/(m²·h).万山汞矿区土壤与大气汞交换通量主要受光照强度、大气汞含量影响.光照在土壤释汞过程中起促进作用,而较高的大气汞含量则抑制了土壤向大气的释放,并导致大气汞强烈的干沉降.不同的地表类型对地表释汞影响较大,植被覆盖土壤释汞通量显著低于无植被覆盖地区,而冶炼后的矿渣堆则成为大气汞的净源.     

中亚热带针阔混交林土壤-大气界面释汞通量研究

为了揭示不同气候条件下森林与大气间汞交换的规律,应用动力学通量箱与Lumex RA 915+测汞仪联用技术,选择重庆缙云山国家级自然保护区为研究地点,于2011年4月~2012年3月对针阔混交林土/气界面释汞通量进行了为期1 a的连续监测,并考察了各环境因子对土壤释汞通量的影响.结果表明,缙云山针阔混交林林地土壤年平均释汞通量值为(16.82±6.70)ng·(m2·h)-1,明显高于欧美国家自然背景区;受光照、温度、相对湿度等气象因素以及亚热带地区森林植被生长变化规律影响,缙云山地区林地土壤释汞通量存在显著的季节性差异,暖季林地土壤释汞通量[(22.23±13.19)ng·(m2·h)-1]明显高于冷季[(6.01±4.05)ng·(m2·h)-1];通径分析结果表明林地土壤释汞通量的日变化特征和1 d中光照强度变化有密切关系,土温、气温和相对湿度与土壤释汞通量之间的显著相关关系可能是光照强度与土壤释汞通量相关关系的表象.     

长春市汞界面交换通量的研究

系统研究了燃煤型城市长春市汞界面交换通量.根据区域污染源的汞排放通量,大气汞干、湿沉降通量,水面、地面汞的挥发量以及由径流输出的汞量,初步估算了城市汞的收支平衡.长春市燃料燃烧排放的汞量为425.6kg/a,地面扬尘向大气输出汞5.5kg/a,大气干沉降通量为11.72kg/a,湿沉降通量23.09kg/a,地面、水面汞挥发通量9.46kg/a,径流输出通量3.8kg/a.从汞的全球循环和区域循环的角度看,整个建成区的城市系统是汞的源,而城市生态系统各组成部分又具有汇的特征,水体、土壤、植物中汞的累积明显,汞污染呈逐渐加重的趋势.     

长春市大气颗粒汞及其干沉降通量

在1999-07～2000-01,监测了长春市5个功能区及一个对照点的大气颗粒汞浓度.非采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.022ng·m^-3～0.398ng·m^-3,平均为0.145 ng·m^-3,对照点平均为0.084ng·m^-3.采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.148ng·m^-3～1.984ng·m^-3,平均为0.461ng·m^-3,对照点平均为0.211ng·m^-3.采暖期颗粒汞浓度平均超出非采暖期2倍以上.燃煤与地面扬尘是大气颗粒汞的2个主要来源.地面扬尘对颗粒汞的贡献约占8%～30%.应用理论模型估算汞的干沉降通量,市区颗粒汞干沉降通量为43.06μg·(m2·a)^-1,对照点为21.28ng·(m²·a)^-1.     

土壤释汞通量影响因素研究进展

汞具有独特的物理化学性质和生物毒性,能在大气中长期滞留,对距离污染源较远的地区造成污染。土壤是一个巨大的汞库,土壤和大气界面汞的交换是汞的生物地球化学循环的重要组成部分,能够对周围环境产生显著的影响。土壤释汞通量受到很多环境因素的影响,如土壤中汞的形态、土壤和大气中汞含量、土壤温度、光照、土壤湿度、降雨和灌溉、土壤p H和Eh、植被、气象因素、微生物等。环境因素的变化可能会导致土壤释汞通量的昼夜变化和季节变化。环境因素通常对土壤释汞通量进行复合影响,而最终的影响结果可能表现为协同或是拮抗作用。本文对影响土壤释汞通量的主要因素及其影响机理进行了详细地介绍,提出了对各种环境因素的复合效应的结果的研究需要进一步开展。     

贵阳市生活垃圾卫生填埋场汞的地气交换特征初步研究

城市生活垃圾填埋场是日常生活中许多含汞物质的最终归宿地,这些含汞物质有可能通过"再挥发"途径进入大气,从而增加大气的汞负荷。为了研究垃圾填埋场汞的释放强度,2003年11月底我们用配备有自动测汞仪的动力学通量箱法,对贵阳市的一个垃圾卫生填埋场进行了汞通量测定。结果发现无论是半年期的垃圾还是覆土,汞的释放均具有明显的日变化规律,即白昼明显大于夜晚。半年垃圾和覆土的平均汞释放强度分别为502.4和55.2ng(Hg)·m-2·h-1,远高于国内外背景区的通量值,说明垃圾填埋场已成为一个潜在的大气汞人为释放源。基质中汞含量的差异是造成通量差异的主要因素,而采取覆土措施则可大大减少汞向大气的排放。天气晴朗时光照强度与汞的释放关系密切,是促进气态汞形成的主要驱动力;阴雨初期,降雨则在一定程度上增加了汞的排放。     

土壤中苯向大气挥发过程的影响因素和通量特征研究

采用通量箱(30.0 cm×17.5 cm×29.0 cm)研究砂土与黑土中苯挥发过程中的影响因素和通量变化特征.通过模拟不同空气流速、不同温度,并设定土壤类型、土壤含水量、初始浓度等条件,实时监测通量箱中各层土壤气相中和土壤上方空气中苯的浓度,来分析不同条件下苯的挥发特征.结果表明,砂土和黑土中苯的挥发通量分别随着土壤含水量的增加而降低,土壤充气空隙率相近情况下,苯在砂土中的挥发通量明显高于黑土.空气流速在300~900 mL·min-1范围内,砂土中苯挥发通量随空气流速升高而加大;在20~40℃范围内对黑土的试验结果表明,苯挥发强度受温度影响显著.苯挥发通量与土壤中苯浓度呈线性相关,其可根据土壤中苯初始浓度和水溶出浓度进行预测.     

我国14种典型土壤脲酶、脱氢酶活性对汞胁迫的响应

Hg作为环境的主要污染重金属之一,其对土壤酶的影响是表征其环境效应的重要方面,结果可为土壤环境监测等提供生物学依据.因此,本文通过室内模拟试验,较系统地分析了全国14种主要类型18个土样的脲酶和脱氢酶活性在Hg胁迫下的响应.结果表明,Hg会抑制土壤酶活性,其降幅随土壤类型的不同有明显差异;随着Hg含量的升高,土壤脲酶和脱氢酶活性均显著降低;模型U=A/(1+B×C)可较好地拟合酶活性(U)与汞含量(C)之间的关系,揭示出土壤脲酶和脱氢酶在一定程度上可监测土壤Hg污染的程度,且机理为完全抑制(包括竞争性抑制和非竞争性抑制)作用.同时,实验获得的供试土样脲酶的生态剂量(ED10)范围为0.08~0.77 mg·kg-1,脱氢酶ED10范围为0.11~2.58mg·kg-1,从土壤酶角度获得的土壤汞轻度污染临界值为0.08 mg·kg-1,此值要小于国家土壤质量标准中的二级标准.有机质、pH、CEC和粘粒显著影响了汞与土壤脱氢酶的关系,上述4个土壤性状参数值越高,汞对土壤酶的毒害作用就越弱;酸性土壤中汞的毒害作用强于碱性土壤.表明在我国主要土壤类型上,土壤脲酶、脱氢酶对Hg毒性均较为敏感,可在更广范围内作为Hg污染程度的监测指标之一.     

Characteristics and influence factors of NO2 exchange flux between the atmosphere and P. nigra

Nitrogen dioxide(NO_2)is an important substance in atmospheric photochemical processes and can also be absorbed by plants.N02 fluxes between the atmosphere and P.nigrc seedlings were investigated by a double dynamic chambers method in Beijing from June 15to September 3,2017.The range of N02 exchange fluxes between P.nigra seedlings and the atmosphere was from-14.6 to 0.8 nmol/(m~2.sec)(the positive data represent N02 emissior from trees,while the negative values indicate absorption).Under ambient concentrations the mean NO_2 flux during the fast-growing stage(Jun.15-Aug.4)was-3.0 nmol/(m2·sec)greater than the flux of-1.5 nmol/(m2-sec)during the later growth stage(Aug.8-Sept.3)The daily exchange fluxes of NO_2 obviously fluctuated.The fluxes were largest in the morning and decreased gradually over time.Additionally,the N02 fluxes were larger undei high light intensities than under low light intensities during the whole growth period.The effects of temperature on N02 fluxes were different under two growth periods.The NO_2exchange fluxes were larger in a range of temperatures close to 44℃in the fast-growing stage,whereas there were no evident differences in N02 exchange fluxes under widel differing temperatures in the later growth stage.Under polluted conditions,the uptake ability of N02 was weakened.Additionally,the compensation point of N02 was 5.6 ppb ir the fast-growing stage,whereas it was 1.4 ppb in the later growth stage.The depositior velocities of NO_2 were between 0.3 and 2.4 mm/sec.     

不同类型紫色土土/气界面汞释放通量及其影响因素

运用动力通量箱与RA-915 汞分析仪联用技术,对重庆市3种类型紫色土的土/气界面汞交换通董进行了实地监测.结果显示,不同类型紫色土的土/气界面汞交换通量有一定差异,随着土壤pH值的增加,汞交换通量值增大,酸性紫色土平均通量值为(30.8±23.7)ng·m-2·h-1,中性紫色土为(34.9±25.7)ng·m-2·h-1,石灰性紫色土为(39.0±27.O)ng·m-2·h-1.土/气界面汞交换量受光照、气温、土壤温度和空气相对湿度等因素的影响,汞交换通量与光照、气温和土壤温度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与大气压不相关.     

汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其环境驱动因子

为探究汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其与环境驱动因子关系,以铜仁汞（Hg）矿区周边（碧江区坝黄镇、石阡县花桥镇、江口县凯德镇和碧江区川硐镇,分别用BJ、SQ、JK和TR表示）农田土壤为研究对象,分析了土壤理化性质、Hg污染状况、酶活性以及微生物群落结构特征.采用冗余分析（RDA）和相关性网络分析了土壤微生物群落结构与环境因子互作关系.结果表明,研究区土壤存在一定程度的Hg污染,其中,JK和TR属于轻度污染,SQ和BJ属于偏中度污染;TR存在中等潜在生态风险,BJ和JK存在强潜在生态风险,SQ存在很强潜在生态风险.研究区土壤的主要细菌优势菌群包括：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）;主要真菌优势菌群包括：子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）.RDA分析表明,pH、蔗糖酶（SC）和过氧化氢酶（CAT）活性是土壤细菌群落结构组成的主要环境因子,pH、碱解氮（AN）、速效钾（AK）、HCl-Hg、酸性磷酸酶（ACP）和脲酶（URE）活性是土壤真菌群落结构组成的主要环境因子.相关性网络分析表明,pH、AP、HCl-Hg、SC、ACP和CAT是影响土壤Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、厚壁菌门（Firmicutes）、棒状杆菌门（Rokubacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）等细菌群落结构的主要环境因子;而AK、pH、TN、AP、AN、ACP、URE和SC活性是影响土壤Ascomycota、Basidiomycota、Mortierellomycota、球囊菌门（Glomeromycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、红藻门（Rozellomycota）、梳霉门（Kickxellomycota）和Mucoromycota （毛霉门）等真菌群落结构的主要环境因子.     

厦门市环境空气污染时空特征及其与气象因素相关分析

利用2014年3月—2015年2月厦门市18个监测站点实测数据,运用GIS技术、相关分析以及统计分析等方法,进行空气质量指数(AQI)及其污染因子的时空分析,结合厦门市土地利用分类专题图和主要重工业企业分布图进行厦门市环境空气质量状况污染源的分析.结果表明:厦门市首要污染物为PM10,其天数占全年的48%,PM2.5紧随其后占到36%;厦门市空气质量较好时间段主要集中在夏季,其中7月份是厦门市空气质量最好的月份,而厦门市秋冬两季的空气质量较差;AQI与温度相关系数达-0.813,具有极显著负相关性(p0.01),与气压相关系数达0.835,具有极显著正相关性(p0.01),而与风速和相对湿度气象因素相关性都不显著(p0.05);PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3污染因子存在明显的空间分布差异,海沧区和集美区南部的空气污染比厦门其他地方明显更为严重;从土地利用图和主要重工业企业的分布图可以看出,污染最为严重的地区土地利用类型主要是建筑用地,而且这些地区还分布着许多钢铁厂和发电站.     

沼泽湿地N2O通量特征及N2O与CO2排放间的关系

对三江平原淡水沼泽湿地进行了连续4年的野外原位观测.结果表明,沼泽湿地冬季是N2O的汇,但从全年来看,仍为N2O排放的源.5～8月是N2O排放的主要时期.土壤温度是影响N2O通量季节变化的重要环境因素,生长季内的积水水位和土壤温度则会影响到N2O通量的年际变化;沼泽湿地N2O与CO2排放间相关性显著,促使二者间产生这种内在联系的因素包括温度、植物根系的作用、有机质分解的联系作用以及植物气孔行为的调节.     

枯水季和丰水季长江口海域生源硫的浓度变化特征及影响因素

为深入研究河口近岸海域DMS（二甲基硫）的生物地球化学过程,于2014年2月（枯水季）和7月（丰水季）对长江口及附近海域表层海水中DMS及其前体物质DMSP（二甲巯基丙酸内盐）的浓度分布及影响因素进行了研究,测定了DMSPd（溶解态DMSP）的降解速率和DMS的生物生产与微生物消费速率,并估算了DMS的海-气通量.结果表明:①枯水季和丰水季c（DMS）、c（DMSPd）、c（DMSPp）（DMSPp为颗粒态DMSP）的平均值±标准偏差分别为（0.54±0.28）（2.04±1.32）（6.65±5.07）和（3.99±3.70）（5.57±4.72）（14.26±9.17）nmol/L,长江口海域丰水季生源硫化物的浓度明显高于枯水季.②枯水季和丰水季c（DMSPd）与ρ（Chla）均呈弱相关,说明浮游植物在控制长江口海域DMSP的生产分布中发挥重要作用.③枯水季和丰水季c（DMS）/ρ（Chla）的平均值±标准偏差分别为（2.62±3.28）和（4.60±7.49）mmol/g,表明丰水季DMS的高产藻种（甲藻）在浮游植物生物量中所占比例高于枯水季.④枯水季表层海水中DMSPd的降解速率和DMS的生物生产速率分别介于（2.84~30.53）和（0.52~2.19）nmol/（L·d）之间,平均值分别为14.55和1.30 nmol/（L·d）,表明DMS并不是DMSPd的主要降解产物.⑤枯水季和丰水季DMS的海-气通量平均值±标准偏差分别为（0.36±0.32）和（2.17±2.98）μmol/（m2·d）,而且丰水季的硫排放量明显高于枯水季,这主要与夏季较高的c（DMS）有关.研究显示,长江口海域生源硫化物的浓度变化及分布特征呈明显的季节性差异,河口近岸海域是海洋有机硫排放的重要区域.      

用微生物转化-化学沉淀法从烟气SO2中制取ZnS

提出了用微生物转化-化学沉淀法将烟气中SO2转化为ZnS的新工艺.考察了碳源类型、乙酸浓度、ZnCl2量和反应时间对SO32-去除和ZnS生成的影响,应用XPS和XRD对生成的ZnS进行了分析.研究表明,ZnCl2加入导致硫酸盐还原菌SRB转化产生的S2-快速生成ZnS沉淀,而其他副反应被抑制.当乙酸C原子/SO32-物质的量浓度比为1时,SO32-去除和ZnS生成最大.随着ZnCl2量增加,ZnS生成量增加,但过量ZnCl2造成Zn利用率下降和ZnS中Zn(OH)2杂质增多.随生化反应时间增加,SO32-的去除率与ZnS生成率也增加,并且X-射线衍射表明生成的ZnS为六方晶系α-ZnS.