排水造林对小兴安岭湿地土壤溶解性有机碳生物降解和淋溶的影响

以小兴安岭湿地为研究对象,分析了不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤溶解性有机碳(DOC)含量变化及生物降解特征,探讨了排水造林时间对土壤DOC及无机氮(NH+4-N+NO-3-N)淋溶动态变化的影响.结果表明:1排水造林时间对土壤DOC含量变化影响显著(p0.05).2003年(PS03)、1992年(PS92)、1985年(PS85)排水造林后的人工兴安落叶松湿地土壤DOC含量均低于未排水造林的天然兴安落叶松苔草湿地(XATC),且排水造林时间越长,土壤DOC含量越少.2在生物降解过程中,土壤DOC的变化趋势表现为初期降解速率较快,而后逐渐减慢并趋于稳定.其中周转时间为1 d的易降解DOC所占比重表现为:PS92XATCPS03PS85,表明排水时间达到一定阈值后,易降解DOC部分可能会转化为难降解部分.3在淋溶过程中,随着淋溶次数的增加,淋出液中DOC含量呈现为先增加后减小的趋势,淋溶1 d后,不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤DOC的淋失率表现为:PS85PS92PS03XATC,表明排水造林时间越长,土壤DOC淋失率越大,因此长时间的排水造林改造可能进一步影响土壤养分的贮量及其有效性.     

柠檬酸对污染棕壤中镉的去除优化及结合形态影响

针对农田土壤重金属污染,研究了有机酸对土壤中镉的去除条件优化及结合形态的影响,旨在发展一种环境友好、可原位且永久去除土壤中镉（Cd）的淋溶暗排联合净化方法.采用环境友好型淋溶剂柠檬酸,通过批试验确定淋溶最佳参数（柠檬酸浓度、固液比、淋溶次数、淋溶时间和淋溶方式）.同时,将自行设计的淋溶瓶和淋溶暗排箱用于批试验最优化参数验证和原位土壤中Cd清除模拟,用CaO絮凝法除去收集暗排废液中的Cd,并通过BCR连续提取法评估土壤中Cd的迁移性和有效性.结果表明,通过柠檬酸的连续分批浸提,使用0.30 mol·L^-1柠檬酸以1 g∶1.5 mL的固液比连续3次、6 h振荡浸提对土壤中总Cd的淋溶去除率可达81.3%.通过淋溶暗排箱试验,经柠檬酸-水梯度淋溶可有效去除78.0%的Cd,暗排液经CaO絮凝可去除95.6%的Cd;柠檬酸对弱酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态Cd的淋溶去除率分别为83.0%、70.3%、43.9%和25.0%.研究表明,采用淋溶暗排和CaO絮凝的联合方法可快速去除污染农田土壤中的Cd并避免暗排液二次污染.后续研究需进一步扩大试验规模并开展野外验证试验.     

滩涂盐碱土一维渗透淋滤试验与排盐效果分析

通过自行设计一维圆柱形淋滤渗流柱,采用原位回填的方法装填盐碱土样,在人为设定降雨、淋滤的条件下,通过盐分传感器监测研究了滩涂土壤排盐过程中水盐运移特征、时空变化规律和排盐效果,并分析了土壤渗滤液离子成分,研究了土壤水化学成分的变化特征。试验前、后土壤残余易溶盐总量监测结果表明:试验40d土壤排盐率达到65%,持续进行,试验120d土壤排盐率超过90%,且以氯化物为主,其中浅层土壤排盐效果尤为明显,这说明暗管改碱技术对取样区盐碱土改良在技术上和时间上均是可行的。     

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.      

甲萘威在土壤中的吸附与迁移行为研究

分别采用振荡平衡法、土壤薄层层析法和土柱淋溶法研究了甲萘威在不同土壤中的吸附和淋溶特性。结果表明,甲萘威在红土、黄土、水稻土、黑土4种土壤中的吸附和淋溶性均存在差异。土壤吸附常数K d值分别为0.127、0.381、9.652、15.54,吸附能力强弱顺序为黑土>水稻土>黄土>红土。甲萘威在红土中属于易淋溶、可移动,在黄土中属于可淋溶、中等移动,在水稻土和黑土中属于难淋溶、不易移动。影响甲萘威在土壤中吸附和淋溶的主要因素是土壤有机质含量,土壤有机质含量越高,对甲萘威的吸附性越强,淋溶性越弱。     

放射性核素60Co在土壤中的淋溶和迁移分布

采用模拟土柱法及同位素示踪技术研究了60Co在2种淹水土壤(小粉土、黄红壤)中的淋溶和垂直迁移.结果表明,淋溶后收集到的全部淋溶水中60Co的含量较少,小粉土及黄红壤淋溶水中60Co分别为总活度的5.61%和5.25%;滞留于土壤中的60Co绝大部分分布在土壤表层0~1.0cm范围内,小粉土及黄红壤中分别有69.74%~78.63%和75.77%~86.84%的60Co 滞留于0~1.0cm土层范围内;土壤中60Co 比活度与距土壤表层深度分布呈单项指数规律.     

浙北水稻主产区田间土-水磷素流失潜能

选取嘉善、余姚、德清、余杭 4个具有代表性浙北水稻主产区 ,研究了水田土 水磷素流失潜能及环境意义 .4稻区高水平磷肥投入促进了土壤富磷化 ,土壤Olsen-P积累的同时 ,相应地提高了土壤生物性有效磷、水浸提磷 ,并提高了土壤磷素的流失潜能 .稻区土壤在富磷化过程中 ,存在着土壤磷素的农学意义向环境意义方向演变的趋势 .在非植稻期 ,稻区农田水体 ,包括沟渠水、田表水、排渠水、暗管排水等总磷 (TP)平均超过了易诱发水体富营养化临界值 ,其中溶解磷 (DRP)占总磷 40% ;主要是源于绿肥田表水及部分排渠中的溶解磷对稻区外水体构成了直接危害 .在非植稻期 ,因稻区间农耕措施的差异导致了土壤富磷水平与对应田表水磷素水平不具相关性 ;在植稻期 ,施磷措施促进水田土壤富磷 ,相应地提高了田表水磷素水平 .     

改性壳聚糖对多重金属污染土壤酸雨淋溶特征

为研究在酸雨条件下改性壳聚糖对多重金属污染土壤的作用机理及环境影响,文章以环氧氯丙烷改性壳聚糖-生物炭复合材料（ECS-B）和原壳聚糖作为稳定剂,通过土柱淋溶实验探讨在模拟酸雨条件下淋出液pH、电导率（EC）和重金属（Cu、Pb、Zn和Cd）含量及形态变化特征,提出了淋溶条件下重金属的累积释放模型。研究表明,相对于对照组,加入ECS-B稳定剂淋出液pH最大升高了1.32;EC最高可达对照组的1.75倍;Cu、Pb、Zn和Cd累积含量明显降低,相比对照组分别下降了82.35%、71.47%、61.88%、90.44%;淋溶前后,各重金属残渣态最高为对照组的2.59倍。土壤中重金属的释放是受多种扩散机制控制的复杂反应过程,ECS-B稳定剂通过增加土壤盐基离子、表面络合、沉淀和离子交换等作用可以抑制酸雨对土壤中重金属的淋溶,有效减少其生态环境风险。     

盐渍化条件下污灌区土壤重金属的释放特征

以受盐渍化和重金属双重胁迫的天津污灌区土壤为研究对象,通过径流实验和淋溶实验,探讨盐渍化土壤重金属的释放特征及对水质安全的影响.研究的盐分种类为污灌区土壤盐渍化进程中的主要盐分Na Cl,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0(CK)~5%,污染土壤中Cd、Pb和Hg含量分别为2.21、234.1和0.601 mg·kg~(-1).结果表明,(1)不同盐度处理下产流所需时间为(51'25″±15″),盐度对径流产流时间影响不显著;(2)随着Na Cl盐度梯度的提高,土壤径流和淋溶液中Cd、Pb和Hg的累计释放量均显著上升.Cd累计释放量从CK的53.40μg·kg~(-1)(径流)和55.63μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl盐度处理的122.56μg·kg~(-1)(径流)和135.79μg·kg~(-1)(淋溶),Pb的累计释放量从CK的168.30μg·kg~(-1)(径流)和94.44μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl盐度处理的340.68μg·kg~(-1)(径流)和201.93μg·kg~(-1)(淋溶),Hg的累计释放量从CK的39.66μg·kg~(-1)(径流)和9.60μg·kg~(-1)(淋溶)分别提高到5%Na Cl处理的89.37μg·kg~(-1)(径流)和11.97μg·kg~(-1)(淋溶).同时,径流及淋溶液中可溶态重金属含量显著上升,颗粒态含量有所下降,其所占比例也显著下降.Cl-含量与重金属累计释放量之间关系可以用线性或对数模型拟合.(3)高盐度处理下径流和淋出液中Cd浓度超过地下水水质Ⅲ类标准,对环境及地下水存在一定威胁;径流和淋溶前期Pb浓度超过Ⅲ类标准;径流和淋溶过程中Hg浓度均超过Ⅲ类标准,风险较高.本研究结果表明高强度降雨强度下污染农田土壤重金属释放风险不可忽视.     

垃圾焚烧炉渣种植试验初探

文章为解决矿山废弃地种植土稀缺和城市固废需消纳的问题,探索垃圾焚烧炉渣作为植被恢复用土的可行性,以取自北京市大兴、朝阳、海淀、门头沟、河南省焦作以及山东省威海的6个垃圾焚烧厂的垃圾焚烧炉渣为研究对象,北京地区的存量垃圾土为调配土,两者按不同体积比进行混合配制种植土。首先通过测定不同配比种植土的pH、土壤容重、田间持水量、非毛管孔隙度、水溶性盐、有机质等土壤理化性质,以及土壤淋溶液的BOD5、COD、重金属含量等污染指标,对照《绿化种植土壤》(CJ/T 340-2016)和《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)等标准,判断其用作种植土的可能性;再以播种和移苗方式在不同配比种植土中进行种植试验,依据植物生长响应,确定满足不同植物生长的种植土配制比例。结果表明:(1)垃圾焚烧炉渣pH在10～11之间,水溶性盐含量0.530%,均超出《绿化种植土壤》标准值,不可直接用于种植。(2)存量垃圾土可用于炉渣改良。存量垃圾土添加量60%的种植土,试验所选植物存活率普遍较低且长势不佳;存量垃圾土添加量≥60%的种植土,种植条件得到较大改善,可以满足多数植物的种植要求。     

淋洗条件下砂土和粉土水盐运移过程的监测研究

土壤水盐运移过程和运移机制研究是盐渍土研究的核心问题,淋洗条件下土壤水盐运移动态规律是研究盐渍土形成、冲洗、排水、改良的理论基础.通过室内一维垂直入渗试验,采用自主研发的电阻率监测装置研究了砂土和粉土在淋洗过程中的水盐运移的动态变化特征.结果表明,监测装置的实时数据能够监测到两种土壤淋洗过程中电阻率峰值的下移和逐渐消失的过程,在每次淋洗后,砂土经过30 min达到水盐平衡,而粉土需要70 min.砂土每次淋洗脱盐的深度基本保持一致,约为35 cm,经过3次淋洗后土柱脱盐;粉土每次淋洗脱盐深度约为10 cm,经过7次淋洗后土柱脱盐.该监测装置可以针对不同土壤水盐运移的速率而设置其时间和空间分辨率从而实现水盐运移的远程、原位、动态监测,为盐渍化的监测、评估和预警提供了一种有效的手段.     

滩涂土壤淋洗过程中盐分变化及其对重金属的影响

通过对滩涂土壤的淋洗实验,对在不同脱盐阶段,土壤孔隙水的盐分离子与土壤中各重金属含量及各重金属不同形态的含量进行监测与分析.结果表明,不同脱盐阶段的土壤孔隙水,淋洗后较淋洗前各盐分离子的下降率分别为：Na^＋80.3%、K^＋73.5%、Mg^2＋86.6%、Ca^2＋90%、Cl^-81.8%、SO4^2-98.2%...     

脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究

针对上海滨海盐碱土的特点,借助土柱淋洗试验方法,研究了脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果,分析了不同石膏质量配比条件下(0%,1%,2.5%,5%和10%),土壤团粒结构和水力传导度变化以及盐碱土-脱硫石膏体系中的离子交换过程与效率.研究结果表明:加入脱硫石膏之后,盐碱土团粒结构得到改善,孔隙度变大,水力传导能力增强,平均导水系数是对照组的4~5倍,有效加快脱盐过程;在土柱开始淋洗的前6d内,离子交换过程表现最活跃,淋洗液的电导率和离子浓度急剧下降.添加脱硫石膏的土柱中钙离子优先置换出钠离子,平均脱钠效率达到对照组的1.8倍.钙钾离子交换和钙镁离子交换也同步发生,但规模明显小于钙钠离子交换.当脱硫石膏质量配比超过1%时,盐碱土的脱盐效果主要取决于原土中的交换性阳离子总量.随着配比增加,盐碱土脱盐的边际效益增加量并不显著.在充分混匀的理想条件下,建议上海滨海盐碱土改良过程中添加脱硫石膏的质量配比高于1%为宜.     

垃圾焚烧炉渣特性分析及制备免烧砖技术研究

炉渣制备免烧砖的技术作为固废建材化利用的手段之一,具有广阔的应用前景.基于炉渣基本性质,本文探讨了炉渣预处理、原料配比及养护方式等工艺条件对炉渣免烧砖的抗压强度和环保性能的影响,并提出了优化的工艺条件和参数.结果表明:炉渣的热灼减率为1.2%,物相组成与天然骨料相似,但水溶性氯离子含量为GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》标准限值的8倍,且存在重金属超标风险,需要在固液比1:3的条件下水洗3次,使得水溶性氯离子含量削减87.5%;免烧砖原料配比较养护方式对抗压强度的影响更大,不添加炉渣的普通免烧砖的最终强度为全炉渣免烧砖的2.23倍;养护方式的影响体现在高温养护初期抗压强度增长速度较自然养护更快,但最终差异在±3%以内;选取全炉渣的免烧砖进行高温养护或者炉渣河砂配比1:1的免烧砖进行自然养护可使产品最终强度达到10 MPa或20 MPa的要求,且水溶性氯离子含量最终削减90%,重金属浸出浓度削减50%~60%,可满足不同用途对砖的标准要求.研究显示,在不同抗压强度的要求下选取适当的配比与养护条件,可以达到炉渣消纳量大且能源耗费少的目的,并削减水溶性氯离子含量与重金属浸出浓度,具有环保效益.      

紫色土坡耕地硝酸盐淋失特征

利用具有壤中流测定功能的径流小区的定位观测结合土壤剖面硝酸盐累积的动态分析,研究了紫色土坡地硝酸盐淋失特征.结果表明,紫色土坡地硝酸盐呈旱季累积,雨季淋失的特点,而壤中流是紫色土硝酸盐淋失的主要通道.紫色土为土层浅、土壤下伏透水性极弱的紫色泥页岩,同时夏季降雨丰富,壤中流极为发育,2003～2005年壤中流平均流量为169.7mm,占雨季径流量的52.42%,其中,NO3--N含量持续偏高,2003～2005年平均含量高达14.92mg·L-1.3年平均随壤中流淋失的硝态氮达27.98 kg·hm-2,占年施肥量的10.0%,硝酸盐淋失具有季节与年际间差异,淋失负荷主要受壤中流流量影响.紫色土坡地硝酸盐随壤中流大量淋失不仅造成当地浅层地下水硝酸盐污染,而且将加剧长江三峡库区水环境压力.     

95Zr在土壤中的淋溶与垂直迁移

采用土柱法研究了⁹⁵Zr在浙江省有代表性的3种土壤(小粉土、红黄壤和海泥)中的淋溶和垂直迁移及盐度对其行为的影响.结果显示:①淋溶后收集到的全部淋溶水中95Zr的含量较少,250ml、500ml和750ml 3种不同淋溶水量下,小粉土约占原始引入量的5.33%～7.68%,海泥为0.77%～1.32%,红黄壤几乎为0;且随着总的淋溶水量的增加,被淋溶下的⁹⁵Zr的总量变化不明显,表明⁹⁵Zr一旦被土壤吸附,则不易被解吸;②滞留于土壤中的⁹⁵Zr绝大部分分布在土壤表层,小粉土约有45.99%～50.02%的⁹⁵Zr滞留于0～0.4cm土层范围内,红黄壤和海泥则分别为96.02%～97.16%和95.94%～98.01%;③随淋溶水盐度的增加,表层土(0～0.2cm)中⁹⁵Zr的量明显提高,表明水体盐度增加有助于提高土壤对⁹⁵Zr的吸附率     

碱矿渣材料协同耐盐植物强化人工湿地净化高盐水体的效果

为深入探讨人工湿地中耐盐植物协同基质材料在高盐条件下净化水体的作用机理,以美人蕉(Canna indica L.)、互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)三种植物为研究对象,探讨了植物协同单一填料、复合填料,在不同碳氮比、盐度条件下,各装置对受损高盐水水质的净化效果,在对系统内植物的酶活性、植物根际与填料表面微生物多样性与群落结构分析基础上探讨其净化机理. 结果表明:①当碳氮比为4∶1、盐度为15时,含碱矿渣材料的海三棱藨草装置(CW-Sc)对TN、TP、COD的净化效果最佳,净化率分别为45.38%、78.89%、50.32%. ②CW-Sc装置中植物叶片酶活性、可溶性糖、蛋白及过氧化氢酶(CAT)含量较高,丙二醛(MDA)含量较低,表明植物受损坏程度低. 碱矿渣材料协同植物可提升可溶性糖、蛋白含量及保护酶的活性,增强湿地植物修复受损水体的效果. ③碱矿渣材料电镜扫描(SEM)结果表明,海三棱藨草装置中碱矿渣材料对微生物的挂膜效果与其他装置差异显著. ④CW-Sc装置中植物根系微生物和填料表面微生物群落的丰度、多样性和结构分布状况较佳,碱矿渣材料可有序优化装置内微生物结构分布,协同发挥菌群优势;植物根际革兰氏阴性菌、杆菌比例显著提高,使系统在运行过程中逐渐适应盐胁迫,提升微生物蛋白质直系同源基因簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)功能的丰富度,强化湿地中污染物的降解效果. 研究显示,在高盐条件下耐盐植物海三棱藨草协同碱矿渣材料能够提高湿地系统对污染水体的净化效果,可为近海、滨海高盐水生态修复提供一定参考依据与理论技术支撑.      

珠江河口区地下水盐分空间变异特征分析

珠江河口区沿海冲积平原水动力条件差,随着几次海进海退的过程,地下储藏着大量的咸水。本文以广州南部地区地下水盐分为研究对象,以物探技术为主要方法,结合地下水TDS空间分布以及14C,分析地下水盐分的变异特征,并探讨了地下水盐分的来源以及珠江河口区地下水循环过程。结果表明:地下水盐分由研究区东部和西部向内陆减少,由北部向南部逐渐增高;地下水溶解性总固体（TDS）超过1 g/L的咸水分布面积约占研究区的75%;研究区地下水流场可分为两个子系统,南部受到海水入侵影响,地下咸水水力交换较差,北部咸水受到地表淡水和浅层地下水的补给后出现淡化现象。     

碱矿渣胶凝材料固化/稳定化铬污染土壤

使用碱激发矿渣胶凝材料固化/稳定化铬污染土壤。通过改变磨细矿渣掺量、碱激活剂的种类以及液固比,处理得到不同的土壤固化体,测定相应的无侧限抗压强度、Cr(Ⅵ)和总Cr的浸出浓度,以研究碱矿渣胶凝材料的固化/稳定化效果及其影响因素。结果表明:随着磨细矿渣掺量增加,土壤固化体强度增加,Cr(Ⅵ)和总Cr的浸出浓度下降。KOH与固体钠水玻璃组合作为碱激发剂时土壤固化体强度较高,浸出浓度较低。土壤液固比过低对降低浸出浓度不利,而过高则降低固化体强度。在碱的激发作用下,当矿渣掺量30%,液固比0.22时,处理后土壤固化体强度高达10MPa,Cr(Ⅵ)和总铬浸出浓度分别从57mg/L和65mg/L降至0.05mg/L和0.2mg/L以下。