曹妃甸围填海土壤重金属积累的磁化率指示研究

环境磁学方法在土壤重金属污染识别中被广泛运用,其具有简单、快速、无破坏性和灵敏度高的特点.本研究以北方典型的围填海区——曹妃甸工业区土壤为例,开展土壤磁化率对重金属积累的指示研究.根据研究区的土地功能规划特征,将研究区土壤分为工业区土壤、生活区土壤以及自然滩涂和湿地土壤共3类.共采集35个表土(0~10 cm)样品和3个土壤剖面柱状样,分析土壤中的磁化率(χlf)、铁(Fe_2O_3)含量及重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Mn、V)元素含量.结果表明:工业区表土磁化率和重金属含量空间分异性较高,受工业生产的影响明显;工业区和生活区剖面中0~20cm的表层土壤中,各重金属均出现不同程度的富集现象,而远离工业区的潮滩剖面中重金属含量变化不明显.研究区表土磁化率与重金属含量总体上有相关性:其中工业区表土磁化率与Fe_2O_3、Ni、Cu、As和V呈现极显著(P0.01)正相关,可以作为指示土壤重金属积累的指标.但在生活区和自然潮滩湿地土壤中,土壤磁化率的高低不能很好地指示重金属的积累情况,推测可能与土壤中磁性物质来源以及潮滩湿地的环境条件有关.     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

三峡库区典型农田系统大气汞浓度及不同自然界面释汞通量

以三峡库区周边典型农田系统为研究对象,对不同土壤利用类型下的界面汞释放通量及影响因素进行系统研究,并同时对区域内大气汞(TGM)浓度进行监测.结果表明,研究区TGM浓度范围为2.67~75.5 ng·m~(-3),春冬两季显著高于夏秋季,其均值为(6.26±8.11)ng·m~(-3),明显高于全球TGM浓度背景值.不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地稻田林地;季节变化表现为夏季最高,冬季最低;日变化中最大的释放量出现在正午.不同地表中释汞通量的主要影响因素均为气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等,其中气温和紫外强度是影响不同地表土/气界面汞交换的主要因子;在环境因子与农业活动的外界影响下,土壤本底汞含量对不同界面的土壤释汞通量的作用不明显.     

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

火化车间VOCs排放特征、臭氧生成潜势及暴露风险评价

通过对京津冀地区20家火葬场火化车间挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）现场采样和实验室分析,探究其环境VOCs浓度水平及化学组分特征,并采用最大增量反应活性（Maximum Incremental Reactivity, MIR）计算了不同组分的臭氧生成潜势（Ozone Formation Potential,OFP）,最后利用美国EPA推荐的暴露风险评价模型对11种VOCs组分的非致癌和致癌风险进行了评价.结果表明：①火化车间VOCs浓度为147~3926 μg·m^-3,平均浓度为993 μg·m^-3,超过了国家室内空气质量标准中总挥发性有机化合物（Total Volatile Organic Compounds, TVOC）限值.在化学组分中,烯烃、苯及苯系物和烷烃占比较大,分别贡献了32.6%、25.5%和18.2%.②烯烃对臭氧生成潜势OFP的贡献率最高,达到61.8%,其次是苯及苯系物和烷烃,分别贡献了25.6%和6.3%,三者OFP贡献之和达93.6%,是火化车间VOCs组分中臭氧生成潜势的关键活性组分.③非致癌风险方面,苯的危害指数（Hazard Index, HI）值为1.4,对暴露人群具有明显的非致癌风险;致癌风险方面,苯、甲苯和二氯甲烷的风险值（R）均超过了致癌风险阈值,需采取措施进行重点控制,以确保区域内人员身体健康.     

不同pH值和O2条件下硝酸改性生物炭去除六价铬机理

为改善生物炭对Cr（VI）的去除性能并探究溶液初始pH值和O₂对生物炭的氧化还原活性物质（RAMs,即含氧官能团和环境持久性自由基 （EPFRs））还原Cr（VI）的影响,用硝酸（HNO₃）改性玉米秸秆生物炭（NBC）,采用电子扫描显微镜-能谱仪（SEM-EDX）、比表面积及孔隙测定仪（BET）、Zeta电位仪和红外光谱仪（FTIR）分析生物炭性质,通过X射线光电子能谱仪（XPS）、Boehm滴定和电子顺磁共振波谱仪（EPR）测定生物炭RAMs含量变化.结果表明,HNO₃改性增加了生物炭的比表面积、总孔体积、含氧官能团和表面电位,从而能更有效地去除Cr（VI）（在pH 2.0时去除率达到100%,其表面吸附的铬89.12%被还原为Cr（III））.动力学实验表明,NBC可以直接还原Cr（VI）,也可以通过还原O₂产生的?O₂^-间接还原Cr（VI）;直接还原途径占主导地位,间接还原途径对Cr（VI）的还原贡献率随着pH值的升高而增加.此外,酸性条件下含氧官能团（—OH和C—O—C）是还原反应的主要电子供体,而中性条件下EPFRs主导还原.因此,HNO₃改性提高了生物炭对Cr（VI）的去除能力,NBC可以通过直接途径和间接途径还原Cr（VI）,并且在不同pH值下通过不同电子供体主导NBC还原Cr（VI）的过程.     

基于观测的模型(OBM)的发展历程及其在我国大气化学研究中的应用与展望

基于观测的模型OBM(observation-based model)作为分析大气化学过程的重要方法之一,在深度挖掘大气综合观测数据以及全面认识区域大气复合污染成因方面具有广阔的应用潜力. 为进一步推进OBM在大气化学研究中的应用并提升PM_2.5和臭氧(O₃)协同防控的有效性和科学性,本文梳理了OBM结构和内置大气化学机制的发展历程,并总结了应用OBM解析O₃和二次气溶胶生成机制及其他活性成分化学机制的研究成果. 结果表明:OBM结构和内置大气化学机制在不断更新,使OBM由最初用于O₃生成机制的研究逐步发展成为功能强大的大气化学全过程分析工具,为我国大气复合污染防治工作提供了重要的技术支撑. 但是,OBM自身结构的局限性、我国尚未掌握OBM核心技术以及可利用的观测数据仍有限等原因制约了OBM在我国大气化学研究中的进一步应用和推广. 针对上述问题提出如下建议:在实际应用中应根据大气化学过程解析需求来选择合适的模型,充分发挥OBM的优势;开发具有中国自主知识产权的在线OBM运行系统和大气化学机制;建立有代表性的区域监测网络为OBM的进一步应用和推广提供综合数据支撑.      

壳聚糖纤维对芦荟大黄素吸附及其抑藻机理研究

针对蓝藻水华问题,选取壳聚糖纤维和芦荟大黄素为原材料,制备了负载芦荟大黄素的壳聚糖纤维（CS-AE纤维）.研究了壳聚糖纤维对芦荟大黄素的吸附效果以及复合材料对铜绿微囊藻的生长抑制能力.结果表明,芦荟大黄素可以有效地负载到壳聚糖纤维上,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温线模型,属于化学吸附.吸附平衡时间为240 min,最适吸附温度为30℃,芦荟大黄素的初始浓度为100mg·L^-1时,实际吸附量为19.06 mg·g^-1.抑藻实验表明,CS-AE纤维能够有效地抑制铜绿微囊藻的生长,当投加量为0.6 g·L^-1时,第12 d的抑藻率可达77.6%.实验期间,处理组中藻细胞膜结构发生改变,丙二醛（MDA）含量显著增加;叶绿素a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量逐渐下降,其中对藻胆蛋白的抑制率显著高于对叶绿a和类胡萝卜素的抑制率.藻细胞的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升高后降低的趋势;此外,CS-AE纤维能够有效去除藻毒素.综上推断,CS-AE纤维通过破坏铜绿微囊藻的细胞结构,光合系统,以及...     

过去300年台湾省耕地面积时空变化重建

作为拓垦过程和人地交互作用显著的代表性区域,对台湾省历史耕地时空变化重建的研究,有利于深化对海峡两岸历史土地变化过程特征、差异和规律的认识。基于历史文献和统计年鉴,以历史人口数据为代用资料,分析了耕地和人口记录特征后,综合采用引用替代、线性内插、隐匿系数修正法、人均耕地系数法和余粮规模检验等方法,估算和订正了近300年来中国台湾省历史耕地的时空变化。结果表明：（1）台湾省耕地总量,由荷据时期的0.91×10⁴ hm²增长到当前的79.30×10⁴ hm²,增加了近86.60倍,阶段特征大体呈先增加后持续减少的态势,清前中期呈平稳低速增长,日据时期呈快速波动增长,国民党治台后中前期呈波动缓慢增长,中后期呈逐步降低态势。（2）百年尺度下,台湾省水田和旱田变化规律存在明显差异;水田规模呈先增加再波动后逐步减少的态势,旱田呈先增加再减少而后逐步增加的态势;1931年以前,旱田比例均高于水田,峰值期高了3%~5%;之后,水田比例超过旱地,居于优势地位,1936—1965年水田比例平均高于旱田22.23%。（3）台湾省的土地垦殖过程具有空间拓展性和区域不平衡性,土地开垦经历了由点到面、由南到北、由西往东的发展过程;台南地区是最先被开垦的区域,其后依次是台中和台北,台东地区是最后才被垦殖的区域;台南地区的垦殖强度一直高于其他地区,最高时达36.71%。（4）HYDE数据集与本文结果均呈逐步上升态势,但两者耕地规模和变化过程差异显著,国际数据集并不能反映近300年来台湾省耕地变化的客观史实。     

徐淮平原农田防护林系统土壤水分动态

对小麦不同物候期农田防护林系统土壤含水量动态变化的测定结果表明:小麦不同物候期田间平均含水量的变化规律为幼苗期>返青期>拔节期>灌浆期,幼苗期和返青期杨树防护林对小麦的胁地影响不大,灌浆期是农田防护林与小麦争夺水分最为激烈的时期;幼龄防护林带能有效增加农田土壤含水量,对小麦生长有利,成熟林与农作物争夺水分的能力比幼龄林强,且对农作物的水分竞争主要集中在0.2倍树高范围内,造成此范围内土壤含水量明显不足。