新型杂化材料钝化修复镉铅复合污染土壤的效应与机制研究

采用盆栽实验,研究了新型杂化材料及其与磷酸盐复配使用对镉铅复合污染土壤的钝化修复效果,并通过重金属形态分析、吸附平衡实验以及X射线光电子能谱(XPS)探讨了杂化材料钝化修复重金属污染土壤的机制.结果表明,杂化材料单一处理对油菜生长没有明显的促进作用,而杂化材料与磷酸盐复合处理则能显著提高油菜地上部和根部生物量,分别比对...     

洱海流域稻鸭共作对稻田温室气体排放和水稻产量的影响

稻季是水旱轮作生态系统温室气体排放的主要时期,探索有效措施实现稻季温室气体减排和水稻增产已成为当前研究的热点.稻鸭共作是减少稻季温室气体排放的有效措施之一,而确定合理的稻鸭共作密度对确保洱海流域水稻产量基础上实现温室气体减排具有重要意义.该研究通过设置不同稻鸭共作密度试验,采取密闭静态箱—气相色谱法研究了稻鸭共作对温室气体排放规律、排放量及全球增温潜势(GWP)的影响.结果表明:水稻生育期,CH_4和N_2O均在分蘖期和结实期出现排放峰;CH_4排放通量、累计排放量和总排放量大小均为常规处理(CT)低密度鸭处理(LDD)高密度鸭处理(HDD)空白处理(CK),而N_2O为HDDLDDCTCK.与CT相比,CK、LDD、HDD的CH_4排放总量分别降低45%、18%、25%,N_2O排放总量分别降低8%、增加11%和37%,温室气体综合增温潜势分别降低41%、14%、17%.田面水DO、NH~+_4-N、NO~-_3-N及土壤温度是引起温室气体CH_4和N_2O排放差异的主要因素.不同处理的水稻产量为LDDCKCTHDD.合理的稻鸭共作密度降低CH_4排放,增加N_2O排放,减缓全球增温潜势,提高了水稻产量.兼顾水稻产量和温室气体减排效果,LDD处理综合效益最好.     

巯基化凹凸棒石对水稻土中镉钝化效应的动态变化特征

为了探究巯基化凹凸棒石作为钝化剂在土壤-水稻体系中对镉的钝化效应的动态特征规律,选取湖南和四川典型镉污染水稻土,分别以两个品种水稻为模式作物开展盆栽试验,在水稻生育期代表性阶段开展土壤-植物协同采样,并结合土壤培养实验,重点关注土壤理化性质和水稻各组织镉含量变化.研究发现,巯基化凹凸棒石以剂量1 mg·kg^-1和2 mg·kg^-1施用后,水稻分蘖期根茎叶镉含量明显降低40%以上,土壤有效态镉含量减少35.80%~55.08%.该快速显著的钝化效应,在水稻扬花期和成熟期维持稳定,收获时糙米镉含量最大降幅分别为76.65%和64.67%.巯基化凹凸棒石对土壤有效态镉的钝化过程符合二级动力学方程,钝化速率较快,高剂量组3 d可达到反应平衡.巯基化凹凸棒石对土壤pH无明显影响,可略微提高土壤氧化还原电位,增加土壤总硫和有效态硫含量,同时提升分蘖期水稻根系与根系表面铁和硫元素含量,降低分蘖期水稻根系对镉的生物富集系数和从根向茎的转运系数.综合土壤有效态镉含量和水稻吸收累积镉含量这两个核心因素,巯基化凹凸棒石在水稻-土壤体系中对镉具有快速且稳定的钝化效应.     

洪泽湖围栏养殖对表层沉积物重金属含量影响与生态风险评价

为探讨洪泽湖全湖沉积物重金属分布特征及围栏养殖对其影响,于2018年洪泽湖部分围栏拆除后,对洪泽湖不同区域（河口、湖心、围栏区、拆除区和外围区）表层沉积物中重金属含量、来源和空间分布特征进行分析,评估其生态风险.结果表明,洪泽湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量均值分别为66.78、33.89、25.35、74.77、16.55、0.23和27.20mg ·kg^-1.采用地累积指数和Hakanson潜在生态风险指数对沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度的评价表明,除了As和Cd元素处于较轻污染程度,其余元素Cr、Ni、Cu、Zn和Pb均处于无污染;除Cd存在严重的潜在生态风险,其余元素均只有低水平潜在生态风险.结果表明围栏区、拆除区和外围区之间的重金属含量呈现递增趋势,并向湖心蓄积,拆除围栏并未在短时间内明显降低重金属含量.洪泽湖整体呈现低生态风险的状态,今后治理重点应是北部及东北部的表层沉积物堆积区和养殖区.     

杭嘉湖平原 ZK3 钻孔沉积物粒度端元分析及其气候-海平面响应

杭嘉湖平原位于海陆交互的长江三角洲地区,极易受到海平面升降和极端气候事件的影响,对全球环境变化十分敏感。应用非参数化粒度端元分析模型提取杭嘉湖平原ZK3岩芯沉积物的端元组分,分析其物质来源;并结合植物藻类和磁化率指标全面揭示各端元组分对区域全新世气候-海平面变化响应。结果表明：（1）EM1（16.4 μm）主要为洪泛沉积物,EM2（35.3 μm）主要为湖相沉积物,EM3（58.9 μm）则为海相沉积物;（2）杭嘉湖平原8000 a BP以来的气候-海平面变化大致可分为四个阶段：约8000—6200 a BP,受东亚夏季风影响,气候温暖湿润,海平面上升并趋于稳定,区域内同时受到海洋和陆源输入影响,发育海陆过渡相沉积;约6200—4800 a BP,气候趋于干凉化,陆地面积扩大,沉积环境转变为河流为主的洪泛沉积;至4800—3100 a BP,气候回暖,海平面略有回升,发育为湖相沉积;3100—140 a BP,气候趋冷干化,海平面下降,广泛发育为泛滥平原沉积环境。     

松嫩平原不同秸秆还田方式下农田温室气体排放及碳足迹估算

明确松嫩平原不同秸秆还田方式下的温室气体排放和碳足迹特征,对于制订本地区固碳减排策略、发展低碳农业和保障农业可持续发展具有积极作用。该研究基于松嫩平原黑土秸秆还田定位试验,在大豆-玉米-玉米典型轮作模式下,2013—2015 年监测不同秸秆还田方式下(秸秆不还田旋耕 CK、秸秆深施还田 DSR、秸秆覆盖免耕 SC)农田 N₂O 和 CH₄ 排放变化,利用生命周期法估算农资投入和田间操作引起的直接或间接碳排放量,分析碳足迹特征。结果表明,在松嫩平原大豆-玉米-玉米轮作模式下,秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕不影响土壤 N₂O 和 CH₄ 排放。土壤温室气体排放、氮肥生产、磷肥生产和田间耕作是影响农田碳足迹的主要贡献因子,占农田碳足迹总量的 90%左右。2013—2015 年秸秆覆盖免耕处理农田碳足迹最低,较秸秆不还田旋耕和秸秆深施还田处理分别降低 4.5%和 5.1%,原因是秸秆覆盖免耕措施减少机械燃油产生的碳排放。秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕处理可以提高大豆和玉米产量,平均分别增产 5.1%和 5.5%。综...     

外源营养盐输入后水体中营养盐浓度的时空变化

在温室内的水泥沟渠中人工构建6种不同的植物镶嵌群落,通过人工添加营养盐的方式模拟外源营养盐输入,并持续测量单次营养盐添加后22 d内水体表层、中层和底层可溶性总氮(DTN)、可溶性总磷(DTP)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)以及亚硝氮(NO-2-N)浓度变化情况,以揭示单次外源营养盐输入后水体营养盐浓度的时空变化过程.结果表明:①不同水深和测量时间下各形态营养盐浓度有显著差别,植物群落类型对不同形态营养盐浓度影响不显著;②外源营养盐进入表层水体后扩散到中层水体的过程较为缓慢,在本实验条件下需要6 d;③实验过程中底层水体NO-2-N以外的其它营养盐浓度均无显著变化,外源营养盐输入仅影响表层和中层水体营养盐浓度;④单次外源营养盐输入一定时间后DTP和NH+4-N浓度逐渐下降到输入前水平,本实验条件下这一过程需要22 d,DTN和NO-3-N浓度则下降非常缓慢;⑤外源营养盐输入水体后不同深度水体中NO-2-N浓度均呈上升趋势,一方面说明外源营养盐输入后,水体N循环过程中的硝化作用和反硝化作用加强,另一方面也说明外源营养盐输入除危害水生生态系统健康以外更会直接危及人类自身的健康.     

纳米铁和钯化铁对水体中高氯苯的降解特性

采用购买的纳米铁以及实验室合成的纳米钯化铁对3种高氯苯进行吸附和降解批量实验.结果表明,纳米铁在不同溶液体系下其吸附性能存在显著差异,其中采用pH=6.8的Tris缓冲体系时,纳米铁达到最大吸附值.纳米钯化铁在20 h内对浓度为1 mg·L-1的1,2,4,5-TeCB具有很好的降解效果,在纯水和缓冲体系中的降解率分别...     

矿岩-充填体组合试件能量传递规律研究

为探讨矿岩-充填体组合试件的动态力学特征，使用取自云南玉溪大红山铜矿的含铜矿岩和分级尾砂制作矿岩和配比分别为1∶4、1∶10的充填体组合试件，利用分离式霍普金森冲击杆分别在0.20 MPa、0.22 MPa、0.24 MPa、0.26 MPa、0.28 MPa和0.30 MPa的冲击气压下对矿岩-充填体组合试件进行动态冲击试验，研究组合试件的能量传递规律和破坏模式。结果表明：当试件开始发生破坏时，宏观裂隙首先出现在试件边缘，并随着冲击气压增加而扩展，直到裂隙使充填体试件完全贯通，最终试件会完全破碎；组合试件的破坏模式主要表现为剪切破坏、张拉破坏及共轭剪切破坏3种；充填体试件的波阻抗变化反映了试件在冲击过程中的损伤演化规律；试件的吸收能密度随入射能量增加线性增加；在冲击气压为0.20 MPa时，矿岩和配比为1∶10的充填体组合试件较早发生剪切破坏；当冲击气压为0.24～0.30 MPa时，矿岩和配比为1∶4的充填体组合试件虽然发生破坏，但仍具有一定吸能特性，并且相较于完整状态下变化不大，而在此冲击气压下，配比为1∶10的充填体粉末占比达到约80%,这表明灰砂比较高的充填体部分具有更稳固的...     

风速对高层全开口楼梯间烟气蔓延的影响

采用BIM和Pyrosim火灾模拟软件，建立火灾模型，针对不同火灾场景烟气蔓延特性及温度、CO质量分数分布规律进行研究，剖析不同风速对全开口楼梯间烟气蔓延特性的影响。结果表明：火灾发生时，风速一定的情况下，随着楼梯间开口数量的增多，烟气蔓延高度增加，但温度和CO质量分数逐渐降低，有效降低了人员疏散的危险性；当开口数量一定时，风速的存在会提高楼梯间烟气温度，改变楼梯间内烟气运动轨迹，使烟气在底层及楼梯间出口处大量聚集，增大人员疏散难度。研究结果可为高层建筑预防火灾蔓延、合理设计人员疏散路径、保证人员疏散安全提供参考。