改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

滇南蒙自地区降水稳定同位素特征及其水汽来源

大气降水中δD、δ~(18)O值具有规律性变化特征,与诸多气象要素及水汽来源之间存在密切联系.根据2009年1月至2011年12月对滇南蒙自地区大气降水的连续性采样,结合欧洲中期数值预报中心(ECMWF)以及美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料,并利用HYSPLIT_4.8后向轨迹追踪模型,分析了天气尺度下蒙自地区大气降水中δD、δ~(18)O的变化特征,探究了降水稳定同位素与温度、降水量、风速及水汽来源之间的关系.结果表明,蒙自地区降水中δD、δ~(18)O值表现出明显的季节变化,即干季偏高,湿季偏低;降水中δ~(18)O与温度、降水量之间存在显著负相关,但与不同气压层(300、500、700、800 h Pa)风速之间呈现出显著正相关,表明风速也是影响降水中δ~(18)O变化的一个重要因素;随着降雨等级的增加,其大气水线的斜率与截距也增大,说明降水稳定同位素存在一定程度的云底二次蒸发效应;水汽输送轨迹显示,干季降水的水汽主要来自于西风带输送及局地再蒸发水汽,而湿季降水的水汽主要来源于远源海洋水汽的输送,并且在受台风影响期间,降水中δD、δ~(18)O值更加偏负.     

凤眼莲源生物炭对土壤As、Hg、Cd溶出特性与化学形态的影响

以我国典型水生入侵植物凤眼莲为前体制备了生物炭(BCW)和负载铁生物炭(BCW-Fe),在对其理化特性进行充分表征的基础上,系统分析了这2类生物炭对金矿冶炼区酸性复合污染土壤中As、Hg、Cd的钝化修复效果.水浸与酸浸实验表明,5%(质量分数)BCW与5%(质量分数)BCW-Fe处理分别使土壤As浸出浓度降低91.4%~91.6%和64.9%~96.8%,Hg浸出浓度由0.03~0.04μg·L-1降低至0~0.02μg·L~(-1);而2种材料对Cd的钝化优势分别出现在中性和酸性浸出条件下.重金属形态分析结果显示,2种生物炭处理均使As、Hg、Cd由植物可利用性较高的可交换态和碳酸盐结合态向较为稳定的铁锰氧化物与有机物结合态转化.其中,BCW与BCW-Fe的加入分别使可交换态与碳酸盐结合态As总量减少0.3%和3.1%,使这2种非稳态Hg总量分别减少2.3%和3.4%,使这2种形态Cd总量分别减少7.7%和14.9%.综合以上研究结果,凤眼莲负载铁生物炭提供了一种能够在我国广泛分布的酸雨沉降地区内实现对复合污染土壤中As、Hg、Cd同步稳定钝化的有效材料,与此同时,该方法有利于实现对入侵植物的有效管理和应用土地系统进行长期固碳.     

洞庭湖区农业水旱灾害演变特征及影响因素——60年来的灾情诊断

以洞庭湖区1950-2009年的灾情?雨情和水情等资料为依据,运用灾害系统理论与方法,分析了湖区农业水旱灾害的演变特征及其影响因素。结果表明:在水旱灾害时间序列中,其演变特征表现为:⑴具有明显的频发性,不同等级的旱灾在1950-1999年间为间歇发生,但2000年以来为连年发生,不同等级的水灾年年发生;⑵水旱承灾体受灾率?成灾率异常指数的演变具有高位波动性,其中以水灾波动幅度最大;⑶水旱灾害损失演变的总体趋势表现为:水灾损失减少,旱灾损失稍有增加;⑷三峡水库运行以来,毁灭性的洪溃决堤灾害得到有效控制,但涝渍灾害仍然频发,夏秋连旱灾害年年发生。水旱灾害的这些演变特征即是洞庭湖流域降水量年际、年内分配不均,河?湖?库蓄水量年际年内变化大,以及湖区各个阶段对防洪?排涝?抗旱等水利设施建设投资力度的差异等因素综合作用的结果。     

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值,中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响,并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH ≤ 6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后,轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w（Cd）达681.5 mg/kg,但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.      

不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征

为探讨不同土地利用方式下土壤养分和重金属元素垂直分布特征,对2种母质的自然土壤、耕作土壤、休耕土壤养分和重金属元素垂直分布状况进行了比较研究。结果表明:不同土地利用方式下土壤表层养分元素含量总体表现为休耕土壤耕作土壤自然土壤,土壤表层重金属含量总体表现为农田土壤(耕作土壤和休耕土壤)自然土壤,耕作土壤与休耕土壤差异较小,土壤淀积层到母质层养分和重金属元素差异逐渐减小;土壤养分元素和Cu、Zn、Pb、Cd随土层深度的增加而减小,而Cr表现出相反的趋势;农田土壤耕作层有效钾含量最高可达215.6 mg·kg~(-1);耕作层Cd含量最高可达0.74 mg·kg~(-1)。3种土地利用方式中,休耕土壤养分和重金属含量相对较高,建议在休耕期间种植伴矿景天等重金属高积累植物进行植物修复。     

1982~2010年洞庭湖流域植被指数的变化及其与气候因子的相关分析

基于GIMMS 3 g、PAL、LTDR V3、FASIR及MODIS 5种不同的遥感影像数据,及洞庭湖流域30个气象站点的气温、降水和日照时数月值数据,采用逐像元一元线性回归模型,对比分析了在不同数据集背景下的植被变化趋势,并基于时间序列长度以及数据精度的考虑,选择GIMMS 3 g作为研究洞庭湖流域植被覆盖变化的基础数据集,进而利用相关系数和多元线性回归分析模型探讨流域植被覆盖变化与降水、气温、日照时数的关系。结果表明:(1)过去29 a间,流域GIMMS 3 g NDVI在时空尺度上均以增加趋势为主,1998~2000年出现最大的降低,以植被覆盖较好的山区减少最快;(2)去除年际变化趋势和季节性影响的NDVI与同期降水量距平、累积3个月气温距平值及同期日照时数距平值相关性程度最高;(3)统计意义上,降水量、气温和日照时数解释洞庭湖流域植被月NDVI变化的37%,日照时数对该流域NDVI变化的影响最大,其次为降水和气温;(4)在时间和空间范畴,生长季NDVI可以作为反映洞庭湖流域森林覆盖率变化的指标。     

环洞庭湖区水资源供需系统仿真及优化决策研究

论文运用系统分析的理论与方法,分析环洞庭湖区水资源供需系统的特征和各要素之间的相互作用,建立水资源供需系统模型,仿真模拟传统发展模式、发展经济型模式、节水型模式和协调型模式等四种不同情景下,2010-2030年环洞庭湖区水资源供需变化趋势.结果表明:①随着经济的发展和人口的增长,环洞庭湖区水资源供需矛盾十分突出;②在协调型模式下,模拟期末环洞庭湖区总需水量达到159.1×10⁸ m³,供需缺口最大值出现在2020年,为1.9×10⁸ m³,到2030年水资源供给能力约有3.6×10⁸ m³富余,模拟期内水资源供给基本能够满足社会经济发展的需求,且能够获得最大的综合效益,是环洞庭湖区水资源开发利用的最佳方案;③为了达到预期目标,还需增强节水意识、完善用水管理、优化经济结构,加大水利投入和环境整治,提高节水技术水平和水利保障水平.     

城市化与环境系统的耦合度分析——以江苏省为例

分析城市化与环境系统的耦合关系,阐述了耦合度的理论,并基于耦合度模型定量分析了江苏城市化与环境系统的耦合关系。结果表明,1994—1996年耦合度从0.486 6下降到0.483 1,系统一直处于颉颃阶段;1997—2003年系统耦合度由0.490 3上升到0.500 1,2003年进入磨合阶段,这是由于江苏省第三产业发展迅速,产业结构发生了改变,生产过程中排放到环境中的污染物减少;2004—2010年系统耦合度有一定波动,但一直处于颉颃状态。     

荆江三口60a来入湖水沙变化规律及其驱动力分析

为了掌握荆江三口入洞庭湖径流泥沙演变规律,运用Mann-Kendall 非参数检验法、小波分析以及均值差异t检验法等方法,对荆江三口（松滋口、太平口和藕池口）入洞庭湖1951—2011 年年径流量和年输沙量进行了分析,在总结三口水沙过程演变规律的基础上,探讨了荆江三口入洞庭湖径流泥沙变化规律及其影响因素。结果表明：①荆江三口径流量发生显著变化集中在1960 年代和1970 年代,而输沙量突变点发生在1950 年代,此后三口水沙演变始终表现出显著的递减趋势;②太平口和藕池口的径流量和输沙量演变周期保持一致,均为31 a 的周期变化,松滋口和宜昌站的径流量和输沙量分别具有相同的周期性,分别为16 a和33 a 的周期变化;③人为因素只是加速荆江三口分流分沙衰减趋势,但并不是致使其水沙演变发生突变的原因。