徐州市某水泥厂附近土壤中黑碳和有机质的磁学响应

以徐州某水泥厂附近土壤样品为例,分析了土壤中黑碳(BC)和有机质(OM)的含量,并研究了不同利用类型土壤中黑碳和有机质的磁学响应。结果表明,研究区域黑碳含量和有机质含量的平均值分别为12.35 g/kg和112.33 g/kg。林地样品的黑碳和有机质含量均与频率磁化率正相关,耕地样品的黑碳含量和有机质含量均与频率磁化率负相关,说明不同类型土壤中黑碳和有机质的来源不同,且人为活动对土壤理化性质影响较大。不同利用方式土壤的黑碳含量与磁化率(χ)、非磁滞剩磁磁化率(χARM)、软剩磁(SOFT)、饱和等温剩磁(SIRM)显著正相关;有机质含量和χ,SOFT,SIRM正相关,初步判断这些参数可以作为黑碳或有机质的代用指标。     

福建漳浦砖红壤磁学特征及其环境意义

福建南部漳浦零星分布有砖红壤,是中国砖红壤分布的北界.该地区属南亚热带,纬度地带性土壤为赤红壤,而砖红壤是热带地区的纬度地带性土壤.漳浦砖红壤形成时期气候条件如何?是否可以反映气候带的变迁?这是值得深入研究的问题.基于此,通过系统的环境磁学分析,结合漫反射光谱、色度和常量地球化学元素指标,类比漳浦砖红壤和热带地区的广东徐闻现代砖红壤磁学特征的异同,探讨其环境指示意义.结果表明:(1)漳浦砖红壤中的磁性矿物以磁赤铁矿和赤铁矿为主,赤铁矿含量高于磁赤铁矿,磁赤铁矿主导剖面的磁学性质.磁性矿物颗粒以细粒的超顺磁(SP)和单畴(SD)为主;(2)与徐闻现代砖红壤相比,漳浦砖红壤中的磁性矿物具有更高Fe3+?/?Fe2+比例、赤铁矿相对含量更高、磁性矿物颗粒更粗的特点,表明漳浦砖红壤形成时期气温更高;(3)漳浦砖红壤是古土壤,其形成时期的年均气温较现今高2.5℃以上;当时华南地区热带面积范围扩大,纬度北移4°以上.本研究为全球气候变化提供了土壤学的实证.     

渭河沉积物的磁学特征及其对降雨量的响应

沉积物中的磁性矿物对气候环境变化敏感响应。渭河WH1617剖面沉积物进行全面系统的磁性特征分析表明,沉积物中的磁性矿物含量相对较低,主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿,同时含有赤铁矿,磁晶粒以多畴为主。非磁滞剩磁磁化率与饱和等温剩磁的比值(χ_(ARM)/SIRM)与降雨量呈现较好的正相关性,进一步分析表明χ_(ARM)/SIRM可作为代用指标用来揭示渭河流域1957～2010年以来的降水量变化。其中,1957～1969年,χ_(ARM)/SIRM值减小,表明磁性矿物粒径变粗,降雨量递减;1969～1985年,χ_(ARM)/SIRM值递增,表明磁性矿物粒径变细,降雨量递增; 1985～1995年,χ_(ARM)/SIRM值减小,磁性矿物粒径变粗,降雨量相对减少; 1995～2010年,χ_(ARM)/SIRM值递增,磁性矿物粒径变细,降雨量波动递增,但增幅不大。通过morlet小波分析表明渭河流域近现代降雨量存在8 a和19 a的主周期变化,χ_(ARM)/SIRM存在8 a和16 a的主周期变化,两者的周期变化特征较为一致,进一步表明χ_(ARM)/SIRM在渭河沉积物中作为降水代用指标的有效性。     

不同因素对特高压变压器励磁涌流的影响

为了研究特高压变压器产生的励磁涌流对特高压变压器差动保护的影响,运用MATLAB/SIMULINK,建立了特高压变压器仿真模型,参数按照晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程中的相关数据设置。利用所建立的模型进行空载投切的仿真,分析了合闸角与剩磁对励磁涌流的影响。仿真结果验证了控制合理的合闸角与剩磁可以限制励磁涌流的出现,从而避免特高压变压器差动保护误动,为提出新的识别励磁涌流判据提供了理论基础。     

Magneto-biomonitoring of intra-urban spatial variations of particulate matter using tree leaves

Preliminary mineral magnetic results from a pilot project investigating the suitability of roadside tree leaves as depositories of vehicular pollution are presented. Tree leaf surfaces (Lime: Tilia europaea; Sycamore: Acer pseudoplatanus) at four roadside and one woodland location in Wolverhampton, UK, have been monitored (July 2003 to November 2003). Mineral magnetic technologies have revealed spatial variations of particulate pollution concentration throughout the conurbation and data analysis indicates that magnetic concentration parameters are suitable proxies for fine particulate pollution, which are particularly hazardous to health. Site-specific traffic management and associated vehicle behaviour appear to be chiefly responsible for the magnetic concentration differences between sites. Magneto-biomonitoring in this way allows the high-resolution spatial mapping of particulate matter (PM) pollution, which may also benefit epidemiology in better assessing exposure to vehicular-derived particulates. Given the speed, measurement sensitivity and non-destructive nature of the technique, it is proposed that this low-cost approach offers some advantages over centralised monitoring stations to monitor urban roadside particulate pollution.     

垃圾填埋场污染土的电性与磁性响应研究

以武汉市二妃山垃圾填埋场为研究对象,运用污染土的电性、磁学以及地球化学等分析手段,借助多元统计方法,研究土壤剖面电性、磁学参数与元素含量之间的关系,探讨土壤电阻率法和环境磁学方法在城镇垃圾填埋场污染土快速监测中应用的可行性.研究表明,电磁法测深技术可获得污染土壤地层的垂向电阻率分布情况,污染后的地层电阻率呈现阶梯变化,具有明显分层现象.说明了电阻率法在污染区域划分具有一定的可能性.根据电阻率垂向特征,对剖面进行了环境磁学和重金属分析的样品采集和测定分析,发现土壤的磁学参数与电阻率、重金属含量具有良好的一致性.污染后土壤具有电阻率减小,磁化率增大,重金属含量升高等特点,证明了电阻率和磁化率都能较好反映出土壤的污染程度.污染土典型样品的热磁曲线表明,污染后的土壤比未受污染的土壤含有更多的铁磁性矿物.由此表明利用土壤电性和磁性对污染程度的指示作用都具有良好的响应,可替代繁琐的重金属检测.     

Change of magnetic properties due to fluctuations of hydrocarbon contaminated groundwater in unconsolidated sediments

Sediments affected by fluctuations of hydrocarbon contaminated groundwater were studied at a former military site. Due to remediation, groundwater table fluctuation (GWTF) extends over approximately one meter. Three cores were collected, penetrating through the GWTF zone. Magnetic parameters, sediment properties and hydrocarbon content were measured. We discovered that magnetic concentration parameters increased towards the top of the GWTF zone. Magnetite is responsible for this enhancement; rock magnetic parameters indicate that the newly formed magnetite is in a single domain rather than a superparamagnetic state. The presence of hydrocarbons is apparently essential for magnetite to form, as there is clearly less magnetic enhancement in the core, which is outside of the strongly contaminated area. From our results we conclude that the top of the fluctuation zone has the most intensive geomicrobiological activity probably responsible for magnetite formation. This finding could be relevant for developing methods for simply and quickly detecting oil spills.     

西北典型工矿型城市街道尘埃重金属污染的环境磁学响应

以甘肃省白银市为研究区域,系统采集43个城区街道尘埃样品,并对其进行环境磁学和重金属元素特征分析.结果表明,白银市街道尘埃磁性特征以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主导,磁晶体粒径为较粗的假单畴(PSD)和多畴(MD)颗粒;样品低频磁化率(χlf)变化范围为(43.75~1 340.08)×10-8m3·kg-1,平均值为245.98×10-8m3·kg-1,与国内综合型大城市相比,白银市街道尘埃磁性矿物含量相对较低,但呈现明显的空间分布差异,表现为工业区高于带状交通区,带状交通区高于商业区,新城区磁性矿物含量较低;白银市各功能区污染源相对单一,工业污染对强磁性矿物的贡献占主导,污染程度空间分异显著.白银市街道尘埃样品中Cu、Pb、Zn整体含量较高,污染负荷指数(PLI)与低频磁化率(χlf)、非磁滞剩磁化率(χARM)、饱和等温剩磁(SIRM)、"软"剩磁(SOFT)相关性较高,且空间变化特征较为一致,表明反映磁性矿物含量的参数可以有效监测城市重金属污染,进而圈定重金属综合污染区域和范围,为进一步的城市污染治理工作提供快速有效的证据支持.     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

浙江海岸带泥质滩涂物源示踪研究：来自矿物包裹体中磁性矿物的证据

土地资源是浙江沿海地区发展的重要限制性因素。丰富的滩涂资源一直被视为当地最重要的后备土地资源。准确示踪其物质来源,是科学管理滩涂的重要基础。由于在海水中的长期浸泡,矿物被部分溶解,进而影响沉积物的地球化学和矿物学性质,增加示踪结果的不确定性。通过矿物包裹体的磁学特征研究浙江沿海滩涂的物质来源,由于不受海水溶蚀影响,其结果更可靠。对浙江滩涂沉积物中矿物包裹体的环境磁学研究发现：（1）样品的主要载磁矿物依然是磁铁矿;（2）磁铁矿的含量明显降低,饱和等温剩磁（SIRM）值为9.1—28.6×10⁻⁵ Am²∙kg⁻¹,仅是原样的2%—8%;（3）样品的赤铁矿与磁铁矿比重较原样明显降低。酸处理后样品的磁化率值（χ）仅为1.0×10⁻⁸—2.3×10⁻⁸ m³∙kg⁻¹,极易受到测量误差的影响,因此无法准确反映样品中磁铁矿含量的空间分布特征,而在强磁场下获得的磁学参数更适合于矿物包裹体的环境磁学研究。基于非磁滞剩磁磁化率（χ _ARM）、SIRM及饱和等温剩磁退磁参数的散点图和模糊聚类方法可以区分长江和浙江当地河流的物质,是可信赖的物源示踪手段。根据矿物包裹体的磁学特征,提出浙江滩涂沉积物主要来源于当地河流的悬浮颗粒物。