生物炭负载铁前后对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失和形态转化的影响研究

复合污染土壤中Cd、Cu等阳离子重金属与As具有不同的化学性质和迁移转化行为.本研究以负载铁前后的小麦秸秆生物炭作为修复材料,研究酸雨淋溶条件下两者对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失量及赋存形态的影响;通过分析淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量等,探讨其可能的作用机制.结果表明,生物炭和负载铁生物炭均显著提高了淋滤液pH值和电导率.溶解性有机碳淋失量在生物炭处理中较对照(CK)处理提高3.4%~15.9%,而在负载铁生物炭处理中则降低27.3%~60.8%.与生物炭不同,负载铁生物炭能够不同程度地降低Cd、Cu和As的淋失,5%施用量下累积淋失量较CK处理分别降低85.7%、19.0%和62.1%.对淋溶后土壤中重金属和As赋存形态进行分析发现,施用生物炭促进了土壤中Cd和Cu由酸提取态向残渣态转化,却使As由无定形及弱结晶铁铝氧化物结合态向专性吸附态转化.负载铁生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu和As含量,相较于CK处理酸提取态Cd、Cu和非专性吸附态As含量分别减少3.6%~13.4%、7.5%~24.4%和19.0%~58.8%,而可还原态Cd和残渣态Cu、As含量分别增加4.3%~43.3%、2.2%~18.1%和44.9%~53.5%,其中,5%施用量下差异达到显著水平.综合而言,在5%施用量下,生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu含量,却提高了As的迁移性和有效性;而负载铁生物炭既降低了酸雨淋溶条件下Cd、Cu、As的淋失,还促进了土壤中Cd、Cu、As由有效态向潜在有效态或稳定态转化,是修复重金属和砷复合污染土壤的有效材料.     

富里酸对重金属在沉积物上吸附及形态分布的影响

以连续碱提取法获得的乌梁素海沉积物中的富里酸为基础,以原状沉积物和去除有机质沉积物为吸附剂,开展了富里酸对重金属在沉积物上吸附行为和形态分布的影响实验研究.结果表明,有机质的去除和富里酸的添加对沉积物吸附重金属均有一定影响;未添加富里酸条件下,有机质的去除对Cu~(2+)影响最大,可导致沉积物对Cu~(2+)的吸附率下降17.85%;随富里酸添加量的增加,2种沉积物对重金属离子的吸附率均逐渐降低,下降速率表现为Cu~(2+)?Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+);当富里酸添加量超过5%时,富里酸逐渐成为影响重金属离子吸附率下降的主导因素;随富里酸添加量的增加,原状沉积物和去除有机质沉积物中重金属的形态分布均有明显变化,添加富里酸增加了体系中H~+的浓度,H~+能够置换碳酸盐结合态金属,使碳酸盐结合态金属从沉积物中释放出来,从而导致重金属的碳酸盐结合态与富里酸添加量呈显著负相关,重金属的有机硫化物结合态含量与富里酸添加量呈显著正相关,Cd因亲有机性较弱,其有机硫化物结合态的含量最低且变化幅度最小.     

亚洲地区MODIS和Himawari-8细模态气溶胶产品验证及其时空分布分析

利用AERONET观测网数据,结合MODIS(中分辨率成像光谱仪)及Himawari-8(新一代地球同步气象卫星)的气溶胶产品分析了亚洲41个站点2015—2016年细模态气溶胶光学特性.结果表明,MODIS和Himawari-8反演气溶胶细模态比例(FMF)及细模态气溶胶光学厚度(fAOD)落在误差区间EE(期望误差)内的比例均不超过80%,其中8个典型站点则不超过50%,总体上MODIS要优于Himawari-8,但与AERONET地基观测资料相比还存在一定的误差.因此,需要进一步研究反演方法,提升地表反射率的确定精度,从而提高卫星遥感反演精度.通过季节平均的比较,发现春、夏、秋、冬四季MODIS和Himawari-8的反演值均有所低估,MODIS fAOD各季节平均偏差相对较小.Himawari-8 FMF秋季在Dhaka_University站的平均偏差较大,MODIS FMF春、冬季的平均偏差最大值相对较大,夏、秋季则相对较小;对于同一站点在相同季节均为Himawari-8 fAOD偏差较大,并且MODIS fAOD各季节的平均偏差最大值均小于Himawari-8 fAOD的偏差值.同时,利用卫星观测分析了亚洲地区FMF和fAOD年均及季节平均分布特征,发现MODIS和Himawari-8 FMF年均分布高值区主要位于华北平原、东北平原、四川盆地和中南半岛,MODIS fAOD年均分布高值区主要位于中南半岛,Himawari-8 fAOD年均值则普遍较低.MODIS FMF和fAOD季节平均分布呈现出夏秋高、春冬低的趋势,Himawari-8 FMF和fAOD季节平均分布则呈现出春秋高、夏冬低的特征,高值区的位置和量值均有明显的季节变化.     

Development of the gap model ZELIG-CFS to predict the dynamics of North American mixed forest types with complex structures

When the development of gap models began about three decades ago, they became a new category of forest productivity models. Compared with traditional growth and yield models, which aim at deriving empirical relationships that best fit data, gap models use semi-theoretical relationships to simulate biotic and abiotic processes in forest stands, including the effects of photosynthetic active radiation interception, site fertility, temperature and soil moisture on tree growth and seedling establishment. While growth and yield models are appropriate to predict short-term stemwood production, gap models may be used to predict the natural course of species replacement for several generations. Because of the poor availability of historical data and knowledge on species-specific allometric relationships, species replacement and death rate, it has seldom been possible to develop and evaluate the most representative algorithms to predict growth and mortality with a high degree of accuracy. For this reason, the developers of gap models focused more on developing simulation tools to improve the understanding of forest succession than predicting growth and yield accurately.In a previous study, the predictions of simulations in two southeastern Canadian mixed ecosystem types using the ZELIG gap model were compared with long-term historical data. This exercise highlighted model components that needed modifications to improve the predictive capacity of ZELIG. The updated version of the model, ZELIG-CFS, includes modifications in the modelling of crown interaction effects, survival rate and regeneration. Different algorithms representing crown interactive effects between crowns were evaluated and species-specific model components that compute individual-tree mortality probability rate were derived. The results of the simulations were compared using long-term remeasurement data obtained from sample plots located in La Mauricie National Park of Canada in Quebec. In the present study, three forest types were studied: (1) red spruce-balsam fir-yellow birch, (2) yellow birch-sugar maple-balsam fir, and (3) red spruce-balsam fir-white birch mixed ecosystems. Among the seven algorithms that represented individual crown interactions, two better predicted the changes in basal area and individual-tree growth: (1) the mean available light growing factor (ALGF), which is computed from the proportion of light intercepted at different levels of individual crowns adjusted by the species-specific shade tolerance index, and (2) the ratio of mean ALGF to crown width. The long-term predicted patterns of change in basal area were consistent with the life history of the different species.     

典型城市浅水湖泊沉积物中磷与铁的形态分布及相关关系

应用改进的SEDEX法和BCR法对3个典型城市浅水湖泊(玄武湖、大明湖和莫愁湖)表层沉积物中的磷和铁的形态进行了测定与分析,并探讨了二者之间的相关关系.结果表明,玄武湖、大明湖和莫愁湖沉积物中Al-P含量都较低(<1%),Fe-P质量分数分别为17.10%～27.88%、16.68%～27.06%和0.06%～0.17%,分布顺序与湖泊富营养化程度相符.Ex-P和ACa-P、De-P含量的分布顺序均为大明湖＞莫愁湖＞玄武湖,其中钙磷的质量分数为32.51%～75.39%,是湖泊沉积物磷的主要赋存形态;3个城市湖泊沉积物中的铁元素主要以残渣态(F4)存在,占总量的69.17%～99.88%.其中,玄武湖沉积物中的F1和F2态的含量较高,占总量的6.46%～17.35%,可能与玄武湖频繁的蓝藻暴发有密切关系;TP与铁的F1、F2和F3态相关系数分别达到-0.95、-0.94、-0.81,呈极显著负相关(p＜0.01).Ex-P、Al-P、Or-P与F1、F2态相关显著,与它们性质活泼,易受环境条件影响有关.ACa-P、De-P是生物难利用磷,但二者却与F1、F2和F3态存在显著负相关关系,其反应机制还有待深入研究.     

SO_2体积分数对ZL50活性炭吸附脱硫行为的影响和动力学分析

通过动态吸附烟气脱硫实验,考察了烟气中不同SO2体积分数对ZL50脱硫脱硝活性炭脱硫行为的影响,并进行了动力学分析.随着烟气中SO2体积分数增大,脱硫率和ZL50脱硫脱硝活性炭的活性度下降;SO2吸附量和吸附速率增大.模拟结果表明,Bangham模型模拟效果最优,SO2的催化氧化反应对化学吸附有重要影响;Lagergren准一级吸附速率常数随SO2进口体积分数的增加而增大,表明SO2的催化氧化反应在吸附前期可能为速控步骤.推导和定义了Lagergren模型和Bangham模型的初始吸附速率;推导了文献上的Ho模型和Elovich模型的初始速率式。定义的Bangham初始吸附速率与初始吸附速率实验值吻合最好;建立的Bangham吸附反应动力学模型能较好地描述SO2动态吸附速率.结果表明,SO2的初始反应速率分级数为1或接近1,而O2和水蒸气的初始速率分级数分别为0.15～0.20和0.45～0.50之间的常数.     

采矿业污染河流底泥及河漫滩沉积物的粒径组成与砷形态分布特征

采用连续提取法分析了刁江底泥和河漫滩沉积物中砷的形态变化规律及其与沉积物粒径组成的关系.结果表明,刁江流域底泥和河漫滩沉积物中As含量分布存在差异,底泥中As主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,河漫滩沉积物中As主要赋存在63μm粒级颗粒中.底泥和河漫滩沉积物中砷主要以铁合态、钙合态和残渣态的形式存在,且残渣态比例相对较高,表现出典型的尾砂污染特征.底泥中残渣态砷(Res-As)组成比例总体较高,主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,而洪水水位河漫滩沉积物中Res-As组成比例相对较低,这与不同沉积物中硫化态砷的氧化反应差异有关.对于中下游河段,底泥和中水水位河漫滩沉积物中Res-As总体上呈逐渐降低的趋势,铁合态砷(Fe-As)组成比例的分布与Res-As呈相反的趋势.     

城市重污染河道底泥对外源磷的吸附和固定机制

以重污染河道底泥和上覆水为材料,研究了周期性加入外源磷条件下,间歇扰动对底泥吸附和固定外源磷的作用机制.结果表明,扰动状态下,39d内底泥对外源磷的累积吸附量达到363.4 mg·kg-1,远高于静态试验(213.2 mg·kg-1).内源磷形态分析表明,扰动状态下底泥吸附的外源磷中超过61%被结合到铁铝结合态磷(Fe...     

堆肥过程水溶性有机物组成和结构演化研究

基于Leenheer的分组方法,用XAD-8树脂将鸡粪不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物(DOM)按极性和电荷特性分为疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)、酸不溶组分(AIM)及亲水性组分(HIM),采用元素分析、核磁共振(~1H-NMR)及红外光谱(FTIR),对各组分的组成和结构特征进行了研究.结果表明,堆肥DOM中HIM和HOA组分的含量分别为32%~44%和35%~47%,而HOB、AIM及HON组分之和不到25%,经堆肥后HIM组分含量下降,而疏水性组分含量增加.元素分析显示,堆肥过程N、C、S含量呈增加趋势,经堆肥后有机质H/C比降低,腐殖化率提高;~1H-NMR分析表明:HIM组分中烷基链烃的含量最少,支链最短,分支较多,碳水化合物含量高,而HON组分的组成恰好与之相反,AIM组分结构类似胡敏酸,HOB富含含氮化合物.FTIR分析表明,HOA和HOB组分富含羧基、酯基和醇羟基官能团,而AIM和HIM除上述官能团外,还含有大量苯环官能团,HON组分富含脂肪族官能团,该组分官能团种类最多,经堆肥后,脂族官能团含量降低,苯环官能团增加.     

胶质气体泡沫(CGA)特性优化试验研究

采用十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂制备CGA,得出CGA制备的最优条件。结果表明,表面活性剂SDS的浓度在临界胶束浓度、搅拌速度6400r/min、搅拌时间3min时制备的CGA最稳定,CGA的含气率会随着搅拌时间的延长而有所增加。