凹凸棒石基复合材料土壤改良效果研究——以荒漠绿洲农田土壤为例

以黑河中游临泽县荒漠绿洲农田土壤为研究对象,研究凹凸棒石/生物质炭复合材料及其单一组分在不同施用水平下对土壤团聚体和玉米(Zea mays L.)产量的影响.结果表明,复合材料使试验区土壤中石砾(>1mm)、粗砂粒(1～0.25mm)、细砂粒(0.25～0.1mm)、级细沙粒(0.1～0.05mm)含量降低,粗粉粒(0.05～0.02mm)、细粉粒(0.02～0.002mm)、黏粒(<0.002mm)含量升高;随着复合材料施用量的增加,>2mm粒级团聚体含量逐渐升高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)逐渐增加,当达到高施用水平(12t/hm²)时,MWD为6.24mm,比对照处理增加了49.6%;玉米产量随着复合材料施用量的增加呈现先增加后减少的变化趋势,当处于中施用水平(8t/hm²)时,产量达到18352kg/hm²,与对照相比增产5 6.9%.综合分析可知,复合材料一方面通过调控土壤颗粒组成与分布,促进土壤团粒结构形成,改善土壤结构,影响土壤物理性质;另一方面,复合材料自身带来的养分物质,会影响土壤...     

基于水化学与氮氧同位素的喀斯特山区水体硝酸盐来源示踪与估算——以平寨水库为例

平寨水库地处喀斯特山区,是贵州省重要的灌溉和饮用水库之一,其水环境质量深刻影响着居民生产生活.以平寨水库为研究对象,采用水化学分析方法、氮氧双同位素技术结合稳定同位素混合模型(Bayesian mixing model,MixSIAR),定量识别研究区水体硝酸盐各污染源的贡献率.结果表明:河流及库区水体溶解无机氮主要以硝态氮形态存在,时间上表现为平水期>丰水期>枯水期,空间上呈现出各河流上游浓度差异较大,下游与库区浓度接近,坝前丰水期的硝酸盐浓度较高的特征;研究区水体硝酸盐的转化主要以硝化作用为主,枯水期和平水期其主要来源是生活污水与牲畜粪便和土壤有机氮,丰水期主要为化学肥料;各时期硝酸盐来源中,整体表现为库区的生活污水与牲畜粪便的贡献率高于河流,土壤有机氮与化学肥料的贡献率低于河流.从生活污水与牲畜粪便贡献率来看,其值在河流、库区枯水期分别为59.3%、70.8%,在河流、库区平水期分别为58.3%、72.6%,丰水期值较小.从土壤有机氮贡献率和化学肥料贡献率来看,丰水期贡献率均高于枯水期和平水期.河流、库区丰水期源自土壤有机氮的贡献率分别为35.1%、32.8%,源自化...     

九龙江河口咸淡水混合过程中汞的额外增加与消除

河口是海陆界面能量和物质交换的重要场所,研究汞在河口的迁移特征及影响因素,对认识汞的生物地球化学行为具有重要意义. 本研究测定了九龙江河口区沉积物孔隙水的总汞(total mercury, THg)浓度与汞同位素特征,结合笔者所在课题组已发表的相关研究数据,比较不同季节、不同潮位、降水与否的表层水THg浓度、汞同位素组成与盐度之间的关系,探究影响表层水中汞额外增加/消除的因素及机制. 结果表明:①孔隙水THg浓度〔(38.28±28.80) ng/L,n=28〕显著高于表层水〔(8.53±6.85) ng/L,n=35〕(P<0.01);孔隙水THg浓度受季节或径流量变化的影响不明显. 孔隙水δ202Hg平均值(?1.24‰±0.36‰,n=28)处于表层水(?0.32‰±0.38‰,n=29)和沉积物(?1.99‰±0.69‰,n=18)之间;Δ199Hg平均值(?0.13‰±0.03‰,n=28)低于表层水(?0.04‰±0.10‰,n=29)和沉积物(?0.04‰±0.16‰,n=18),表明汞在孔隙水与沉积物间的双向传递与吸附及非光致氧化过程有关. ②枯水期河口区表层水中的汞以额外消除为主,呈现汞“汇”特征;丰水期则呈现汞“源”特征. 当咸淡水在河道较浅处交汇时,表层水中汞的额外增加更大. 无论是增加或消除,表层水中汞的δ202Hg与Δ199Hg值均升高. 汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响. ③枯水期中降水事件发生时表层水THg浓度和汞同位素组成随盐度的变化特征与非降水期不同,表明降水可影响表层水中汞的行为. 研究显示,汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响,河口是汞“源”也是汞“汇”.      

某工业城市大气颗粒物中PAHs的粒径分布及人体呼吸系统暴露评估

为研究大气颗粒物中多环芳烃(PAHs)的粒径分布与富集特征,确定不同粒径颗粒物中PAHs在人体呼吸系统各器官内的沉积浓度,以准确评估其人体呼吸暴露风险,选择东北某钢铁工业城市,在采暖期和非采暖期按粒径对大气颗粒物进行分级采样,用高效液相色谱对样品中14种优控PAHs进行分析,并将大气颗粒物粒径分级采样技术与人体呼吸系统内部沉积模型结合进行呼吸暴露评估.结果表明,大气颗粒物中总PAHs浓度变化显著,采暖期(743. 9 ng·m~(-3))高于非采暖期(169. 0ng·m~(-3)),多数PAHs(86. 3%～89. 9%)与大气中粒径≤2. 06μm的细颗粒有关;中低分子量PAHs单体呈双峰型,峰值位于1. 07～2. 06μm和7. 04～9. 99μm.高分子量PAHs呈单峰分布,峰值位于1. 07～2. 06μm; 4环PAHs的含量占主导优势,为总PAHs浓度的40%;在采暖期和非采暖期分别有53. 3%和55. 3%的颗粒态PAHs沉积在人体呼吸系统的不同器官,分别采用人体呼吸系统沉积浓度和在颗粒物上的总浓度计算该地区人群颗粒态PAHs的终身致癌超额风险值(incremental lifetime cancer risk,R值),成人的R值在采暖期为1. 3×10-5和2. 9×10-5,非采暖期为3. 1×10-6和6. 0×10-6,儿童的R值在采暖期为1. 0×10-5和2. 3×10-5,非采暖期为2. 4×10-6和4. 8×10-6.结果表明,颗粒物粒径分布直接影响呼吸系统沉积浓度和致癌风险,将分级采样技术与呼吸系统沉降模型结合方法可有效避免对人体呼吸暴露量的过度评估.     

农用地土壤抗生素组成特征与积累规律

选取我国北部典型农副产品生产基地,利用HPLC-MS/MS测定土样中四环素类（tetracycline antibiotics,TCs）、大环内脂类（macrolide antibiotics,MLs）以及磺胺类（sulfonamide antibiotics,SAs）共10种抗生素的残留含量,研究不同种类抗生素的组成及空间分布,并对其分布特征与距养殖场、公路、河流间距离的关系,以及不同种植模式、不同土壤性质对抗生素组成与积累规律的影响进行初步探讨.结果表明,研究区土壤抗生素含量值处于较低水平,但检出率较高,总量的检出率高达100%.研究区土壤抗生素的主要成分为TCs,约占总量的94%,不同抗生素的变异系数较大.区内土壤抗生素的空间分布及积累规律受人类活动强度的影响,其中抗生素含量与距养殖场距离呈显著负相关（P<0.05）;距河流50 m内的样点3类抗生素的检出率均达100%;不同种植模式下抗生素含量的积累规律为：果园 > 菜地 > 菜果混种地,且桃园及露天菜地中抗生素的来源、含量与核桃园、大棚菜地及菜果混种地块有明显区别.研究选用土壤pH、有机质（SOM）,阳离子交换量（CEC）、总氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）表征土壤性质,通过冗余分析显示,土壤pH、SOM、CEC、AP、AK这5种土壤特性对抗生素含量的影响较大,其中AK的影响强度最大,TN的影响则相对较弱.研究认为区内土壤抗生素的组成与积累程度受人类活动及土壤性质的共同作用.     

塔里木河流域出山径流水化学特征研究

本文以区域地质为背景,对塔里木河流域山区径流水化学组分特征进行分析,探讨溶质的来源及其控制因素.结果表明：塔里木河流域出山径流水体以硅酸盐岩的碳酸化溶滤水为主,离子类型为HCO₃^--Ca²⁺型,其次为SO₄^2--（Ca²⁺+Mg²⁺）混合型.南缘昆仑山/帕米尔高原各子流域的出山径流中,TDS （溶解性总固体）和离子总量的加权平均值（权重为径流量）分别为424.02和356.20 mg/L,远高于北缘天山出山的相应值（268.43和220.04mg/L）,这是因为天山山区分布大量的岩浆岩,抑制了区域水化学侵蚀强度.运用吉布斯图及因子分析等方法,确定出山径流的水质主要受硅酸盐岩的碳酸化作用控制,其中南缘昆仑山/帕米尔高原水系不仅伴有蒸发盐岩风化,还与天山阿克苏河水系一样,伴有碳酸盐岩风化.风化过程中,硫化物氧化产生的H⁺抑制了碳酸化风化,一定程度上限制了大气CO₂消耗,尤其是在有煤层、铜矿等硫化物分布的迪那河、喀拉玉儿滚河和喀什葛河流域.塔里木河流域出山径流中除了F^-和NO₃^-外,其他离子和总离子浓度均与冰川覆盖率和融水占径流比例之间存在良好的相关性.总离子浓度与冰川覆盖率之间建立的指数拟合方程,符合我国西北干旱区出山水质的特点,但受自然与人为因素的制约,与全球尺度拟合的方程存在一定差异.     

鄱阳湖典型湿地地下水—河湖水转化关系

选取鄱阳湖典型洪泛湿地为研究对象,分析了2018年4~10月降水、湖水、河水和湿地地下水的氢氧同位素变化特征,利用δ¹⁸O~δD关系确定了不同水文时期湿地各类水体的转化关系,并结合同位素端元混合模型估算了不同水源对湿地地下水的贡献分量.结果表明,研究区降雨δ¹⁸O和δD值在6~7月份偏小,其余月份较高,存在明显季节变化和雨量效应.河水、湖水同位素与降水同位素的季节变化规律基本一致,但受蒸发分馏影响,重同位素更为富集,且变化幅度远小于降水同位素.湿地地下水同位素的季节变化较小,δ¹⁸O、δD均值（-5.26‰,-31.1‰）高于大气降水（-6.32‰,-40.1‰）、低于湖水（-3.60‰,-26.4‰）,与河水同位素（-5.09‰,-34.4‰）较为接近,表明湿地地下水受降水、湖水和河水的共同影响.涨水期（4~5月）河水的补给源为降雨和流域内地下径流,湖水主要受河水和降水共同补给,湿地地下水主要受前期降水和河水补给的滞后影响,河水的贡献比重更大.丰水期（6~8月）地下水主要接受湖水和河水共同补给,湖水的补给贡献比例超过50%,退水期（9~10月）湿地地下水向河道和湖泊等地表水体排泄.     

城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例

在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标;提取公园的周长、面积,并计算融合指数作为公园组成指标,在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究,发现公园的面积为26hm²、周长阈值为3600m,公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率,超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系,融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系,不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值,融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率,充分发挥公园的冷岛效应.     

郑州与福州降水同位素特征及水汽来源对比分析

研究基于郑州与福州两地区GNIP(1985—1992年)大气降水同位素资料,对其大气降水同位素的季节变化以及环境因子进行比较分析。结果表明,郑州地区较福州地区季节变化明显,且两地区与温度和降水量均呈现负相关关系;根据两地区大气降水线方程得出,福州地区大气降水线方程斜率和截距大于郑州地区;两地区的d-excess值夏季高,冬季低;福州地区受台风影响,两地区降水量差别较大导致降水量在决定两地区月加权平均d-excess值时,福州地区整体比郑州地区偏大;采用MeteoInfo软件,并利用由美国国家大气研究中心所提供的气象资料,对两地区气团轨迹进行后向模拟,比较分析得出:郑州地区在夏季大部分水汽来自南海,春季、秋季和冬季的水汽均来自北方大陆;福州地区在夏季的水汽全部水汽来自低纬度的海洋,而春季、秋季和冬季的水汽仅有少部份来自北方大陆。     

崇明东滩大型底栖动物食源的稳定同位素示踪

利用稳定同位素示踪技术,对崇明东滩盐沼湿地夏季不同生境大型底栖动物的食物来源和营养结构进行了初步研究。结果显示,表层沉积有机质稳定碳、氮同位素组成分别在-21.3‰~-24.2‰、4.6‰~5.6‰,不同生境下存在一定差异。植物体各组织的同位素值存在差异,在判别食物来源时需要注意,不能简单地以植物叶片值来代替整个植株。大型底栖动物的δ¹³C值为-14.7‰~-23.6‰,表现出食物来源的差异。总体上说,湿地优势植物的活植物体不是大型底栖动物的主要食物来源,沉积有机质是大部分底栖消费者的食物基础。底栖动物的氮同位素能较好地反映其食性和营养级,计算出崇明东滩大型底栖动物营养级在2.0~3.7,为一级消费者和二级消费者。