农业面源污染负荷排放的尺度效应及其研究进展

介绍了尺度和尺度效应的概念,在分析径流尺度效应、侵蚀产沙尺度效应和节水灌溉尺度效应的基础上,探讨了农业面源污染排放和迁移的影响因素,进而分析了面源污染排放负荷的尺度效应。最后在分析国内外不同尺度氮磷排放研究现状的基础上,探讨了农业面源污染负荷排放尺度效应的研究展望。     

重金属铜离子在分层土壤中的迁移机制

以重金属铜离子为研究对象,设计了包含黏土防护层、壤土运移层、竹炭(碳粉)净化层组成的复杂室内大土柱(直径Φ=280 mm)模型。在重金属铜离子运移试验研究的基础上,着重分析了铜离子在具有复杂分层结构土柱模型中的迁移规律。结果表明,黏土对铜离子的吸附阻滞作用显著高于壤土,阻滞效率在91%左右。经黏土阻滞后,碳粉净化层与壤土层自净效率约占7.5%,显著降低了模型出口铜离子残余量(可降至总量的0.45%)。对设计研究模型,试验结果充分体现出黏土吸附阻滞作用为主、碳粉净化作用为辅的显著特性。因此,如将此理念推广至地下水环境保护实践,则可简称之为"以防为主,以治为辅"的地下水环境保护理念。     

不同质地土壤对核素Sr-90阻滞及迁移的影响

为了给放射性废物填埋场选址、设计、建造和安全评估提供科学支撑,选择3种代表性质地的土壤(砂土、粉质壤土、黏土),采用室内动态土柱法,通过3个土柱体剖面Sr-90的浓度分布曲线和浓度峰迁移距离,研究Sr-90在不同质地土壤介质中的吸附特性和迁移规律。砂土、粉质壤土、黏土的喷淋量分别为60 m L/d、52 m L/d、60 m L/d,试验时间分别为102 d、390 d、390 d。试验结束后Sr-90浓度峰在砂土、粉质壤土、黏土中垂直向下迁移了46.2 cm、3.0 cm、1.2 cm。Sr-90在砂土柱剖面的浓度分布曲线存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度,该现象在粉质壤土和黏土不明显。应用HYDRUS-1D软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现砂土柱中两种模式的计算结果差别较大,粉质壤土、黏土柱两种模式的计算结果却逐渐接近,非平衡吸附模式考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的"拖尾"。Sr-90在砂土、粉质壤土、黏土中的一级速率系数β分别为0.56 d-1、13.2 d-1、42.0 d-1,随β增大,吸附、解吸速率加快,越容易达到平衡。     

水位波动带氮素迁移转化规律

为考察水位波动对非饱和-饱和土层中氮素迁移转化的影响,设计土柱实验装置Ⅰ和Ⅱ分别模拟水位稳定与波动两种情景,测定一个水位波动周期内地下水中NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N浓度变化情况。结果表明,柱Ⅱ水位第1次下降柱内1^#,2^#,3^#,4^#采样点NO₃^--N浓度均增大,增幅分别为6.5%、14.9%、15.33%和19.8%。水位上升时结果相反,分别降低17.3%、26.15%、50.29%和44.61%。第2次水位下降至初始位置4个采样点NO₃^--N浓度再次增大,幅度分别为7.1%、10.6%、13.89%和7.76%。铵态氮呈相反趋势不同程度的变化。水位波动柱Ⅱ连通水槽内总氮量增加显著高于柱I水槽,即水位波动有利于波动带地下水中氮素垂向迁移,加重波动带以下地下水硝酸盐污染。因此,水位波动对氮素迁移转化的影响不容忽视。     

探索资源共享机制研发环境监测技术转化平台

阐述了公益与行业共性技术的概念和研发环境监测技术转化平台的必要性,介绍了平台的组织运行机制和网络平台的建设内容,指出该平台对加速科技成果转化、实现监测资源共享具有重要意义.     

抗生素在环境中的迁移转化及生物效应研究进展

抗生素被长期大量地使用于人和动物的疾病治疗,同时作为饲料添加剂长期使用于畜牧业及水产养殖业。然而,大部分抗生素不能完全被机体吸收,大量的抗生素以原形或代谢物形式经由病人和禽畜粪尿排入环境,经不同途径进入土壤和水体,从而造成环境污染。多项研究显示在城镇废水和地表水中检测到了抗生素的存在,但关于抗生素在环境中的迁移转化及生物效应等研究资料很少。环境中的抗生素会对微生物、水生生物、土壤生物和植物等产生危害,并产生大量耐药菌,影响禽畜等的正常生长,进而对人类健康及整个生态系统构成威胁。为评估抗生素在环境中潜在的危害,本文就抗生素在环境中的迁移转化以及生物效应等多方面进行综述,并提出了今后研究的方向。     

四氯化硅泄漏迁移-转化过程数值模拟

针对四氯化硅泄漏后形成的重气云的三维大气扩散与反应转化过程采用计算流体力学进行模拟,研究了四氯化硅气体与水蒸气反应过程中不同时刻四氯化硅、氯化氢等有毒物质的空间分布与转化情形.四氯化硅受重力作用下沉并向周围扩展,迎风面处的四氯化硅下沉触碰到地面后向上风侧移动,但主体向下风向迁移.反应主要发生在气团外层,生成的毒害性氯化氢覆盖范围较四氯化硅广泛,反应物和生成物在近地面的质量分数较大;水解反应消耗水分导致脱水效应和反应放热升温,会对该区域生态造成严重危害.研究了空气湿度和风速对四氯化硅迁移转化的影响.空气湿度对四氯化硅质量分数影响较小,主要影响生成物的质量分数变化,湿度越大氯化氢质量分数越高.风速主要影响反应物和生成物达到质量分数分布波峰的时间,风速越大,高质量分数氯化氢的存在时间越短.     

水环境中的碘化X-射线造影剂及其去除工艺研究进展

碘化X-射线造影剂(Iodinated X-ray contrast media,ICM)在水环境中被广泛检出,因其近期被发现是碘化消毒副产物的前体物而受到越来越多的关注.本文总结了ICM在污水、地表水和饮用水等水环境中的污染现状;分析了ICM的转化产物及转化机制;重点介绍了ICM的去除工艺,包括高级氧化技术、辐射技术以及生物降解转化技术;讨论了ICM及其降解转化产物可能对环境造成的生态风险.最后,本文对未来ICM的研究前景进行了展望.     

炼金区土壤中汞形态分布及其生物有效性

采用修正的Tessier方法和回归、偏相关等分析技术,研究了某金矿附近土壤中汞的赋存状态及其相互转化关系和生物可利用性.结果显示该区土壤中各形态汞的含量趋势为:有机结合态残渣态可交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态,其中有机结合态汞所占比重最大在60%以上,是最重要的赋存形态;土壤中各形态汞不是独立存在的,内部存在一定的转化关系,如碳酸盐结合态汞可以转化成铁锰氧化态、残渣态的汞,而铁锰氧化态的汞与残渣态的汞之间却存在着一定的竞争关系,这种转化关系在外界条件的影响下处于一种动态平衡状态;土壤中的可交换态和有机结合态是较容易被植物吸收利用有效态的汞,其他形态汞被植物吸收较少.     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.