岩溶关键带微量元素运移的时空变化:以豫西鸡冠洞为例

为探索岩溶关键带元素运移时空变化特征及过程,自2009年10月至2015年5月对我国北方典型岩溶关键带——河南西部鸡冠洞相互作用带中各组分(大气降水、土壤、基岩、洞穴滴水、洞穴现代沉积物)进行了连续定点监测及取样分析,共获得650个实验数据.对比了Ca、Mg、Ba、Sr、δ~(13)C及元素比值在不同组分中的变化情况及运移规律.结果表明:(1)土壤与基岩是滴水的主要物质来源,Mg、Ba、Sr符合"土壤-基岩"二元物源模型,但各自所占比例并不相同.(2)在空间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移相互联系.滴水继承了土壤及基岩的信号,现代沉积物又能延续滴水各元素的信息.元素在土壤纵剖面中表现出了明显的淋溶和淀积作用,最下层土壤较好地继承了基岩中微量元素的信息.(3)在时间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移复杂多变.土壤及滴水受降水淋滤作用影响皆表现明显的季节差异,然在岩溶水运移路径、PCP作用、极端干旱和年降水雨型的影响下,滴水元素浓度旱、雨季差异明显较土壤小.而PCP作用及元素选择性淋滤等因素又改变了沉积物中元素对滴水元素的延续特性.     

土壤及土壤矿物对类胡敏酸的吸附解吸及其影响因素研究

应用平衡吸附法,研究了不同pH值、离子强度、类胡敏酸浓度和接触时间条件下,黑土、白浆土及蒙脱石对类胡敏酸(HLA)的吸附作用.结果表明:随着HLA浓度的增加,土壤及蒙脱石对HLA的吸附量增加.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附等温线均为L型,其吸附不可逆性表现为白浆土＞蒙脱石＞黑土.通过Langmiur方程计算,蒙脱石、白浆土对HLA达到吸附平衡时的最大吸附量分别为764.7、790.3 mg·g-1,而黑土为35.27 mg·g-1.Freundlich方程可以很好地描述白浆土、蒙脱石对HLA的吸附和解吸等温线,而Temkin方程可以很好地描述黑土对HLA的吸附和解吸等温线.同时,3种材料的吸附自由能△G°＜0,吸附热Qm ＞0,表明其对HLA的吸附是自发的、放热的过程.随着pH的升高,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量减少;随离子强度的增加,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量增大.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附动力学过程划分为快反应和慢反应阶段,其中,蒙脱石、白浆土对HLA的吸附动力学过程用一级动力学方程拟合的效果最好,而对黑土而言,用Elovich方程描述更合适.     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.     

Iron and lead ion adsorption by microbial flocculants in synthetic wastewater and their related carbonate formation

Although microbial treatments of heavy metal ions in wastewater have been studied, the removal of these metals through incorporation into carbonate minerals has rarely been reported. To investigate the removal of Fe^3＋ and Pb^2＋, two representative metals in wastewater, through the precipitation of carbonate minerals by a microbial flocculant （MBF） produced by Bacillus mucilaginosus. MBF was added to synthetic wastewater containing different Fe^3＋ and Pb^2＋ concentrations, and the extent of flocculation was analyzed. CO2 was bubbled into the mixture of MBF and Fe^3＋/Pb^2＋ to initiate the reaction. The solid substrates were analyzed via X-ray diffraction, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The results showed that the removal efficiency decreased and the MBF adsorption capacity for metals increased with increasing heavy metal concentration. In the system containing MBF, metals （Fe^3＋ and Pb^2＋）, and CO2, the concentrated metals adsorbed onto the MBF combined with the dissolved CO2, resulting in oversaturation of metal carbonate minerals to form iron carbonate and lead carbonates. These results may be used in designing a method in which microbes can be utilized to combine CO2 with wastewater heavy metals to form carbonates, with the aim of mitigating environmental problems.     

矿产资源开发与矿山环境保护战略研究

本文在收集大量数据资料基础上,阐述了我国矿产资源特征与开发现状,论述了我国主要矿山地质环境问题及其危害,深刻剖析了产生诸多矿山地质环境问题的根源,提出了矿产资源可持续开发利用与矿山环境保护的对策建议。为促进矿产资源开发与矿山环境保护协调发展提供参考。     

三峡库区消落带生态环境问题探讨

三峡工程的竣工,在库区两岸形成了垂直高差达30m的涨落地带,称之为消落带,对水库的实际运行影响深远。通过对这片区域特点和现状的研究,总结了当前三峡库区消落带出现的各种环境问题,如生态破坏、环境污染、景观影响、疾病问题、地质灾害等。针对各类环境问题的出现,提出了生态恢复、污染预防与治理、合理规划管理、出台相应政策等解决方法和控制措施,以期实现库区消落带的保护和充分利用,为库区社会、经济、环境的可持续发展提供参考。     

铊在矿物胶体和天然有机质界面上迁移转化行为的研究进展

铊(Tl)是典型的毒害重金属元素之一,对生物体的毒性高于Hg、Cd和Pb等元素。铊在天然水环境相关介质中的背景含量较低,但可通过各种工业活动大量进入水体环境,借由水体迅速迁移扩散,对生态系统造成巨大的环境隐患。本文总结了铊在水体中的分布特征,并重点阐述了铊在矿物胶体和天然有机质(腐殖酸)等界面上迁移转化行为的研究进展。研究表明,铁(氢)氧化物、锰(氢)氧化物均能在一定程度上吸附水体中的Tl(I),铊在一些锰(氢)氧化物表面的吸附行为可能会涉及Tl(I)在矿物表面的氧化还原机制。矿物表面对铊离子的吸附作用不仅与矿物的组成成分有关,还可能与矿物组成成分的晶型结构密切相关。天然有机质对铊迁移转化影响作用的研究目前主要偏重天然腐殖酸对铊的络合作用。因此,要加强的研究铊分别在不同种类、不同晶型的矿物和不同类型的天然有机质界面上的迁移转化行为,并借助高精度的价态和结构分析手段从分子水平上探讨其迁移转化机理。了解铊在水体中的迁移转化有助于深入认识铊的环境地球化学行为,并为研究铊的污染治理提供理论基础。     

用H-Kappa方法反演龙门山断裂带及其邻区的莫霍面深度及波速比分布

利用龙门山断裂带及其邻近地区地震台站的远震波形记录,采用时间域迭代反褶积技术求取接收函数,并用多次反射波能量扫描求极大值和波形叠加反演的方法(H-Kappa方法)计算出台站下方的莫霍面深度和波速比。结果显示:莫霍面位于扬子地台西缘部分向西侧倾斜缓降,深度在40～48 km变化,地壳平均波速比值为1.81;都江堰、汶川、耿达一带处在龙门山推覆体范围之内的莫霍面起伏变化不大,深度在45 km左右,地壳平均波速比值为1.707 5;龙门山断裂带西侧的松潘—甘孜地块的平均地壳波速比为1.76,莫霍面深度南面部分比北面深约10 km,呈南深北浅状。     

滇池湖滨带湿生乔木湿地构建技术研究

采用以草本植物为主构建的湖滨湿地存在的主要问题是挺水植物繁殖速度快,生物量大,如每年不及时对死亡植株进行收割,会加快湖泊淤积速度,对湖泊水体造成二次污染;大面积湿地挺水植物的管护和收割,势必造成湿地管理强度和费用大幅提高。针对上述问题,文章重点介绍了在滇池草海湖滨带中以湿生乔木植物代替草本挺水植物的湖滨湿地构建技术现场试验研究成果,在湖滨带基底修复的基础上,选择垂柳、滇杨、中山杉、水杉、池杉和竹子等湿生植物开展现场试验,研究结果推荐适应能力较强、成活率较高和景观效果好的垂柳、中山杉为滇池湖滨带湿生乔木湿地构建的主要树种,为受损湖泊湖滨带生态修复提供借鉴。     

柄海鞘中矿物元素含量分析

采用微波消解—火焰原子吸收分光光度法对烟台海域柄海鞘中Mg,Fe,Ca,Mn,Zn,Co,Cu,Ni,Pb,Cr,Cd共11种矿物元素的含量进行了测定。方法的相对标准偏差为0.07%～2.85%,回收率95%～103%。柄海鞘的外背囊和内囊中含有人体必需的矿物元素Cu,Zn,Fe,Mn,Co,Ni,Cr,Ca,Mg和少量的有害元素Cd和Pb,它们的含量顺序依次为:Mg>Mn>Fe>Ni>Ca>Zn>Cu>Cr>Pb>Co>Cd。大规格的海鞘中的各种矿物元素含量均高于中、小规格的海鞘。各种元素在外被囊中的含量要高于内囊。