中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

柴油/碳酸二甲酯燃烧颗粒的微观结构和分形特征

为降低柴油机颗粒物排放,探讨了柴油机燃用柴油/碳酸二甲酯混合燃料燃烧颗粒微观结构和分形特征的变化规律. 采用扫描电镜、透射电镜和SAXS(同步辐射小角X射线散射)相结合的方法,针对DMC(碳酸二甲酯)添加量(以w计)对柴油机燃烧颗粒微观结构和分形特征参数的影响规律进行了研究. 结果表明:与柴油燃烧颗粒相比,D10〔w(DMC)为10%〕、D20〔w(DMC)为10%〕燃烧颗粒的碳粒子平均层面间距分别增加了5.3%、15.1%,弯曲度平均值分别增加了4.0%和10.3%,表明燃烧颗粒的氧化活性增加;与柴油相比,D10、D20燃烧颗粒的质量分形维数分别增加了0.44和0.52,下限均升高了0.2,SAXS与电镜图像对燃烧颗粒的质量分形维数的分析结果相一致,即质量分形维数随DMC添加量的增加而升高,表明燃烧颗粒的团聚程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒表面分形维数的下限分别升高了0.1和0.2,表明其燃烧颗粒表面的粗糙程度和不规则程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒的活化能分别降低了3.9和7.9 kJ/mol,表明燃烧颗粒的氧化活性随着DMC添加量的增加而增强,验证了燃烧颗粒微观尺寸结构和分形特征的研究结果. 研究显示,柴油中添加DMC能够提高燃烧颗粒的氧化活性,燃烧颗粒的氧化活性越强,其在后处理过程中就越易被氧化,有助于降低柴油机的颗粒物排放.      

Mg2+离子对深海碳酸盐中硼的掺入和B/Ca指标的影响

对母液中Mg²⁺离子对硼掺入无机碳酸盐沉积的影响进行了研究。通过扫描电子显微镜和X射线衍射确定在Mg存在时生成的无机碳酸盐是低镁方解石。实验发现：溶液的pH值是硼进入碳酸盐的主要控制因素,低Mg²⁺方解石中硼的浓度从63.91 μg?g?1（pH?=?7.40??±??0.03）增加到582.41 μg?g^?1（pH?=?8.80??±??0.03）。Mg²⁺离子严重影响硼进入碳酸盐中的量,在相同实验条件下,硼在低镁方解石中的含量高于无Mg²⁺方解石中的含量,平均为2.57倍（1.83?—?3.56倍）。这一结果表明：有Mg²⁺离子时,硼掺入无机碳酸盐的机制和无Mg²⁺离子的是不同的。Mg²⁺离子的存在改变了晶体的形貌。这对利用B/Ca指标恢复深海碳酸盐系统研究有重要影响。     

施用牛粪肥和复混肥对碳酸盐岩试片溶蚀作用影响的室内模拟研究

农业施肥影响土壤的理化性质,影响土壤碳酸盐风化动力学,以至影响碳循环系统。本研究通过土柱模拟试验,结合底部埋置碳酸盐岩试片,依据淋滤液的水化学对比分析,研究了施用牛粪肥及复混肥对土下碳酸盐岩试片溶蚀作用的影响。结果表明,施用牛粪肥后,淋滤液中的HCO-3、C1^～、NH4＋、耗氧量（COD）、K＋、Ca2＋、Mg＋、N...     

酸性氯化铜蚀刻废液一步沉淀法制备碱式碳酸铜

以酸性氯化铜蚀刻废液为原料,在Na₂CO₃和助剂A存在下,采用一步沉淀法制备碱式碳酸铜。考察了反应pH、n（Na₂CO₃）∶n（助剂A）、反应时间和反应温度对碱式碳酸铜制备效果的影响,并采用XRD、TG 及SEM对产品进行了表征。实验结果表明：在反应pH 7.0、沉淀剂配比n（Na₂CO₃）∶n（助剂A）=1∶2、反应时间1.0 h、反应温度70 ℃的条件下,产品的w（Cu²⁺）达55.62%,w（Cl^-）为0.013%,符合HG/T 4825—2015《工业碱式碳酸铜》的要求;蚀刻废液中Cu²⁺的回收率接近100%。表征结果表明,制得的产品为单一组分CuCO₃·Cu（OH）₂,小颗粒为直径1.8~5.4 μm的不规则球形,团聚后的大颗粒呈姜块状形貌,粒径为48~75 μm。     

Remediation of 2,4-dichlorophenol-contaminated groundwater using nano-sized CaO2 in a two-dimensional scale tank

• Nano CaO₂ is evaluated as a remediation agent for 2,4-DCP contaminated groundwater. • 2,4-DCP degradation mechanism by different Fe²⁺ concentration was proposed. • 2,4-DCP was not degraded in the system for solution pH>10. • The 2,4-DCP degradation area is inconsistent with the nano CaO₂ distribution area. This study evaluates the applicability of nano-sized calcium peroxide (CaO₂) as a source of H₂O₂ to remediate 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) contaminated groundwater via the advanced oxidation process (AOP). First, the effect and mechanism of 2,4-DCP degradation by CaO₂ at different Fe concentrations were studied (Fenton reaction). We found that at high Fe concentrations, 2,4-DCP almost completely degrades via primarily the oxidation of •OH within 5 h. At low Fe concentrations, the degradation rate of 2,4-DCP decreased rapidly. The main mechanism was the combined action of •OH and O₂^•−. Without Fe, the 2,4-DCP degradation reached 13.6% in 213 h, primarily via the heterogeneous reaction on the surface of CaO₂. Besides, 2,4-DCP degradation was significantly affected by solution pH. When the solution pH was>10, the degradation was almost completely inhibited. Thus, we adopted a two-dimensional water tank experiment to study the remediation efficiency CaO₂ on the water sample. We noticed that the degradation took place mainly in regions of pH<10 (i.e., CaO₂ distribution area), both upstream and downstream of the tank. After 28 days of treatment, the average 2,4-DCP degradation level was ≈36.5%. Given the inadequacy of the results, we recommend that groundwater remediation using nano CaO₂: (1) a buffer solution should be added to retard the rapid increase in pH, and (2) the nano CaO₂ should be injected copiously in batches to reduce CaO₂ deposition.     

利用矿化垃圾层预防和控制渗滤液导排系统堵塞

在卫生填埋场中,垃圾渗滤液导排系统堵塞普遍存在,悬浮固体形成的物理堵塞、有机物降解和金属离子沉淀导致的生物-化学堵塞是引起导排系统堵塞的关键因素.本文构建了"矿化垃圾+砾石层导排"的渗滤液下渗装置,通过矿化垃圾预处理渗滤液中悬浮固体和有机物以控制导排系统发生的物理和生物-化学堵塞.结果表明,在矿化垃圾层,渗滤液中化学需氧量(COD)和悬浮固体(SS)去除较多,去除率分别达到了85%和87%,并且Ca²⁺浓度也出现了波动较大的现象;然而,渗滤液在砾石层下渗过程中,其COD、SS和Ca²⁺浓度保持稳定.并且,砾石层可排水孔隙率在长期运行的过程中没有明显变化,表明渗滤液在砾石导排层没有形成明显的沉淀.与此同时,在没有添加矿化垃圾的对照组发现,砾石层可排水孔隙率减少最多的区段是渗滤液的进水点位(可排水孔隙率减少达到了53%),即渗滤液有机负荷最大处的饱和砾石层堵塞最为严重,其无机堵塞物主要是碳酸钙等.因此,在渗滤液流入砾石层前,采用矿化垃圾层部分饱和的方式对渗滤液中有机物和悬浮固体进行预处理,可以预防和控制渗滤液在砾石层形成沉淀堵塞.研究为填埋场的运行管理渗滤液导排系统堵塞提供了新的思路和方法.     

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用 Langmuir方程描述,而 Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2￠均大于0.90,达到极显著水平(P<0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.     

碳酸盐体系中pH对Cu2+诱导结晶过程的影响

在流化床中,以含Cu2+废水为处理对象,考察了碳酸盐体系中pH的改变对Cu2+诱导结晶过程的影响. 结果表明:当进水ρ(Cu2+)为200 mg/L、沉淀剂pH为10.2时,经回流系统拦截,微晶产率可降低0.5%~1.0%,Cu2+的去除率可达99.0%以上. 经XRD(X射线衍射)分析表明,结晶产物以碱式碳酸铜为主,晶型呈短杆状,尺寸较为均一;当沉淀剂pH升至12.2时,Cu2+的去除率降至95.0%,系统出水结晶产物晶型特征不明显,尺寸不均,XRD结果显示为氢氧化铜、碱式碳酸铜、碳酸钙等混合结晶产物,晶体衍射峰多存在宽化现象,表明高pH下结晶产物晶化程度较低.      

基于国内水泥生产现状的碳排放因子测算

水泥生产过程中碳排放因子的测算是计算水泥碳排放量的基础,为了准确测算我国水泥行业熟料煅烧阶段碳酸盐矿物分解释放CO2的碳排放因子,就需要对水泥生产线上相关样品做成分测定和综合分析.通过对国内近百条代表性较强的水泥生产线上的生料、熟料、水泥、石灰石、燃煤等样品进行钙、镁、烧失量、碳酸盐等化学成分的定量分析,并考虑新型干法窑和立窑两种生产工艺类型的差别,分析测算了基于国内水泥生产的工艺碳排放因子.结果表明:生料碳酸盐法测算碳排放因子的结果较熟料法的结果低约10kgCO2/tcl;不同窑型的碳排放因子存在明显差异,新型干法窑的碳排放因子多集中在500~520kgCO2/tcl,立窑碳排放因子多集中在480~500kgCO2/tcl;多数熟料含有少量碳酸盐.生料碳酸盐法不涉及燃煤灰分的化学成分,可以规避燃煤灰分成分的影响,测算碳排放因子采用生料碳酸盐法较准确,并且应基于不同窑型,同时考虑碳酸盐分解率问题.