沉积物与土壤有机质化学发光分析技术研究

文章提出了一种新的快速、现场分析沉积物和土壤中有机质含量以及组成特征的方法。该方法的提出建立在臭氧与沉积物和土壤中有机质发生氧化反应过程中会产生化学发光现象基础上。研究发现,不同沉积物和土壤样品由于组成结构不同,所产生的化学发光动力学曲线具有明显特异性差异。利用这种差异,通过原理试验样机所获取的样品化学发光动力学曲线,文章针对沉积物和土壤中有机质进行了初步的定量、定性含量研究,并结合现有检测方法,验证了臭氧氧化发光分析方法分析沉积物和土壤中有机质的可行性。根据实验中得到的不同沉积物和土壤样品化学发光动力学曲线具有很大信息差异的现象,进一步提出了建立沉积物和土壤中有机质特征编码"有机质指纹"的概念。     

青海湖东北岸天然草地CO2 通量变化特征

采用涡度相关法对青海湖东北岸地区草甸化草原生态系统的CO₂ 通量进行了观测,结果表明： 在生长季节(5~9 月),就日变化,08:00~19:00 为CO₂ 净吸收,20:00~07:00 为CO₂ 净排放,CO₂ 通量 净吸收峰值一般出现在12:00 时,7 月份12:00 时CO₂ 净吸收峰值为1.41 g·(m2·h)^-1;就月变化,7 月 是生长季CO₂ 净吸收最高月份,月CO₂ 净吸收量达到162.70 g·m^-2,整个生长季CO₂ 净吸收的总量达 468.07 g·m^-2。非生长季节(1~4 月及10~12 月),CO₂ 通量日变化振幅极小,最大CO₂ 净排放通量出现 在3 月,为0.29 g·(m2·h)^-1,除12 月和1 月各时段CO₂ 通量接近于零,其余月份各时段CO₂ 净排放在 0.02~0.29 g·(m2·h)^-1;3 月是全年CO₂ 净排放的最高月份,全月CO₂ 净排放量为72.33 g·m^-2,整个非生 长季CO₂ 净排放为319.78 g·m^-2。结果表明,无放牧条件下青海湖东北岸地区草甸化草原,全年CO₂ 净吸收量达148.30 g·m^-2,是显著的CO₂ 汇。     

渤海湾和黄河口外表层海水中芳烃的组成、分布及来源

以渤海湾海域及黄河口外海域为研究区,采用GC/MS检测手段对两海域表层海水中多环芳烃组分进行定性和定量分析,并分析其主要组成、分布、来源及输入方式,从而对多环芳烃污染状况进行初步评价。定量分析的结果表明,渤海湾海域17种多环芳烃含量为82.6~181.8 ng/L,黄河口外海域为43.7~122.4 ng/L。与国内外其他海域海水或沉积物相比,研究区多环芳烃的污染属于中等水平;通过对研究区域表层海水中芳烃组成特征的分析得出,多环芳烃主要来自化石燃料的燃烧,其中黄河口外远岸海域多环芳烃以石油来源为主,兼有燃烧来源。两海域均为近岸以燃油排放为主,远岸以燃煤排放为主。     

Characterization of organic matter in total suspended particles by thermodesorption and pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry

The organic matter in tropospheric aerosol plays an important role in atmospheric physical and chemical processes. The bulk of organic matter, representing a significant proportion of the total suspended particulate (TSP) mass, is bound to polymeric material whose structure and properties are largely unknown. Here we used thermodesorption gas chromatography/mass spectrometry (Td- GC/MS) to study organic compounds of low molecular mass and pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) to characterize the chemical structure of macromolecules in TSP samples collected in di erent seasons from di erent sites in Guangzhou. n-Alkanes, fatty acids and nitriles were the predominant compounds in the thermodesorption products, whereas aromatics, fatty acids, nitriles and n-alkanes/alkenes were the major compounds in the pyrolysates. The results indicated that aromatics were main units in macromolecules. The fatty acids and nitriles formed from carboxylic ammonium salts were detected in both thermodesorption products and pyrolysates at a certain concentration, indicating the importance of these compounds in TSP formation. The TSP source mainly determined the occurrence of compounds in samples from urban, suburban and forest sites, whereas the TSP source and formation process maybe controlled the seasonal variation in compounds detected. High levels of nitriles in summer samples from suburban and forest sites coincide with the release of ammonium from the land and of fatty acids from vegetation at these sites.     

基于稳定同位素示踪的流域颗粒有机物质来源辨析

为有效控制流域水质污染,保证饮用水水源的水质安全,通过采集和测定流域内土壤、植物以及河流断面水体悬浮颗粒有机质(POM)在枯水期和丰水期的碳、氮稳定同位素值和C/N比值,对石头口门水库汇水流域水体POM的来源进行研究.结果表明,水体中POM主要来源于土壤有机质,其贡献为69.2%,藻类等大型水生生物和浮游植物的贡献分别为23.1%和7.7%.流域水体中POM的来源存在时空差异.丰水期,浮游植物和藻类等大型水生植物的贡献均为15.4%,而枯水期后者的贡献提高到了30.8%.水体POM主要来源于双阳河和饮马河下游的土壤有机质,说明该区域土壤侵蚀较重,易发生非点源污染;岔路河和饮马河上游支流小黄河,水体POM以浮游植物的贡献占主导,其贡献分别为86.3%和94.8%,这些区域侵蚀较弱,非点源污染发生的风险小;大中型水库区域的POM主要由藻类等大型水生植物贡献,表明悬浮颗粒物在进入水库后可能发生了明显沉积.     

中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

烧失量法测定土壤有机质含量的实验条件探究

烧失量法是测定有机质含量的可靠手段,以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用于土壤学、地质学、湖泊学等研究中。但由于对煅烧过程的研究较少,煅烧条件的选择不统一,使得不同实验条件下测定结果的可比性较差。本研究使用带烧失称重系统的马弗炉,对中国北方有机质含量不同的三种类型土壤进行了烧失量测定实验,通过观察土壤重量随温度和时间变化的连续失重过程,对煅烧温度、煅烧恒温时长、样品量及升温速率等实验条件进行了系统研究,确立了烧失量法适宜的实验条件组合。实验结果表明:升温速率宜选择3℃/min;样品量建议选用3~5 g,有机物含量低的样品可适量增加;不同类型土壤的适宜煅烧温度略有差别,黑土和栗钙土建议选用550℃,而黑垆土选用500℃或550℃;恒温2h可获得较为稳定的烧失量结果。     

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%;在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L);c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.      

黄土高原及周边地区土壤有机质对现代土壤磁化率的影响

磁化率是黄土-古土壤序列古气候研究的一个重要指标。本文调查了黄土高原及周边地区三种类型土壤的磁化率、土壤有机碳含量、有机碳同位素组成和碳氮比值等指标。样品采集自黄土-沙漠过渡区、黄土塬面和森林地区,代表了黄土高原地区主要的土壤类型。结果显示:黄土塬面、林区、黄土-沙漠过渡区土壤的磁化率变化区间分别为26.6×10~(-8)—61.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)、68.6×10~(-8)—107.5×10~(-8) m~3?kg~(-1)、8.5×10~(-8)—44.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)。黄土塬面土壤有机碳含量在0.05%到0.62%之间变化,而林区土壤的有机碳含量在1.19%到3.35%间变化。黄土塬面的土壤C/N比值也较低,在0.6到6.1之间变化,林区样品C/N比值在6.2到11.83之间变化。黄土-沙漠过渡区土壤磁化率较低,森林地区土壤磁化率较高,土壤磁化率与有机碳含量、C/N比值呈正相关关系。笔者认为有机质含量增加对土壤的磁化率增强有明显贡献。有机质含量较高时,更适宜土壤中磁性细菌的生长。同时,较高的有机质含量指示着较高植被覆盖,这也对土壤中磁性矿物增加有一定贡献。燃烧有机质还会使非磁性矿物更易转化为磁性矿物。这些因素都会增强土壤的磁化率。     

5种复垦植物对铁尾矿养分及微生物的影响

利用沙枣、柽柳、白柠条、杨柴和八宝景天等5种植物用于铁尾矿现场小区试验,研究植物生长2a后对于铁尾矿养分及微生物的影响。结果表明:沙枣可显著促进铁尾矿中氮素积累,白柠条和八宝景天对速效氮提升效果较好。白柠条、杨柴、八宝景天3种植物根际铁尾矿中全磷含量较高;白柠条根际尾矿中速效磷含量最高。铁尾矿中有机质含量以柽柳和杨柴2种植物最高。杨柴根际铁尾矿中细菌、真菌和放线菌的数量在5种植物中均居首位,而八宝景天根际铁尾矿中3种微生物数量均最低。微生物总数由高到低依次为:杨柴沙枣白柠条八宝景天柽柳。总之,杨柴和沙枣2种植物可以提升铁尾矿养分及微生物数量上,更适于作为铁尾矿上生态重建植物。