广西中东部9县区农田土壤Se输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中Se的输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降是Se的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为6.36 g/(hm~2·a),灌溉水输入通量次之,施肥输入通量明显较低,三者对土壤Se输入的贡献率分别为70.93%、27.35%和1.72%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降贡献比例大部分在50%以上。因此,大气干湿沉降是研究区Se的主要输入途径。研究区Se输入通量与进入农田土壤的As、Cd、Cr~(6+)、Hg、Pb 5种重金属元素总量在各地区间的差异以及三种输入途径所占比例方面表现基本一致,说明外源输入在带入有益元素Se的同时也带入了一定量的重金属元素,因此要严格预防和控制外源输入造成的土壤重金属污染。     

广西中东部9县区农田土壤Cd输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中的Cd输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降、化肥和灌溉水为Cd的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为5.01 g/(hm2·a),化肥和灌溉水通量则明显较低,三者对土壤Cd污染的贡献率分别为90.65%、3.02%和6.33%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降所占贡献比例均在60%以上,最高达到97.74%。因此,大气干湿沉降是研究区Cd的主要输入途径,大气环境质量监控应该给予足够的重视。如果不考虑农田土壤Cd的输出通量,当前的Cd年平均输入通量可引起土壤Cd质量分数升高0.002×10-6·a。研究区内象州县Cd输入通量最高,并且主要以活动态形式存在于表层土壤中,生物可利用性高。     

成都经济区农业生态系统土壤镉通量研究

以四川成都经济区农业生态系统中的重金属Cd为对象,对其在土壤中的输入输出通量进行初步探索。综合各方面的因素,确定以大气干湿沉降、灌溉水、化肥为输入途径和农作物为输出途径进行研究。经过计算,经济区大气干湿沉降通量平均值为17.76g/hm2·a,灌溉水和化肥通量明显较低,三者对土壤Cd污染的贡献率分别为86%、10%和4%。对于6个不同的地区,三者比例略有差别,大气干湿沉降所占比例最高达94%,最低也达到了77%。Cd通过农作物收割输出的量相对较小。土壤Cd年净增量主要受大气干湿沉降的制约,因此大气环境质量应是重点监控的对象。以耕作土体为研究介质,经估算,当前的Cd年平均通量可引起土壤Cd的质量分数升高0.006mg/kg。     

农田生态系统区域生态地球化学评价的示范研究:以成都经济区土壤Cd为例

选择成都经济区作为典型研究区,以Cd为代表,在生态地球化学填图的基础上开展农田生态系统生态地球化学评价的示范性研究。布置采集了58个大气干湿沉降、86个化肥、121个灌溉水、276个农作物样品,分析和计算了Cd等重要元素的含量和通量。结果显示,研究区局部地段地表土壤Cd环境质量较深部有恶化之势,部分水稻籽实Cd含量已超过无公害食品标准;大气干湿沉降物输入到农田生态系统中的Cd平均通量为17.76g/(hm2·a),占总输入通量的85.20%,是研究区外源Cd的主要输入途径;下渗水(2.34g/(hm2·a))和作物收割(1.87g/(hm2·a))是Cd的主要输出途径;全区外源输入Cd可使土壤中的Cd含量以0.006mg/kg的年速率递增;在Cd输入-输出通量不变的情况,预测未来20a研究区三级土壤面积将增加2~3倍,适耕土地面积将全面缩小;研究区因酸雨沉降和施肥等因素使土壤pH值下降的平均速率为0.106a-1,其中化肥施用的贡献率为89.62%。预警研究显示,目前研究区95%的水稻生产是安全的,但预测20a后研究区土壤质量退化明显,近70%安全土壤等级降为一般土壤,须报警土壤面积也将由目前的不足4%快速上升至27%。     

北京农田生态系统土壤重金属元素的生态风险评价

2005-2006年期间,分别采集了北京农田生态系统的大气干湿沉降、灌溉水和化肥3种外源输入的样品,共计63件。3种来源样品的年输入通量的定量计算和对比表明,不同地区不同输入途径的重金属元素的年输入通量差异较大,研究区农田土壤中重金属元素的主要输入途径是大气干湿沉降。如果不考虑农田生态系统的外源输出量,按照目前的污染速度,50年后怀柔和大兴地区表层土壤中cd的含量可突破国家土壤环境质量碱性土壤的二级标准。污染情况比较严重,应引起足够的重视。其他地区的外源输入在相当长的一段时间内不会引起表层土壤重金属元素的含量发生质的变化。     

南京沿江地区大气干湿沉降对农用地土壤重金属含量的影响

为查明大气干湿沉降对农用地土壤环境的影响大小,通过估算干湿沉降通量、计算并分析重金属元素含量及其变化率,探讨了南京沿江地区干湿沉降中8种重金属元素输入对农田土壤重金属累积的影响。结果表明：干湿沉降物中重金属元素含量明显高于周边土壤的重金属元素为Cd,干沉降中的Cd平均含量达0.84 mg/kg,是农用地土壤污染筛选值的2.8倍;As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的年沉降通量平均值分别为12.1、1.60、89.1、47.9、0.092、46.6、36.6、116 g/(hm²·a);大气干湿沉降物对土壤影响最显著的重金属元素为Cd,大气干湿沉降1年后的增量为5.33 ng/g,年变化率达1.38%,表明大气沉降物为研究区农田土壤中重金属Cd的重要来源之一。     

江西省鄱阳湖流域农田生态系统土壤Se元素含量变化研究

以江西省鄱阳湖流域农田生态系统中Se元素为研究对象,以大气干湿沉降、灌溉、施肥、喷施农药为输入途径,以农作物收割、地表径流以及Se升华为输出途径对Se的生物地球化学循环规律进行研究。结果表明,鄱阳湖流域Se元素的大气干湿沉降通量密度平均值为6.90g/(hm2.a),灌溉、施肥、喷施农药通量密度明显较低,它们对土壤Se元素的富集贡献率分别为77%、20%、1%和2%。Se通过升华输出通量密度相对较小,土壤Se年净增量主要受大气干湿沉降的制约。以20cm厚的耕作土体为研究介质,经估算,当前的Se年平均通量密度可引起土壤Se质量分数升高0.007mg/kg。20a后研究区富硒土壤将由目前5 960km2增加至6 672km2。研究中未考虑天降水下渗问题,这对中国南方土壤中元素的地球化学行为有非常重要的影响。     

北京平原区元素的大气干湿沉降通量

从2005年11月到2006年11月,采用被动方式同时采集了北京市平原区10个地点的大气干、湿沉降样品共计39件.分析干、湿沉降样品中K、Na、Ca、Mg、Cd、Hg、Pb、As、B、Mo、Mn、Zn、Cu、Cr、Ni元素的含量,分别计算出各元素的年沉降通量.其中,有害金属元素Cd、Hg、Pb、As的年沉降通量的平均值分别为2.36、0.24、219.95、29.00(g/hm2·a).对比后发现,研究区大气Cd和Hg的年输入通量远远低于四川成都经济区,Cd和Hg的大气污染状况相对南方地区较轻,As和Pb的年输入通量相对成都经济区差异较小.研究区元素的大气沉降通量与同点位的土壤元素的相关分析表明,元素的沉降通量并不是农田生态系统中土壤元素的主要输入途径,大气沉降中的元素主要来自远源.     

大气干湿沉降: 地下河多环芳烃的重要来源——以广西清水泉地下河为例

为证实大气干湿沉降物是岩溶地下河中多环芳烃(PAHs)的来源,研究选择了某城市典型的岩溶地下河水源地作为研究地点,采用大气干湿采样器、聚氨酯泡沫(PUF)大气被动采样器分别采集大气及其干湿沉降物样品,同时采集地下河水样和分层采集流域土壤,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了16种PAHs优先控制污染物。结果表明,地下河流域大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为147.26 ng·(m2·d)-1,流域PAHs沉降量为1943.8 g;大气中的PAHs浓度为45.33 ng·m-3;地下河水中PAHs浓度平均值为220.98 ng·L-1;土壤中PAHs浓度为38.72 ng·g-1;大气、降雨和土壤中PAHs组成以2~3环的萘、芴、菲、荧蒽、芘5种为主,地下河水中以芴、菲、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[a]芘6种为主。利用地下河多介质中的16种PAHs成分谱、特征比值结合它们的物理化学性质进行PAHs的源解析,研究显示大气干湿沉降是岩溶地下河水中多环芳烃的主要污染源之一,这归因于岩溶地区防污性能的脆弱性。     

成都经济区As等元素大气干湿沉降通量及来源研究

2004年8月—2005年8月在四川省成都、德阳等6万km2的农田区进行了为期一年的大气样品采集,共采集干、湿沉降样品28件,分别测试干、湿沉降中B、Mo、Mn、Zn、As、Cd、Hg、Pb、K、Ca、Na和Mg元素含量,计算获得各元素的年沉降通量;其中4种有害元素年沉降通量平均值分别为As2.77mg.m-2.a-1、Cd1.77mg.m-2.a-1、Hg0.10mg.m-2.a-1、Pb45.95mg.m-2.a-1。应用主成分分析对大气干湿沉降中各元素进行区分,取得了相当好的结果。其中第一主成分为Hg、Pb、Zn、Cd、Mo和As;第二主成分为K、Mg、Na、Mn和B;第三主成分为Ca。主成分对原始变量解释度达到94.88%,第一主成分说明Hg、Pb、Zn、Cd、Mo和As是影响大气质量的主要因素。将各干湿沉降接收点元素沉降通量与相应点位土壤元素含量进行相关分析表明,Pb、Hg在两种介质中相关性显著,说明土壤中Pb、Hg积累与大气干湿沉降具有密切关系,其他元素来源则更为复杂。通过不同地区重金属元素沉降通量的比较发现,各地区元素沉降通量差异明显,其中成都和德阳两地As、Cd、Hg、Pb沉降量显著较高,说明沉降中污染元素来源与不同地区工矿企业类型和数量有关。     

安徽旌德-宁国地区大气干湿沉降地球化学特征及评价研究

以安徽旌德-宁国地区大气干湿沉降物为研究对象,共采集6处干湿沉降物样品24件,对大气干湿沉降元素含量特征、通量特征进行对比分析,对干湿沉降元素含量及分布特征加以统计研究,并开展大气干湿沉降环境地球化学评价.结果显示：1）大气干湿沉降元素主要以矿物相形式存在或吸附在固体颗粒上,且受周边环境影响;2）干沉降中Cd、Se的高含量会对研究区土壤污染造成较大影响,湿沉降中部分样点pH超灌溉水水质标准,所有点均达到地表水Ⅱ类环境质量标准;3）区内重金属元素年沉降通量密度为,As年沉降通量低,Hg、Ni、Pb、Cr、Cu、Cd偏低,Zn偏高;4）大气干湿沉降重金属元素通量一般表现为丘陵山区小于城镇及工矿区,主要受燃煤燃烧、尾气排放及人为活动等影响;5）大气干湿沉降物环境地球化学单指标和综合指标评价结果均为一等.     

祁连山疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量特征

研究青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量有助于准确估算该区域的土壤CO₂排放, 对认识高原土壤碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义. 利用静态箱-气相色谱法和LI-8100土壤CO₂通量自动测量系统对疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量进行了定期观测, 结合气象和土壤环境因子进行了分析. 结果表明: 整个观测期高寒草甸土壤表现为CO₂的源, 土壤CO₂通量的日变化范围为2.52～532.81 mg·m^-2·h^-1. 土壤CO₂年排放总量为1 429.88 g·m^-2, 年均通量为163.23 mg·m^-2·h^-1; 其中, CO₂通量与空气温度和相对湿度、活动层表层2 cm、10 cm、20 cm、30 cm 土壤温度、含水量和盐分均显著相关. 2 cm土壤温度、空气温度和总辐射、空气温度、2 cm土壤盐分分别是影响活动层表层2 cm土壤完全融化期、冻结过程期、完全冻结期、融化过程期土壤CO₂通量的最重要因子. 在完全融化期、冻结过程期和整个观测期, 拟合最佳的温度因子变化分别能够解释土壤CO₂通量变化的72.0%、82.0%和38.0%, 对应的Q₁₀值分别为1.93、6.62和2.09. 冻融期(含融化过程期和冻结过程期)和完全冻结期的土壤CO₂排放量分别占年排放总量的15.35%和11.04%, 在年排放总量估算中不容忽视.     

浙东沿海某地区大气干湿沉降对土壤重金属 元素含量的影响

基于对浙东沿海某典型固废拆解区重金属元素大气干湿沉降特征的研究,探讨了重金属元素干湿沉降输入对土壤环境的影响。结果表明,研究区露天焚烧等不规范的固废拆解行为造成大气质量恶化,对土地质量造成严重的负面影响。区内干、湿沉降中Cd、Cu、Pb、Zn、Ni等重金属元素的含量均远高于浙江省干、湿沉降平均值和其它相关标准值,并且其年沉降通量在省内居高,尤其是Cu、Zn两种元素每年每平方百米沉降通量分别达7108g、11420g。研究显示,大气沉降能大大增加研究区土壤重金属元素的含量水平,Cu、Zn、Cd、Pb平均年增加量分别达3426ng/g、5819ng/g、6.50ng/g、582ng/g,并且年增加率较大,Pb、Cu、Zn等重金属元素的年增加率达0.5%以上。     

若尔盖高原草甸土与泥炭土氧化CH4研究

若尔盖高原草甸土氧化大气CH₄的速率为-0.092～0.125 ng·g^-1·h^-1,氧化速率随着土壤深度的增加而减小,深度超过25cm的土层没有氧化大气CH₄的潜力;而高原泥炭土CH₄排放速率为0.236～1.088 ng·g^-1·h^-1,排放速率亚表层土(10～25 cm)最大.两种土壤均能氧化高浓度CH₄,泥炭土氧化大气浓度CH₄的速率是草甸土的15～22倍.两种土壤不同层次氧化高浓度CH₄的潜力都没有显著差异.降水减少或人为排水导致的泥炭地水位下降,将加强若尔盖高原土壤氧化CH₄从而减少CH₄排放.     

武汉市大气干湿沉降中溶解态黑碳的季节分布特征

本研究采集了武汉市城区2018年3月至2019年2月的大气总沉降及湿沉降样品,使用苯多羧酸法测定溶解态黑碳含量,并结合气象条件分析溶解态黑碳沉降通量季节变化特征及其影响因素.结果表明,总沉降中溶解态黑碳月浓度范围为0.12～0.83 mg/L,均值为0.40 mg/L,湿沉降溶解态黑碳浓度范围为0.04～0.18 mg...     

Chemical Weathering and CO2 Consumption of Chishuihe River Basin,Guizhou Province

Carbon sink produced during rock weathering is critical to global carbon cycles. In this work, we analyzed the major ion chemistry of the Chishuihe River Basin, and the major ion composition of the Chishuihe River system and the principal component analysis was applied for estimating the weathering rate and atmospheric CO₂ consumption via the rock chemical weathering. The results demonstrated that the chemical composition of the river was dominated by Ca²⁺, Mg²⁺, HC and S. The average concentration(317.88 mg/L) of the total dissolved solids within the Chishuihe River was higher than the average value (65 mg/L) of world rivers. The Gibbs graph combining major ion element ratio analysis indicated that the catchment major ion composition mainly originated from rock weathering, primarily from carbonate weathering, sparsely from silicate weathering. Carbonate and silicate weathering contributed 70.77% and 5.03% separately to the dissolved loads. The anthropogenic and precipitation impact was limited. According to calculation based on principal component and the ion composition characteristics, the chemical weathering rate was 126.716 t/(km²·a), significantly higher than that of the Yellow River and Yangtze River, and also higher than the average rate of the global major rivers. The CO₂ consumption flux based on annual average runoff was 10.96×10⁹ mol/a, and the CO₂ consumption rate by chemical weathering was 5.79×10⁵ mol/(km²·a).     

疏勒河上游多年冻土区植物生长季主要温室气体排放观测

选取青藏高原东北部疏勒河上游多年冻土区的高寒草甸样地为研究对象, 对2011年植物生长季(6-10月)主要温室气体(CO₂、 CH₄CH₄和CO₂)的排放进行了观测. 结果显示: 疏勒河上游多年冻土区高寒草甸地表CO₂、 CH₄和N₂O排放速率范围分别为7.58~418.60 mg·m^-2·h^-1, -0.20~0.14 mg·m^-2·h^-1和-27.22~39.98 μg·m^-2·h^-1. 0~10 cm土壤温度、 含水量和盐分与CO₂和CH₄排放速率显著相关, 但与N₂O排放速率无显著相关. 日均排放速率显示, CO₂和N₂O在整个观测期均表现为排放; CH₄在植物返青期和生长旺盛期表现为排放, 在枯黄期伴随表层土壤发生日冻融循环时为吸收. 从9月30日12:00-10月6日14:40, 表层0~10 cm土壤经历了3次日冻融循环, CO₂和N₂O日均排放速率分别由冻融前的60.73 mg·m^-2·h^-1和9.91 μg·m^-2·h^-1提高到122.33 mg·m^-2·h^-1和11.70 μg·m^-2·h^-1. 土壤温度、 含水量和盐分是影响CO₂和CH₄排放的重要因子, 表层土壤冻融交替作用可提高地表CO₂和N₂O的排放速率.