论土壤修复改良的矿物技术——矿物岩石地球化学一个新的应用研究方向

中国土壤正在快速退化,导致土壤的农业生产能力和生态环境缓冲调控能力快速下降,因此亟需开展土壤修复和改良。土壤是岩石圈表层与大气圈、水圈、生物圈、人类圈长期相互作用的产物,是由地表岩石经过长期的风化成土作用过程转化而来的。植物的矿物质营养学说认为,土壤中的矿物质是一切绿色植物唯一的养料。因此,矿物技术是土壤修复与改良最重要的核心。在多年研究工作的基础上,本文将地质学、矿物学、岩石学、地球化学与土壤学、土壤生态学、植物营养学、植物栽培学等学科相结合,提出了土壤修复改良的矿物技术这一概念,并认为这是矿物岩石地球化学一个重要的、新的应用研究方向。并针对土壤修复改良提出了三大矿物技术支撑:1钾硅钙多元素微孔矿物肥料技术——着重修复土壤的农业生产能力;2重建土壤缓冲体系的黏土矿物技术——着重修复土壤的生态环境缓冲调控能力;3固土治沙的矿物胶凝技术——主要修复土层流失导致的沙漠化、荒漠化。     

矿物改良剂在重金属污染土壤修复中的应用——湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

<正>本文介绍了我国土壤重金属污染现状及重金属在土壤中的存在状态。就石灰、磷酸盐、沸石等无机矿物作为改良剂原位修复重金属污染土壤的改良效果、改良作用机制、存在问题及国内外研究进展做了简要综述,并对此方面研究的未来趋势提出展望。     

提高化肥利用率途径的土壤磁学研究

通过土壤磁学的角度来探讨我国农业生产急需解决的前沿课题之一——提高化肥利用率问题。125组土壤磁化率、营养元素氮、磷、钾和有机碳含量数据来自杭嘉湖平原的平湖地区,分布在560 km²面积内的36个深度剖面。分析这批数据随深度的变化规律,发现非耕作层的土壤磁化率与钾、氮、磷含量具有较好的相关性,而与有机碳含量相关性较差,说明决定土壤磁性的矿物具有保持营养元素的能力。耕作层的土壤磁化率与有机碳、磷含量具有较好的相关性,而与氮、钾含量相关性较差。耕作层的土壤磁化率以及氮、磷和有机碳含量高于非耕作层的土壤磁化率以及氮、磷和有机碳含量,钾含量则相反。从非耕作层至耕作层,土壤磁化率增幅为23.8%,远低于氮增幅55.3%、磷增幅36.6%和钾减幅95.8%,说明该区存在化肥施用不均衡现象,导致土壤磁化率与营养元素含量关系的失衡。提高磁肥或磁化肥的施用量,是提高肥效的持久性与利用率的途径之一。     

陕西省贫瘠土壤改良的农业地质途径

本文从农业地质角度分析了陕北黄土高原区的农业地质背景和土壤的农化特征,提出该区贫瘠土壤改良的农业地质途径:一是要大力开发利用矿产肥料,以提高土壤肥力;二是要添加粘土类矿物作为土壤改良剂,以改善土壤结构、增强土壤的保水和保肥能力。陕西省有丰富的农用矿产资源,通过农业地质途径对贫瘠土壤进行改良,是一项经济有效的措施。     

三氯乙烯在模拟有机质-矿质复合体中的吸附行为研究

土壤中有机质与无机矿物长期共存,其存在形式发生着变化。本文利用批实验的方法对三氯乙烯的吸附行为进行模拟研究,结果表明,土壤中有机质与无机矿物是以有机质-矿质复合体形式存在的,有机质与无机矿物的相互作用影响复合体的吸附性能,与有机质、无机矿物单体相比,复合体Kd、Koc明显发生变化;并提出了有机质-矿质复合体模型。     

土壤有机无机复合体的研究进展

对土壤有机无机复合体结构模型、有机无机复合体与团聚体的关系、有机无机复合体的肥力特征等方面的最新研究成果进行了综合评述。现代测试技术和计算机技术的应用为土壤有机无机复合体的研究提供了新的研究途径,发展形成了腐殖质胶体、有机无机复合体及有机质-异源生物物质复合体的结构模型,在纳米化学水平和三维分子结构模型上重新认识和阐明土壤有机无机复合体的结构和功能;有机无机复合体是土壤改良剂、营养源和重金属或有机有毒污染物过滤器;应在土壤科学、环境科学和生态学中,重视有机物质与矿物质相互作用和结构模型研究,加强土壤有机无机复合体环境化学行为和颗粒迁移动力学的研究。     

矿物肥料的应用研究

利用矿物和岩石改良土壤,达到农业增产的目的是科技兴农的新课题。土壤主要由矿物组成,它占固体部分重量的95—98％。由于岩石与土壤的关系密切,所以,母岩的某些性质可能会长期影响着土壤,特别是对初育土的肥力影响最深。农作物所需的大量元素N、P、K、S、Mg、Ca,微量元素Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、B等在任何岩石形成的土壤中都不可     

土壤碳赋存形态及分析方法研究进展

研究土壤碳的赋存形态不仅利于了解碳的迁移转化规律,而且可以为土壤固碳提供科学依据。目前对各形态碳(尤其是有机碳中的慢性及惰性组分)缺乏系统的分析研究。基于此,本文综述了土壤中碳的主要赋存形态,各形态碳的组成、分布及作用,土壤碳的分析、分离方法。土壤无机碳储量约占全球总碳库的38%,赋存形态以碳酸盐为主。土壤有机碳主要分为活性碳库(周转期0.1～4.5年)、慢性碳库(周转期5～50年)和惰性碳库(周转期50～3000年)。其中可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳属于活性有机碳库这一范畴,可以较为灵敏地反映土壤理化性质的微小变化;轻组有机碳和颗粒有机碳属于慢性有机碳库,可作为土壤有机质周转变化的重要指标;重组有机碳和矿物结合态有机碳属于惰性有机碳库,是土壤有机碳固持的重要机制之一。目前土壤中碳酸盐测定方法主要为气量法和滴定法;有机碳分析方法包括容量法、比色法和重量法。本文提出,今后应加强对无机碳及有机碳中的惰性组分研究,同时对土壤有机碳各组分概念及测定方法进行统一,并开展不同地域、不同土壤类型、不同浓度的土壤碳形态标准物质研制工作。     

福建省矿物名录

矿物是组成岩浆岩、沉积岩、变质岩和各类矿石(如铁、铜、叶蜡石等)的基本物质单位。世界上3000余种矿物大部分是固态无机矿物,而液态(天然汞)、气态(如氮)以及有机矿物(如琥珀)仅占数十种。矿物是在地质作用过程中形成的天然化合物或单质(如石墨),有相对固定的化学成分,绝大多数属结晶状态。福建境内的地壳历经2.6 Ga的地质演化和多种地质作用,形成种类繁多的矿物,其中新命名的南平石、赤路矿两种新矿物给矿物     

环保用矿物的功能及其在环境保护中的应用

环保矿物市场发展迅速,潜力巨大。各种治污手段和方法层出不穷,有有机的,无机的,合成的,等等。近年来,国际市场上以天然无机矿物为原料生产的环保用系列产品已越来越多,在污染治理和预防等许多领域得到了广泛应用。尽管目前环保矿物市场的绝对消费量不大,但环保矿物具有的原料易得、成本低廉、效果显著等优点已使它成为当代治理环境污染的有力手段和措施,尤其在填埋场内衬,废弃物处理,污水净化、烟道气脱硫等方面更显现出     

Treatment of diesel-polluted clay soil employing combined biostimulation in microcosms

The efficiency of inorganic fertilizers as stimulating agents for the bioremediation of oil-polluted environments can be increased with the addition of selected biostimulating compounds. In this study, the efficacy of different biostimulation treatments in the remediation of diesel-polluted soil in purpose-built microcosms has been evaluated. The treatments involved combinations of inorganic fertilizer with (a) Ivey surfactant, (b) Biorem organic fertilizer and (c) ethanol. Microbial activity was evaluated by monitoring the growth of heterotrophic and degrading bacteria and their dehydrogenase activity and carbon dioxide production. Hydrocarbon degradation was monitored by gas chromatography/mass spectrometry. The results showed that all treatments enhanced microbial activity in comparison with natural attenuation and also that the combined treatments generally enhanced hydrocarbon biodegradation in comparison to both natural attenuation and the single inorganic fertilizer treatment. The inorganic fertilizer plus Ivey^? surfactant was the most efficient treatment in terms of Total Petroleum Hydrocarbon and light and heavy n-alkanes, showing an index of degradation of 1.4 and 1.3, respectively. Furthermore, biodegradation of heavy and branched n-alkanes was higher in microcosms treated with inorganic fertilizer plus ethanol (Index of degradation values of 1.6 and 1.5, respectively) indicating that combined treatments can be very effective in restoration of contaminated soil.     

贝壳珍珠层的研究与应用

珍珠不仅是宝石材料,更重要的是不可多得的有机与无机相结合的典型复合材料。有机物和矿物体系的结构、功能、发展和演化是新型复合材料发展和研究的新方向,对此人们已经做了许多工作。珍珠是由贝体外套膜中的珍珠囊分泌的珍珠质沉积而成,而贝壳是直接由外套膜分泌产生的,二者的成分和结构非常相似。鉴于此,近年来人们在对珍珠综合开发利用的同时,增加了对贝壳的研究,以期在利用方面以廉价的贝壳替代价值昂贵的珍珠,达到节约和开发并举的目的。１　贝壳珍珠层的成分１－１　元素组成孙家美等［１］曾用Ｘ射线荧光光谱仪法对２５种海…     

洞庭湖地区地球化学土壤质量分区及评价

该文根据营养元素的含量，对洞庭湖地区的土壤质量进行了优、劣分区。在优势区可以少施或免施钙镁磷肥，在劣势区应少施有机肥和磷肥，多施氮、钾肥及多元素复合肥。     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布及其构造背景

借助“成矿系统”的思维, 探讨鄂尔多斯盆地成矿(藏)系统形成机制及其构造背景.盆地于中生代处于大地构造体制转折的重要阶段, 盆地边缘的造山活动显著, 盆内亦分别于晚三叠世、晚侏罗世与晚白垩世左右发生过3次构造热事件.区域构造体制转换事件导致了多种成藏(矿)作用的发生.盆地内部的构造热事件引发了有机流体的活动, 周缘造山作用产生了向盆内流动的无机含铀热液.有机和无机流体的活动过程中存在相互作用, 有机流体的存在形成氧化-还原障, 导致无机流体关键物理化学参数的转变, 在氧化-还原界面处成矿.突变成矿和界面成矿是多种能源矿产成矿过程的主要机制.      

稻田CH_4排放的控制措施

通过对稻田CH_4排放施肥效应的研究指出:化肥的施用能够降低CH_4的排放,但是有机物的数量及质量是影响稻田CH_4排放的主要因素,因此稻田CH_4排放的控制应该主要从有机肥的科学施用入手;比起常规的有机肥,沼渣肥这种已经发酵的“陈”有机肥能够较大程度地降低CH_4排放。推出沼渣肥和化肥混施的方案,在不降低水稻产量的同时降低CH_4排放,并建议新鲜有机肥(紫云英、稻草、猪粪等)先进沼气池产生沼气并利用,沼渣在施入土壤前先充分干燥。 水管理实验发现,当土壤湿润度低到一定程度时(26％<湿度<31％),CH_4排放率突然减少,CH_4产生率也明显降低,而且主要的产CH_4区域向土壤深处移动。重新灌水后在较长的一段时间内CH_4排放率仍不能恢复。一个三日间隔灌溉法因为灌溉的时间间隔太短,没有起到降低排放的作用。同时考虑水稻产量及方案实用性,提出用适当时间表的间歇灌溉来降低CH_4排放。如果能控制好土壤湿润度的临界值,我国常用的晒田技术会起到降低CH_4排放的效果。 为更好地降低CH_4排放,并努力增加水稻产量,设想了一种水肥结合的控制措施,即把沼渣肥和化肥混施方案与最简单的间歇灌溉方案——晒田共同使用、结果使晚稻CH_4排放降低了一倍多。水稻作为传输CH_4的主要路径,某些水稻品种也可能对降低稻田CH_4排     

苏单格庙气田煤系烃源岩生烃特征评价

通过热解法对苏里格庙气田煤系源岩的有机质丰度、生烃潜力及其有机质类型进行了研究。结果表明：苏里格庙气田太原组、本溪组以及山西组的煤和碳质泥岩为非烃源岩，大部分山西组煤系泥岩属于差-中等烃源岩，少部分为非烃源岩，太原组则为非烃源岩。源岩中有机碳含量和生烃潜量不受其成熟度的影响，且有机碳含量和生油潜量呈明显的正相关关系。苏里格庙气田太原组和本溪组源岩为Ⅲ型干酪根；山西组源岩中1个样品为Ⅱ：型干酪根，其余都为Ⅲ型干酪根。     

淮南煤田二叠系沉积相特征及其与烃源岩的关系

在对淮南地区二叠系岩性、矿物和生物化石进行观测研究以及相关地球化学参数测试的基础上,对淮南地区这一时期的沉积相演化特征及其与烃源岩之间关系进行分析。结果表明:淮南地区早、中二叠世时期海水震荡性后退,总体以水下沉积为主,大致可划分为2种沉积亚相:山西组的三角洲沉积和下石盒子组的水下分流河道沉积,又可以进一步细分为前三角洲、泥炭沼泽、分流河道、决口扇、河漫滩等微相,泥页岩在前三角洲和河漫滩相最发育。岩性和显微组分的组成受沉积微环境变化的控制作用明显,“（腐泥组+壳质组）/∑显微组分”以大于等于70%为主,利于生气;有机碳含量则受沉积亚相和沉积微环境的共同控制,山西组泥页岩中有机碳平均质量分数约2.78%,明显高于下石盒子组泥页岩中的1.11%。综合考虑泥页岩累计厚度、有机碳含量及有机质的显微组成等因素认为,研究区山西组和下石盒子组都可作为页岩气的有利勘探层位,尤以“潘集镇-潘集区-泥河镇-平圩镇”这一带最为有利。      

Estimation of radiation exposure in soils and organic (animal) and inorganic (chemical) fertilizers using active technique

In this study, activity concentrations of ⁴⁰K, ²²⁶Ra and ²³²Th in fertilized soil samples and different organic and inorganic fertilizers used in agricultural soil were analysed using gamma-ray spectrometry NaI (Tl) detector in order to access the implications of extended use of fertilizers in 2–3 years. The concentrations of radionuclides in some granular fertilizer brands were discovered to be higher for ⁴⁰K, ²²⁶Ra and ²³²Th than those obtained in leafy fertilizer, animal fertilizer and fertilized soil samples. From the results, the highest overall mean concentrations of the specific activities of ⁴⁰K, ²²⁶Ra and ²³²Th were 2301.8 (granular fertilizer), 42.5 (leafy fertilizer) and 327.1 (animal fertilizer) in Bq kg^?1, while the lowest values observed in the specific activities of the same radionuclides were 357.7 (leafy fertilizer), 28.1 (animal fertilizer) and 36.5 (animal fertilizer). The radiological hazards of the radium equivalent (Ra_eq), normative value (NRN), outdoor radium equivalent (Ra_eq-out), external hazard index (H _ext), internal hazard index (H _in), dose rate, annual effective dose rate, activity utilization index and concentration accumulation index (CAI) and Ra_FZ due to the presence of these radionuclides in the investigated samples were calculated. Nevertheless, some of the fertilizer brands have higher concentration values than the recommended limit, and the values of hazard indices of fertilizer brands used in the selected teaching and research farms were within acceptable limit. Therefore, the fertilized soil samples in the studied farms are safe.     

Effects of soil type and fertilizer on As speciation in rice paddy contaminated with As-containing pesticide

Inorganic arsenic (As) pesticides have been widely used for decades in many countries. However, insufficient data are available on the chemical speciation of inorganic arsenicals in tropical paddy soils. Inorganic As-containing pesticides were used in tropical countries, a few decades ago, however, their fate have not been studied. Hence, the objective of this study was to determine fractionation of inorganic arsenicals and to assess As lability with/without fertilizer application using a static incubation experiment. Eight soils from wet and dry regions of Sri Lanka were amended with 1,000 mg/kg arsenate for this purpose. The FT-IR and XRF results suggested that soils in the wet region were rich in Fe/Al-oxides. Paddy soils in the dry zone showed high As lability. These low-humic gley soils have low Fe/Al oxyhydroxide and alkaline pH. In contrast, the wet zone had soils with higher As retention capacity, high amounts of Fe/Al oxyhydroxide, and acidic pH. Arsenic lability increased considerably 30 days after fertilizer application. Overall, As lability was mainly influenced by soil mineralogical and chemical properties, i.e., Fe/Al oxyhydroxide, pH, organic matter, and fertilizer application.     

海陆过渡相地层有机质纳米孔成因及地质意义 ——以鄂尔多斯盆地东部山西组为例

海陆过渡相煤系地层已经发现丰富的非常规天然气资源。本文以鄂尔多斯盆地东部山西组煤系地层为例，通过开展微观特征分析及物理模拟实验，查明山西组主要孔隙类型为有机质孔隙、残余原生孔隙、不稳定矿物溶蚀孔、黏土矿物层间孔，认为黏土矿物层间孔和有机质纳米孔隙是页岩储集空间与常规砂岩储层的显著区别；山西组煤系地层广泛发育的有机质纳米孔，经过模拟实验认为形成于早期液态烃裂解气，随着原油沥青化，气泡被固化在沥青条带中形成纳米孔隙；集中发生在晚侏罗世至早白垩世末的异常热事件控制了裂解气生成的强度和范围，在此过程中沥青化产生的有机质纳米孔大幅度提高煤系地层非常规气储集空间和资源丰度。这一认识对于深入了解山西组煤系地层孔隙结构特征及非常规油气地质评价选区具有重要意义。