临汾市树叶磁性的时空变化特征及其对大气重金属污染的指示

粉煤灰经工厂废气排放进入大气,对人类健康和生态系统都造成了无法弥补的破坏.本文选取具有高空间分辨率优势的树叶作为收集粉煤灰的载体,对临汾市大气中可吸入颗粒物进行磁学参数和重金属含量监测.结果表明,磁化率最大值出现在工厂污染源附近,磁化率空间分布呈现随污染源距离增加而降低的趋势.工业区收集到的磁性颗粒以低矫顽力、粗粒度的磁铁矿为主.夏季磁性矿物来源单一,主要为人为影响.冬季大气中悬浮的磁性颗粒有部分来自于西北风/北风的自然尘降.同一采样点磁化率随时间变化特征表明,树叶的磁学性质可以灵敏和有效地反映较短时期内大气污染的现状.统计分析表明磁化率和重金属元素(铁,铬,镍,铜,铅,钴)之间存在显著相关性.污染负荷指数用于评估研究区域内重金属各元素综合污染的程度.结果显示,在废弃的旧工业区附近无大气污染指示,但在运营中的工厂集中的地区,大气均受到严重污染.污染负荷指数与表征磁性矿物含量的磁化率呈相关性(r2=0.66),因此树叶的磁性参数可以作为大气重金属污染的替代指标.     

不同环境污染载体的磁学研究及其应用特点

环境磁学因其快速、经济以及对样品破坏性小的优点,逐渐在现代环境污染研究中发挥着重要作用.研究对象也扩展到土壤、降尘、植物和沉积物等污染载体.为了探讨现代污染中环境磁学的应用,回顾了环境磁学应用于环境污染研究的发展情况,总结了国内外基于不同污染载体的环境磁学研究成果,并对土壤、降尘、植物和沉积物在环境磁学研究中的特点及局限进行了初步探讨.除了反映污染分布外,各污染物载体的磁学应用各有侧重:土壤分布广泛,并可以用于反映中长期污染历史;降尘可用于监测短期污染变化;植物的磁学研究提供了高分辨率的污染分布图,且更为经济;沉积物稳定沉积以及受外界干扰较小,有助于污染历史的研究.不过,磁背景值的区分,人类活动对污染载体磁信息干扰等问题也需要得到关注.并认为,在未来的环境磁学发展方向中,应该努力挖掘现有参数的新意义,探索新的环境磁学参数,深入探讨磁性响应机理,同时运用不同污染物载体作为研究对象进行综合分析.     

杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义

对杭州城区四个不同功能区块土壤进行了系统的环境磁学测定,结果表明城市土壤的磁化率平均值为128×10-8m3·kg-1,频率磁化率平均值3.6%(样品数=182),城市土壤呈现明显的磁性增强. 城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关,表明城市土壤磁性增强明显区别于自然成土过程引起的以超顺磁性(SP)颗粒为主的表土磁性增强机理. 统计分析表明,城市土壤磁化率与软剩磁和饱和等温剩磁(SIRM)呈显著直线正相关,说明亚铁磁性矿物是城市土壤剩余磁性的主要载体. 综合等温剩磁获得曲线、热磁曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM/EDX分析,城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁性矿物以假单畴-多畴（PSD-MD）颗粒存在,粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒,这些磁性颗粒主要来自燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物. 因此,城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段.     

首钢工业区土壤剖面重金属含量及其结合态的磁指示作用的研究

对取自首都钢铁厂附近的土壤样芯进行了重金属含量、形态分析和的磁学测量.探讨了利用磁参数追踪和指示重金属污染和有机结合态和铁锰氧化结合态重金属的可行性.结果表明:土壤样芯中Cu、Pb、Zn、Fe和Mn的含量与χ、SIRM和ARM存在着十分相似的垂向变化特征,且相关关系显著(0.98>R>0.86).进一步对磁化率和Cu、Pb、Zn、Fe和Mn各结合态进行相关分析表明:五种元素的有机结合态与铁锰结合态和磁化率呈显著相关关系(0.98>R>0.56),而交换态和残渣态重金属与磁化率基本不存在相关关系.反映了磁性矿物和和重金属在赋存状态的本质联系.表明了磁性测量可作为工业区土壤重金属污染及有机结合态与铁锰结合态重金属记录信息提取的辅助手段.     

福建三明地区被污染土壤的磁学性质及其环境意义

对福建三明某钢铁厂和火电厂附近的污染表土样品进行了多参数的岩石磁学测试分析,包括χ T曲线、磁滞回线、等温剩磁获得曲线等. 三明地区污染表土中的磁性矿物有磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿. 样品中磁性矿物的平均粒度较粗,为较大的准单畴,甚至多畴,粒度明显大于成土作用所产生的磁性颗粒. 粗粒的磁铁矿颗粒是污染物的主要磁性组分. 虽然磁化率测量可以作为一种简单、快速而且廉价的检测污染土壤的方法,但同时辅以必要的岩石磁学测量将有利于提取更多的污染信息. 对于低磁化率的污染土壤,亚铁磁性硫化物的存在可以作为土壤可能被污染的证据之一.     

亚热带山地垂直地带土壤的磁性特征及其环境响应

土壤中磁性矿物的形成转化对环境变化具有指示意义,定量分析土壤磁性对环境因子的响应机制是目前该领域的重要问题.本文综合相关研究及野外实地考察,采集福建南部亚热带地区戴云山垂直地带相同母质的土壤剖面进行环境磁学和漫反射光谱测试分析.结果表明：研究区土壤剖面中磁铁矿和磁赤铁矿主导其磁性变化,当海拔至1320 m以上,土壤中出现次生纤铁矿.当排除地形的影响后,相关磁学参数指示磁畴颗粒在低海拔区域以SP颗粒为主,而较高海拔区域土壤中以粗SD颗粒为主.漫反射光谱结果表明,研究区土壤中赤铁矿和针铁矿对气候梯度变化较为敏感,其中赤铁矿含量随海拔增加显示出降低趋势,并且至海拔1320 m以上赤铁矿消失而主要以针铁矿和纤铁矿为主.对比加热前后针铁矿和赤铁矿特征峰变化,并进行半定量分析认为,当年均降水量超过1900 mm且年均温低于13℃时达到赤铁矿形成的临界值,而针铁矿和纤铁矿则继续呈增加趋势.本研究论证了赤铁矿、针铁矿及纤铁矿对气候梯度具较强的敏感性,可作为研究低纬区域古环境变化的重要指标.

     

亚热带山地垂直地带土壤的磁性特征及其环境响应

土壤中磁性矿物的形成转化对环境变化具有指示意义,定量分析土壤磁性对环境因子的响应机制是目前该领域的重要问题.本文综合相关研究及野外实地考察,采集福建南部亚热带地区戴云山垂直地带相同母质的土壤剖面进行环境磁学和漫反射光谱测试分析.结果表明：研究区土壤剖面中磁铁矿和磁赤铁矿主导其磁性变化,当海拔至1320 m以上,土壤中出现次生纤铁矿.当排除地形的影响后,相关磁学参数指示磁畴颗粒在低海拔区域以SP颗粒为主,而较高海拔区域土壤中以粗SD颗粒为主.漫反射光谱结果表明,研究区土壤中赤铁矿和针铁矿对气候梯度变化较为敏感,其中赤铁矿含量随海拔增加显示出降低趋势,并且至海拔1320 m以上赤铁矿消失而主要以针铁矿和纤铁矿为主.对比加热前后针铁矿和赤铁矿特征峰变化,并进行半定量分析认为,当年均降水量超过1900 mm且年均温低于13℃时达到赤铁矿形成的临界值,而针铁矿和纤铁矿则继续呈增加趋势.本研究论证了赤铁矿、针铁矿及纤铁矿对气候梯度具较强的敏感性,可作为研究低纬区域古环境变化的重要指标.     

陕西延安两个坡度不同土壤剖面磁学性质及其在古降雨量重建中的意义

土壤具有空间分布广泛、时间分布连续的特点,并且其物理化学性质与气候因素密切相关,因此,可用于古气候重建．以陕西延安两个距离相近、坡度不同的土壤剖面LP和LPM（LP水平,LPM坡度为20。）为研究对象,利用环境磁学方法研究土壤剖面地形（地表坡度）对其磁学性质的影响及对古气候重建的意义．结果表明,LP磁化率平均值和最大值均为LPM两倍,两个剖面磁性矿物类型和粒径分布相似．因此,在应用传统磁学参数磁化率进行古降雨量重建时,同一地点的不同土壤剖面磁化率可能存在很大差异．另外,LP与LPM两剖面因成土作用引起的磁化率增强值与母质的比值分别为2.27和2．04,饱和等温剩磁增强比值分别为1．80和1．86,两剖面比值相差不大．将LP和LPM两个剖面频率磁化率（枷）及非磁滞剩磁（ARM）和“硬”等温剩磁强度（HIRM）进行线性拟合,得到的线性拟合斜率Zm／HIRM和ARM／HIRM,包含成土作用生成的亚铁和反铁磁性矿物信息且受母质影响很小,LP和LPM的ZvD／HIRM拟合斜率分别为28．7×100和28．9×10-5Am-1,ARM／HIRM分别为0．35和0．33．这些结果表明土壤剖面磁化率（或饱和等温剩磁）增强值、xFD/HIRM和ARM／HIRM受土壤母质和地形影响较小,在大范围内用来重建古降雨量可能比传统磁学参数（如磁化率）更适合．     

典型沙漠绿洲城市表土磁性特征及环境指示意义

选取典型沙漠绿洲城市（乌海、石嘴山、银川）表土为研究对象,对其环境磁学性质、土壤质地与重金属含量分布进行系统研究.结果表明,乌海市和石嘴山市表土为典型砂土,银川市为砂壤土.三个城市表土样品均以较粗的MD-PSD颗粒的亚铁磁性矿物（磁铁矿）为主导,磁化率均值分别为152×10-8、104×10-8和117×10-8 m3·kg-1.乌海市表土磁性矿物含量和磁性颗粒大小都显著高于石嘴山和银川市.重金属（Cr、Cu、Pb、Zn、Fe）的污染负荷指数（PLI）均显示,三个城市表土均存在轻度污染特征.同时磁化率和污染负荷指数在非工业区表现出点状高值分布,在工业区表现为面状高值分布特征.乌海市表土磁参数与重金属的相关系数显著高于石嘴山和银川,表明磁参数对于污染来源单一地区的污染程度评估更具优势.尽管三个城市表土磁学性质存在较大差异,但其磁化率均随污染负荷指数的增加呈现相同程度的递增.磁化率可以作为宁夏平原地区表土重金属污染程度评估的统一有效的代用指标.     

北京石景山工业区附近一个污染土壤剖面的磁学研究

对北京西郊石景山工业区附近的土壤剖面进行环境磁学研究,结合粒度、金属元素分析、磁学指标测试和多元统计分析,发现磁参数(χ,ARM,SIRM)与重金属元素(Mn,Cu,Fe,Pb,Zn,Al,Sr)含量呈同步垂向变化趋势.来源于工业区附近工业生产排放(钢铁厂、发电厂、水泥厂)的污染物是土壤剖面上部(0～3 cm)磁性和金属含量增强的主要原因,由富集在细粉砂和中粉砂的多畴磁铁矿主导了样品的磁性特征.3～10 cm重金属含量逐渐下降,土壤的磁性特征与上层相似,但磁性矿物含量降低,属于剖面中的迁移过渡阶段.10 cm以下,土壤基本未受到污染,磁性矿物和重金属含量都低,磁性颗粒大小变化稳定,基本代表了该地区土壤的自然背景.指标聚类和相关分析表明,土壤磁参数与重金属元素含量显著相关.结合模糊聚类分析,磁参数可用于追踪、识别工业污染物质在土壤剖面中的富集、迁移状态,揭示不同深度土壤的污染程度.     

钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质及环境意义

为了通过钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质研究,实现对环境污染的有效监测,本文系统地采集了河北兴隆和湖南娄底两个钢铁厂周围的树皮和草表面的飞灰、土壤及不同树种的年轮样品.其中前三者用来反映现今污染源,而树木年轮用来追踪长时间尺度的污染历史.通过综合岩石磁学实验分析（包括热磁曲线、磁滞性质和低温实验等）、电子扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)以及X射线衍射(XRD)分析,发现钢铁厂周围现今污染源中的主要粗颗粒磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿和纯铁.其中8~50 μm的球形磁铁矿颗粒和呈棱角状的铁颗粒是钢铁厂污染物的特征磁性矿物.对不同树种来说,其中香樟树和枫树树木年轮中的磁性矿物以顺磁性物质为主, 不适合用于环境磁学的污染监测.而柳树中的磁性矿物（主要为磁铁矿）与现今污染源的磁性矿物相符.以上研究表明多参数岩石磁学测量并辅以微观分析等手段,可以精确地提取磁性矿物的种类及粒度特征, 判别重工业区污染源,为应用磁学方法来监测环境污染提供依据.     

Liquefaction strength of fly ash reinforced with randomly distributed fibers

In this paper a study on the improvement of liquefaction strength of fly ash by reinforcing with randomly distributed geosynthetic fiber/mesh elements is reported. A series of stress controlled cyclic triaxial tests were carried out on fly ash samples reinforced with randomly distributed fiber and mesh elements. The liquefaction resistance of reinforced fly ash is defined in-terms of pore pressure ratio. The effects of parameters such as fiber content, fiber aspect ratio, confining pressure, cyclic stress ratio, on liquefaction resistance of fly ash have been studied. Test results indicate that the addition of fiber/mesh elements increases the liquefaction strength of fly ash significantly and arrests the initiation of liquefaction even in samples of loose initial condition and consolidated with the low confining pressure.     

Ultrasound‐Assisted Emulsification–Microextraction Combined with Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry for the Determination of Trace Lead in Water

The ultrasound‐assisted emulsification–microextraction (USAEME) method was combined with graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) for the determination of trace Pb using dithizone (H²DZ) as chelating reagent. Some effective parameters influenced the detection and microextraction, such as ashing temperature and atomization temperature, pH, extraction solvent, sample volume, extraction time, and extraction temperature were selected and optimized. After extraction, the calibration curves for Pb was in the concentration range of 0.1–10 ng mL^?1, and the linear equation was y = 0.097 x + 0.023 (R = 0.99). Under the optimized conditions, the detection limit of the method was 20 pg mL^?1 with an enrichment factor of 70 and the relative standards deviation (RSD) for seven determinations of 1 ng mL^?1 Pb was 11%. The proposed method was successfully applied to determine trace Pb in Yueya Lake water, pond water, and spiked samples. Furthermore, a certified reference material of Environment Water (GBW08607) was analyzed and the determined value was in good agreement with the certified value, which showed the accuracy, recovery, and applicability of the reported method.     

The mechanism of unsaturated flow through a volcanic ash layer under humid climatic conditions

It is very interesting and meaningful to investigate the rainfall-groundwater recharge process under the humid climatic condition of Japan, where mean annual precipitation is about 1600 mm. The present study has investigated soil water movement in the unsaturated zones of a volcanic ash layer, called the ‘Kanto Loam formation’, using environmental tritium as a tracer. The site selected is a flat ground surface on a terraced upland which has a deep unsaturated zone (about 20 m) with a relatively high water content (about 70 per cent) consisting of nearly uniform Kanto Loam formation. The tritium concentrations in groundwater, soil waters having different matric potentials, precipitation, and the seepage water moving through the formation into a man-made cave were measured to characterize the rainfall-groundwater recharge process and the effect of large pore spaces in the formation mentioned by previous studies. Because of the humid climate of Japan, there appears to be a unique soil water flow characteristic which may involve percolation through large pore spaces during heavy rainfall. However, in a fine grained and high water content soil like the Kanto Loam formation, the existence of this flow through large pore spaces does not have a significant effect upon the whole recharge process. The recharge model of displacement flow with dispersion is useful in estimating the tritium concentration profile of soil water. The calculated result shows a recharge rate of 2.5 mm/day. The value obtained reflects the hydrological characteristics of the uplands covered with volcanic ash.     

Synthesis of zeolites using fly ash and their application in removing heavy metals from waters

Fly ash is the solid waste of thermal power plants where coal is used as fuel, and its management and utilization have been of environmental concern for decades. Since the technique of synthesizing zeolite from coal fly ash was introduced by Holler[1] (19…