珠江三角洲潜在生态风险:土壤重金属活化

珠江三角洲典型土壤模拟酸雨提取实验表明，土壤酸缓冲能力为菜园土大于水稻土大于赤红壤。酸化过程早期，铝铁胶体吸附共沉淀导致重金属溶出量增长不明显甚至下降；进一步酸化时，多数元素溶出量与加入酸量呈显著正相关。计算表明，在pH=4．5的酸雨作用下，溶液中Hg、Mn、Pb、Fe(以Fe2O3表示)浓度已超出Ⅱ级地表水标准，Cu、Zn大大高于渔业用水标准。可见，土壤元素活化溶出对水体生态环境有潜在的危害。     

湖南洞庭湖地区土壤酸化特征及机理研究

湖南省洞庭湖地区是中国酸雨沉降和土壤酸化严重的地区之一,酸雨沉降具有明显的季节性和地域性差异,酸雨沉降与土壤酸化具有较好的空间对应性,但土壤酸化的程度还取决于土壤中盐基离子的含量。在土壤酸化较严重的地区,垂向上,土壤酸化深度已达50cm左右,土壤酸化伴随着大量的可溶性铝的溶出。在土壤pH值与盐基离子、氮和硫含量的关系曲线上,存在着pH值突变的临界点(临界点pH值为8),在碱性范围内,硅酸盐和铝硅酸盐矿物的水解使大量盐基离子溶出,中和了因SO42-和NO3-的输入而造成的土壤酸化,但当pH值下降到小于7·25的中酸性范围时,酸性物质和碱性物质组成的土壤缓冲体系失去缓冲作用,酸性物质略有增加,就会导致土壤迅速酸化。     

模拟酸雨对阳离子在土体内迁移的影响

利用室内模拟酸雨的土柱实验,研究了在红壤表土施用钾肥后酸雨对不同土层交换性阳离子迁移的影响.结果表明,在不同土体深度,表土直接受酸沉降的淋溶,也是最容易发生酸化的土层, pH 2.5酸雨淋溶后,表土 pH值下降到 3.5～ 4.2,这是铝的缓冲范围,且土壤交换性 H 和 Al3 含量的增加显示出土壤对酸沉降的缓冲效率和缓冲能力的急剧减弱; pH 4.5酸雨淋溶后, A和 B层土壤 pH值上升了 0.3～ 0.5,其机理与的专性吸附释放 OH-有关;表土施用钾肥后, K 交换土壤表面的 H 和 Al3 ,引起土壤交换性 H 和 Al3 向下迁移;不同 pH值的酸性降雨引起土壤中交换性阳离子向下迁移和淋失的程度也有明显的差异, pH 2.5酸雨淋溶后土壤溶液中钾的含量高于 pH 4.5酸雨淋溶的,但交换性钾含量低于后者; pH 2.5和 pH 4.5酸雨淋溶后交换性钙的淋失量分别占原土的 50%～ 70%和 20%～ 40%,这表明酸雨淋洗会导致养分库的损耗,造成土壤养分贫瘠.     

山谷、盆地酸雨形成的特点及分析

通过多年来对酸雨监测资料的研究,根据酸雨的发展情况,分析了山谷、盆地的酸雨形成特点,提出了山谷和盆地酸雨形成的新观点,认为其酸雨的形成主要是来自当地自身环境所产生的大气污染,其次才是外界的污染因素,中和离子也是酸雨污染加重的原因之一。     

上海市宝山、吴淞工业区降雨与潜水水化学变化关系

一、概况近年来随着环境保护工作的发展,酸雨问题越来越被人们所重视。目前酸雨已在北欧、北美洲等地区被人们认为是国际性的环境公害,往往是工业发达国家向大气排放大量的硫化物和氮氧化物,污染了大气层。污染物质在大气中,与水蒸气发生作用形成酸雨,污染了地下水、土壤等。如瑞典已有5000个湖泊PH值小于5.6,美国纽约某山区的2800个小湖,已有212个成为无鱼酸湖,加拿大安大略省有140个湖泊酸化。近年来,随着我国工业现代化的建设,     

桂林岩溶区石灰土壤对酸雨缓冲作用的观测及其对岩溶碳汇的指示意义

近期越来越多的研究显示硫酸、硝酸等外源酸会参与碳酸盐岩溶蚀, 但酸雨在碳酸盐岩溶蚀中的作用与碳循环的关系并不明确, 严重制约了我国岩溶碳汇效应的准确评估。本研究选择在酸雨强度大、频率高、岩溶发育典型的桂林丫吉岩溶泉野外科研实验场开展研究, 对不同地貌部位土壤和丰水期(4月)、平水期(9月)降雨后土壤水进行分层取样测试。结果显示: 土壤的pH范围为5.55~7.81, 平均值为6.76±0.61, 变异系数为9.11%, 土壤水的pH范围为6.69~7.89, 平均值为7.21±0.31, 变异系数为4.43%, 两者均接近中性和中性以上, 并呈现出随深度增加而不断增大的趋势性变化规律, 土壤pH主要受土壤有机质分解产酸的控制, 土壤水pH主要受石灰土富钙偏碱的地球化学背景影响, 酸雨对两者的影响较小。土壤阳离子交换量范围为302~ 423 mmol(+)/kg, 位于酸沉降不敏感区的土壤范围内, 土壤对酸雨来源的H+具有较好的缓冲能力。土壤水中碱性离子(Ca2++Mg2+)所占比例范围为23.66%~25.0%, 平均值为24.25%±0.33%, 变异系数为1.36%, 含量稳定; 酸性离子(SO2– 4+NO– 3)所占比例范围为2.47%~18.94%, 平均值为7.69%±5.09%, 变异系数为66.28%, 随着深度增加, 土壤水中酸性离子浓度逐渐降低; 土壤pH值呈碱性, 可以认为, 酸雨成分并没有穿透土壤层进入岩溶含水层, 没有产生减碳汇效应。前期的研究由于没有考虑石灰土壤层对酸雨的缓冲作用, 高估了酸雨的减汇效应。     

氮循环的人为干扰与土壤酸化

从生物地球化学循环的观点出发，研究了N循环的人为干扰与土壤酸化的关系，并探讨了N循环扰动下导致土壤酸化的机理。在土酸壤化中，人类对N循环干扰起作用最大的是对大气中NOx排放的影响以及对N固定的影响；前者通过酸雨导致土壤酸化，后者则通过施肥导致土壤酸化。     

酸雨研究进展与问题探讨

在综述国内外酸雨研究基础上,提出了我国酸雨研究中存在的一些问题。我国在酸雨研究方面已经取得了重大的进展,许多研究成果被有效地应用于酸雨的控制,但由于酸雨的不断加重和酸雨问题的复杂性,许多问题还需要深入研究,如:①随着能源结构的不断变化,研究建立适合我国特点的酸雨预测模型;②从生态系统角度研究酸沉降及其酸沉降破坏的生态系统的恢复技术;③研究燃煤二氧化硫的控制和不同行业如化工、建材、冶金等工艺废气的脱硫技术;④研究与我国的经济发展水平相适应的、合理的酸雨控制对策;⑤将新技术与酸沉降研究有机结合起来,研究基于GIS的酸化模型,规划酸沉降临界负荷。     

酸雨石等5种常用吸盐材料的盐碱土壤改良效果研究

以黑龙江省大庆市林甸县长青林场3个不同小区为实验地,分别采用酸雨石等5种吸盐材料对不同小区盐碱土壤进行改良,根据改良后土壤pH、导电率变化,对不同材料的盐碱土壤改良效果进行比较。研究表明,短期内吸盐速率:酸雨石活性炭腐熟牛粪沸石稻壳,长期吸盐量:酸雨石活性炭沸石稻壳腐熟牛粪,效果持久性为酸雨石最强,活性炭、沸石次之,稻壳较弱,腐熟牛粪最弱。酸雨石解碱能力最强,活性炭次之,沸石、牛粪、稻壳解碱能力较弱。因此,酸雨石在5种盐碱土改良剂中具有最强吸盐解碱能力。     

硫酸型酸雨参与碳酸盐岩溶蚀的研究进展

碳酸盐岩的H2CO3溶蚀产生岩溶碳汇,占整个岩石风化碳汇的 94%。西南岩溶区硫酸型酸雨严重,硫酸型酸雨广泛参与碳酸盐岩的溶蚀。H2SO4参与的碳酸盐岩风化是一个大气CO2净释放过程,具有减汇作用巨大。另一方面,岩溶区石灰土壤和地下水具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有巨大的缓冲作用,大气酸沉降在碳酸盐岩地区可能并不会造成地下水的HCO3-和pH降低;相反,较高浓度的SO42-所产生的盐效应和SO2-4与各种阳离子形成的离子对会增大方解石、白云石溶解度,可增强H2CO3对碳酸盐的溶蚀,这可能会使岩溶作用产生更大的碳汇效应。因此,硫酸型酸雨参与碳酸盐岩风化的减汇效应不仅可能被高估,硫酸型酸雨还可能增强碳酸盐岩的H2CO3溶蚀,具有增加岩溶碳汇效应的作用。应结合石灰土壤对大气酸沉降的缓冲容量和阈值及大气酸沉降的H+与土壤中盐基离子的交换量,并综合考虑盐效应、离子对作用、同离子效应,客观评价硫酸型酸雨流经石灰土壤层后对碳酸盐岩溶蚀吸收大气/土壤CO2的影响      

酸性矿坑废水对流域酸化的影响——以贵州兴仁县典型废弃煤矿区小流域为例

人们在开采使用矿产资源的同时,堆弃大量含有硫化物的废弃矿石和废渣于周围环境中。矿山环境中因硫化矿物氧化,导致采矿产生大量的酸性矿坑排水。这种水体具有低pH值,高电导率,高硫酸根和高重金属含量的特征。酸性矿坑排水对下游水生生物及植物等具有很强的毒性,大量排放引起的环境问题受到广泛关注。为了了解酸性矿山排水对流域水体和土壤的影响,本文选择位于贵州省西南部兴仁的一个典型废弃煤矿区进行研究,通过测定矿坑排水、水库水、河水的pH值和EC,以及土壤的pH值,分析矿坑排水、地表水以及土壤pH值的空间变化情况,在此基础上对矿坑排水对流域酸化的影响进行了综合评价。调查结果表明,酸性矿坑排水和受其影响的水库水体的电导率很高,且pH值均小于3。研究区域地表水（水库水、河水）本底水化学类型为Ca2+-HCO3-型,其pH值在7左右,反映了流域内有碳酸盐岩广泛分布的自然环境特征。当受到酸性矿坑排水影响后,水化学类型转变为Ca2+-SO42-型,pH值则低于4.0。通常,酸性矿坑排水在流动过程中与河床的碳酸盐岩发生中和反应,促使水体的pH升高。野外考察发现,研究区河道中碳酸盐岩中空易碎,其CaCO3成分因长期与酸性矿山排水发生反应而被耗尽。同时,在氧化条件下,酸性矿坑排水中的铁在流动过程中生成大量的氢氧化物覆盖了沿程的河床。这种覆盖作用抑制了酸性矿山排水进一步与碳酸盐岩发生中和反应。因此,在研究区分布有广泛的碳酸盐岩情况下,受酸性矿坑排水影响的河水到下游5 km处仍保持较低的pH值。研究区的主要农作物是水稻,其灌溉水源主要是水库水。为了了解酸性矿坑排水对土壤的影响,对水库下游流域土壤pH值的空间分布进行普查,统计其出现的频率。结果表明,以受酸性矿坑排水影响的水库水作为灌溉水源的土壤,其表土的pH值较低,平均值在5.0左右。反之,土壤表土的pH值平均值在6.5左右。此外,通过对受到酸性矿坑排水影响显著的土壤进行剖面调查,发现从地表到深度90 cm的土壤的pH值均小于4.0。结合受酸性矿坑排水影响的河水pH值普遍偏低的情况可以推测流域酸化与酸性矿坑排水有密切关系。      

The effect of naturally acidified irrigation water on agricultural volcanic soils. The case of Asembagus, Java, Indonesia

Acid water from the Banyuputih river (pH  3.5) is used for the irrigation of agricultural land in the Asembagus coastal area (East Java, Indonesia), with harmful consequences for rice yields. The river water has an unusual composition which is caused by seepage from the acidic Kawah Ijen crater lake into the river. This unique irrigation setting allows the study of soil acidification in situ. This paper assesses the effects of volcanogenically contaminated irrigation water on the chemical properties of the agricultural soils.The changes in soil properties were evaluated by comparing samples taken from the topsoil and sub-soil (1–3 m depth) from areas irrigated with acid water and areas irrigated with neutral water. The field survey thus resulted in four soil categories. Bulk soil composition, organic matter content, moisture content and particle size distribution were determined. Reactive phases were quantified with the selective extractions 1 M KCl, 0.1 M Na-pyrophosphate and 0.2 M acid ammonium oxalate (AAO).By comparing the four soil categories it is shown that the use of the naturally polluted irrigation water has had a large influence on the chemical composition of the topsoil. The composition of the soil solution has changed over the entire investigated soil profile. Furthermore the acid irrigation water has strongly modified the composition of the reactive phases, extracted as KCl, pyrophosphate, and AAO extractable elements, and also the bulk soil composition has been significantly modified. Overall this has resulted in the net dissolution of some elements and the net precipitation of others. The changes in the reactive phases and bulk soil composition are only apparent in the topsoil (0–20 cm) but not in the deeper soil.     

Case study on the strategy and application of enhancement solutions to improve remediation of soils contaminated with Cu, Pb and Zn by means of electrodialysis

Numerous studies have been conducted with electrochemical removal of heavy metals from spiked kaolinite. Meanwhile, when moving from kaolinite to real soils, new factors must be taken into account—factors influencing, e.g., the buffering capacity of the soil against acidification and the adsorption/desorption processes of the heavy metals. The present study gives some examples where it is necessary to use an enhancement solution to aid desorption of Cu, Zn and Pb during electrodialytic treatment. Dependent on the composition of the pollution, different choices can be made. In the case of a Cu-polluted calcareous soil, ammonia may be used as enhancement solution, due to the formation of charged complexes between ammonia and Cu. Thus, Cu is mobile at high pH when ammonia is added and Cu can be removed without dissolving the calcareous parts. Zn is also mobilized by ammonia, but to a lesser extent than Cu. In the case of Cu, Zn and Pb at the same time, alkaline ammonium citrate may be a solution. It was shown that this enhancement solution could mobilize these three pollutants, but optimization of concentration and pH of the ammonium citrate is still needed. When choosing a remediation scheme for electrochemical treatment of an actual industrially polluted soil, this scheme must be chosen on basis of characterization of soil and pollution combination.     

河北平原农田土壤重金属元素Pb、Hg地球化学行为的影响因素

土壤重金属元素地球化学行为是目前国内外研究的热点。研究显示重金属元素地球化学行为与土壤理化性质有密切关系。本文选择河北平原农田为研究区,采集了325个根系土样品,测定了Pb、Hg有效态含量,并探讨了影响其地球化学行为的主要因素。研究表明:(1)Pb、Hg水溶态和离子交换态与土壤p H值呈显著负相关关系,土壤酸化使Pb、Hg有效性增加,直接导致农作物中Pb、Hg含量增加,保持土壤p H值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化,可以降低重金属危害。(2)土壤中有机质含量与Pb、Hg全量呈显著的正相关性,但与水溶态和离子交换态呈负相关。所以土壤中有机质的增加可以降低Pb、Hg元素水溶态和离子交换态含量。(3)随着土壤黏粒的增加,Pb、Hg水溶态和离子交换态含量降低,说明黏粒可以吸附一定量的重金属离子,与重金属元素Pb、Hg地球化学行为存在一定关系。土壤p H值、有机质、黏粒是控制重金属元素Pb、Hg地球化学行为的重要因素。     

湖北宜昌和南漳奥陶系大湾组笔石生物地层

根据宜昌陈家河剖面大湾组的笔石标本,确立笔石序列自下而上为:Didymograptellus eobifidus带、Corymbograptus deflexus带和Azygograptus suecicus带(大湾组下段),Exigraptus clavus带和Undulogr aptusaustrodentatus带(大湾组上段)。对湖北南漳的全家湾和李家湾两剖面的大湾组进行了详细采集测量,其中全家湾剖面大湾组下段自下而上识别出D.eobifidus带、C.deflexus带和A.suecicus带;李家湾剖面大湾组下段自下而上识别出D.eobifidus带和A.suecicus带,证实南漳大湾组的底界与宜昌地区基本一致。     

土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究

通过研究湖南洞庭湖地区水稻土中Pb、Cd与土壤有机质、粘粒和pH值的关系,结果表明,(1)土壤中有机质含量与Cd、Pb有着显著的正相关性,土壤中有机质含量增加可明显降低Cd和Pb的离子态和可交换态含量。(2)随着粘粒含量增加,Pb和Cd离子可交换态占全量的比值略有增加,这说明粘粒表面吸附的Pb和Cd容易进入植物体中,对生态系统安全具有危害的组分。(3)Cd离子交换态与土壤pH值呈显著相关关系,土壤酸化使Cd的离子交换态比例上升,可直接导致农作物中Cd含量增加,防止土壤酸化是控制Cd对生态系统危害的有效途径;Pb的离子交换态与全量的比值与pH值具有显著的相关性,对于Pb污染严重的土壤,保持土壤pH值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化和盐碱化,可以降低Pb危害。土壤有机质含量、pH值等是控制重金属元素地球化学行为的重要因素之一。     

早涝碱咸综合治理与生态环境良性循环

华北平原东部淡水资源短缺，旱涝碱成灾害限制了农业生产的可持续发展。海河的治理，解决了排洪排涝排咸出路。春季开发利用地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉。夏季利用伏雨洗盐排咸，增大降雨入渗，减少径流流失，防治渍涝灾害，把降雨转化为地下水资源。秋冬引蓄河水，回灌地下水补源。以土壤与潜水的地层空间作为调节大气降水、土壤水、地下水、地表水的地下水库，以调控地下水埋深在临界动态为指标，最大限度地把时空分布不均的天然降雨转化为可持续利用的水资源。地表水地下水联合运用，促使水资源采补平衡，降雨灌溉淋洗脱盐强于干旱蒸发积盐过程，地下水淡化强于矿化过程。实现旱涝碱咸综合治理，水土资源可持续利用，经济社会可持续发展，生态环境良性循环。     

巴东组非饱和红土强度与变形特性试验研究

宜昌-巴东段高速公路修建中形成了大量的路堑边坡,上覆为巴东组红层残坡积红土。降雨条件下,土体强度急剧下降,导致大量路堑边坡失稳。目前针对巴东组残坡积红土强度与变形特性开展非饱和试验的研究较少,为探索基质吸力对红土强度的影响,对红土进行了土水特征曲线、三轴强度试验,采用GDS三轴系统对红土进行了饱和及非饱和剪切试验,非饱和三轴试验采用了常含水量试验方法。结果表明:基质吸力对巴东红土强度影响很大。土体强度随吸力增大而呈非线性增长; 而基质吸力随着含水量增大而减小,即巴东组非饱和红土强度特性随土体含水量增大而变差。最后拟合出巴东非饱和红土的经验抗剪强度公式。研究成果对该区域工程实践具有一定的参考意义。     

江西鄱阳湖地区土壤酸化与人为源氮的关系

江西鄱阳湖地区是我国土壤酸化严重的地区之一,对比研究区多目标区域地球化学调查与第二次土壤普查资料发现,研究区土壤酸化趋势严重,强酸性土壤占研究区面积比例由58.22%上升到78.44%;赣江、抚河水系入湖区和饶河流域表层土壤酸化明显。研究区因施肥、大气干湿沉降和灌溉输入到农田的氮素分别为123.84 kg.hm-.2a-1、74.13 kg.hm-.2a-1、11.02 kg.hm-.2a-1。研究区因人为氮带入农田的H+为18.67 kmol.hm-.2a-1。化肥氮是引起土壤酸化的主控因素,氮沉降也是影响土壤酸化的主要因素之一。土壤pH与氮含量呈较差负相关,说明土壤中的有机氮对土壤酸化作用有限,增施有机肥和复合肥,适当减少氮肥,特别是铵态氮肥的比例,可以补充盐基物质的相对不足,达到缓解土壤酸化的作用。土壤pH与钙含量呈极显著正相关,适量增施含钙物质可以有效地防止表层土壤酸度降低。