Mobility of major ions and nutrients in the unsaturated zone during paddy cultivation: a field study and solute transport modelling approach

Study of the movement of water and solute within soil profiles is important for a number of reasons. Accumulation of prominent contaminants from agricultural chemicals in the unsaturated zone over the years is a major concern in many parts of the world. As a result, the unsaturated zone has been a subject of great research interest during the past decade. Hence, an intensive field study was conducted in a part of Palar and Cheyyar river basins to understand the variation of major ions and nutrients in the soil zone during paddy cultivation. The chloride and nitrate data were used to model the movement of these chemicals in the unsaturated zone using the HYDRUS‐2D model. The field study shows that fertilizer application and irrigation return flow increases the major ions and nutrients concentration in the unsaturated zone. Further, the nutrient concentrations are regulated by plant uptake, fertilizer application and infiltration rate. Additionally, denitrification and soil mineralization processes also regulate the nitrogen concentration in the unsaturated zone. The solute transport modelling study concluded that the simulated results match reasonably with the observed trends. Simulated concentrations of chloride and nitrate for a 5‐year period indicate that the concentrations of these ions fluctuate in a cyclic manner (from 60 to 68 mg l^?1 and from 3·4 to 3·5 mg l^?1 respectively in groundwater) with no upward and downward trend. The influence of excessive fertilizer application on groundwater was also modelled. The model predicts an increase of about 17 mg l^?1 of chloride and 2·3 mg l^?1 of nitrogen in the groundwater of this area when the application of fertilizers is doubled. The model indicates that the present level of use of agrochemicals is no threat to the groundwater quality. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

青藏高原中部各拉丹冬峰雪冰记录特征

2005年10~11月在青藏高原唐古拉山脉各拉丹冬峰冰川区不同海拔采集了3个雪坑样品,分析结果表明,雪坑中δ¹⁸O和主要离子浓度具有明显的季节变化特征.夏季风期间降水中δ¹⁸O低于其它季节,表明该地区夏季δ¹⁸O的"降水量效应"仍然存在.雪坑中主要离子在非季风期的浓度高于夏季风期.主要离子的相关分析表明,除NH₄⁺、NO₃^-外,雪坑中其它离子浓度之间均存在较好的正相关性.各拉丹冬峰冰川区仍受到南亚季风的影响,但因其位于夏季风影响的边缘区域,其影响程度相对于高原南部较弱;同时也受到大陆性气候的影响,在冬春季节具有较高的粉尘气溶胶沉降.     

多元统计法在河水主要离子含量变化特征及来源分析中的运用——以梧州水文站控制断面为例

文章利用2011年4月到2012年3月对梧州水文站控制断面进行的定期采样数据,分析了该断面河水中主要阴、阳离子的化学组成,并运用多元统计分析方法研究和探讨了河水化学组成变化特征。结果表明,梧州水文站控制断面河水水化学类型以Ca2+ + HCO3-型为主,Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、NO3- 主要来源于岩石的风化,K+ 、Cl-来自于人类活动的输入;河水中离子化学组成受水—岩作用和土壤表面离子交换作用影响,对河水溶质的贡献率分别为69.34％、17.10％。     

胶东大磨曲家金矿床成矿流体成分及稳定同位素研究

通过对大磨曲家金矿床不同类型矿石、蚀变岩中石英单矿物流体包裹体群体气液相成分,探讨金成矿流体由高温到低温流体成分演化与金成矿过程,结果证实:流体包裹体气相成分以H2O为主,其次为CO2,其余为CH4,C2H6,H2S,少量样品检测到少量N2和Ar2.流体包裹体液相成分中,阳离子主要为Na 和K ,Ca2 次之,少数样品检测到Mg抖;阴离子主要为Clˉ和SO42-,Fˉ含量也较高.高温阶段CO2含量缓慢降低,CH4 C2H6总量变化较大;低温阶段CO2含量快速降低,H2S含量缓慢降低,CH4 C2H6总量呈现增加趋势.由高温阶段到低温阶段K 含量降低,Na 含量增加,Ca2 变化不明显;阴离子组成SO42-含量急剧降低,Fˉ含量缓慢增加,Cl-含量快速增加.成矿流体稳定同位素组成δD水(SMOW)为-106.48‰～-95.52‰,δ18O石()(SM()w)为10.64‰～12.68‰,换算与之平衡δ18O水(SMOw)为1.88‰～5.78‰,δ13Cco2(PDB)为-6.264‰～-4.271‰.稳定同位素组成说明大磨曲家金矿床成矿流体可能为深部来源,可能与地幔排气和矿区内煌斑岩岩浆活动有关.     

石灰土对硫酸型酸雨缓冲过程模拟及碳汇效应研究

硫酸型酸雨沉降至地表经石灰土缓冲后,参与碳酸盐岩溶蚀及对岩溶碳汇的影响尚不明确,严重制约了我国岩溶碳汇效应的准确评估。本研究通过设置不同土层厚度条件下pH 4.5的硫酸型酸雨淋滤实验,以明确石灰土对硫酸型酸雨的缓冲过程及关键控制因素。结果表明：石灰土对酸雨的缓冲作用主要发生在表层(10 cm),淋出液中Ca2+、Mg2+、${\rm{HCO}}_3^{-}$含量在淋溶初期均表现快速降低,当淋溶量(土壤水达饱和后)为1 020 mL时Ca2+、Mg2+、${\rm{HCO}}_{{3}}^{-}$淋失量趋于稳定,稳定淋失量分别为20 mg·L−1、6 mg·L−1、40 mg·L−1。淋出液中被酸雨H+交换出的Ca2+、Mg2+仅占很小一部分,土壤水溶性Ca2+、Mg2+是淋出液中Ca2+、Mg2+的主要部分,开放系统中,大气和土壤CO2溶于降雨形成H2CO3不仅增加碳汇,且H2CO3解离产生的H+交换土壤中交换态Ca2+、Mg2+,造成Ca2+、Mg2+的淋失量不容忽视。不同厚度石灰土中交换性钙镁可缓冲酸雨容量均大于土壤碳酸钙矿物可缓冲容量,前者是后者的1.17~1.59倍。相同酸度、同一降雨量(土壤水达饱和后)下土壤盐基离子参与酸雨缓冲产生的碳汇量约为碳酸盐矿物风化缓冲产生碳汇量的2.1倍,不同厚度(≥10 cm)石灰土产生的碳汇量大致相等。根据本次实验及桂林市降雨数据计算,桂林市质纯石灰岩风化残积土壤区(土层厚度≥10 cm),土壤盐基离子参与酸雨缓冲每年可产生0.59 ~0.93 mol·m−2的碳汇通量。     

联合机制下黏土垫层多离子扩散模型

扩散是工程领域中的一种重要现象,尤其是针对填埋场底部的压实黏土垫层。扩散过程受多种因素影响,如离子种类、离子价态和离子浓度等,因此建立准确的扩散模型对填埋场垫层系统设计和评估具有极其重要的意义。引入简化的Guntelberg活度系数表示真实溶液与理想溶液浓度值的偏差,采用化学势和扩散势共同表征多离子扩散的驱动力,并考虑黏土介质特有的半透膜性能对离子扩散规律的影响,建立了复杂机制联合作用下多组分并存时离子在黏土垫层中的扩散模型。采用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对所建扩散模型进行数值求解,结果表明,黏土半透膜效应、溶液非理想性和扩散势均显著影响多离子扩散行为,考虑黏土半透膜效应及溶液非理想性条件下,多离子扩散进程明显减缓,考虑扩散势时,阳离子扩散速度显著提高。复杂机制联合作用下,多离子扩散规律并非单一影响机制的简单叠加,各机制之间相互制约共同影响多离子扩散行为。     

磷灰石结构通道离子对晶胞参数的影响

磷灰石晶胞参数受其结构中Ca多面体，磷氧四面体及结构通道位置上的类质同角替换的影响，本文探讨了54个磷灰石样吕的晶胞参数与结构通道离子F，OH，Cl相同象替换的影响，本文讨论了54个磷灰石样品的晶胞参数与结构通道离子F，OH，Cl相对含量的关系，发现Cl和取代是影响岩浆型磷灰石晶胞参数的主要因素，每原子／晶胞的Cl使a增大0．121 1（6）nm，c减少0．0633 （3）nm，根据成分与结构的经验关系式，可以验证电子探针对F的分析结果。     

Effect of Sediment Motion Patterns on Sorption of Cadmium Ions by Sediment Particles

I.INTRODUCTIONThefateofmanytraceheavymetalsinnaturalwatersis,toalargeextent,controlledbysorptionprocessesandthedynamicsoftheparticlesthemselves.Thepotentialinfluencesofenvironmentalvariablessuchastemperature,CaZ+,Na+andCI--,dissolvedorganiccarbonandPHvaluesontraceheavymetalpartitioninghavebeenwidelyinvestigated.Forexample,StumnandMorgan(1981)suggestthattheextentofsorptionvariespositivelywithtemperature.Itfollowsthatdecreasedsorptionmightbeexpectedatlowtemperatures,e.g.duringwintermont…     

蒿坪河流域石煤矿区河流铝的白色污染及其成因分析

矿山酸性水及其伴生的重金属污染是含黄铁矿矿山最主要、综合治理难度最大的污染问题。为了查明蒿坪河流域废弃石煤矿开采河流铝的白色污染及成因问题,2021年以来进行了卫星遥感解译、无固定翼无人机航测、样品采集与分析、主要河流断面水质动态监测等工作。结果表明：① 研究区河流普遍存在铝的白色污染,其形成可见3种模式：两条沟道不同酸碱度的河水混合后形成白水带;河道河水自然跌水后在河床形成白色污染物;河水自然演化形成酸性水、酸性磺水与酸性白水。② 河水铝离子污染普遍且超标严重,216件河水中Al离子平均含量为8.6 mg/l,样品超标率65.8%,19条河流断面3次河水中Al离子的平均超标率90.48%。③ 河流中铝来自于石煤矿及其围岩中酸性溶解作用长石的结果,废渣堆底部流水是河流铝的主要污染源。④ 河水中铝离子与pH具有显著的负相关关系,河水酸度愈大,河水中铝离子含量愈高;河水中白色无定形胶凝状物形成后,河水中铝离子含量显著降低。河水pH的升高,是河流白色污染物形成的主要因素。河水中铝的白色污染物具有无定形特点,化学组分复杂,是硫酸根、氢氧根及铝构成的复杂化合物。铝的白色无定形胶凝状物具有吸附河水中重金属离子的能力。研究成果可为研究区铝的污染防治提供重要的理论依据。