中国煤中氮同位素组成特征初步研究

本文采用Dumas燃烧法测定了部分中国煤样的氮同位素组成(δ~(15 )N),并结合文献数据和煤样品的地质背景初步探讨了影响煤中氮同位素组成的因素。研究表明:(1)中国煤的δ~(15 )N值介于+1.4‰~+5.1‰之间,与世界其他地区煤的δ~(15 )N值范围(+0.3‰~+5.4‰)相吻合;同一煤层剖面分层煤样(煤级相似)的δ~(15 )N值具有非均质性特征,最大可达2.5‰。(2)煤的δ~(15 )N值是煤变质作用、沉积环境等多种因素耦合作用的结果。变质作用对煤的δ~(15 )N值的影响主要包括原始煤级、变质程度(煤级)和煤变质作用类型;沉积环境对煤的δ~(15 )N值的影响包括成煤植物的氮源以及沼泽介质的物理化学条件和微生物活动性等因素。(3)就煤变质作用(煤级)而言,中国煤的δ~(15 )N值随煤级升高呈现增高的趋势,到无烟煤又有所降低,这是煤中氮同位素稳定性差异的结果。在高级烟煤阶段(贫瘦煤)之前,随煤级升高稳定性较差的14 N优先脱除,δ~(15 )N值增高,增高幅度约1‰。在高级烟煤至初级无烟煤阶段,煤中剩余的14 N已趋于稳定,随煤级升高,部分不稳定15 N优先脱除,δ~(15 )N值降低。在无烟煤阶段,随煤级升高,14 N和15 N同步脱除,δ~(15 )N值几乎不变。在不考虑含氮地质流体影响的情况下,深成变质作用和接触变质作用对煤中δ~(15 )N值的影响应相似。(4)就沉积环境而言,形成于海陆过渡相的中高硫煤/高硫煤的δ~(15 )N值最高,形成于陆相的特低硫煤和低硫煤的δ~(15 )N值次之,而形成于碳酸盐岩台地相的超高有机硫煤的δ~(15 )N值最低,这主要与沉积环境中成煤植物的氮源以及泥炭化作用阶段植物有机质降解程度的差异有关。一般以富集15 N的海水硝酸盐为氮源的成煤植物形成的煤(海陆过渡相中高硫煤/高硫煤)较以相对亏损15 N的大气氮为氮源的成煤植物形成的煤(陆相特低硫煤和低硫煤)要富集15 N。当成煤母质在泥炭化作用阶段受到微生物降解作用较弱时(陆相特低硫煤和低硫煤),形成的煤氮含量较高,δ~(15 )N会有所上升;当成煤母质在泥炭化作用阶段受到强烈的微生物降解作用时(碳酸盐岩台地相超高有机硫煤)成煤植物蛋白质(富15 N)被降解损失的较多,形成煤的氮含量较低,δ~(15 )N值又会有所降低。此外,煤的δ~(15 )N值还与惰质组含量有关,因为在丝炭化过程中大量损失氮使得惰质组的δ~(15 )N值偏低,当成煤母质遭受的降解作用较弱时(四台煤矿12号特低硫煤),惰质组含量变化对煤δ~(15 )N值的控制作用尤为明显。(5)就成煤时代而言,中国的晚古生代煤与中生代煤的δ~(15 )N值相近,都高于新生代煤的δ~(15 )N值。δ~(15 )N值的这种差异并不是因为不同成煤时代的成煤植物不同造成的,而是因为新生代煤样为尚未经历煤变质作用的褐煤,其氮损失较少,所以新生代褐煤δ~(15 )N值较低。     

百花湖水体氮的空间分布研究

初步探讨了百花湖水体中氮的空间分布特征,并分析了氮及溶解氧(DO)的相关性。对8个站位的表层、4m、8m及12m水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及溶解氧进行了测定。结果表明,百花湖水体中总氮的平均含量为1.18mg/L,氨氮的平均含量为0.144mg/L,硝酸盐氮的平均含量为0.20mg/L,亚硝酸盐氮的平均含量为0.018mg/L。百花湖入湖口附近的1号采样点总氮、氨氮和硝酸盐氮的平均浓度都较其它采样点高。分析表明百花湖中DO浓度与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮呈负相关,相关系数分别为-0.629、-0.724。      

广西南宁朝阳溪对浅层地下水污染特征研究

文章利用5个钻孔和3个水井监测资料,分析了广西南宁朝阳溪排污沟对周边浅层地下水的影响。结果表明,朝阳溪排污沟对周边浅层地下水产生了明显的污染,特征污染物为氨氮,浓度超过地下水环境质量Ⅲ类水质标准1~65.75倍,氨氮浓度随距朝阳溪的距离增大而逐渐减小,且具有季节变化特征,丰水期污染程度明显低于枯水期。分析认为,浅层地下水的三氮主要来源于排入朝阳溪的人畜粪便;多环芳烃主要来源于草、木、煤燃烧;DDT来源于历史残留,BHCs则来源于上游林丹的使用和远距离大气沉降。      

利用非烃技术探讨尕斯库勒油田E3^1油藏的充注模式

通过对尕斯库勒E3^1油藏原油中性含氮非烃化合物的分析，确认吡咯类化合物的油气运移效应显著。研究表明，E3^1油藏的主要油气注入点在背斜油藏的东北端，西侧翼为其次要的油气注入点。推测尕斯库勒背斜油藏东北方向的茫崖凹陷为其主要的油源区，尕斯断陷仅提供少部分油气。E3^1油藏的形成机制有其特定的地质条件，侧上式和断接式为其主要的成藏模式。     

土地利用方式对广西平果喀斯特土壤碳氮磷全量与易利用组分的影响

以广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站及周边地块的三种土地利用方式（退耕林地、退耕草地、耕地（甘蔗地和玉米地））为研究对象,通过采集0~15 cm表层土壤,分析土壤的理化性质和土壤碳、氮、磷全量与易利用组分及其关系,以期能更加准确地理解和把握退耕还林还草、土地利用方式转变对喀斯特地区土壤碳、氮、磷全量及易利用组分的影响。结果表明：（1）与耕地相比,退耕后林地和草地土壤pH值显著升高,大团聚体、速效氮显著增加,微团聚体、速效磷显著减少。（2）退耕后林地和草地土壤有机碳较耕地显著增加,林地和草地分别是甘蔗地的1.98和1.88倍,分别是玉米地的2.15和2.04倍。林地和草地土壤微生物生物量碳、全氮、微生物生物量氮较耕地也明显提高。对于磷,草地全磷（1.04 g·kg⁻¹）最高,其次玉米地（0.81 g·kg⁻¹）,且甘蔗地和玉米地的可溶性磷均显著高于林地和草地。在土壤碳氮磷生态化学计量比方面,林地的OC/TP、TN/TP显著高于草地和耕地,而草地和耕地没有显著差异。（3）土壤容重、团聚体结构、pH、速效氮、速效磷都与土壤碳、氮、磷全量与易利用组分有着显著的相关关系。上述结果表明,退耕还林还草、土地利用方式转变显著提高了喀斯特土壤碳、氮水平,提升了土壤质量,退耕还林还草、转变土地利用方式是喀斯特地区石漠化治理、生态环境保护的重要、有效途径。     

碳氮源对P.Fluorescens吸附和还原U(Ⅵ)的影响研究

为探讨不同碳氮源对培养基中铀酰离子的络合形态及荧光假单胞菌对铀吸附和还原作用的影响,本文以查氏培养基为基础,将蔗糖替换为葡萄糖或将硝酸钠替代为氯化铵,采用Visual MINTEQ分析研究铀酰离子络合形态。研究结果表明,碳氮源的种类对微生物生长无影响。U(Ⅵ)浓度为10 mg/L时,3种培养基中铀酰离子的主要络合形态均为UO2PO-4。U(Ⅵ)浓度为50~200 mg/L,查氏和葡萄糖碳源培养基中铀酰离子主要络合形态均为UO2(SO4)2-2。氯化铵氮源培养基中,U(Ⅵ)浓度为50 mg/L时铀酰离子的主要络合形态为UO2HPO4(aq),浓度为100~200 mg/L时主要是UO2Cl2(aq)。荧光假单胞菌对U(Ⅵ)耐受浓度高达100 mg/L,当U(Ⅵ)浓度达到200 mg/L时,菌体失活。荧光假单胞菌为活体时,对U(Ⅵ)的吸附率为84.02%~92.59%,还原率为3.32%~10.94%,不同碳氮源对铀吸附和还原的影响较小。荧光假单胞菌为死体时,对铀的吸附率为24.33%~39.05%;非葡萄糖碳源培养基中,对铀的还原率为37.50%~44.58%,含还原性葡萄糖的培养基条件下U(Ⅵ)的还原率为53.12%。还原性葡萄糖与荧光假单胞菌对铀的还原为协同作用。荧光假单胞菌为活体时,培养基成分被微生物充分利用,两者协同作用不明显。     

归一化总梯度解释法在充电法中的应用研究

从理论上对归一化总梯度法在充电法中的应用进行了基础研究,并用归一化总梯度法对直接充电的模型实验结果、近矿围岩(间接)充电的理论计算结果和野外实际观测结果进行了解释。结果表明,根据归一化总梯度垂直断面图和不同深度的平面图可较好地确定异常体的中心深度并大致确定其它一些几何参数,为进一步电性参数反演提供较好的初始剖面。     

生物质炭对苦草(Vallisneria spiralis)种子萌发与生长的影响

为了探究生物质炭作为生长基质对水生植物种子萌发和生长的影响,选用典型沉水植物苦草(Vallisneria spiralis)作为受试植物,测定不同氮、磷营养盐浓度和不同粒径的生物质炭作用下对苦草种子萌发率、幼苗形态与生物量,同时分析水体中硝态氮、亚硝态氮、氨氮和正磷酸盐磷浓度变化过程.结果表明:生物质炭存在使水体中亚硝态氮浓度低于检测限,使水体正磷酸盐磷浓度上升至1.28~2.43 mg/L,为最高添加磷浓度的3.2~6.1倍,从而改变了苦草生长环境.小粒径生物质炭(0.25~0.5 mm)组中水体最终氨氮浓度(0.05 mg/L)远远低于大粒径生物质炭(1~2 mm)组中水体最终氨氮浓度(0.39~0.85 mg/L),即生物质炭粒径大小会影响水体最终营养盐浓度和氮素赋存形态.与大粒径生物质炭组和石英砂对照相比,小粒径组苦草种子萌发率明显升高,可达80%以上,并促进苦草幼苗生长.因此,小粒径生物质炭能提高苦草种子萌发和幼苗生长,在大型水生植物恢复工程中具有一定的应用前景.     

内蒙古羊草草原土壤净氮矿化研究

采用树脂芯方法于2004年雨季期间对内蒙古锡林河流域羊草草原土壤的净氮矿化进行了研究，探讨了雨季期间田间培养时间长度对测定结果的影响，分析了实验方法对土壤氮转化过程的干扰。结果表明，研究期间羊草草原土壤净氮矿化量为4.44 KgN.ha^-1，平均净氮矿化率为0.12 KgN.ha^-1.d^-1；土壤湿度是控制土壤净氮矿化率的重要环境因子之一，土壤净氮矿化率与水分变化呈正相关关系(R=0.67, P=0.22)； 雨季期间，培养时间的长度对净氮矿化测定影响较大，连续培养37天土壤净氮矿化量测定值明显偏高；树脂芯方法对实验土壤干扰较小，是田间条件下研究温带草原土壤净氮矿化的有效方法。     

20年来部分黑土耕层有机质和全氮含量的变化

黑土有机质含量的变化一直倍受社会关注。根据第二次全国土壤普查的采样记录,2001年在吉林省黑土区采集了27个土壤样品,分析测定了耕层土壤(深度与第二次土普数据相同)的有机质和全氮含量。与第二次土普查数据对比发现,过去20年间,吉林省黑土土壤有机质和全氮含量有增有减,但平均水平无明显变化。与已有的研究对比分析,高产玉米生产条件下的根系碳输入量可能抵消矿化损失的有机质量,使水土流失不严重区域的黑土土壤有机质水平维持平衡,有机质含量下降的土壤可能是水土流失的结果。而在水土流失不严重地区土壤有机质则可能增加。