无定河流域碳氮稳定同位素研究

对黄河中游一条很有特点的高悬沙支流--无定河流域进行了碳氮稳定同位素调查,发现该流域植被的碳氮同位素组成分布范围很广,碳同位素组成呈现出明显的双峰特征,说明该流域生态系统属于C3和C4混合植被类型.植物的氮同位素组成与碳同位素组成之间并不存在相关关系.沿河沉积物中的碳氮同位素组成之间存在有弱负相关性.河水悬浮体中碳氮同位素组成显示出良好的负相关关系,反映出该河悬浮体中主要有2种物质来源以及具保守性的物理混合特征.根据无定河流域植被、土壤、沉积物的碳同位素调查结果,估算出该河流颗粒有机质中C3植物碳的贡献可占75%～80%.河水悬浮体中有机质的控制性来源是中下游陆地侵蚀物质,同样也反映了流域植被的同位素特征,C3植物碳的贡献占优势.初步的研究结果已经证明,在研究河流中生源要素的输送通量与降水及径流过程之间的关系和河流物质与陆地生态环境变化之间的关系时碳氮稳定同位素示踪应该是十分有效的手段.     

无机改性膨润土防渗层性能研究

通过实验室实验确定2mol/L氯化镁、0.5mol/L硫酸和450℃高温为天然钠基膨润土盐改性、酸改性和高温改性的最佳条件。采用上述3种无机改性方式填装防渗层,就其对垃圾渗滤液中主要污染物去除的有效性和控制垃圾渗滤液渗透的可行性进行研究。实验结果显示:3种无机改性膨润土的吸附能力和容量有所提高;渗透系数可达到1×10-7cm/s以下,可以作为"反应型"防渗层材料;在相同渗透量下,高温改性膨润土对垃圾渗滤液中主要污染物的去除效果最好,其次是酸改性膨润土,盐改性膨润土最差。     

江苏泗阳城区浅层地下水化学特征及其影响因素

根据现场取样分析,对江苏泗阳城区浅层地下水水文地质特征、水化学组分在空间上的分布特征进行了研究,并对其形成特点和影响因素进行探讨。结果表明：研究区浅层地下水水化学类型呈现明显的平面分带性,京杭运河西南侧浅层地下水阴离子中HCO^-₃占主导地位,溶解性总固体(TDS)多小于1 g/L,总硬度小于450 mg/L,水质一般较好;京杭运河东北侧浅层地下水阴离子以HCO^-₃、Cl^-、SO^2-₄为主,TDS多介于1~3 g/L,总硬度大于450 mg/L,为微咸水,水质变差。研究区NH⁺₄-N、NO^-₃-N污染较明显,空间分布具有明显的地域性差异;高浓度分布在京杭运河两岸以及泗阳农场一带,纵向上NH⁺₄-N高浓度主要集中在小于18 m的浅层地下水,NO^-₃-N多在8~20 m的浅层地下水富集。研究区浅层地下水水化学组分现状特征及其差异性的形成与演化,受海陆交互相沉积环境、含水介质、地下水补径条件以及人类活动等因素的影响。     

安太堡露天矿煤岩有机显微组分的热解特性

对安太堡露天矿气煤的三种基本煤岩有机显微组分的热解特性和氮元素的变化规律进行了考察.煤岩显微组分用等密度梯度离心分离法进行富集,煤岩显微组分的热解特性采用热重分析仪在400～900℃温度条件下进行分析,热解焦的结构用红外光谱分析仪进行分析,氮元素的变化规律用元素分析仪进行分析.实验得到如下结果:由于其结构不同,安太堡露天矿气煤的三种有机显微组分热解特性有显著差异,在400℃下,稳定组的总挥发分产率最高,高达34%,而惰质组只有其十分之一,随着热解温度的升高,三种显微组分的活性差异逐渐减小;热解焦的结构也发生了很大变化,随热解温度增高,焦中的脂肪氢、醚键的吸收峰逐渐变小,芳香核吸收向低频移动;焦中的元素摩尔比C/H逐渐增加,C/N在800℃时有最小值;显微组分焦脱氮率随温度升高而增加,和热解反应性有区别,稳定组热解脱氮率最高,镜质组最低.     

Chemical characterization of submicron particles during typical air pollution episodes in spring over Beijing

2012年春季北京经历了罕见的连续污染过程,本研究着眼于霾及沙尘污染事件,对比探讨了两典型污染事件中亚微米细颗粒物(PM_1)化学组分的差异。结果表明:霾事件中,PM_1硝酸盐增长最为明显且所占比重最大,硝酸盐在PM_1浓度迅速增加,其中1质量浓度的平均占比为32.2%,最大可达42%,这与其它季节霾污染特性显著不同,二次无机气溶胶(硝酸盐,硫酸盐,铵盐)增长明显,平均质量浓度为55.1±23.8μg m~(-3),PM_1有机气溶胶所占比重1的质量贡献为66.5%。沙尘污染事件的化学组分特性与霾事件显著不同,最大,PM_1浓度为8.9±5.4μg m~(-3),二次无机气溶胶质量浓度较低,且仅1平均质量贡献为64.0%,平均占PM_1气污染控制策略的制定需依据气溶胶的特点及形成机理有1质量浓度的34.0%。本研究表明,空针对性进行。     

我国典型湖泊及其入湖河流氮磷水质协同控制探讨

入湖河流是外源氮磷输入湖泊的主要途径,是湖泊外源输入控制的关键中间环节.本文主要开展我国一些典型湖泊及其主要入湖河流总氮、总磷浓度对比研究,结合入湖河流氮磷输入对湖体营养水平和富营养化程度的影响分析,初步探讨我国入湖河流与湖体氮磷水质协同控制的必要性和途径.结果表明,目前入湖河流氮磷水平仍然是我国一些典型湖泊水体氮磷水平和富营养化程度的重要影响因素之一;单纯依靠入湖河流氮磷协同控制已经无法较好地实现我国一些湖泊氮磷水平达到Ⅲ类及以下水平和中营养化水平及以下,建议结合内源控制、生态修复等综合治理;除了入湖河流氮磷水质,水量也是湖泊水体氮磷水平和富营养化程度的重要因素之一.进一步结合国际上入湖河流和湖泊氮磷协同控制,以及《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和相关配套政策、措施等,最终提出我国入湖河流与湖体氮磷协同控制政策建议,以期为富营养化湖泊外源氮磷输入控制,湖泊内源治理和生态修复有效开展等提供支撑和依据.     

北京市北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特征

选取北运河土沟、榆林庄及和合站3个典型河道断面,进行河道0~60 cm深度沉积物对氨氮、磷酸盐的吸附/解吸批平衡静态试验研究,采用多种动力学模型分析北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特性,提出适用于北运河沉积物吸附/解吸特性的动力学模型,并对模型参数的主要影响因素进行探讨.结果表明:1)北运河典型断面各深度的沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附/解吸过程总体呈现3个阶段:快反应阶段—慢反应阶段—平衡阶段;在0~0.5 h的快反应阶段可完成吸附或解吸总量的60%,且对氮、磷的吸附速率大于解吸速率.2)北运河各断面对氨氮与磷酸盐的平衡吸附量表现为S(榆林庄)S(土沟)S(和合站);对氨氮的平衡解吸量表现为S(土沟)S(榆林庄)S(和合站),对磷酸盐的平衡解吸量表现为S(和合站)S(土沟)S(榆林庄),沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附以化学吸附为主,平衡吸附与解吸量随断面深度的增加而减小,0~20 cm表层沉积物对氮、磷的吸附能力较强.3)Lagergren二级动力学模型对各深度沉积物的吸附/解吸过程拟合最优,模型参数公式为k2=S-0.369max+0.163;qe=0.022 Smax+18.077 Kf+41.947.通过模拟得出在400 mg/L氮、磷浓度下吸附于沉积物中的氮、磷污染物会随着解吸过程释放52%~80%的氨氮和6%~42%的磷酸盐,可能不仅二次污染上覆水体,还随河水下渗从而对地下水质形成潜在污染风险.     

河库连续体中溶解性无机碳及其同位素的时空分异特征——以澜沧江云南段为例

河流及水库等水生态系统中的溶解性无机碳(DIC)是全球碳循环与大气、陆地和海洋之间碳相互作用的重要组成部分.以澜沧江云南段上游天然河段及下游梯级水库群形成的连续体为研究对象,分析了河库连续体表层水体中水化学特征、溶解性无机碳浓度及其碳同位素时空分布特征.研究结果表明:河库连续体水体中溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ13 C DIC)组成特征总体表现为:DIC浓度丰水期较低,枯水期较高,平均值分别为2.59±0.44和3.30±0.37 mmol/L;δ13 C DIC值丰水期偏负、枯水期偏正,平均值分别为-8.52‰±0.38‰和-6.95‰±0.53‰,与自然河流的季节变化特征相似.水体DIC来源主要包括土壤及水体有机质分解生成的CO 2、碳酸盐风化和水气界面CO 2的交换过程.澜沧江河库连续体中DIC浓度及δ13 C DIC组成的时空异质性特征与流域岩性、土壤生物地球化学过程以及微生物活动强度等均有较大关系.当前,澜沧江梯级水库群建库时间短,梯级联合运行下调度复杂,水文条件多变,梯级水库对河流重要生源要素——碳累积影响方面的“水库效应”还不明显.     

低浓度硝态氮促进微囊藻累积多聚磷酸盐

2016年以来太湖总磷浓度高位波动而总氮浓度持续下降,藻细胞内源性磷释放是湖泊水体总磷的重要来源,而多聚磷酸盐作为藻细胞内磷的储存库,其含量变化会显著影响藻细胞内源性磷的释放量.针对上述现象,开展了不同硝态氮浓度影响野外水华蓝藻及实验室纯培养的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)利用磷特别是合成多...     

沉积盆地超深层有机- 无机复合生烃机理及地质模式

全球范围内超深层油气的不断发现,对经典的生烃理论提出了挑战,外源氢加入的有机-无机复合生烃过程引起了广泛关注。基于地质观察统计数据,分子氢在沉积盆地中分布广泛,形成机制复杂。在地质环境中,水和水-岩反应、深部流体等途径产生的无机氢是最主要的外部氢源。可控加氢模拟实验揭示了沉积盆地的氢逸度水平是调控烃类产物生成的重要因素之一,并且干酪根的加氢裂解是沉积盆地中易于发生的生烃过程。外源氢介入生烃过程的前提是环境氢逸度大于沉积有机质本身的氢逸度,其有效范围受生烃母质化学组成和结构的制约,约起始于生油高峰之后,约终止于沉积有机质H/C=0.3之时。亦即,有机-无机复合生烃作用是沉积盆地超深层生烃的有效途径。在其有效发生的范围内,油气资源类型依然由生烃母质类型(化学组成和结构)、成熟度和受热历史等因素决定,具有明显的阶段性和不同于经典理论的生烃模式。外源氢的参与,在成熟阶段可小幅度提升生油产率;在高—过成熟阶段可显著增加天然气产率;在高成熟阶段,加氢脱烷基作用最大可增加50%的轻质油/凝析油产率;在过成熟阶段,加氢脱甲基-开环作用最大可增加约5倍甲烷产率。有机-无机复合生烃模式的确立,丰富了传统生...