应用单体碳同位素分析技术探析农田土壤中多环芳烃的植物降解过程

长期以来,研究者在探讨土壤中多环芳烃(PAHs)的降解及修复过程中,缺乏简便有效的手段对化合物的降解动态进行定量研究。前人尝试用投加实验、对比采用降解措施前后污染物的浓度变化、模型计算等方法研究PAHs的降解过程,其结果常互相矛盾,或不能真实反映复杂的实际环境。本文应用单体碳同位素技术对农田土壤中多环芳烃的植物降解过程进行定量表征,采集了某地农田表土作为供试土壤,选择玉米作为供试作物,开展了作物对土壤中PAHs降解及消除过程的研究。气相色谱-质谱分析结果表明,培养所用的玉米原始土及分4批收集的空白土、根际土、非根际土样品中16种PAHs的浓度总和(∑PAHs)平均分别为380.8 ng/g、(281.5±34.7) ng/g、(272.2±11.6) ng/g和(299.8±37.9) ng/g;玉米生长期间,各土壤样品 的∑PAHs均比原始土壤有所下降,但除3环化合物(苊烯、苊、芴、菲、蒽)外,其他化合物并未随玉米的生长表现出显著趋势。与玉米根、叶倾向于富集低环PAHs化合物相对应,可以判断植物对土壤中的低环化合物去除作用最为显著。各采样时期玉米根际土、非根际土和空白土壤样品中多环芳烃单体化合物的碳同位素分馏值(δ¹³C)在-34.31‰~-23.95‰之间,且除芘外的其他化合物的δ¹³C值随时间呈现逐步变轻的趋势,波动值位于-0.6‰~-9.0‰之间;本文对于PAHs单体化合物,尤其是4、5环化合物,在玉米降解过程中的碳同位素分馏与浓度变化之间未发现明显关系。考虑3环以下的PAHs化合物更倾向于被降解和清除,且其碳、氢同位素分馏情况更容易被观察到,因此稳定同位素分析更有助于探明该类单体多环芳烃污染物在环境中的迁移、转化规律。     

浅埋水下文物遗址的海洋地球物理声学探测展望：以沉船为例

水下文化遗产与历史、艺术、经济和科学的发展有着密切联系。浅埋沉船是我国今后水下文物遗址探测中所必须考虑的重要类型,海洋地球物理方法在这类遗址探测中发挥着关键作用。通过海洋地球物理声学探测方法在浅埋沉船中的应用研究,分析浅埋沉船与周边环境之间的反射系数和极性变化特性,论述海洋地球物理声学探测在浅埋沉船判别、浅埋沉船降解程度评估以及浅埋沉船遗骸3D重建等方面的应用与进展,指出我国浅埋沉船探测研究在可控实验模拟、数据精细处理和学科交叉综合研究等方面亟待加强,以满足浅埋沉船这一重要水下考古类型的探测需求。     

锰钾矿光催化降解苯酚及其影响因素研究

利用回流法合成隧道结构的锰钾矿,并研究其光化学降解苯酚的效果及影响因素。分别采用X射线衍射、原子吸收光谱、扫描电镜、透射电镜和BET氮气吸附法对锰钾矿的晶体结构(包括晶型、晶胞参数和结晶度)、化学组成、微观形貌和比表面积进行了表征。研究表明,非光照时锰钾矿对苯酚的降解效果较差,光照能显著促进锰钾矿对苯酚的降解;光照条件下,p H值减小能显著促进锰钾矿对苯酚的降解;锰钾矿用量增加至1.00 g/L时能显著促进锰钾矿降解苯酚,但继续增加矿物用量却显著降低苯酚降解率;非光照条件下,p H值减小和矿物用量增加不能显著促进锰钾矿降解苯酚。     

石灰土中秸秆还田降解率及其对土壤肥力的影响

石灰土具有高的有机碳的积累,但营养成分的供给速率偏低,导致土壤贫瘠。本文通过室内模拟实验,研究相同来源玉米秸秆在岩溶土与非岩溶土中的降解情况,对秸秆降解率、土壤理化性质、土壤肥力等进行动态检测,结果表明：（1）总体上岩溶土秸秆降解速率比非岩溶土快。秸秆降解速度最快主要集中在最初60天,之后呈缓慢上升趋势,到98天基本达到平衡。非岩溶土降解峰值出现时间为第42天,岩溶土为第28天,峰值出现时间前者比后者滞后14天。总降解时间持续160天,岩溶土降解率为77%,非岩溶土为75%。（2）秸秆降解期间,土壤pH值前期有下降的趋势,后期慢慢回升,这与秸秆降解过程中不同时期降解产物变化规律相吻合。秸秆还田可以提高土壤肥力,其中速效氮和速效钾含量增加非常明显。（3）与岩溶土相比,全量检测结果显示各肥力指标在非岩溶土含量低,但升幅百分比高;有效态检测结果显示非岩溶土速效磷和速效钾含量高。说明秸秆还田一些营养元素有效态在非岩溶土中更易于释放,而岩溶土由于其土壤质地的特殊性,许多养分被土壤粘土矿物牢固结合,营养元素供给速率慢,但因此也易于养分全量的累积。     

TiO2光催化降解微污染水中腐殖酸的研究

为探讨TiO2光催化法处理微污染水中腐殖酸的规律,利用悬浮状的TiO2颗粒在紫外光的照射下催化降解含有腐殖酸污染物的水样,设计正交试验研究pH值、TiO2的投加量、腐殖酸溶液初始浓度、曝气量和温度等对腐殖酸降解效果的影响及规律。结果表明:pH=3.5时,TiO2的投加量为1.0 g/L、曝气量为0.12 m3/h、温度为18℃时,最佳有机物降解效果为96.83%;TiO2光催化法对微污染水中的腐殖酸能够有效降解。     

爱沙尼亚干酪根催化降解生烃过程及动力学研究

以爱沙尼亚油页岩干酪根为对象,利用热模拟实验方法和化工催化原理,考察了不同介质对干酪根热解生烃过程的影响,从热解生烃量、生烃组成特征及生烃动力学等方面进行了探讨。结果表明:膏岩对干酪根的生烃具有明显催化作用,碳酸盐岩对干酪根的生烃具有一定反催化作用,各种盐类对干酪根的生烃量影响较小。干酪根热解动力学研究表明,生烃动力学参数表观活化能E与视频率因子A两者之间不是独立变化的,而是具有一定的关系,即:E与lnA之间服从直线关系(R=0.99),这些认识对于深入探讨爱沙尼亚油页岩干酪根的化学结构、建立热解动力学模型具有一定的参考价值。     

济阳拗陷特殊生物降解油的初步研究

济阳拗陷草古100平19井奥陶系储层原油,饱和烃馏分均已损失殆尽,仅残余藿烷系列化合物;同时,芳烃馏分化合物也已损失殆尽,仅残余三芳甾烷系列化合物。上述芳烃化合物俱已损失殆尽的蚀变特征,在相关文献中的报道较为少见。原油中不受水洗作用影响的正构烷烃和不受生物降解作用影响的有机硫化合物(苯并噻吩和二苯并噻吩)均已损失殆尽,显然暗示了原油蚀变是遭受水洗作用和生物降解作用共同作用的结果。原油芳烃馏分的“UCM”鼓包幅度明显大于饱和烃馏分的“UCM”鼓包,暗示了芳烃化合物的降解速率平行甚至超过饱和烃的降解速率。原油中低分子量芳烃化合物的快速降解,暗示了油藏可能是在氧化条件下而非在还原条件下发生蚀变的。     

腈菌唑在茶园土壤中的对映体选择性降解与碳同位素分馏

运用对映体分馏分析(EFA)与单体同位素分析(CSIA)技术研究了三唑类杀菌剂腈菌唑在4种不同种植年限茶园土壤中的对映体选择性降解规律。腈菌唑的降解符合一级反应动力学方程,半衰期为28.4~70.5 d。4种茶园土壤中均表现为(+)腈菌唑优先降解,并均有碳同位素富集,表明发生了显著的微生物降解。腈菌唑在茶园土壤中的降解半衰期和对映体比在50年茶园土中最小,显著低于100年、20年和2年茶园土壤(P<0.05)。降解半衰期与砂粒含量显著相关(P<0.05),对映体选择性与粉粒含量显著相关(P<0.05)。运用Rayleigh方程计算各土壤中腈菌唑的碳同位素富集因子,并建立生物降解评估模型。应用两种方法评估生物降解所得结果与总降解率趋势相同。     

黄渤海海水中丙烯酸的生成与降解的初步研究

在黄渤海海域对β-二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）降解产生丙烯酸和丙烯酸的降解过程做了初步研究。结果表明,海水中有明显的DMSP降解和丙烯酸的生成现象。在DMSP降解初期,DMSP不断降解,丙烯酸则在经过1 h后浓度开始上升,达到最大值后再次下降。起始DMSP浓度越高,降解得越完全,且丙烯酸最大值越大。在观测的5 h内,丙烯酸的表观降解速率总是大于DMSP的表观降解速率,且两者都与初始浓度成正相关。在丙烯酸的降解过程中,黑暗条件下起始浓度越大,丙烯酸变化速率越大,而光照条件下则恰好相反。光化学反应中前2 h表现为丙烯酸的光化学生成,而后2 h表现为光化学降解。     

辽河盆地曙1区稠油油藏中原油的混聚及其勘探开发意义

本文通过辽河盆地曙1 区稠油地化特征的非均质分析确认了原油混聚的存在,并认为这是第三纪以来来自相邻凹陷内沙四油气两期充注的结果。这一发现对本区的石油勘探开发具有重要的实际价值。