利用对数正态分布图解析徐州城市土壤中重金属元素来源和确定地球化学背景值

城市土壤指示了城市环境中重金属污染的状况.为了更好地评价人为因素对城市土壤的影响强度,确定城市土壤重金属元素的地球化学背景值是十分必要的.以徐州城市表层土壤中Pb、Cu、Zn、V、Se和Ti等重金属为例,利用对数正态分布图区分了不同元素的来源,其中Ti和V主要来自土壤母质的分化,而Pb、Cu、Zn和Se等的来源则比较复杂,表现为受人为因素作用强烈.这些结果与利用多元统计方法(如聚类分析和主成分分析)获得的结果一致.利用对数正态分布图获得了Pb、Cu、Zn、V、Se和Ti等元素的地球化学背景值.     

土壤氡析出率活性炭累积吸附法

为解决大面积多点快速土壤氡析出率测量问题, 设计开发并进行了土壤氡析出率活性炭累积吸附法的方法技术研究.在参考氡析出率装置和野外实验数据的基础上, 进行了测量装置及材料的选择、装置刻度、野外累积暴露时间、活性炭盒吸附氡有效衰变常数等研究.通过2002-2003年22次重复观测, 北京西北郊区粘土类土壤氡析出率平均值为20.15mBq.m-2.s-1, 最大值和最小值分别为26.75和13.49mBq.m-2.s-1, 标准偏差为3.55mBq.m-2.s-1.与仪器静电收集法比对结果表明, 两种方法的相对误差小于±10%.实验结果表明: 活性炭方法测量结果稳定可靠, 简便易行, 适用于全国大面积土壤氡析出率调查.      

利用SEM照片获取土的孔隙结构参数

以土工实验和计算机图像处理技术为基础, 探讨利用SEM照片获取土的孔隙结构参数的方法, 并以重塑粘性土为例进行实证分析.为获取孔隙结构参数, 首先分3个步骤对土样的SEM照片进行图像处理: 即照片格式转换、颗粒边际线探测和颜色充填; 然后针对黑白二元图像测算孔隙结构参数.从设计制备的重塑粘性土的三轴试验样品中, 选择了12个不同水分状态和密度状态的样品, 经风干和烘干后, 进行SEM测试, 每个样品拍摄了3个尺度的SEM照片, 放大倍数依次为500倍、1000倍、2000倍.之后, 对所获得的SEM照片进行了图像处理分析, 计算了相应的平面孔隙比和平面孔隙率.数据分析表明: SEM照片测算的孔隙参数与通常三相图计算的孔隙参数有关联, 测算数据可以反映土的孔隙结构特征; 样品的不同脱水方式对SEM照片测算的孔隙参数有影响, 与三相图法计算数据相比, 风干土样测算的数据略有偏大, 烘干土样测算的数据偏小; 同一土样不同比例尺的SEM照片测算出的孔隙参数有所不同, 邻近三相图法计算结果上下波动; 利用SEM照片提取土的结构信息是可行的, 对SEM照片进行图像处理分析是获取土的孔隙结构参数的有效办法.      

土壤剖面的磁学特征及其对交通污染的指示意义——以北京首都机场高速公路为例

对北京首都机场高速公路旁采集的土壤柱状T01剖面的磁学参数和金属元素分析,探讨了研究区内现代交通导致的土壤磁学性质的变化及其对环境污染的响应.结果表明,磁参数(χ,ARM和SIRM)与重金属含量呈同步垂向变化趋势.来源于交通运输排放的污染物是土壤剖面上部(0～8 cm)磁性和金属含量增强的主要原因,8cm以下,土壤基本未受到污染,磁性矿物和重金属含量较低,磁性颗粒变化稳定,基本代表了该地区土壤的自然背景.尽管土壤岩石磁学分析表明剖面上下部受污染和未受污染样品的磁载体均是粒度较粗的多畴磁铁矿,但是结合磁参数比值曲线,说明底部样品的磁颗粒的粒度较顶部偏细.磁性矿物的含量变化没有影响磁颗粒的粒度特征.指标聚类等相关分析表明,土壤磁参数(χ,ARM和SIRM)与重金属元素(Pb,Zn和Cu)含量显著相关;结合模糊聚类分析,磁参数可用于追踪、识别交通污染物质在土壤剖面中的富集、迁移状态,揭示不同深度土壤的污染程度.     

冻结-冻融过程中水分运移机理

为研究冻结-冻融过程中水分运移机理,在天山北麓平原通过人为控制潜水不同埋深条件下的模拟试验和田间土壤水分运移观测试验,分析了土壤水势分布和土壤含水量分布特征,发现冻结过程不同潜水埋深条件下的土壤水分运移机理、土壤水与潜水之间的相互转化关系有明显差异.在冻结过程中,潜水浅埋条件下,冻结层下界面与潜水面之间土壤水分运移状态呈上渗型,土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时引起潜水蒸发损耗使潜水位下降,表现出地下水向土壤水转化的基本特征.潜水深埋区,土壤水分运移状态呈上渗-入渗型,同样土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时潜水得到一定的入渗补给并使潜水位上升,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融过程中对于不同潜水埋深,由原来各自的土壤水分运移状态均逐渐转变为入渗型,形成潜水入渗补给,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融期是土壤水资源、地下水资源形成的重要时期,对于干旱少雨的西北地区而言,冻融水的形成、运移和入渗补给地下水具有重要的生态环境意义.     

三峡库区地质背景对土壤元素分布的影响及地方病效应

利用多目标地球化学调查方法,通过野外实地调查、大面积系统采集土壤表层样品、测试分析、数理统计,探讨了三峡库区灰岩母岩区与泥岩母岩区两种不同母岩条件下土壤中52个元素的含量分布特征。结果表明:三峡库区灰岩母岩区土壤元素富集而泥岩母岩区土壤元素贫乏,As、Br、B、Sb、C、F、I、Li、Mo、CaO等元素在灰岩母岩区土壤中含量大于泥岩区2倍以上。泥岩母岩区土壤元素含量比灰岩母岩区高的元素仅有Ba、P、Sr、Na₂O、SiO₂。元素分布的差异与三峡库区的地氟病与克山病分布关系密切,地氟病高发区主要分布于灰岩母岩风化形成的高氟土壤区,克山病则主要发生于泥岩母岩风化形成的低硒土壤区。地质背景对地方性疾病具有明显的区域控制作用,研究成果为三峡库区农业及城乡的合理规划布局提供了参考依据。     

东北漫岗黑土区切沟侵蚀发育特征

随着人们对土壤侵蚀空间尺度认识的加深, 发育在更大空间尺度上的切沟愈来愈受到重视。切沟是土壤侵蚀的重要组成部分, 但现有的土壤侵蚀模型尚未包括切沟侵蚀部分。本研究利用高精度差分GPS, 在对东北典型漫岗黑土区切沟监测的基础上, 借助GIS 平台生成DEM, 通过DEM 的叠加分析, 探讨了沟内蚀积变化特征。并在此基础上, 提出了东北切沟侵蚀的概念模型, 认为冬春季冻融侵蚀产生沟内堆积-雨季径流产生侵蚀的过程可能是该区切沟发育的一种重要模式。     

东北典型丘陵漫岗区沟谷侵蚀动态及空间分析

以黑龙江省克山县为例,分析1954年和2000年侵蚀沟密度变化,探讨研究区土壤侵蚀的时空动态变化,并以侵蚀沟密度变化值为依据进行不同分区侵蚀因素的耦合分析。结果表明:过去46年间,克山县东南部侵蚀沟密度趋于减少,西北部侵蚀沟密度增大。1954～2000年侵蚀沟密度变化值在侵蚀减弱区与高程和坡度呈负相关,在侵蚀增强区呈正相关。随着坡长增加,侵蚀沟密度变化量呈增加趋势。侵蚀沟变化与坡长相关性最大,R²达0.9743,其次为高程,R²为0.6893,与坡度的相关性最小,R²为0.3437。结果表明,高程和坡度不是东北丘陵漫岗地区土壤流失的主要影响因子,坡长是该区侵蚀的一个重要影响因子。土地利用结构变化与土壤侵蚀强度变化密切相关,耕地面积大幅度增加与草地面积明显减少加速侵蚀沟发育。     

黄土土壤结皮对产流临界雨强的影响分析

依据野外资料,从影响产流的各项因子出发,分析黄土高原典型区土壤结皮对产流临界雨强条件的影响,得出:在该区特殊的超渗产流方式下,土壤结皮降低入渗,使得产流时的临界雨强条件降低,因而大大提高了产流的可能性。但是,在实际情况下,雨强变异很大,应考虑不同雨强情况下土壤结皮对产流量的影响。而在室内条件下,各项因子均是可控的,一般情况下,雨强恒定,产流时的临界雨强条件降低,意味着产流提早,必然带来产流量的增加。     

西安高陵人工林土壤干层与含水量季节变化研究

通过野外调查和室内测定,利用烘干称重法对高陵地区丰水年前后不同人工林下0~6 m土壤含水量及土壤水分的季节变化进行研究。结果表明,2002年高陵田家村中国梧桐林和杨树林下160~400 cm范围内均已发育了土壤干层。经过2003年丰水年充沛的降水补给,2004年高陵团庄槐树林、杏树林0~6 m土层均未出现土壤干层,说明水分在丰水年得到很好恢复。丰水年后梨、杏、槐三种人工林160~400、410~600 cm层位土壤含水量均显示春季最高,夏季次之,秋季降到最低或略微上升。