天然有机质存在条件下的纳米颗粒与重金属协同行为研究

纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。     

初冬青藏高原冻土过程的数值模拟

利用改进了的加进NCAR陆面过程(LSM)的NCAR MM5大气模式中的土壤冻融过程参数化方案和2001年10月2～30日的NCEP再分析资料,对青藏铁路沿线区域进行数值模拟试验。在新方案中改进了土壤径流和土壤渗透影响土壤层的水文过程,增加了对土壤含冰量的求解,较真实地反映了土壤的冻融过程。模拟结果表明,改进土壤冻融过程方案后,模式对地温、地面通量的模拟有一定的改进,能够反映土壤冻结初期陆面要素场的变化。     

基于主成分分析的青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量评价

土壤质量评价是提高对土壤质量理解的关键环节。为了了解青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的基本情况,在青藏高原腹地西大滩至安多地区,根据不同海拔梯度和植被盖度共采集了154个土壤样品。通过主成分分析（PCA）法确定了影响青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的最小数据集（MDS）：全氮、全磷、全钾。根据影响土壤质量的最小数据集对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量进行评价,得出了不同海拔、不同植被盖度下的土壤质量指数（SQI）。通过对不同海拔、不同植被盖度的土壤质量指数进行对比研究表明：随着海拔的升高,SQI呈增加的趋势,即海拔4 300～4 600 m（0.270±0.043） < 海拔4 600～4 900 m（0.326±0.061） < 海拔4 900～5 200 m（0.410±0.075）;随着植被盖度的增加,SQI也呈现增加的变化趋势,即植被盖度小于50%（0.262～0.265） < 植被盖度大于50%（0.336～0.344）。在分别考虑了有机质、盐分、土壤水分对土壤质量的影响下得出的土壤质量指数值与基于最小数据集得到的土壤质量指数相一致,说明基于主成分分析的最小数据集可以对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量做出较准确的评价。     

极端干旱区多枝柽柳茎水势变化影响因子分析

以新疆塔里木河下游极端干旱环境下天然植物多枝柽柳为研究对象,基于对气象因子、土壤水盐和多枝柽柳茎水势特性的实地监测资料,研究了影响多枝柽柳茎水势变化的主导环境因子,揭示了反映多枝柽柳生长发育期茎干水分变化的环境因子的指示性和指示阈值。结果表明:①在众多环境因子中,土壤水分对多枝柽柳茎水势变化影响最强烈,多枝柽柳对土壤水分的吸收不存在最低土壤含水率阈值,但36%的土壤含水率为影响多枝柽柳茎水势变化的临界上限,超过36%则对其没有明显影响。②土壤pH值的变化可反映极端干旱区多枝柽柳茎水势特性的变化;7.95±0.03的土壤pH值为反映多枝柽柳茎水势发生变化的临界阈值,当土壤pH值大于7.95±0.03时利于多枝柽柳有效分泌盐碱,维持正常生长。该研究为减轻多枝柽柳受旱程度、维持多枝柽柳正常生长及时补充水分提供理论依据。     

某农药厂场地土壤地下水污染修复指导值探讨

参考加拿大Alberta SGRG层次性分析模式,选择其中Tier 1、Tier 2两层次进行分析,结合适合我国的参数计算出了某农药厂土壤地下水中的有机污染物1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷修复值,得到了通用的Tier 1修复指导值分别为:渗坑土壤中1,2-二氯乙烷6.2μg/kg,1,2-二氯丙烷67μg/kg;场地地下水中1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷均为5μg/L。在此基础上,结合实地调查获取场地参数,利用Tier 2评价对指导值进行修正,确定了场地最终修复目标值:渗坑土壤中1,2-二氯乙烷为11μg/kg,1,2-二氯丙烷为45μg/kg;地下水中1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷仍为5μg/L。各途径修复值的改变较符合层次性评价的理论,即Tier 2修复值较Tier 1宽松;但1,2-二氯丙烷的保护DUA途径修复值较Tier 1更加严格,这是由于场地特定条件造成的。     

中国东部农耕区土壤微生物碳的分布及影响因素

对中国东部不同纬度带的6个地区的土壤微生物碳进行了研究。结果表明土壤微生物碳的分布受地理位置的影响较为明显:由北向南,东北地区的土壤微生物碳要高于其他地区。作为土壤有机质变化的灵敏度指标———微生物熵(微生物碳/总有机碳),在同一耕作方式下,其在不同地区的变化受土壤利用方式的影响较为明显:在连作系统下,菜地>粮地;而在轮作系统下,粮食-蔬菜轮作>蔬菜-蔬菜轮作。利用相关性分析寻求影响微生物碳分布的环境因素,结果表明,微生物碳(Micro-C)与土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、土壤含水率呈极显著正相关,而有机碳和全氮的分布主要受地理位置的影响。对不同土壤类型的微生物碳和微生物熵进行相关性分析,结果显示pH、年均温、含水率、TOC和TN是主要影响因素,关键影响因素因土壤类型不同而各异。     

土耳其西部伊兹密尔市Altndag滑坡区地球物理勘查

位于土耳其西部伊兹密尔市hltlndag地区的滑坡是其他自然灾害的诱发因素之一,利用电阻率成像法（ERT）和地震折射层析法（SRT）对该滑坡区开展地球物理勘查。在滑坡体上沿南-北和东-西剖面采用了温纳-施兰贝尔电极排列方式做了4个剖面的电阻率层析成像勘查和采用纵波地震检波器沿着与南-北向电阻率剖面一致的一条剖面开展地震折射层析勘查。使用最小二乘法反演技术处理电阻率和地震数据。利用一种不基于射线追踪的方法对地表折射数据进行初至波走时反演。这种方法通过对波走时的函数描述导出雅可比矩阵,而该矩阵由基于单元慢度扰动的有限差分近似法计算得出。利用程函方程求解走时。通过利用这些方法均获得了有关滑坡体内部结构、物理特征和滑动面几何形状的有价值的结论。滑坡体物理的特点是电阻率和地震波速度均较低。电阻率成像结果同时表明,这些低电阻率区与滑坡体中水、粘土含量较高有关。把固结的碎屑岩层假定为滑坡区基岩,该碎屑岩层的物理特点是电阻率相对较高（中等）和地震波速度很高。通过南一北向剖面的电阻率和地震折射数据综合解译,有助于我们确定滑动面的几何形状和滑坡体厚度的变化。沿该剖面存在一个不断变化的滑动面,且在剖面中部和北部（坡脚区）滑坡体的厚度较大。此外,我们认为滑坡体的水含量在滑坡体运动中起着关键作用。     

微波消解―ICP―MS法测土壤和水系沉积物样品中的碘

介绍了用微波消解处理土壤和水系沉积物样品,用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)快速高效测试碘的方法。方法的检出限为0. 012μg/g。所选的12个土壤和水系沉积物国家一级标准物质12次测定,除GBW07307a的RSD小于10%外,其余RSD值均小于5%,12次测试的平均值和标准值对数差绝对值均小于0. 05。方法加标回收率在98. 6%104. 6%之间。     

济南市土壤重金属污染现状及其土壤生物学表征

以济南市区及郊区农田土壤为对象,研究土壤中重金属污染的特征,结果表明,土壤重金属污染不仅引起了生态环境的恶化,而且影响土壤生物多样性,降低了土壤活性。济南市土壤动物各类群的数量与土壤重金属元素含量的相关性统计结果显示:土壤原生动物数量与Co、Ni含量呈明显负相关;土壤线虫数量与Cu、Mo含量呈显著负相关;旱生土壤动物数量与Cu含量呈显著负相关;说明重金属元素对土壤动物多样性具有不利影响,土壤线虫是耐污种类,旱生动物多为不耐污种类,土壤线虫与旱生动物密度之比可以作为土壤重金属污染程度的生物学指标。通过对土壤地球化学元素含量与土壤生物学参数的相关性分析,找到了重金属的敏感生物指标:Pb污染的生物学指标为土壤线虫;As污染的生物学指标是真菌PLFA含量等,用土壤生物作为敏感、快速的重金属污染生物毒性的指示物,具有广阔的应用前景。