土壤容重对红壤水分溶质运移特征影响的试验研究

通过测定南方第四纪红壤不同土壤容重条件下,土壤水分水平入渗过程和溴化钾溶液穿透曲线,分析了土壤容重对入渗速率、土壤饱和导水率的影响;根据CDE模型、运用CXTFIT软件对溴离子的穿透曲线(BTC)进行拟合.并求其运移参数.结果表明:土壤水分运移速率和土壤饱和导水率随着红壤容重增大而减少;随着容重增大,Br-的水动力弥散系数D增大,阻力因子R也增大.     

不同质地土壤中镉运移的数值模拟与预测

通过室内土柱实验,采用溶质运移的对流-弥散方程,模拟了饱和条件下重金属镉在不同质地土壤中的运移.结果表明,化学非平衡单点模型(One-site model,OSM)能较好地模拟镉在粉壤土、壤砂土中的运移(R2分别为0.810和0.901),而对镉在砂壤土中运移的模拟效果较差(R2=0.542).OSM模型准确地模拟了土柱中镉运移的穿透时间,但是对穿透曲线拖尾部分的拟合效果欠佳.土壤对镉运移的阻滞作用与土壤理化性质有关,但是其机理还需要进一步研究.由于上层砂壤土对镉的强烈吸附,使镉的穿透时间较晚(10 pv),且不同土层界面处镉的浓度和吸附量变化明显.     

不同质地和容重对Cl-在土壤中运移规律的影响

土壤的水分含量，质地，均一性，温度等因素都会影响化学物质在土壤中的运移，在室内条件下，采用垂直土柱易混置换法，就不同质地及不同容重对Cl^-在土壤中运移规律的影响进行了初步研究，研究结果表明，Cl^-在黏粒含量高的土壤中的水动力弥散系数（D）大于在黏粒含量低的土壤中的水动力弥散系数，而延迟因子（R）则小于黏粒含量低的土壤，在同一质地不同容重条件下，D值随容重的下降而减小，R值则增大。     

阿特拉津在饱和砂质壤土中非平衡运移的模拟

针对农药阿特拉津在稳定流场饱和砂质壤土中的运移 ,根据平衡与非平衡假设条件下对流—弥散方程数学模型的解析解 ,基于易混合置换实验获得的阿特拉津和示踪溶质Br- 的穿透曲线及批量平衡法求得的阻滞因子 ,应用CXTFIT 2 0软件 ,通过拟合土柱实验中溶质的出流浓度变化 ,估算了模型的有关参数 ,在此基础上模拟分析了实验土柱不同埋深处阿特拉津的出流浓度和累积淋溶量动态 ,结果表明 ,化学非平衡的两点模型对本文实验条件下阿特拉津运移的仿真具有较高的精度     

紫色土坡耕地土壤大孔隙流的定量评价

为阐明大孔隙丰富且孔径呈两极分化的紫色土坡耕地土壤大孔隙流的运移规律,通过室内土柱试验获取耕作层0~20 cm、非耕作层20~40 cm原状土柱和填装土柱的穿透曲线,分析饱和条件下土壤大孔隙流发生规律,并采用解析法CXTFIT软件拟合了水分优先运移参数,PFSP指标(大孔隙流引起的穿透曲线延展量与水动力弥散作用及两区作用引起的延展量的比值)定量评价土壤大孔隙流的贡献率。研究结果表明:1)以填装土柱水流为平衡基质流计算,耕作层0~20 cm原状土柱中大孔隙流的导水贡献率为66.2%~68.5%,而Br-累积淋出量占总淋出量的62.3%~66.1%。对于非耕作层20~40 cm,土壤大孔隙流导水贡献率为0.2%~1.7%,而Br-随大孔隙流运移的比例却达14.5%~20.5%。说明耕作层土壤中大孔隙流现象远比在非耕作层土壤中更为显著;2)PFSP值结果表明大孔隙流作用对穿透曲线延展量的贡献率最大,两区交换运移作用次之,水动力弥散作用的最小。即PFSP值越大,大孔隙流对总水流通量的贡献率越大。     

阿特拉津在饱和砂质壤土中非平衡运移的模拟

针对农药阿特拉津在稳定流场饱和砂质壤土中的运移 ,根据平衡与非平衡假设条件下对流—弥散方程数学模型的解析解 ,基于易混合置换实验获得的阿特拉津和示踪溶质Br- 的穿透曲线及批量平衡法求得的阻滞因子 ,应用CXTFIT 2 .0软件 ,通过拟合土柱实验中溶质的出流浓度变化 ,估算了模型的有关参数 ,在此基础上模拟分析了实验土柱不同埋深处阿特拉津的出流浓度和累积淋溶量动态 ,结果表明 ,化学非平衡的两点模型对本文实验条件下阿特拉津运移的仿真具有较高的精度     

土壤溶质运移参数估计图解方法

基于土壤中溶质运移的对流 弥散方程 (CDE)提出了溶质运移参数估计的图解方法。根据土柱溶质运移“穿透曲线”(BTC)数据计算通量浓度随时间变化 (dc/dt)。应用绘图软件 ,例如MicrosoftExcel,绘制出t1 5dc/dt和dc/dt相对于时间的变化曲线。这两条曲线都是单峰曲线 ,并被用于估计CDE中延迟因子(R)和弥散系数 (D0 )。设计算例和穿透实验数据被用于校正图解法估计参数的精度和稳定性。参数估计的稳定性由估计参数对它们平均值的标准差评价 ;参数的估计精度与CXTFIT法和等斜率法比较。结果表明图解法具有较高的精度和较好的稳定性 ,特别是对于运移参数R的估值。图解法是一个确定性方法 ,它具备确定性方法中估计参数唯一性特点 ,克服了统计方法中需要给定参数初值的缺点。因此 ,这个方法是土壤溶质运移参数估计的可选方法之一。     

不同质地土壤中铜离子运移阻滞因子研究

采用等温静态平衡吸附实验确定了重金属铜离子在3种不同质地土壤(砂质壤土,粉砂质粘土,壤质砂土)中的阻滞因子R,然后,结合混合置换实验中测定的铜离子和示踪剂离子的出流动态,采用了确定性平衡对流-弥散方程和确定性非平衡两区对流-弥散方程计算阻滞因子R。结果表明,Langmuir等温线形吸附方程可以准确描述铜离子的吸附特性;确定性平衡模型计算的R值与实测值接近;采用混合置换实验结合对流-弥散方程计算阻滞因子的方法耗时较长,精度不高。     

柑橘地土壤溶质优先运移研究

通过室内原状土柱与重塑土柱对比实验,应用溶质穿透曲线研究柑橘地土壤优先流及溶质优先运移的特征。结果表明:柑橘地原状土柱土壤穿透曲线表现出了上升阶段的拐点现象,是优先流与基质流共同作用的结果。原状土柱土体穿透曲线下降初期较陡,并表现出了较长的拖尾特征,重塑土柱下降趋势相对稳定。存在优先路径的土体出流速率稳定性较差,变异系数较大,其平均出流速率是重塑土柱出流速率的3.5倍。优先流作用使溶质相对浓度到达峰值的时间缩短了37.7%,此时造成的溶质运移量却是平衡基质流所造成的溶质运移量的2.5倍,因此优先流能够导致土壤溶质的快速大量迁移。     

改性塿土对土壤有机污染物苯酚运移的阻滞模拟

为了防止和控制污染物在土壤中纵向迁移,保护地下水免受污染。该研究通过饱水土柱运移试验,用非反应性离子Cl-探求土柱参数弥散系数,并运用平均孔隙水流速和弥散系数求算反应性溶质苯酚的运移参数阻滞系数,探究十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTMAB)改性土和原土对苯酚运移的阻滞效应,以及改性比例、pH值、离子强度等因素对苯酚在土柱中运移的影响。结果表明:以CTMAB改性黏化层塿土,显著增强了土壤对苯酚运移的阻滞能力。改性土对苯酚运移的阻滞能力随着改性比例的增加而增强,苯酚在100%改性土中运移的阻滞系数值是在原土中的26.06倍;pH值在6.0~8.0变化时,对苯酚在改性土中运移的阻滞作用影响不大;当离子强度在0.001~0.1 mol/L范围内,随着离子强度的增加,原土和改性土对苯酚运移的阻滞能力均减弱,原土对苯酚的阻滞系数由0.56降至0.37,100%改性土由17.57降至8.71。以100%改性比例制备的改性土在中性环境,离子强度为0.001 mol/L环境中对苯酚的阻滞效果最好。     

不同初始氧化还原条件下土壤中重金属的运移研究Ⅰ：单一Cd、Cu、Zn的土柱实验

以重金属离子镉、铜、锌为研究对象,通过室内土柱混合置换实验,分析了五种不同氧化还原电位对Cd、Cu、Zn在土壤中运移的影响。结果表明,氧化条件的土壤中Cd的穿透曲线(BTCs)峰值大小的顺序为Eh=490 mV>350 mV>240 mV;还原条件的土壤中Cd的BTCs的峰值为Eh=20 mV>100 mV>240 mV。在氧化条件下,高Eh能明显促进Cu在土壤中的迁移;还原条件下,低Eh会抑制Cu的迁移,抑制程度与还原剂浓度无关。与原土(氧化还原电位240 mV)相比,氧化性土壤中Zn运移较快,表现为相对浓度峰值较高,而不同的还原条件对Zn的迁移影响并不明显。三种重金属Cd、Cu、Zn出流液的pH均表现为先下降后上升最后趋于平缓,氧化条件土壤出流液的pH小于还原条件;而Eh正好相反。     

黄土类土对无机外源砷的缓冲动力学研究

研究了黄土类土对不同浓度外源As的缓冲性及其随平衡时间、污染物浓度的动态变化规律;阐明了黄土类土对As的缓冲速率与平衡时间的关系;确定了黄土类土对As的缓冲动力学方程,为更准确的评价黄土类土对As的污染-净化能力提供依据。     

两种磷效率小麦在不同土壤上根际特征的差异

以磷高效型小麦小偃54和磷低效型小麦京411为研究对象设计三室根箱试验,通过测定生物量、吸磷量、pH和酸性磷酸酶,对比两种小麦在不同磷水平(P0 mg/kg土、100 mg/kg土)及两种不同土壤上(石灰性黑垆土、酸性红壤)根际特征的差异。试验结果表明,黑垆土上,增施磷肥使小偃54的总生物量增加了14.99%,京411增加了26.53%,总吸磷量二者分别增加了99.29%和83.70%;红壤的速效磷含量高,施肥仅提高了磷低效型小麦京411的生物量。黑垆土上磷胁迫并未造成小偃54与京411各部分生物量和吸磷量的显著性差异,但小偃54的根际pH降低值和酸性磷酸酶的活性却已显著高于京411;P0处理时,红壤上小偃54的地上部和总生物量显著高于京411,虽然红壤的速效磷含量高于黑垆土,但在P0处理时两种小麦在两种土壤上的生物量和吸磷量并无显著性差异。就根际分泌物而言,石灰性黑垆土上,小偃54的根系在低磷胁迫下通过降低pH和分泌酸性磷酸酶来活化土壤中难溶态的磷,而在红壤上小偃54的pH和酸性磷酸酶的活性保持稳定。酸性红壤中两种小麦酸性磷酸酶活性显著高于石灰性黑垆土。由此可见,两种磷效率小麦在两种不同性质土壤上活化机理存在差异。     

Selective determination and formation of elemental selenium in soils

A selective method for the determination of elemental selenium in soil was developed and was applied to the study of elemental selenium in soil. (1) Elemental selenium extracted with carbon disulfide from soil was selectively transformed into selenocyanate ion by reacting with potassium cyanide in carbon disulfide. The selenocyanate ion formed was recovered into an aqueous solution and the amount of selenium in the aqueous solution was determined. This method was specific to elemental selenium and did not interfere with the other selenium compounds and soil components. The method was also highly sensitive and enable to determine more than 0.1 μg kg^-1 of elemental selenium in soil. (2) The formation of elemental selenium was confirmed, when a soil was submerged and the redox potential of the soil decreased. The amount of elemental selenium formed was proportional to the selenite content of the soil, indicating that elemental selenium is transformed from selenite upon its reduction.     

Modeling Surfactant LAS Influenced PAHs Migration in Soil Column

The objective of the present work was to study the transport of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in artificially contaminated and oil field soil columns while Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) was used as leaching solvent. Through soil column leaching experiments, the through curves (BTCs) of the tracer (Br^?) and PAHs were obtained. The batch equilibrium experiments were conducted. The partition coefficients, and the retardation factor (R) were calculated. Nonlinear least-squares optimization approach was used to fit BTCs of Br^? and PAHs. The symmetrical BTC for Br^? was fitted using equilibrium convention-dispersion equation (CDE) model, and the physical and hydrodynamic parameter, i.e. the dispersion coefficient (D) was calculated. Based on these, the equilibrium and non-equilibrium CDE models were applied to fit the asymmetrical and tailing BTCs of PAHs. Results showed that two-site CDE model is better in fitting the observed data. The concentration distributions of PAHs with leaching time at different depth in the soil column were also estimated using two-site CDE model.     

低山丘陵区红壤酸雨中典型阴离子垂直迁移状况及模拟

酸雨中的SO4^2-和NO3^-等阴离子在土壤中迁移时会引起大量的盐基离子淋溶,导致土壤退化。用室内土柱模拟SO4^2-和NO3^-在红壤旱地各土层中的垂直穿透状况,并用Hydrus-1D模型对试验结果进行了拟合和预测。结果表明,N05在红壤各层中的穿透速度较快,其中在耕作层的穿透曲线峰值最高,C／C0达到0．39,峰值高低顺序依次为：耕作层〉母质层〉淋溶层〉犁底层。SO4^2-在土柱中的穿透速度远低于NO3^-,穿透曲线有明显的拖尾现象。其在各土层的穿透时间依次为：母质层〉犁底层〉淋溶层〉耕作层;而其峰值高低顺序依次为：耕作层〉淋溶层〉母质层〉犁底层,最高点耕作层的顶点C／C0仅为0．22。用Hydrus-1D模型对试验结果进行模拟,所得的SO4^2-和NO3^-穿透土壤的浓度模拟值与其实测值均呈极显著的正相关关系。利用数学模拟获得了饱和导水率和垂直扩散率等溶质运移参数,并预测了研究区酸雨后SO4^2-和NO3^-在红壤耕层的迁移状况,表明SO4^2-会在酸雨结束后持续淋溶,从而影响土壤中Ca、Mg等盐基离子的淋失。     

不同土地利用方式下土壤无机磷形态与酶活性空间变异特征

对陇东黄土高原不同土地利用方式下黄绵土和黑垆土土壤磷形态、无机磷形态和土壤酶活性的空间分布特征及其相关性进行了研究。研究结果表明,土壤无机磷（Pi）含量随土层加深均呈下降趋势;有机磷（Po）含量在果园黑垆土和菜园土中呈下降趋势;农田、苜蓿地全磷（TP）含量随土层加深呈上升趋势;各利用方式0-20cm,2040cm土层速效磷（Polt）与TP．Po呈极显著的正相关。各无机磷形态平均含量依次为Ca10—P〉Ca8-P〉A1P〉Fe-P〉Ca2-P〉O-P。黄绵土利用中Ca8-P,Al-P和Ca2-P随土层加深呈下降趋势。黑垆土农田、果园和菜园土则呈上升趋势。土壤酶活性与土壤无机磷形态相关性强弱依次为：果园〉菜园〉农田、撂荒地〉沙棘林、苜蓿地、烤烟地;与酶活性的相关性强弱的无机磷形态依次为Al-P〉Calo-P〉Ca2P〉Ca8-P〉FeP,O-P。     

不同含水率高易溶盐含量的伊犁黄土流变特性

流变学研究方法可以揭示黏弹性物质的流动和变形规律,常被应用于土体结构的力学稳定性及长期变形参数研究。为了深入探究伊犁黄土类土的黏弹性和结构稳定性,该研究采用流变仪对不同含水率和易溶盐(Na₂SO₄)含量的伊犁黄土类土进行了稳态和动态流变试验,引入Bingham模型对小剪切速率下的流变曲线进行了拟合,并分析解释了稳态和动态流变试验的演化过程。同时,讨论了含水率及易溶盐含量对稳态和动态流变参数的影响规律,定量分析了流变参数与各变量之间的关系。结果表明：稳态剪切过程中土体由固态向类固态转化,并最后趋于流态,具有剪切变稀行为;随着含水率及易溶盐含量增大,屈服应力和黏度均减小,且屈服应力在300～1 100 Pa之间。随着含水率和易溶盐含量增大,动剪切强度参数和黏弹性参数均线性减小,土体的结构稳定性降低。当剪切应变小于0.1%时,土体处于线性黏弹区,损耗因子变化不大;剪切应变大于0.1%时,损耗因子逐渐增大。高含水率及高易溶盐含量的土壤最先到达屈服点,说明高含水率和高易溶盐含量不利于土体结构的稳定性。随着含水率的增大,易溶盐含量对流变参数的影响程度变小...     

菲和Cu^2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响

采用批平衡法,研究了菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响。结果表明,菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附动力学曲线较好符合一级动力学方程,菲在黑垆土上的吸附主要通过分配作用,其吸附等温曲线符合线性Henry方程,Cu2＋的存在抑制菲在黑垆土上的吸附;而Cu2＋在黑垆土上的吸附主要通过表面吸附和专性吸附作用,其吸附等温曲线符合Freundlich方程,菲的存在促进了Cu2＋的吸附;对菲和Cu2＋来说,pH均是影响黑垆土吸附的主要因素,黑垆土对Cu2＋的吸附量随着土壤溶液pH值的增加而增加,而对菲的吸附量随着pH增加而降低。