汞在泥炭上的吸附特征研究

采用批次法研究了汞在三江平原泥炭、吉林双阳泥炭上等温吸附特征及介质pH值、背景离子浓度的影响。实验结果表明:两种泥炭吸附等温线均同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,而与Langmuir方程的拟合效果更好; 在溶液汞浓度相同时,温度升高,泥炭对汞的吸附量降低;在相同的条件下,三江平原泥炭对汞的吸附量大于吉林双阳泥炭对汞的吸附量;两种泥炭对汞的吸附量受pH值的影响明显且都在pH 6.0左右具有最大的吸附量;在酸性条件下,吸附介质的pH值升高利于泥炭对汞的吸附;介质的离子浓度升高,可以使两种泥炭对汞的吸附量迅速降低。     

镉在胡敏酸上的吸附动力学和热力学研究

采用镉离子选择电极研究了镉在胡敏酸上的吸附特征。实验结果表明 ,胡敏酸对镉的等温吸附规律与介质pH有关。当pH为 3 0 0和 3 50时符合Freundlich方程 ,当pH在 4 0 0～ 6 50之间更好地符合Langmuir方程 ;在pH为 3 0 0～ 6 50之间 ,吸附量与pH成显著正相关。温度升高吸附量降低 ,吸附热与反应介质的pH有关 ,pH升高 ,吸附反应放热增加 ;胡敏酸对镉的吸附作用力随介质pH改变发生较大变化 ,当pH为6 50时主要为配位基交换作用。胡敏酸对镉的吸附含有部分不释放氢的静电吸附 ,其吸附反应动力学用Elovich方程拟合效果较好     

三江平原典型环形湿地土壤热能值结构的研究

生态系统热能值结构的形成是一段时间内太阳能在生态系统中能量流动达到动态平衡的一种形式。为了研究三江平原环形湿地热能值结构的特点,我们选择三江平原典型环形湿地———中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站作为研究区域,对环形湿地不同植物群落土壤热能值进行测试与分析。研究结果表明,三江平原典型环形湿地热能值地上部分以乌拉苔草—毛果苔草群落和大穗苔草—漂筏苔草群落最高,而沼柳—越菊柳—小叶章群落和毛果苔草—狭叶甜茅—漂筏苔草群落相对较低。地下部分,在泥炭层以上的几个层次,从环形湿地中心到边缘,热能值逐渐增加,而在泥炭层及泥炭层以下,热能值逐渐减少。除泥炭层外,各层中以乌拉苔草—毛果苔草群落的热能值最高。垂直方向上,各个群落以须根层处热能值最大。这种热能值结构是生物与环境长期作用的结果,特别是在一些环境梯度较大的过渡位置,由于其边界效应,热能值一般较高。对环形湿地热能值结构的研究可为湿地生态系统合理的利用和保护提供一些合理建议。     

褐煤腐殖酸对铵的吸附特性研究

研究了铵浓度、处理时间及介质pH对2种褐煤腐殖酸吸附铵的影响及其规律。结果表明,褐煤腐殖酸对铵的吸附等温式可用Freundlich等温曲线描述,其动力学吸附方程用Elovich方程描述最佳。在pH7.04时,介质pH的升高有利于铵的吸附。当pH4.03时,主要以物理吸附为主;当4.03.     

重金属离子在土壤中的竞争吸附动力学初步研究Ⅱ.铜与镉在褐土中竞争吸附动力学

用液流法研究了重金属离子铜与镉的在褐土中的竞争吸附动力学特性,用LJ吸附动力学方程结合竞争系数对铜与镉的竞争吸附动力学过程进行了描述.竞争性弱的镉离子吸附曲线出现"过饱和点",镉在开始时占据的吸附位量的一部分,随着吸附过程的延续被铜逐渐交换占据,镉的吸附量由"过饱和点"逐渐下降,最后趋于竞争平衡;在试验温度区间内,单一离子及竞争离子在褐土中的吸附量均随温度的升高而增大;吸附速率随温度的升高而减小,阿仑尼乌斯经验方程不能符合本试验结果,显示出铜及镉在供试褐土中的吸附动力学有其特殊性.温度和pH值的升高对镉的竞争有利,但镉在褐土中的吸附竞争能力远小于铜.     

重金属离子在土壤中的竞争吸附动力学初步研究

用液流法研究了重金属离子铜与镉的在褐土中的竞争吸附力学特性,用LJ吸附动力学议程结合竞争系数对铜与镉的竞争吸附动力学过程进行了描述。竞争性弱的镉离子吸附曲线出现“过饱和点”,镉在开始时占据的吸附位量的一部分,随着吸附过程的延续被铜逐渐交换占据,镉的吸附量由“过饱和点”逐渐下降,最后趋于竞争平衡;在试验温度区间内,单一离子及竞争离子在褐土中的吸附量均随温度的升高而增大;吸附速率随温度的升高而减小,阿仑尼乌期经验方程不能符合本试验结果,显示出铜及镉在供试褐土中的吸附动力学有其特殊性。温度和pH值的升高对镉的竞争有利,但镉在褐土中的吸附竞争能力远小于铜。     

酸性条件下红壤表面Zn^2＋-H^＋反应动力学的能量特征

用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下Zn在红壤表面的反应动力学能量特征。结果表明,酸性条件下,Zn吸附分为快反应和慢反应。用一级动力学方程拟合的Zn最大吸附量：pH5.5处理Zn的最大吸附量在289 K时为1.79 mmol.kg^-1,在313 K时为2.62 mmol.kg^-1;pH3.3处理Zn的最大吸附量在289 K时为0.12 mmol.kg^-1,在313 K时为0.16 mmol.kg^-1。即吸附量随酸度增加显著下降,随温度升高明显增加。用扩散速率常数计算的活化能（ΔE＊）：pH5.5处理Zn的ΔE＊为9.05 kJ.mol^-1,pH3.3处理Zn的ΔE＊为12.02 kJ.mol^-1,随酸度的增加ΔE＊增加,Zn扩散需克服的能障加大,Zn吸附量降低。ΔH值为正,温度升高可促进Zn的扩散;ΔS值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加。原液pH为5.5时,流出液的pH急剧下降;pH4.3、pH3.8和pH3.3时流出液比流入液的pH高,是由于土壤的缓冲作用和土壤表面质子化;当溶液中H＋超过一定数量后,反应初期的H＋消耗是快反应过程,H＋对矿物的溶蚀成为速率控制步骤。     

不同土壤对Cr吸附的动力学特征

该文采用振荡平衡法比较了来自中国15个省区16种土壤对Cr(Ⅵ)的吸附及其动力学特性,并探讨了土壤pH值、阳离了交换量、黏粒含量和有机质对Cr(Ⅵ)吸附及其动力学参数的影响.结果表明:具有较低土壤pH值和较高物理黏粒含量的土壤对Cr(Ⅵ)具有较人的表观吸附量,而土壤阳离子交换量和有机质因素对土壤Cr(Ⅵ)的表观吸附量影响较小.酸性土壤对Cr(Ⅵ)吸附能力较强,可以采用一级动力学方程和抛物线方程描述Cr(Ⅵ)在酸性土壤中的动力学行为,且土壤的表观吸附速率和平衡时的吸附量与土壤的pH值呈显著(p<0.05)负相关关系,而与物理黏粒含量旱显著(p<0.01)正相关关系;而碱性土壤对Cr(Ⅵ)吸附能力较小,很难用动力学方程描述其吸附动力学特性.可见,土壤pH值不仅影响土壤对Cr(Ⅵ)的表观吸附量,并且对Cr(Ⅵ)表观吸附动力学特征产生了较大影响.     

温度对厌氧条件下不同pH水稻土氮素矿化的影响

氮矿化反应是土壤生态系统氮素循环的重要环节之一,决定了土壤氮素的可利用性。温度和pH是影响氮素矿化的重要环境因子。为研究厌氧条件下温度对不同pH水稻土氮素矿化的影响,本文以两种不同pH的水稻土为试验对象,在厌氧条件下,设置15℃、25℃、37℃和50℃4个温度,结合一级反应动力学方程式和有效积温式研究温度对土壤氮素矿化势、矿化速率、矿化程度和矿化势/全氮等矿化参数的影响。结果表明,两种土壤氮素矿化势均随着温度的升高而增大。在15~37℃范围内,两种土壤的矿化速率以及矿化程度均随着温度升高而增大,且同种温度下两土壤差异不显著。但在37~50℃范围内,随着温度的升高,两种pH土壤矿化速率以及矿化程度有增大也有减小,差异达1%显著水平。说明在高温范围内,不同pH土壤氮素矿化对温度的响应有很大差异。4个温度下,矿化势/全氮的值均随温度升高而增大,说明有机氮的品质随温度升高而提高。通过温度与矿化参数的相关性分析发现,在15~37℃范围内,各矿化参数与温度均呈正相关,且相关性极显著(P0.01);但37~50℃时,各矿化参数与温度相关性均较小,有的为负相关。本试验测定各培养周期的pH,发现在培养过程中,两种土壤pH波动不大,对土壤氮矿化的变化无影响。结果表明,厌氧条件下,尽管中、低温时不同pH水稻土氮素矿化对温度有相似的响应,但高温时不同pH土壤的氮素矿化显著不同。     

东乌珠穆沁旗草原砂土对汞的吸附特征及其影响因素

以东乌珠穆沁旗的草原砂土为研究对象,采用正交试验设计的方法,研究了土壤/溶液(固/液)、初始汞浓度、溶液pH、腐殖酸、硝酸钠浓度对东乌珠穆沁旗草原砂土吸附HgCl2的影响。结果表明:固/液越小,初始汞浓度越大,土壤吸附能力越强;土壤对汞的吸附量随溶液pH,外源腐殖酸浓度,硝酸钠浓度的增大而呈现先增大后减小的趋势,当溶液pH为7.5,外源腐殖酸浓度为0.6mg/g,硝酸钠浓度为0.08mg/L时,土壤对汞的吸附量分别达到最大。影响砂土吸附HgCl2的因素大小依次为初始汞浓度>固/液>pH>硝酸钠浓度>腐殖酸浓度。草原地区砂土对汞的吸附动力学过程与Lagergren准二级动力学模型拟合有较好的相关性,表明该吸附过程主要以化学吸附为主,且吸附过程不可逆。     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及其影响因子研究

应用分解袋法对三江平原小叶章湿地枯落物的分解及其影响因子进行了研究,小叶章枯落物的失重率随时间递增,分解速率随时间递减。小叶章枯落物位于地下0～10cm处时,分解最快,失重率最大,分解速率也最大;越往深处,其分解越慢,失重率越小,分解速率越小。通过相关分析和主成分分析,确定了温度和湿度条件以及pH状况是影响小叶章湿地枯落物分解的主要环境因子;并采用单指数衰减模型对小叶章湿地枯落物的分解速率动态和残留率动态进行了模拟。     

三江平原湿地农业的基本科学问题

湿地是地球上陆地与水域之间具有过渡性质的自然综合体,湿地农业是在大面积湿地集中分布区域从事的农业生产活动,三江平原是我国重要的湿地集中分布区,有高度的生物多样性,传统的单一种植生产模式已不能适应当前湿地农业发展的需求,通过分析三江平原湿地农业的特点,提出湿地农业持续发展的基本对策,这些措施包括保护湿地景观,建设微型湿地保护区,充分利用湿地生物资源。     

三江平原沼泽湿地水文水资源环境变化分析

通过对沼泽湿地所特有的水文特征和水量平衡方程的研究,详细地分析了三江沼泽湿地变化的影响因素。指出人类活动的干扰直接导致沼泽湿地水文水资源环境的变化,湿地面积不断的减少,使湿地生态功能不断下降。应采取必要的措施控制三江平原地区湿地生态环境恶化。     

三江平原不同类型湿地土壤酶活性及其与营养环境的关系

对三江平原3种典型湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)的土壤酶活性、土壤养分进行了研究,探讨了不同湿地土壤酶与土壤养分及酶活性间的相关性。结果表明:不同湿地土壤酶活性和土壤养分含量有较大差异。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤有机质、全氮、碱解氮含量变化趋势一致,表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地。酸性磷酸酶活性表现为岛状林湿地>毛苔草湿地>小叶章湿地;纤维素酶活性则表现为毛苔草湿地>岛状林湿地>小叶章湿地。经分析,土壤酶活性和养分密切相关,且酶活性间存在一定的相关关系,其中脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤养分相关性最好,呈显著或极显著正相关。并且这3种酶活性之间也呈显著或极显著正相关,因此脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性可以作为该地区较为理想的湿地营养状况的表征指标。     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响。结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25~30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率（1.17mg.kg-1.d-1）和硝化速率（0.79mg.kg-.1d-1）最大。沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4~5周较为适宜。冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25~5℃冻融循环比-5~5℃冻融循环矿化累积量高。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义。     

湿地土壤质量退化的模糊综合评价

Wetland soil quality degradation caused by large-scale agricultural reclamation on the Sanjiang Plain of Northeast China has been widely reported. A relative soil quality evaluation (RSQE) model and a projection pursuit evaluation (PPE) model based on real-coded accelerating genetic algorithm were introduced to evaluate quality variations in top layers of the main wetland soils on the Sanjiang Plain in 1999 and 2003, respectively. As soil quality degradation boundaries were vague, this study established two fuzzy synthetic evaluation (FSE) models based on the original data and criteria used in the RSQE and PPE models. The outputs of the two FSE models were obtained by choosing two fuzzy composite operators M (∧,∨) and M (?,⊕). Statistical analysis showed that the results of the FSE, RSQE, and PPE models were correlated. In particular, outputs of the FSE model using M (?,⊕) were significantly correlated with those of the RSQE model with r = 0.989 at P < 0.01. Compared with RSQE and PPE models, the FSE model may be more objective in showing soil quality variations and was closer to the natural situation, showing the feasibility and applicability of the FSE model in evaluating soil quality degradation. However, the choice of composite operator was of critical importance. The study of wetland soil quality degradation on the Sanjiang Plain was of scientific and practical significance for protection and management of soils and for sustainable development of agriculture in this area in the future.     

不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机碳和全氮分布规律

利用在全国采集的1400个典型农田剖面数据(其中在此研究区域有53个剖面),系统分析了不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机C和全N的分布规律。三江平原东北部典型农田0～20cm土壤有机C和全N的平均含量是22.7g/kg和1.84g/kg,20～100cm平均含量为13.0g/kg和1.08g/kg,不同土壤类型和种植作物下土壤有机C和全N分布没有显著性差异(p0.05)。与第二次土壤普查时三江平原东北部典型剖面土壤有机C和全N数据进行比较发现,0～20cm有机C和全N含量呈现下降趋势,而20～100cm呈现增加趋势。     

基于GIS的三江平原生态环境地球化学质量评价研究

应用GIS,利用黑龙江省1:20万区域化探资料对三江平原生态环境进行了地球化学质量评价。通过评价得出:从三江平原生态环境单因子评价结果来看,本区绝大部分地区不存在重金属污染的问题,只是零星地区出现了轻度污染的现象,同时,本区Pb元素和Cr元素污染比较分散,而且分布范围比较广些,应该引起重视;从三江平原生态环境重金属综合污染评价结果来看,本区基本上不存在污染的问题,只是在南部的穆棱、西北部的萝北、中部的集贤和双鸭山以及东部的虎林和绕江交接处出现几片地方为轻度污染,而且综合污染指数一般不超过1.2,污染范围只占全区的3.5%,表明本区的生态环境地球化学质量是非常优越的。