新疆地带性土壤磷吸附特性影响因素研究

【目的】分析新疆南、北疆地带性土壤灰漠土和棕漠土的土壤磷吸附特性及磷最大吸附量与土壤基本理化性质的关系,筛选影响新疆地带性土壤吸附固磷能力的主要土壤性质。【方法】采集新疆北疆灰漠土和南疆棕漠土样品,进行磷等温吸附试验。【结果】灰漠土和棕漠土的磷等温吸附曲线都很好地拟合了Langmuir等温吸附曲线。北疆灰漠土最大吸磷量随着土壤pH值、粘粒含量的增加而增加;随着土壤有机质含量的增加呈现明显下降趋势。棕漠土的最大吸磷量随着土壤pH值、Ca CO3含量、粘粒含量的增加而增加。两种地带性土壤吸附固磷能力与土壤游离氧化铁、全磷、速效磷含量无显著相关性。【结论】影响灰漠土和棕漠土的吸附固磷能力的土壤性质包括粘粒含量、有机质含量、碳酸钙含量及pH值。棕漠土碳酸钙含量高达20%左右,pH值也高于灰漠土,导致棕漠土比灰漠土具有更强的吸附固定磷的能力,供试南疆棕漠土最大吸磷量平均为1 087.59 mg/kg;北疆灰漠土平均为820.77 mg/kg。     

三七种植土壤类型及产地的红外光谱鉴别方法研究

为建立一种基于傅里叶变换红外光谱技术结合光谱检索的三七种植土壤类型和产地的鉴别方法,以3个产地6种土壤类型种植的102株三七植株主根木质部和韧皮部的红外光谱为指标,利用Omnic 8.0软件中光谱检索功能分别对主根木质部和韧皮部的红外光谱与相应光谱库进行种植土壤类型和产地检索和鉴别。结果表明:基于韧皮部光谱的鉴别效果比木质部的好。利用韧皮部光谱对种植土壤类型和产地进行鉴别时,匹配正确率分别为90.20%和97.06%。表明傅里叶变换红外光谱技术结合光谱检索法可鉴别三七的种植土壤类型和产地。     

土壤反射光谱特性的研究

土壤反射光谱特性是土壤遥感的基础资料。为此,我们对吉林省主要土壤的反射光谱特性及其影响因素进行了测定。分析结果表明,各因素都对土壤反射光谱特性产生显著影响,而彼此是密切相关的,这就使不同土壤类型有其自己的反射光谱特性,为研究土壤本身的性状和图象解译提供了依据。     

6种动物毛发红外光谱特征分析

为探索红外光谱分析在动物毛发纤维司法鉴定领域的应用,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)法测定6种动物毛发纤维的红外光谱。结果表明,通过各自的特征峰比较可以鉴别出家兔和獭兔毛发纤维,但无法有效区别其他4种动物毛发纤维;通过傅立叶自去卷积技术对狐狸、水貂、安哥拉兔和羊毛发红外光谱进行解析,则可以鉴别这4种动物毛发纤维。     

粒径对土壤光谱特性的影响

土壤粒径是影响土壤光谱的重要因素之一。为了探究土壤粒径与土壤光谱的关系,以山西省闻喜县的冬小麦麦田土壤为研究对象,分别获取7个土壤粒径(2,1,0.5,0.25,0.154,0.125,0.074 mm)及相应的土壤光谱,通过分析不同粒径条件下土壤光谱反射率、土壤粒径与土壤光谱的相关性,研究土壤粒径对土壤光谱的影响及土壤光谱与粒径的响应关系。结果表明,不同土壤粒径大小对土壤的光谱曲线的形状以及光谱特征位置没有明显的影响,但是随着土壤粒径的减小,土壤光谱反射率呈现不同幅度的升高;分析不同土壤粒径光谱反射率的平均变化率可知,小于0.154 mm的土壤粒径对土壤光谱反射率的影响最大,位于近红外波段区域;相关性结果表明,土壤粒径和光谱反射率之间具有较好的相关性,在波段2 100 nm附近的相关性达到最大,相关系数可达-0.74,表明该波段与土壤粒径具有重要的相关关系。研究结果可为光谱技术应用于土壤生理生化指标的定量分析提供一定的理论参考和实践探索。     

中国东部沼泽土壤的地带性差异与相似性比较

选择中国东部中温带、暖温带、亚热带、热带的16个沼泽作为研究对象,研究其土壤的有机质含量、氮含量、磷含量和钾含量的分布特征,并对其在4个气候带间和每个气候带内的沼泽土壤的理化数据变化进行了分析。结果表明：有机质含量、全氮含量、全磷含量和全钾含量在不同气候带之间的分布是有明显差异的,在同一地区内即温度大致相同的情况下其含量在不同地点不相同。从而说明气温变化不是决定沼泽土壤特征变化的主要因素。最终可表明沼泽土壤中有机质含量、全氮含量、全磷含量和全钾含量并没有随着气候带的变化而呈现出地带性分布规律。     

2种母岩发育的地带性土壤中粘土矿物的组成特点

采取中国从北到南由花岗岩和片麻岩发育的几种地带性土壤(棕壤、黄棕壤、红壤和砖红壤),分析其2μm粘粒的化学组成和粘土矿物组成特点,探明气候条件对土壤粘土矿物组成的影响。结果表明:在棕壤中以2∶1型粘土矿物为主,主要为伊利石,其次为蛭石和高岭石,并含有少量蒙脱石;黄棕壤中高岭石和蛭石占主要部分,其次为伊利石和蒙脱石;红壤中蛭石和蒙脱石消失,主要粘土矿物类型为高岭石,其次为伊利石和1.4nm过渡矿物。在热带砖红壤中1.4nm过渡矿物和蛭石消失,高岭石含量超过90%,其次为伊利石及少量三水铝石。粘土矿物的地带性差异主要受气候条件的影响,由北到南,随着温度和降雨量增加,土壤中的高岭石和蒙脱石含量增加,蛭石的含量降低;其中年均温和年均降雨量与高岭石含量存在显著正相关性,与蛭石和蒙脱石含量呈显著负相关性(P0.05)。     

Cu^2＋在针铁矿表面吸附的红外光谱研究

用红外光谱（ＩＲ）研究了吸附铜前后，针铁矿表面几种羟基结构的特征吸收峰的变化。结果证明，Ｃｕ＾２＋主要吸附在针铁矿表面的Ａ型羟基上。没有明显的证据支持Ｃｕ＾２＋可与针铁矿表面的Ｃ－型羟基或水合基反应的假设。     

5种花梨木的红外光谱比较分析

为了提供识别花梨木品种的新思路和新方法,采用红外光谱分析方法,对越柬紫檀、刺猬紫檀、印度紫檀、大果紫檀、鸟足紫檀5种花梨木的一维红外光谱(FTIR)、二阶导数光谱(SDIR)、二维相关红外光谱(2DIR)进行对比分析。结果表明:1)在FTIR谱图中,5种花梨木在781 cm-1处的差异可以把越柬紫檀和刺猬紫檀与其他3种花梨木区分开;2)在SDIR 谱图中,刺猬紫檀在1 179 cm-1处存在1个吸收峰;大果紫檀在781 cm-1处存在吸收峰;鸟足紫檀在1 351、1 299、1 147、1 131、938 cm-1处都有明显的吸收峰,而印度紫檀没有吸收峰;3)在2DIR谱图中,1 100、1 150、1 258 cm-1处的差异可以将刺猬紫檀与其他4种花梨木区分开,1 467、1 518 cm-1处的差异可以把越柬紫檀、刺猬紫檀与鸟足紫檀区分开来。单独使用2DIR识别方法并不能把5种花梨木完全区分,但将FTIR、SDIR、2DIR这3种方法结合可以实现5种花梨木的区分,也有助于红木树种的无损识别。      

土壤地带性分布下的典型矿区土壤修复模式

通过文献综述、综合分析和理论分析的方法对矿区所属的水土资源禀赋下矿山自然土壤特性和地域性矿区分布匹配进行了研究,总结出土壤地带性分布规律下的典型矿区所处的宏观条件,并在水土资源禀赋约束下提出了典型矿区土壤修复的主要约束限制因素。根据地带性土壤的不同把我国典型矿区划分为5种类型,分别是草原草甸矿区、高原黄土矿区、漫岗黑土矿区、平原棕-褐矿区、丘陵红壤矿区、高原草甸矿区。结果表明:不同土壤类型矿区下,土壤复垦具有其特有的限制因素与复垦修复重点和难点,草原草甸矿区的修复限制因素是表土资源修复,高原黄土矿区修复限制因素是水分重组,漫岗黑土矿区修复限制因素是土壤性状退化,平原棕-褐矿区修复限制因素是地面塌陷,丘陵红壤矿区修复限制因素是土壤重金属污染,高原漠土矿区修复限制因素是经济效益最大化。     

6种典型农田土壤的锌吸附-解吸特性

研究了中国6种典型农田土壤对锌的吸附-解吸特性,其中采自西北陕甘地区和东南地区浙江省的农田土壤各3种。结果表明,6种农田土壤对锌的吸附量均随平衡液锌浓度的增加而增大,均可用Langmuir方程、Freundlich方程和 Temkin方程来描述,相关系数均达到显著或极显著水平;6种土壤对锌的解吸量随吸附量的增大而增加,它们的相关性也达到了显著或极显著水平。东南地区土壤对锌的最大吸附量明显高于西北地区,其中青紫泥的吸附量最大,达到3 333 mg·kg^-1,黄绵土的最小（909 mg·kg^-1）;而西北地区土壤对锌的缓冲能力、吸附固定能力和固定量方面强于东南地区的红壤和青紫泥,利用Langmuir方程得出6种土壤（黄绵土、石灰性褐土、塿土、红色石灰土、红壤和青紫泥）对锌的最大缓冲容量依次为213,164,263,294,16和25 mg·kg^-1;根据土壤锌吸附?鄄解吸的线性回归曲线,计算出当土壤锌解吸量为0时,这6种土壤锌的固定量分别为56,97,126,135,55和98 mg·kg^-1。浙江红色石灰土由于其pH值与西北地区土壤相似,而有机质质量分数和阳离子交换量又比较高,故对锌的缓冲能力、吸附固定量高于西北地区土壤。图2表2参23     

岷江上游典型土壤磷的迁移特性研究

通过选取岷江上游典型土壤类型褐土、黄棕壤、暗棕壤和亚高山草甸土,分析其磷组分特征及固磷能力,以期了解土壤磷的迁移特性。结果表明,H_2O-P和Na HCO3-P含量分别在3.39~10.91 mg·kg~(-1)和5.70~51.97 mg·kg~(-1)之间,这类磷易随土壤侵蚀而流失。褐土和黄棕壤以HCl-P为主,暗棕壤和亚高山草甸土则以Na H-P为主,其占全磷的比例分别为71.36%、24.75%、62.16%和53.04%。因此,当NaOH-P或HCl-P随土壤颗粒进入水体后,它们向水体迁移释放磷的能力较强。该区域土壤磷的最大吸附量、最大缓冲量和吸持指数表明,褐土和黄棕壤的磷素向液相释放迁移的风险高于暗棕壤和亚高山草甸土。磷素零点吸附平衡浓度介于19.44~24.08 mg·L~(-1)之间,均大于水体富营养化临界值0.35 mg·L~(-1)。综上,岷江上游土壤磷素迁移的风险较高。     

不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳的吸附特征

为分析不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳(DOC)的吸附特征及其影响因素,选取黑土、灰漠土、潮土、红壤4种典型农田土壤,在不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施化学氮磷钾肥(NPK)、有机肥配施化学氮磷钾肥(NPKM)5种施肥处理下,运用平衡吸附法测定DOC的吸附量.结果 表明,不同土壤类型在同一平衡浓度下对DOC的吸附量有较大差异,整体表现为灰漠土、红壤>黑土>潮土.最大吸附量(Qmax)在各类土壤中表现为红壤>灰漠土>黑土>潮土.其中,各土壤类型的吸附特征在不同施肥处理下具有较大差异:灰漠土和潮土Qmax总体表现为NPKM>NPK>NP>N>CK;红壤Qmax总体表现为NPKM>N>NPK>NP>CK;黑土表现为NPKM、NPK处理大于其他处理,其中NPKM处理的Qmax比CK增加15.2％.4种土壤的吸附亲和力常数(K)在不同施肥处理下均表现为CK处理大于其他处理.4种土壤的解吸势(b)随着初始有机质含量的增加而增加,其中黑土的解吸势远大于其他3类土壤.通过冗余分析发现,土壤性质能解释DOC吸附特征参数全部变异的90.61％.第一冗余因子解释了DOC吸附特征参数全部变异的82.79％,主要与粉粒含量、黏粒含量、pH等有关;第二冗余因子解释了全部变异的7.82％,主要与土壤有机质含量有关.研究表明,不同类型土壤中,黏粉粒含量较高的土壤对DOC的吸附量更大,同一土壤类型下,有机质含量较高的土壤对DOC的吸附量更大.     

氯虫苯甲酰胺在5种土壤中的吸附和解吸特性

为了综合评价氯虫苯甲酰胺在土壤环境中的吸附特性,采用恒温批处理平衡法,测定了氯虫苯甲酰胺在黑土、黄壤、紫色土、红土以及潮土5种典型农业土壤中的吸附和解吸行为。结果表明,5种土壤吸附氯虫苯甲酰胺的Freundlich模型拟合的吸附等温线系数(Kf)为1.06～4.45 L/kg,其吸附的强弱次序依次为黑土>黄壤>紫色土>红土>潮土。5种土壤吸附氯虫苯甲酰胺的行为以物理吸附为主,土壤有机质含量、土壤粉粒含量和阳离子交换量是土壤吸附和解吸氯虫苯甲酰胺的关键影响因素。氯虫苯甲酰胺在5种土壤中有机碳标化的分配常数(KOC)为120～379,平均值为238,表明其在土壤中的移动性较弱。解吸试验结果表明氯虫苯甲酰胺在5种土壤中的解吸过程均存在迟滞现象。     

施用生物炭对2种典型土壤养分有效性及肥力特征的影响

为探究我国酸、碱2种典型土壤养分有效性和肥力特征对生物炭（BC）的响应,以新疆盐渍灰漠土和湖北酸性红壤为供试土壤,设置4个生物炭（玉米秸秆原料）水平：C0（0%）、C0.5（0.5%）、C1（1%）和C2（2%）,进行为期60 d包括4个动态取样时期（1 d、10 d、30 d、60 d）的土壤培养试验。测定土壤基本理化性质、盐分、养分含量和土壤胞外酶活性,考察酸、碱2种土壤养分有效性及肥力特征对不同生物炭施用水平的响应。结果显示,施用生物炭能够改善2种土壤的理化性质,并提高土壤养分含量。施用2%生物炭使酸性红壤pH显著提高0.14个单位,使盐渍土pH显著降低0.18个单位;与C0相比,施用2%生物炭后导致酸性红壤和盐渍土的有机质和速效钾含量分别显著提高71.25%、59.65%和142.31%、36.85%。与C0相比,施用2%生物炭,酸性红壤水溶性钾含量在培养10 d时增幅最大,为238.10%,盐渍土在培养1 d时增幅最大,为47.50%;同时,红壤交换性钾含量在培养60 d时增幅最大,为127.88%,盐渍土在培养1 d时增幅最大,为31.58%。在培养60 d时,施用2%生物炭使盐渍土的非交换性钾含量降低7.62%。施用生物炭显著增加红壤的水溶性镁含量和钾钠比（K⁺/Na⁺）。在盐渍土中,还显著降低钠吸附比（SAR）和水溶性钠含量,施用0.5%的生物炭显著提高水溶性钙及水溶性镁含量,相对C0处理分别增加4.90%和2.80%。另外,施用生物炭导致2种典型土壤胞外酶活性均有所降低,通过冗余分析发现土壤胞外酶与速效钾、水溶性钾及SAR呈正相关关系且相关性较强。结果表明,施用生物炭可以提高2种典型土壤养分有效性,速效钾和水溶性钾为土壤肥力的关键驱动因子;通过生物炭的强吸附以及盐分离子间的置换作用,减少Na⁺的盐碱胁迫效应,对提高2种典型土壤的肥力特征有着积极效应。     

典型喀斯特地区土壤重金属累积特征及环境风险评价

基于225个样点分析了贵州省不同地区（自然背景区、农业种植区和矿区）表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn的含量、分布及累积特征,采用地积累指数（I_geo）对土壤重金属污染水平进行评价,并根据潜在生态风险指数（RI）及人体健康风险评估模型评估了不同分区土壤重金属暴露的生态风险和人体健康风险水平。结果表明：贵州省不同分区表层土壤中重金属含量差异较大,与贵州省土壤背景值相比,农业种植区土壤Hg、Zn、Cd和As累积特征明显;矿区土壤Hg、Zn、Cd、Pb和As累积特征较显著,平均含量分别是贵州省土壤背景值的52.55、23.22、16.32、14.48倍和4.85倍。I_geo值显示自然背景区土壤重金属处于无污染水平,而农业种植区各重金属主要处于无污染或无-中污染水平,矿区污染程度较突出,重金属Hg、Zn、Cd、Pb达到中污染水平,特别是在黔西北和铜仁等矿产资源分布区。综合生态风险评价结果表明,矿区土壤中重金属生态风险水平远高于农业种植区和自然背景区,矿产资源集中分布区土壤重金属生态风险较高,部分样点达到高生态风险水平。单一重金属潜在生态风险评价结果显示,农业种植区和矿区土壤中Hg、Cd、Pb和As为主要风险因子,Cr和Cu处于低风险状态。人体健康风险评估结果显示,矿区的人体健康风险高于农业种植区,农业种植区和矿区土壤对成人的非致癌风险在可接受范围内,但致癌风险不可忽视,对儿童的非致癌风险与致癌风险均高于成人。     

外源镉在几种典型农耕土壤中的稳定化特征

采用室内培养的方法,研究了重金属镉(Cd)在水稻土(渗育型)、黄壤、酸性紫色土、中性紫色土和石灰性紫色土5种典型农耕土壤中的稳定化过程,探讨Cd进入土壤后其有效态含量在180 d内随时间的变化特征,并利用动力学模型进行模拟,通过相关性分析,定量化描述土壤理化性质对Cd稳定化过程的影响。结果表明:有效态Cd在培养15 d内迅速下降,随后缓慢降低,外源Cd添加量≤2 mg·kg-1时,30 d后基本达到平衡,外源Cd添加量≥5 mg·kg-1时,60 d后才趋于稳定;平衡后,水稻土、黄壤及酸性紫色土中有效态Cd含量占加入总量的52.6%~66.7%,中性紫色土和石灰性紫色土中占33.6%~46.5%。5种动力学方程中,以二级动力学方程模拟外源Cd的稳定化效果最好,以该方程拟合所得的稳定化平衡含量和表观速率常数可用来表征Cd进入土壤后的稳定化过程。相关性分析表明,Cd在土壤中的稳定化过程与土壤性质密切相关,表现为p H值、CEC和有机质含量较高的土壤中有效态Cd含量较低,高p H值、高CEC和高有机质含量对平衡时的Cd含量有显著抑制作用,且以p H对Cd稳定化速率和平衡含量的影响最大。     

The infrared spectrum of Al2H6 in solid hydrogen

Although many volatile binary boron hydride compounds are known, binary aluminum hydride chemistry is limited to the polymeric (AlH3)(n) solid. The reaction of laser-ablated aluminum atoms and pure H2 during codeposition at 3.5 kelvin, followed by ultraviolet irradiation and annealing to 6.5 kelvin, allows dimerization of the intermediate AlH3 photolysis product to form Al2H6. The Al2H6 molecule is identified by seven new infrared absorptions that are accurately predicted by quantum chemical calculations for dibridged Al2H6, a molecule that is isostructural with diborane.     

通辽地区4种典型土壤对铅、汞、镉和砷的吸附解吸特征

为明确铅、汞、镉和砷在通辽地区土壤中的吸附-解吸特征,采用批量平衡法,研究通辽地区4种典型土壤(草甸土、盐碱土、风沙土和栗钙土)对Pb(Ⅱ),Hg(Ⅱ),Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的吸附-解吸行为,并分析影响吸附与解吸的因素。结果表明:1)Langmuir模型适合描述Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在这4种土壤中的吸附特征,Freundlich模型适合描述Hg(Ⅱ)和As(Ⅴ)在这4种土壤中的吸附特征。2)4种土壤对重金属离子的吸附顺序是Pb(Ⅱ)Hg(Ⅱ)Cd(Ⅱ)As(Ⅴ);4种土壤对4种重金属的吸附能力不同,对Pb(Ⅱ)的吸附量顺序是栗钙土盐碱土草甸土风沙土,对Hg(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量顺序是草甸土栗钙土盐碱土风沙土,对As(Ⅴ)的吸附量顺序是栗钙土草甸土盐碱土风沙土。3)二次幂函数可以较好地拟合重金属离子解吸量与吸附量的关系。4)4种土壤对4种重金属离子解吸量顺序是As(Ⅴ)Cd(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Hg(Ⅱ);不同土壤对同一重金属离子的解吸量不同,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量为:风沙土盐碱土栗钙土草甸土,对于Hg(Ⅱ)的解吸量为:风沙土草甸土盐碱土栗钙土,对于As(Ⅴ)的解吸量为:风沙土盐碱土草甸土栗钙土。通辽地区4种典型土壤对铅、汞、镉和砷4种重金属的吸附、解吸行为是不同的。     

外源Pb在三种典型土壤中老化过程差异性研究

为探究外源Pb在不同土壤中的老化过程,对外源添加Pb的土壤进行不同时间（1、3、9、30、100、360 d）的室内培养,并利用三种化学提取剂（0.01 mol·L^-1 CaCl₂、0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na和0.43 mol·L^-1 HNO₃）表征的有效态Pb的动态变化,研究了我国三种典型土壤（红壤、黑土和潮土）中有效态Pb的老化过程。结果表明,有效态Pb提取率受不同提取剂和土壤性质的显著影响,0.43mol·L^-1 HNO₃（81%~99%）和0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na（66%~99%）对Pb的提取率远高于0.01 mol·L^-1 CaCl₂（0.002%~13.8%）,红壤中0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取率（7.2%~13.8%）远高于潮土和黑土（0.002%~0.037%）。三种土壤中0.05 mol·L^-1 EDTA-2Na提取率排序为：黑土>红壤>潮土;三种土壤中0.43 mol·L^-1 HNO₃提取率较高且随老化时间无显著变化,而0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取态Pb总体上均随老化时间显著降低后逐渐变缓。红壤和潮土中0.05 mol·L^-1 EDTA提取态Pb的老化过程经过30 d的快速下降后逐渐变缓,到100~360 d后基本达到平衡,而黑土中变化相对缓慢。三种土壤适宜的老化时间分别为：100 d（红壤）、360 d（潮土）、>360 d（黑土）。外源Pb在三种土壤中的老化过程符合一阶指数衰减方程。EDTA提取态Pb老化速率与土壤pH、电导率（EC）呈极显著负相关,与铁铝氧化物含量呈显著正相关。