油田酸化压裂废液中F^-在土壤中的迁移规律研究

通过土柱实验研究了大庆油田酸化压裂废液中氟离子（F^-）对土壤环境的影响,考察了酸化压裂废液中不同浓度的F^-在土壤中的迁移转化规律,以及不同酸度、不同的土壤质地对F^-在土壤中的迁移规律的影响,并探讨了相关作用机理。结果表明,油田酸化压裂废液中F^-对土壤环境产生明显的影响,随着废液中v浓度增加,F^-在黑钙土中的迁移深度增加;沿土壤深度方向发展,土层中F^-含量呈现降低趋势;随着F^-浓度的变化,F^-在黑钙土中的迁移基本符合负指数y=yo＋a·exp（-x/t）规律;而随着压裂废液中酸度的增加,土壤中粘土矿物Ca^2＋、Al^3＋等阳离子浓度增高,与水中氟形成难溶化合物,从而使得F^-在土壤环境中的迁移深度反而降低;F-在大庆地区3种典型土壤中的迁移深度符合黑钙土〉黄土〉碱土的规律;油田酸化压裂废液中F^-主要存在于在10cm深度的土壤表面层。     

石油类污染物在土壤中迁移的实验研究进展

自从发现石油类污染物给人类带来危害以来,研究者们从不同角度对这种污染进行了研究,以了解其产生污染的特征、规律和机理等,为治理污染及修复已被污染的土壤提供了可靠的依据。本文根据目前国内外对石油类污染物在土壤中的迁移规律和建立数学模型所设计的实验研究,概述了对此类研究实验的历史、已取得的成果、具有代表性的实验和实验研究进展,指出了现有实验研究中存在的问题及发展趋势。     

污染物在土壤、地下水及粘土层中迁移转化规律研究

系统地评述了近年来国内外对污染物在土壤、非饱和带、地下水和粘土防渗层中迁移转化规律研究的最新进展,以及模拟污染物迁移的数值模型,并提出了需要进一步解决的关键性问题,为环境污染的治理、控制污染和水资源管理与评价的研究提供了可靠依据。     

高矿化度油田废水污染农田现状调查与评价

江汉油田采油井在钻矿和采油时有少量高矿化度废水与石油洒落地面,导致土壤污染,造成农作物减产。对湖北省潜江县周矾农场不同污染程度的时地农田和水田污染现状及污染物在土壤中的迁移状况进行了调查研究。结果表明,污染农田土壤的主要污染物是氯化物、盐类,其次为石油和Ｃｄ。氯化物、盐类污染水田耕层含量底层,旱地农田则反之。受污染的土壤和下降。     

高矿化度油田废水污染农田现状调查与评价

江汉油田采油井在钻矿和采油时有少量高矿化度废水与石油洒落地面,导致土壤污染,造成农作物减产。对湖北省潜江县周矾农场不同污染程度的旱地农田和水田污染现状及污染物在土壤中的迁移状况进行了调查研究,结果表明,污染农田土壤的主要污染物是氯化物、盐类,其次为石油和Cd。氯化物、盐类污染水田耕层含量高于底层,旱地农田则反之。受污染的土壤肥力下降。     

温度耦合驱动下土壤-地下水有机污染物迁移规律与模拟研究进展

场地土壤-地下水有机污染空间分布受场地温度场、水动力场、化学场和生物场等多场控制。明晰有机污染物在土壤-地下水系统中的空间分布规律和驱动机制，定量模拟污染迁移过程，是有效开展污染控制与修复的前提。在众多的影响因素中，温度通过改变有机污染物的理化性质及多相流、化学/生物作用驱动参数，进而影响其在土水介质中的迁移及空间分布。本文综述了有机污染物理化性质（密度、黏度、溶解度）和有机污染化学/生物驱动（挥发、吸附和生物降解）关键参数与温度之间的解析关系，及考虑温度影响的土壤-地下水中有机污染传质过程模拟的研究进展，并针对目前模拟研究的不足提出了耦合温度场的土壤-地下水有机污染物迁移数学模型，为定量探究温度耦合驱动下的有机污染物迁移转化过程和规律提供启示。     

石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响

[目的]研究石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响,为有机污染物在土壤中迁移与转化规律研究提供理论基础。[方法]以陕北采油区的主要土壤类型—轻壤质黄绵土为研究对象,人为模拟获得5个不同梯度的石油污染土壤(0%,0.5%,1%,2%和4%),室内测定土壤水分特征曲线,采用Van Genuchten模型拟合获得模型参数,并以此为基础对比分析不同处理土壤持水能力、水分有效性、比水容量之间的差异。[结果]石油污染引起土壤持水性显著降低,污染浓度越大,持水性越低;对土壤水分特征曲线影响的显著区间主要在水吸力(pF)为1.5的低吸力段和水吸力(pF)为3.5以上的高吸力段,石油污染对土壤结构性的影响更加显著;高浓度的石油污染引起土壤有效水含量下降,加剧了土壤的干燥化程度,不利于协调干旱气候与植物需水性之间的矛盾;随着石油污染浓度的增加,土壤比水容量也呈现出显著递减趋势,土壤可利用水分对应的吸力范围相应变窄。[结论]石油污染显著降低了土壤的持水能力及供水强度,加剧了地区土壤旱情,给植物生产和生态环境带来严重危害。     

石油污染物在土壤上的吸附/解吸实验研究进展

石油类污染物在土壤上的吸附/解吸影响到其污染特性、降解作用及对环境的毒害作用。研究者们从不同角度对石油污染物在土壤上的吸附/解吸特征、规律和机理等进行研究,为治理污染及修复已被污染的土壤提供了可靠的依据。本文综述了国内外对石油类污染物在土壤中吸附/解吸的实验研究的历史、已取得的成果以及具有代表性的实验,指出了现有实验研究中存在的问题及发展趋势。     

胜坨、孤东油田土壤石油类物质含量及其变化

胜坨、孤东油田是我国第二大油田胜利油田中的高产油田,开采近40年,对当地土壤和生态环境产生一定的影响。通过野外实地考察和采样分析,并与80年代时土壤中石油类含量进行对比,发现土壤中石油类含量背景值和平均值略有增加,变化不大。通过对两个油田土壤样品石油类含量频率分布的对比分析,发现胜坨油田服从正态分布,而孤东油田服从正偏斜分布,对此我们进行了初步的探讨。     

基于水文和土壤侵蚀模型评估植被过滤带净化径流中氮磷的效果

为了方便快速地评估单次径流条件下植被过滤带对污染物氮、磷的净化效果,该文设计了地表径流的模拟放水试验,分析了泥沙与颗粒态污染物的相关性,依据土壤混合层概念简化了土壤污染物的输移,建立了植被过滤带对污染物作用效果的估算模型。结果表明:径流中颗粒态氮、磷含量与泥沙含量有显著相关性(P0.05),据此建立线性相关方程,估算出植被过滤带对颗粒态污染物的净化效果,其86%以上样本的颗粒态氮、磷质量浓度模拟偏差均在±20%之内;溶解态氮、磷的迁移分两部分,即发生于坡面地表径流中和土壤混合层中,分别根据质量平衡原理建立方程对溶解态污染物的迁移进行了模拟,验证得到83%以上样本的溶解态氮质量浓度模拟偏差在±20%之内,67%以上样本的溶解态磷质量浓度模拟偏差也在±20%之内,研究表明,可以基于土壤混合层概念和水文及土壤侵蚀模型对植被过滤带净化效果进行评估。     

冻融作用对土壤镉吸附特征的影响

选择东北地区棕壤为供试土壤,采用人工控温方法进行冻融处理（冻-融时间为12h-12h,冻-融温度为-30℃-30℃）,进行不同含水量和冻融频次处理下土壤镉的静态等温吸附试验和动力学等温吸附试验,并选择不同模型对吸附曲线进行拟合,研究冻融作用与土壤镉吸附特征之间的关系。结果表明：未冻融和冻融处理土壤对镉的吸附量均随着含水量的增加先增加后减少;冻融作用会增加土壤镉的吸附量,加快土壤镉的吸附速率;Henry模型和Temkin方程可以较好拟合土壤镉静态等温吸附曲线,双常数方程、Elovich方程和型曲线方程则可以很好拟合土壤镉动力学等温吸附曲线。     

Effects of vegetation pattern and of biochar and powdery soil amendments on soil loss by wind in a semi-arid region

Dust emission from wind erosion is a widespread phenomenon in arid and semi-arid areas having considerable implications for ecosystems and human well-being. However, few studies have examined the efficiency of biochar amended to soil on wind erosion control. Aimed at studying the effect of biochar on resistance of soils against wind erosion, a wind tunnel experiment was conducted. We tested (a) soils amended with hard waste walnut wood biochar and soft maize cob biochar, and (b) soils amended with powdery waste wood and powdery maize cob, and compared them with (c) non-treated soil, in their susceptibility to wind erosion and also the additional effect of various patterns of vegetation cover. Amending soil with biochar and powdery material did significantly increase their resilience to wind erosion because of increased soil aggregation. In comparison with the non-treated control, the mass flux of un-vegetated soil reduced from 4.42 to 1.86 g m⁻² s⁻¹ for the waste walnut wood biochar, from 4.28 to 1.50 g m⁻² s⁻¹ for maize cob biochar, from 4.11 to 1.44 g m⁻² s⁻¹ for powdery maize cob and from 3.97 to 1.14 g m⁻² s⁻¹ for powdery waste walnut wood. When combining amendments with vegetation, there was still a substantial improvement, though the soil treatments responded differently in terms of soil loss to different vegetation patterns. A single row vegetation pattern had the highest mass flux, while a zigzag vegetation pattern had the lowest. In conclusion, waste wood or maize cobs, whether applied as biochar or as powdery material, are able to fix soil and reduce wind erosion.     

封闭系统水稻土甲烷氧化的模拟

Methane oxidation by paddy soils in a closed system could be simulated by the equation x=k1xo/(k1 k2x0)exp(k2t)-k2x0 where x0 and x are the CH4 concentrations at time zero and t,respectively;k1 and k2 are constants related to the constant of first-order-kinetics.According to the equation the change of soil ability to oxidize CH4 could be estimated by the equation Ac=k2/k1(x0-x)x0k2/k1-1.The results showed that the soil ability to oxidize CH4 varied,depending on the initial CH4 concentration.High initial CH4 concentration stimulated soil ability to consume CH4,while low concentration depressed the ablility.This characteristic of paddy soil seemed to be of considerable significance to self-adjusting CH4 emission from flooded rice fields if there exist oxic microsites in the soil.     

稀土铈对水华鱼腥藻生理特性及藻毒素释放的影响

随着稀土及其化合物的广泛应用,越来越多的稀土直接或间接进入水体,因而稀土对水生生态环境的影响备受关注。采用室内模拟试验,研究不同浓度（0~10.00mg·L-1）的稀土元素铈（Ce3＋）对水华鱼腥藻的影响,绘制了水华鱼腥藻的生长曲线,测定了藻蓝蛋白、类胡萝卜素、可溶性蛋白含量和过氧化物酶（POD）活性4项生理指标,以及培养基中总磷（TP）、微囊藻毒素-LR（MC-LR）的浓度。结果表明,和其他各组相比,在0.10mg·L-1Ce3＋处理下,水华鱼腥藻的生存量最为显著（P=0.008）,同时营养元素P被吸收后,培养基中残留的TP浓度达到最低值（1.52mg·L-1）。藻蓝蛋白、类胡萝卜素、可溶性蛋白含量和POD活性均随着Ce3＋浓度的升高呈现出先升高后降低的趋势。MC-LR在所有培养基中含量均较低,低于世界卫生组织（WHO）标准1.00μg·L-1。铈元素胁迫水华鱼腥藻产生的＂低促-高抑＂的Hormesis效应显著。     

镉在针铁矿、针铁矿-腐植酸复合胶体中吸附解吸行为比较研究

采用批平衡试验法,比较研究了重金属镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附热力学和动力学行为。结果表明,在试验浓度范围内,两种吸附剂对Cd2＋的等温吸附特征均可用Langmuir、Freundlich和Linear方程加以描述。其中以Langmuir方程的拟合效果最佳,线性相关系数为：0.991、0.999,由此推导出的最大吸附量分别为41.667和45.455mg·g^-1,表明腐植酸与针铁矿复合胶体较单一针铁矿的吸附力有所提高,且所吸附的镉均难以解吸,平均解吸率分别为5.871%和1.068%。胶体对Cd^2＋的吸附是一个快速反应过程,4h达到吸附平衡。Elovich方程是拟合吸附动力学过程的最优方程（相关系数分别为0.987和0.997）。通过计算镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附自由能变化量（ΔG的绝对值均〈40kJ·mol^-1）,推测镉在两种胶体中的吸附为物理吸附过程,其吸附机理可能有氢键、偶极作用力和范德华力等作用,而不存在化学键合作用。     

离子强度及pH对不同类型土壤中胶体释放的影响

采用实验室土柱纵向淋溶法,研究了离子强度及pH变化对常熟乌栅土原状、扰动土柱以及东北黑土、江西红壤扰动土柱土壤胶体释放的影响。结果表明离子强度变化对我国不同类型土壤胶体释放影响不同：淋洗液电解质为NaCl时,对于常熟乌栅土以及东北黑土,离子强度减小促进胶体的释放,反之抑制胶体的释放;对于江西红壤,离子强度变化对土壤胶体释放则不产生影响。淋洗液电解质为CaCl2条件下,土壤胶体的释放量低于淋洗液为NaCl,且离子强度变化对三种土壤胶体的释放均不产生明显影响。相同条件下,常熟乌栅土及东北黑土胶体释放量远远大于江西红壤,pH变化则对上述类型土壤胶体释放的影响不明显。研究结果有助于进一步阐明水化学条件的变化对我国不同类型土壤胶体释放的影响规律。     

（Mn＋Zn）-LS螯合微肥的研制及肥效实验

以废碱锰电池和木质素为原料,采用＂焙烧-酸解-螯合＂工艺制成（Mn＋Zn）-LS螯合微肥,通过红外光谱分析改性前后木质素的结构变化,并利用盆栽试验验证其肥效。红外分析结果表明,微肥的红外光谱图在峰形、峰位和强度上都发生了较大的变化,木质素结构单元上引入了新的基团（-SO3H、-SO-O-）和金属离子的络合导致了芳环吸收峰的变化,而且其中的络合也与芳环有关。盆栽试验结果表明,螯合微肥施用效果较好、增产明显,具有一定的抗病能力和抗倒伏性,且施用量范围广、易控制,适用范围广;在本试验中,Mn以2mg·kg-1土的施用量为最佳,鲜重增加46.3%,干重增加28.5%;同时盆栽后可以改善土壤pH和有效Zn、Mn含量,为后期利用提供肥力保证。     

几种油料作物对铬、铅的耐受性与积累研究

选取花生（Arachis hypogaea）、大豆（Glycine max）、向日葵（Helianthus annuus）、蓖麻（Ricinus communis）4种油料作物,采用不同浓度的Cr3＋、Pb2＋水培处理,研究了4种油料作物对Cr3＋、Pb2＋的耐受能力和富集特征。结果表明,随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高,4种油料作物株高、根长、地上部与根部生物量和耐受指数均不同程度降低。其中,花生、向日葵地上部生物量降幅较小。4种作物地上部Cr、Pb含量随处理浓度的升高呈增加趋势,200mg.L-1 Cr3＋处理下大豆地上部Cr含量最高（5322mg.kg-1）,400mg.L-1 Pb2＋处理下向日葵地上部Pb含量最高（1439mg.kg-1）。4种作物地上部对重金属的富集量随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高而增加,并且大部分重金属积累在根部。其中,花生Cr、Pb积累量和迁移率均较高,100mg.L-1 Cr3＋、200mg.L-1 Pb2＋处理下地上部Cr、Pb积累量分别为420.5、492.4μg.株-1,迁移率分别为23.1%、11.7%。综合分析表明,花生对Cr3＋、Pb2＋具有较强的耐受和积累能力,可作为Cr3＋、Pb2＋污染环境中植物修复的油料作物。     

盐分胁迫下番茄盐分离子和重金属的分布特征

采用盆栽试验方法研究了不同盐分含量处理下番茄不同器官盐分离子（Na＋、K＋、Ca2＋）和重金属离子（Cd2＋、Pb2＋、Cr2＋、Zn2＋、Cu2＋、Ni2＋）的分布特征,探讨盐分离子对番茄不同器官吸收重金属离子的影响机制,为重金属污染盐渍土壤的农业可利用性评价提供科学依据。结果表明,番茄根、茎、叶和果实Na＋含量均随盐分含量增加而增加;番茄根K＋含量随盐分含量增加小幅上升,茎K＋含量则显著下降,叶K＋含量无显著变化;番茄各器官Ca2＋含量随盐分含量增加无明显变化。番茄根Cd、Pb、Cr、Zn和Cu含量以及番茄茎、叶Cd含量均随盐分含量增加而增加;番茄根Ni含量、番茄茎叶Pb、Cr、Ni、Zn和Cu含量以及番茄果实各重金属含量受盐分含量变化影响不大。因此,土壤盐分含量的增加对番茄根部吸收重金属（Ni除外）有促进作用。