多孔介质中多组分反应性溶质运移的研究进展

溶质在多孔介质中的运移,必然受到多组分反应的影响,并且此种情况下能用水动力方程和多组分化学平衡方程进行描述。本文回顾了此研究领域的运移模型、数值模拟、可应用的计算软件和相关的问题,并在此基础上,提出目前土壤多组分反应性溶质运移仍存在的问题。     

病毒在土壤中的迁移行为

细菌和病毒等致病微生物广泛存在于化粪池、污水污泥、废水等源头。由于病毒比细菌和原生动物包囊小得多，在通过多孔土壤时不容易被过滤净化，地下水资源的病毒污染已引起各国科学家的高度关注，在过去的几十年间已经进行了较多的研究工作。也有了一些有关病毒在土壤中迁移行为及其影响机理的文献报道。本文的主要目的是在对过去国内外的一些研究结果作一综述，重点探讨影响病毒在土壤中迁移的主要因素，包括（1）影响病毒迁移的水动力学因素；（2）病毒吸附机理及其影响因素；（3）影响病毒生存或死亡的因素。土壤物理性质的不均一性是导致微生物和非反应物质之间的迁移行为差异的主要因素。影响病毒在土壤中吸附和死亡的因素很多，比如：土壤类型、病毒类型、pH、离子强度和多价阳离子、有机质、温度、土壤含水量、微粒、微生物活动等，对它们的影响机理进行了一一描述和解释。在指示病毒的选择上，噬菌体（比如MS2、PRD1、ФX174）已经被广泛用来研究病毒在土柱和田间条件下的迁移行为，并认为它们比较吻合指示病毒所需的各种条件。根据上述综述资料，在文章的最后对病毒迁移的进一步研究提出了一些建议。     

轻质土壤水分特征曲线估计的简便方法

以黄淮海平原封丘地区的潮土和风沙土为研究对象,根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据,利用多元逐步回归分析方法,建立了轻质土壤在不同基质势下土壤含水量(θ)的传递函数模型,并进行了模型验证。结果表明,利用轻质土壤的基本物理性质估计其水分特征曲线是一种简便可行的方法,并且,在回归方程中,增加-30kPa含水量项可提高-30kPa以上土壤含水量的估计精度;增加-1500kPa含水量项可以明显提高-100kPa至-1500kPa间土壤含水量的估计精度。     

基于冬小麦植被指数的氮肥调控技术研究

施用氮肥是提高作物产量的重要措施，但不合理施用是导致氮肥利用率偏低的主要原因之一，减少农田中氮肥的损失是提高利用率和降低环境污染的共同基础。寻求一种快速、可靠、廉价、非破坏性的作物氮素营养水平田间诊断方法，然后建立一个通用的施氮模型，对指导作物氮肥管理具有重要意义。     

不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

选择黄土高原地区典型人工林为研究对象,以土壤容重、质地、有机质、养分、矿质全量等为指标,对不同恢复时期人工林改良土壤的效应进行了研究,并采用新复极差法分析了有机质及养分含量的差异显著性,最后应用综合指数法进行检验。结果表明:(1)沙棘林中中龄林土壤肥力质量最高,过熟林较低,幼林最低;(2)油松成林和刺槐成林各项肥力指标与其中幼林和撂荒地都呈极显著性差异;(3)同龄刺槐林土壤肥力质量高于油松林。     

土壤对病毒的吸附行为及其在环境净化中的作用

病毒在土壤上的吸附行为在很大程度上决定着其对饮用水的污染威胁。通过一次平衡法实验,比较研究噬菌体MS2和X174在6种不同性质土壤上的吸附行为的差别,同时阐述土壤中本身存在的微生物对土壤吸附行为的影响。总体趋势为土壤对X174的吸附能力高于对MS2的吸附能力;红黏土对病毒的吸附能力最强,而沙质潮土最弱;土壤中本身存在的微生物对土壤吸附病毒的影响依不同类型的土壤和病毒而异,除了红黏土外,灭菌土壤显著增加其对MS2的吸附;但对X174来说,灭菌后显著降低其在红黏土上的吸附,其他5种土壤的灭菌处理对X174的吸附行为没有显著影响。说明红黏土或与红黏土类似性质的材料在净化被病毒污染的水域时可能是一比较理想的病毒吸附剂;而在沙质潮土地区,病毒通过被土壤吸附而达到过滤净化的可能性则比较小。土壤中可能存在某一种或一类特殊微生物,它们可能可以控制病毒在土壤中的吸附行为,因而进一步研究其机理十分必要。     

封丘地区土壤传递函数的研究

以黄淮海平原封丘地区的潮土和风沙土为研究对象 ,试图寻求解决土壤水动力学特性参数问题的更加实用可行的方法。根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据 ,利用多元逐步回归分析方法 ,分别建立了vanGenuchten模型的参数θr、θs、a、n的土壤传递函数模型 ,并通过统计分析和数学模拟进行模型验证。研究结果表明 ,vanGenuchten模型参数与土壤的质地、有机质含量及容重等基本物理性质有一定的线性相关性。vanGenuchten模型的参数估计模型对粘性土壤的拟合效果较好 ,而拟合砂性土壤时误差较大。     

黄淮海地区典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的残留量研究Ⅰ.表层残留量及其异构体组成

定量分析了黄淮海平原典型农业区七个县的129个表层土壤样品中的六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)含量以及它们的异构体组成,以全面了解该区域农业土壤中有机氯的当前含量水平和评估其潜在的环境毒害能力。结果表明,所有样品均能检测出不同含量水平的HCHs(HCHs=α-HCH β-HCH γ-HCH δ- HCH),平均为4.01±2.21 pg kgll;DDXs(DDXs=4,4’一DDE 4,4’.DDD 2,4’DDT 4,4’一DDT)的检出率为93%,平均含量为11.16±17.29μgkg-1;所有样品的HCHs均远低于国家规定的土壤环境质量一级标准(50μg kg-1),但有3.1%的样品的DDXs值超过该级标准。与国内的天津、欧洲、美国等农业土壤相比较,黄淮海平原农业土壤的有机氯农药污染现象总体来说并不严重。HCH的4种异构体中,β-HCH含量最高,平均浓度为2.48±1.88μg kg-1;而4,4’-DDE是4种DDT异构体中含量最高的,平均浓度为6.91±13.67μg kg-1。各化合物与土壤有机质之间几乎没有相关性。     

黄淮海地区典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的残留量研究 Ⅱ.空间分布及垂直分布特征

主要研究了黄淮海地区7个县的典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)在每个县的空间分布特征,及其在4个土壤剖面的垂直分布模式。空间分布图表明,HCHS(HCHS=-αHCH -βHCH γ-HCH -δHCH)和DDXS(DDXS=4,4-′DDE 4,4-′DDD 2,4-′DDT 4,4-′DDT)各浓度在每个县的分布基本上是随机的,DDT的变异性大于HCH。DDXS浓度超过国家规定的土壤环境质量一级标准(50μg kg-1)的区域集中在禹城县的东部。该研究同时表明在制定具体的土壤有机氯农药管理措施前研究它们的空间变异性的必要性。HCHS在剖面30 cm以下的含量水平与表层相似,其异构体中以-βHCH的含量最高;而DDXS则主要集中在土表0~30 cm,大于30 cm深度其值显著降低或低于检测限。结果表明在官方禁用20多年后,HCH和DDT在黄淮海地区0~100 cm土壤剖面的含量在绝大部分地点已经降至安全水平。     

生物炭、秸秆和有机肥对砂姜黑土改性效果的对比研究

砂姜黑土是广泛分布于我国黄淮海平原、具有多种障碍因子的典型中低产土壤。本研究通过小麦和玉米轮作盆栽试验,研究了生物炭、秸秆和有机肥3种有机物料对砂姜黑土性质的改良效果。结果表明:添加秸秆能显著提高土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量,减小土壤线性延展系数(COLE);添加生物炭对砂姜黑土MBC和DOC影响不显著,但显著减小土壤COLE。对土壤磷脂脂肪酸(PLFA)含量的分析发现,添加秸秆显著提高了小麦灌浆期和玉米抽雄期土壤总磷脂脂肪酸、细菌、真菌、放线菌和腐生真菌的含量,而添加生物炭和有机肥对土壤总磷脂脂肪酸、细菌、真菌、放线菌、腐生真菌和真菌/细菌影响不显著。综上,生产实践中3种有机物料添加应根据各地砂姜黑土主要障碍因子不同而灵活选择。