吸附剂在重金属污染废水修复中的研究进展

重金属污染已经成为当下环境修复领域的世界性问题之一,由于其具有毒理性、稳固性和持久性,已然成为威胁生态系统和生物健康亟待解决的重要问题。针对废水中铜、铅、镉、铬、镍和砷等重金属污染元素的吸附处理,将吸附材料按照来源和组成划分为天然矿物吸附材料、改性合成吸附材料(包括有机组成、硅基组成和碳基组成)以及微生物吸附材料,系统介绍了最新的研究成果和方法,并评估了原始及其功能化后吸附材料的优势和局限性,同时总结了吸附机理并对新型吸附处理技术和材料提出了展望。

柠条林地土壤酶活性特征研究

对固原县上黄试区柠条林地土壤酶（脲酶,碱性磷酸酶,蔗糖酶）的活性进行测试分析,分析比较不同坡向、不同坡位、不同林龄和不同剖面深度条件下酶活性的变化。结果表明：坡向对土壤酶活性的影响不显著;坡位对土壤酶的活性有明显的影响,坡上部酶活性普遍高于坡下部,坡中部酶活性波动较大;土壤酶活性随林龄的增大而提高,10年生柠条林地平均脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别仅为20年生柠条林地相应酶活性的59.0%、41.1%和52.9%;土壤酶活性随土壤剖面深度的增加而降低,20年生柠条20-40 cm4、0-60 cm和60-80 cm土层的脲酶活性分别比0-20 cm表层土脲酶活性下降25.7%、61.3%和81.4%;碱性磷酸酶与蔗糖酶在有机质腐殖化过程中具有协同反应,关系密切。

太白山不同林分土壤肥力状况比较研究

通过对秦岭太白山地区以槲栎、橿子栎、榆树、臭椿、辽东栎和栾树等为优势树种的6种林分林下土壤的有机质、碱解氮、速效磷及阳离子交换量等肥力因子的比较研究,反映了不同林分土壤的基本肥力状况。结果表明：不同林分对土壤肥力状况影响不同。槲栎林和臭椿林土壤碱解氮含量较高。榆树林土壤的速效磷含量远远高于其他树种,0~20 cm土层速效磷含量为12.69 mg.kg-1。臭椿林土壤表层的有机质含量（159.42 g.kg-1）和阳离子交换量（51.54 cmol.kg-1）最高。

农业秸秆生物质转化利用的研究进展

在分析了农业秸秆转化利用的意义和难点的基础上,从热化学分离、物理化学分离、化学分离及生物分离等方面综述了农业秸秆转化利用的研究现状,并展望了其发展趋势。

改性木质素吸附剂和水热活化碳去除Cr(Ⅵ)的研究进展

工业化的迅速发展,导致水体中的重金属污染日益严重,不仅对自然环境的可持续发展提出了严峻考验,也严重威胁着人类的健康。治理铬[Cr(Ⅵ)]污染的众多方法中,吸附法因其环保、高效、可循环再生、无二次污染等优点,被认为是一种极具应用前景的方法。木质素碳和水热活化法获得的碳材料中均含有大量官能团,对去除废水中的Cr(Ⅵ)具有巨大潜力。本文综述了改性木质素基吸附剂和水热活化碳去除Cr(Ⅵ)的研究进展及存在的问题,展望了提高吸附剂吸附效率的方法和实现吸附剂工业化应用的途径。

黄墡土养分流失规律初探

以野外试验和室内分析相结合的方法,研究了黄土高原南部黄土侵蚀时养分变化的规律。结果表明,泥沙样中有机质、全氮、水解氮的含量均大于降雨前所采的坡地表土样。不同耕作措施相比,采用等高沟垄耕作养分流失浓度小、流失量最少。土壤养分的流失随雨强增大而逐渐增加,雨强达1.0mm/min上下时,流失浓度最大,后随雨强增大泥沙样中养分含量略有降低。

小麦秸秆木素结构模型的研究进展

主要介绍了小麦秸秆细胞壁中羟基肉桂酸和多糖或/和木素之间的化学键类型、木素和多糖间的连接类型和木素母体间的连接类型等方面的研究进展。并介绍了一种实验性的小麦秸秆木素的化学结构模型。

坡耕地侵蚀泥沙养分富集规律研究

通过人工模拟降雨,研究了雨前样和泥沙样中有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷等土壤养分含量的变化。结果表明:土壤受侵蚀后,有机质、全氮和碱解氮流失的“富集”现象明显,而全磷和速效磷却无明显的“富集”现象。有机质与全氮的富集率基本一致,碱解氮的富集率较高。其中有机质富集率为-10.89%～120.63%,平均为26.38%;全氮富集率为-22.35%～158.62%,平均为23.91%;碱解氮富集率为-63.83%～350.00%,平均为52.41%。泥沙粘粒的“富集”导致与粘粒结合较强的有机质和氮产生“富集”;缺磷及磷与土壤粘粒结合较弱是磷不“富集”的原因。

苏丹草光合日变化规律初步研究

采用PP system公司生产的CIRAS-1光合作用仪，研究了自然条件在阜康地区1年生苏丹草光合日变化规律。结果表明，在夏季晴天条件下，苏丹草光合速率（Pn）日变化呈波动曲线，苏丹草光合速率最大值出现在11：00为30．88μmolCO2/（m^2·s），最小值在21：00为-0．417μmolCO2／（m^2·s）。苏丹草的光合“午休”现象发生在13：00～16：00，光合速率和光合有效辐射不同步。同时还发现，随着气孔导度的升高，光合速率也随之升高；当蒸腾速率高于6．25μmol／（m^2·s），植物开始进入“午休”，光合速率不再增加；胞间CO2浓度和空气湿度也是影响光合速率的主要因素。采用相关分析方法得出光合速率和蒸腾速率与胞间CO2浓度、气孔导度、空气湿度、气温、光照有效辐射等生理生态因子间的相关关系，并建立了相应的影响因子方程。

天华山自然保护区地质地貌特征分析

【目的】分析陕西天华山自然保护区的地质及地貌特征,为合理规划和利用其资源提供基础依据。【方法】根据调查分析并参考有关文献,对陕西天华山自然保护区的地质构造、地层与地貌类型进行分析。【结果】天华山自然保护区在大地构造上属于秦岭褶皱系南秦岭印支冒地槽褶皱带。该区的地层主体部分是巴颜喀拉-秦岭地层区(Ⅶ)南秦岭地层分区(Ⅶ2)宁陕-白河地层小区(Ⅶ23)的一部分,其地貌属于秦岭山地区、秦岭南坡中山亚区的侵蚀剥蚀中起伏-大起伏花岗岩中山地貌;地貌类型主要分为山岭系统和沟谷系统,中、小型地貌甚为发育。【结论】天华山自然保护区的地质构造为冒地槽褶皱带,地貌类型比较简单。

生物炭生产与农用的意义及国内外动态

近年来,生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。生物炭在土壤中能够保持数百年至数千年,实现碳的封存固定,生物炭还可以改善土壤理化性质及微生物的活性,培肥土壤肥力,延缓肥料养分释放,降低肥料及土壤养分的损失,减轻土壤污染。生物质的热裂解及气化均可产生生物炭,但是慢速热裂解和热水炭化工艺的生物炭产率最大,同时还可获得生物油及混合气,生物油及混合气可升级加工为氢气、生物柴油或化学品,这有助于减轻对化石能源或原料的依赖。生物炭的生产及农用是碳减排的过程,废弃生物质生产生物炭及其农用的效益是多赢的。国外在废弃生物质热裂解生产生物炭及农用方面做了许多研究工作。中国在生物质热裂解获得生物能源方面做了较多工作,但对生物炭的生产及农用重视不够。今后,中国应以废弃生物质生产生物炭,并将生物炭农用作为生物能源、环境及农业可持续发展的战略。

生物炭对土壤肥料的作用及未来研究

为了促进中国生物炭的研究及农用,笔者回顾和综述了国内外有关生物炭的研究文献和发现,并提出了生物炭未来研究方向。总结如下:生物炭是生物质在无氧或微氧条件下低温热转化后的固体副产物,是有机碳含量高、多孔性、碱性、吸附能力强、多用途的材料。生物炭能够提高土壤有机碳含量,改善土壤保水、保肥性能,减少养分损失,有益于土壤微生物栖息和活动,特别是菌根真菌,是良好的土壤改良剂。在一些情况下,单施生物炭就能够促进作物生长或增产,但是生物炭与肥料混施,或复合后对作物生长及产量几乎都表现为正效应,这缘于肥料消除了生物炭养分低的缺陷,而生物炭赋予肥料养分缓释性能的互补和协同作用。生物炭延缓肥料在土壤中的养分释放,降低养分损失,提高肥料养分利用率,生物炭是肥料的增效载体。生物炭在土壤中极为稳定,可长期将碳固定于土壤,是固碳的潜力载体。利用废弃生物质生产生物炭,并将生物炭农用将是多赢的技术。但是,生物炭的研究仍存在许多问题,需要进行广泛深入的研究。因此,中国应加强生物炭的基础及应用研究,促进生物炭的生产及农用,推动21世纪农业的"黑色革命"。

秦岭典型林分土壤有机碳储量及碳氮垂直分布

以秦岭典型林分锐齿栎(马头滩林区)、油松、华山松、松栎混交林、云杉、锐齿栎(辛家山林区)为对象,研究了不同林分土壤剖面上有机碳、全氮、有机碳储量的分布规律。结果表明:在秦岭地区,随着土壤剖面深度增加,不同林分的土壤有机碳、全氮含量均逐渐降低;不同林分的土壤有机碳、氮素的积累和分解存在一定差异。其中,云杉和松栎混交林的土壤有机碳、全氮含量较高,锐齿栎(辛家山林区)含量较低,不同林分土壤剖面有机碳、全氮含量平均值分别为13.46—26.41 g/kg、4.47—9.51 g/kg,大小顺序均为云杉>松栎混交林>锐齿栎(马头滩林区)>油松>华山松>锐齿栎(辛家山林区);各个林分的土壤C/N在5.93—15.47之间,C/N平均值大小为松栎混交林﹥华山松﹥油松﹥云杉﹥锐齿栎(辛家山林区)﹥锐齿栎(马头滩林区);各个林分0—60 cm土层的土壤有机碳储量大小为云杉>锐齿栎(马头滩林区)>松栎混交林>华山松>锐齿栎(辛家山林区)>油松,分别为150.94、135.28、124.93、109.24、102.15、96.62 t/hm2;各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮含量存在极显著正相关,土壤有机碳、全氮与C/N则没有明显相关性。

生物炭及炭基氮肥对土壤持水性能影响的研究

为了探明生物炭及生物炭基氮肥对土壤水分特征的影响,采用实验室土柱入渗、水分特征曲线法测定了混入不同量生物炭材料、生物炭基氮肥土样的水分入渗率、水分吸持力等有关数值。结果表明:随着生物炭材料、生物炭基氮肥混入量的增多,2种土壤垂直土柱水分入渗率均逐渐减小;在水势相同情况下,与对照相比,混入量越大,土壤可保持的水分越多,但这种增加效应是有限度的,超过一定混入量(80t/hm2)反而会降低土壤持水量;不同生物炭基氮肥对同一土壤及同一生物炭基氮肥对不同质地土壤持水容量的影响均存在差异。因此,在田间实际应用中,生物炭基氮肥对土壤水分特征的影响取决于生物炭基肥料的性质或特征、施用量及土壤质地等因素。

祁连山西水林区土壤阳离子交换量及盐基离子的剖面分布

以祁连山西水林区分布的棕钙土、灰褐土、栗钙土和高山草甸土为对象,研究了阳离子交换量和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)的剖面分布规律及其与土壤理化因子的关系。结果表明:土壤阳离子交换量(CEC,介于4.80—48.10 cmol/kg)和盐基总量(TEB,介于4.67—21.34 cmol/kg)随剖面深度的增加逐渐减小,不同土壤类型的大小顺序为:灰褐土>高山草甸土>栗钙土>棕钙土;土壤盐基组成以Ca2+、Mg2+为主(占TEB的比例平均为71.6%、22.9%),K+、Na+所占比例较低(占TEB的比例平均为3.3%、2.2%);棕钙土、灰褐土和栗钙土盐基离子的剖面分布由浅至深呈现:K+≈Ca2+>Na+≈Mg2+,高山草甸土盐基离子则呈现:K+>Na+>Mg2+>Ca2+。不同土壤类型间盐基离子的含量及饱和度随发生层次不同存在较大差异。土壤有机质是CEC的主要贡献因素,粉粒对CEC也有显著的促进作用,而砂粒、CaCO3对CEC有显著抑制作用。土壤生物复盐基作用弱于淋溶作用,造成盐基饱和度较大(BSP,介于44.4%—97.2%),并随剖面深度的增加逐渐增大。相关性分析表明,土壤交换性Na+、Mg2+的含量及饱和度均呈极显著正相关,交换性Na+、Mg2+饱和度与CaCO3含量呈极显著正相关;pH值与BSP呈极显著正相关;土壤速效P含量与CEC呈极显著正相关,速效K含量与交换性K+含量呈极显著正相关。

宁夏贺兰山、六盘山典型森林类型土壤主要肥力特征

采用野外调查结合室内分析的方法,对该区域典型森林类型下土壤的主要剖面肥力特征进行了研究,并对主要理化指标进行了因子分析。结果表明:受森林凋落物的累积、分解和成土母质、气候条件的影响,贺兰山、六盘山主要森林土壤的剖面肥力具有明显差异。其中,土壤孔隙度(54.50%—72.22%,剖面均值,下同)受有机质影响显著,随土层加深逐渐减小,容重(0.72—1.21 g/cm3)、比重(2.55—2.68 g/cm3)随土层加深显著增大,且六盘山各样地比重大于贺兰山。受有机质归还作用影响,有机碳(24.03—65.37 g/kg)、全N(1.48—3.49 g/kg)、NO-3-N(1.88—10.50 mg/kg)、NH+4-N(5.02—11.01 mg/kg)、全P(0.37—1.19 g/kg)、有效P(4.82—13.38 mg/kg)、速效K含量(82.03—244.62 mg/kg)均随土层加深逐渐降低;全K含量(18.92—26.14 g/kg)随土层加深逐渐增大,且六盘山各样地全K含量大于贺兰山。土壤C/N(11.74—19.88)呈现B层>C层>A层,且贺兰山各样地C/N大于六盘山。土壤CEC(23.94—40.30 cmol/kg)受有机质的主导作用明显,随土层加深显著减小,pH值(7.09—8.09)、ESP(0.59%—2.47%)及BSP(51.24%—80.57%)均随土层加深逐渐增大,且贺兰山各样地pH值、ESP大于六盘山。粘粒(5.46%—10.20%)、TDS(0.33—1.12 g/kg)及CaCO3(1.44—14.23 g/kg)均未出现明显积聚,且贺兰山各样地TDS、CaCO3含量大于六盘山。因子分析显示,对于该区域各样地土壤的肥力特征,可以应用有机质因子、环境因子和NO-3-N因子进行综合描述。其中青海云杉、山杨混交林下土壤的有机质因子得分最高,贺兰山各样地环境因子得分显著大于六盘山,NO-3-N因子得分则以小叶金露梅灌丛和华北落叶松天然林最高。

弃耕地植被恢复过程中土壤理化性质演变趋势研究

通过对安塞纸坊沟流域14块不同弃耕年限的草地土壤理化性质的研究表明:随着弃耕地植被的恢复,土壤容重降低、孔隙度增大、质地改善;土壤有机质含量、CEC、全氮含量、全钾含量、水解氮及速效钾含量逐步提高,土壤盐分含量、土壤pH值有逐步降低的趋势,说明随着植被的恢复,土壤理化性质在不断优化。另外植被生物量与土壤有机质、CEC、全钾、速效钾、全氮及水解氮均呈极显著正相关,与土壤pH值与土壤容重呈极显著负相关,说明土壤与植被具有互动效应。

秦岭火地塘林区土壤剖面碳氮垂直分布规律的研究

采用野外采样、室内分析并结合相关的方法,探讨了火地塘林区土壤碳、氮的垂直分布规律。结果表明:供试土壤碳、氮含量随深度的增加而减少;A层的碳、氮含量比B、C层高,且差异显著,A层有机碳含量最高可达68.10 g.kg-1,而C层最低,只有2.61 g.kg-1;同一剖面随着深度的增加,A层碳、氮含量最高,而B、C层之间含量变化不大,差异性明显减小;土壤碳氮比均小于25∶1,随着海拔升高先增加后减少,在土壤剖面中的分布随海拔不同而有所差异。因气候特征、林分类型和土壤类型的不同,土壤碳氮、含量垂直分布差异较大。层间差异显著,显著性沿剖面减小。

秦岭地区不同林分土壤微生物群落代谢特征

利用BIOLOG微孔板法研究了秦岭山脉的锐齿栎(Quercus aliena var.acutidentata)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、松栎混交、云杉(Picea asperata)6个林地5种典型林分土壤微生物群落代谢特征。发现:(1)5种典型林分中,华山松的平均颜色变化率(AWCD)最高,然后是锐齿栎1>云杉>油松>锐齿栎2>松栎混交。位于不同林场的锐齿栎林地土壤AWCD值差异较大;(2)土壤微生物功能多样性指数与平均颜色变化率表现一致,6种林分之间差异显著,且不同的林分土壤微生物对6种碳源利用差异较大。(3)主成分分析显示各土壤微生物功能多样性具有显著差异,其综合因子得分为华山松>锐齿栎1>油松>云杉>锐齿栎2>松栎混交。(4)冗余分析表明土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的综合作用对土壤微生物群落功能多样性有显著影响,其中速效磷和p H与土壤微生物功能多样性最密切。

地表糙度对径流和产沙影响的室内试验研究

该文通过室内人工模拟降雨的方法,分析了连续降雨过程条件下,不同糙度地表的径流量和产沙量的变化。研究结果表明:人工锄耕的地表,延缓径流的作用较为明显,但这一作用仅发生在降雨初期;随着降雨的进行,不同糙度地表的径流变化规律基本一致,先增加,随后趋于稳定的趋势,但径流总量没有明显变化。同样,人工锄耕的地表,延缓地表的产沙作用强于糙度小的地表,产沙率15°坡面要高于5°坡面,随着降雨的进行,在雨强1.0mm/min条件下,这一变化更为明显,最终产沙总量变化不大。地表糙度对侵蚀的影响,不仅与降雨持续时间相关,同时与坡度密切相关,并初步证实黄土区地表糙度对侵蚀的影响存在着一定的临界条件。这为揭示地表糙度的本质特征提供了一定的理论依据,同时也可服务于黄土高原坡耕地水土流失的治理和退耕还林(草)工程的实施。