包气带系统对矿冶固废渗滤液中重金属的净化作用

矿冶固废渗滤液流经包气带系统时,包气带系统中的黏土矿物、土壤有机质、土壤微生物和植物根系会把渗滤液中的部分污染物质固定下来,使渗滤液得到净化。包气带系统中的微生物、黏土矿物、有机质和植物根系构成了包气带系统的净化介质,是决定包气带系统自净能力和影响重金属迁移转化的关键因素。分别从包气带系统中的黏土矿物、土壤有机质、土壤微生物和植物四个方面对重金属的净化机理进行了阐述分析,指出包气带系统对重金属的净化作用可能是暂时的,pH值和Eh值等条件的改变会促使累积在包气带系统中的重金属重新发生迁移,并提出利用包气带系统净化矿冶固废渗滤液中具有高毒性与放射性的核素时,必须对该核素在包气带系统中的迁移转换规律进行研究,只有这样才能合理地利用包气带系统的自净作用,保障生态环境的安全性。

华北平原农田关键带硝态氮存储与淋失量研究

更多证据表明,储存在深层包气带中的硝态氮在全球氮循环中具有重要作用。本研究在华北平原农田不同包气带深度(2~50 m)分别采集土柱,分析不同深度土层的硝态氮含量和分布;从资料与文献收集到华北平原不同省区及其县域的42年(1978—2019年)氮肥投入与农田面积变化数据,计算不同区域(地下水埋深区域和县域)的农田包气带硝态氮存储量。首次利用区县氮肥投入与对应区域包气带硝态氮存储量的比值,即存储率(NR),研究氮肥投入对包气带硝态氮存储的影响程度。结果表明:1)在2~50 m的地下水埋深范围内,随着包气带深度的增加,华北平原农田(粮田与菜地)的单位面积硝态氮存储量也随之增加;2)在2 m、3 m、6 m、10 m、16 m、25 m、40 m和50 m深包气带,粮田硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的14%、18%、26%、30%、33%、35%、38%和39%,菜地硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的15%、20%、28%、32%、34%、36%、40%和41%;3)进入2 m以下地下水的粮田与菜地硝态氮淋失总量分别为675.65万t和199.56万t,分别占粮田与菜地42年(1978—2019年)氮肥总投入的13%和14%。本研究表明,华北平原农业区高氮肥投入导致大量的硝态氮淋失进入包气带-地下含水层系统,厚包气带对硝态氮截留和存储具有重要作用,在地下水埋深较浅区,高氮肥投入提高了地下水硝酸盐污染的风险。