公路重金属污染的形态特征及其解吸、吸持能力探讨

以宁-杭公路南京段为例,对公路环境土壤介质中重金属污染叠加的研究表明,研究区已形成污染的元素为Pb,Co和Cr,污染晕带沿公路延伸方向展布,自公路起向其两侧强度逐渐减弱,扩散范围为140—150m,污染重金属元素有效态占其总含量的3.4—60.6％,主要以交换态和Fe-Mn氧化物态存在。土壤对研究区重金属元素的吸持能力:Pb>Co>Cu>Mn>V>Ni,Cr;重金属在土壤中的解吸能力:V>Co>Pb,污染叠加重金属来源主要为公路机动车辆燃料和轮胎中和所含微量重金属成份。

粘土矿物的掺杂对沉积物吸持Cu、Zn能力的影响

通过考察粘土矿物及掺杂粘土矿物前后沉积物的吸附/解吸特性,分析了伊利石与蒙脱石对重金属污染沉积物中Cu与Zn稳定固定化的可行性。结果表明:伊利石与蒙脱石的掺杂均降低了沉积物吸持Cu的能力(最大下降量分别为5.4%和3.8%),伊利石的掺杂同样降低了沉积物吸持Zn的能力(最大下降量为4.4%),但蒙脱石掺杂后沉积物吸持Zn的能力明显增强,最高增加5.7%。因此,蒙脱石具有固定污染沉积物中Zn的能力,但不能提高污染沉积物中Cu的稳定性。

掺杂黏土矿物对沉积物吸持磷能力的影响

通过研究黏土矿物及掺杂黏土矿物后湖泊沉积物磷的吸附/解吸特性,分析了高岭土、膨润土和沸石掺杂于湖泊沉积物后对磷稳定固定化的可行性。试验结果表明:掺杂膨润土稳定固化磷的效果最优,其次是高岭土,但掺杂沸石减小了沉积物对磷的吸附能力。具体结果是,按5%和10%比例掺杂高岭土时,沉积物吸附磷的能力增加,最大吸附量增加17.33%;按20%和40%掺杂时,沉积物吸附磷的能力减小,最大减小了43.31%。掺杂比例小时,高岭土与沉积物之间的阳离子交换过程扩大了空隙,增大了吸附量。达到平衡后,继续掺杂高岭土,引起空隙堵塞,减小了吸附量。掺杂膨润土的比例越大,沉积物吸持磷能力越强,按40%掺杂时,最终吸持率高达81.82%。这与膨润土表面积大、活性成分多有关。沸石由于孔道内被水分子和其他阳离子占据,有效吸附面积减小,对磷稳定化不起作用。

小五台山地区主要林分枯落物分布特征及水源涵养能力

为评估小五台山地区主要林分的水源涵养能力,同时为筛选水源涵养树种提供新思路,通过浸泡法和模拟降雨法,对小五台山地区7种典型林分枯落物分布特征及水源涵养能力进行研究。结果表明:(1)林分枯落物覆盖面积和厚度均表现为阔叶林大于针阔叶混交林、针叶林,其最大分别为青杨纯林和蒙古栎纯林,且厚度表现出坡下大于坡上的特征;(2)枯落物蓄积量为油松纯林>青杨纯林>油松×蒙古栎混交林>白桦纯林>粉桦×云杉混交林>蒙古栎纯林>椴树纯林,其中半分解层大于未分解层;(3)枯落物吸持能力表现为半分解层[(0.82±0.23) mm]大于未分解层[(0.39±0.13) mm],且针阔叶混交林和大部分阔叶林大于针叶林,其中青杨纯林的最大,最大持水量、有效拦蓄量和最终吸持量分别为1.69,1.37,0.41 mm;(4)所有林分枯落物持水率均表现为浸泡法大于模拟降雨法,只采用传统的浸泡法会导致研究结果偏大。各林分枯落物水源涵养能力表现为阔叶林和针阔混交林优于针叶林,其中青杨纯林和白桦纯林水源涵养能力最强,在今后水源涵养林的树种筛选中可考虑多选择青杨和白桦等阔叶树。

重庆铁山坪马尾松天然次生林降雨截持与贮水特征

马尾松林是三峡库区防护林体系中最重要的森林类型,然而以往对结构更为复杂的马尾松天然次生林的生态水文效应研究还很不足,限制着全面了解和准确评价库区森林发挥的涵养水源服务功能。以重庆铁山坪的马尾松天然次生林为对象,采用定位监测结合室内测定的实验方法,系统研究了林冠层、林下草本层、枯落物层、土壤层的水文特征。结果表明:(1)2010—2011年马尾林穿透雨量、干流量、林冠截留量分别占总降雨量(1972.39 mm)的84.66%、0.26%和15.07%,且均与次降雨量呈显著正相关(P<0.01),其中干流在次降雨量达到5 mm时产生;林冠截留量随次降雨量增大而逐渐达到饱和(6 mm左右)。(2)林下草本植物的地上生物量达1.32 t/hm^(2),其持水率随浸水时间呈对数函数增加(P<0.01),最大持水量为0.61 mm。(3)枯落物贮存量达10.74 t/hm^(2),未分解、半分解、未分解与半分解混合枯落物的最大持水率为183.76%、206.31%和197.62%,未分解与半分解层枯落物的最大持水能力达1.44 mm。(4)0—80 cm土层的饱和贮水量达334.75 mm,其中滞留贮水量达49.08 mm,占饱和贮水量14.66%。马尾松天然次生林各作用层的降雨截持及贮水作用明显,其中尤以土壤层贮水能力最强。研究结果可为三峡库区森林涵养水源服务功能模拟与评价提供重要参考依据。

海南省陵水县蔬菜种植区土壤磷素的积累、固定特性及流失风险评估

为探究海南陵水黎族自治县蔬菜种植区农田土壤磷素的积累、固定特性及流失风险,对比该县不同种植制度下土壤有效磷含量差异及主要类型土壤对磷的吸附特征,评估蔬菜种植区土壤磷的流失风险。结果表明:蔬菜/粮食作物轮作区土壤磷素积累明显,有效磷平均含量多在30 mg·kg^-1以上;而单一粮食作物轮作区土壤磷素缺乏,有效磷平均含量通常在22 mg·kg^-1以下,25.39%的土壤样品有效磷含量低于3 mg·kg^-1。区内土壤黏粒含量和无定形氧化铁含量较低,对磷的吸持能力整体较弱,超过80%的样品磷吸持指数(PSI)低于30这一敏感值。研究区不同土壤类型PSI由大到小依次为砖红壤、水稻土和滨海砂土。PSI分别与有机质含量和无定形铁含量之间呈极显著正相关(P<0.01)。土壤有效磷积累明显的东南部蔬菜密集种植区与低固磷能力(PSI<15)土壤在空间上重合,是磷流失的关键源区。除大力实行肥料减量化技术外,针对性加强关键源区磷素流失的控制和缩短种植轮转周期是控制蔬菜种植区非点源磷污染的有效途径。

用镍铁炉渣制备矿渣纤维

红土镍矿火法冶炼镍铁合金过程中,会排出大量镍铁炉渣,当前,主要采用堆存、填埋等方式处理镍铁炉渣,不仅占用大量土地资源,而且污染环境。为此,以红土镍矿冶炼过程产生的高温熔融炉渣制备镍铁矿渣纤维。结果表明,在石灰添加量为16%、炉渣流量为4 200 kg/h、制纤温度为1 540℃、负压机风压为0.8 MPa、离心成纤机转速为4 000 r/min时,制得的纤维吸油率为5.2%、吸持沥青能力为自身质量的10.94倍,可以满足路用纤维材料的技术要求。镍铁矿渣纤维呈圆柱状,且表面缺陷较多。对镍铁矿渣纤维性能分析表明,镍铁矿渣纤维属于玻璃态非晶体物质,其表面对空气中二氧化碳分子和水分子的优先吸附和表面缺陷使其具有较好的沥青吸持能力。研究结果为镍铁矿渣资源化再利用提供了一种途径。