东北半干旱黑土区玉米秸秆还田方式对土壤水溶性有机碳含量及其组分的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田(CK)、秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)处理下土壤有机碳(SOC)含量及水溶性有机碳(WSOC)含量及其结构特征进行分析。结果表明:(1)与CK相比,FM处理0~40 cm土层SOC含量提高7.87%~29.54%,FG处理0~30 cm土层SOC含量增加1.91%~18.61%,30~40 cm土层SOC含量降低7.67%;FM和FG处理0~40 cm土层土壤WSOC含量分别提升13.42%~39.42%和0.28%~26.34%。(2)通过WSOC三维荧光光谱发现,各土层CK(Ex/Em=300/34、Ex/Em=300/340、Ex/Em=240/340、Ex/Em=300/340)处理WSOC荧光特征峰为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质荧光峰;FM(Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/435)和FG(Ex/Em=270/440、Ex/Em=270/435、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/430)处理为类腐殖酸类物质荧光特征峰,腐殖化程度较高,结构较为复杂;荧光区域积分表明,FM和FG处理类腐殖酸类物质(Ⅴ)和富里酸类物质(Ⅲ)的积分百分比分别较CK增加12.18%~27.39%、11.98%~30.72%和3.96%~5.73%、2.99%~5.40%。(3)土壤WSOC包含两个组分,C1(Ex/Em=340/435,270/435)组分为类腐殖酸类物质,C2(Ex/Em=290/345,240/345)组分为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质;F max值结果表明,0~40 cm土层的C1组分相对含量表现为FM>FG>CK,表明秸秆翻埋还田更有助于土壤中营养物质含量增加和形成更高分子量的有机物。综上,不同秸秆还田方式均可提升SOC和土壤WSOC含量,增加腐殖化程度,加强土壤的供肥能力,翻埋还田处理提升作用更为显著。

PM_(2.5)中水溶性有机碳的污染特征、吸光特性和来源研究

大气颗粒物中水溶性有机碳(WSOC),碳质气溶胶的重要组成部分,因其具有吸光性和吸湿性,且含有有毒的组分,对区域气候变化和人体健康具有重要的影响。郑州是颗粒物污染严重的大都市,对WSOC的短期或长期研究均很匮乏。为探究郑州大气PM_(2.5)中WSOC的污染特征、季节变化、来源和吸光特性,于2020年12月-2021年10月4个不同季节连续采集PM_(2.5)样品,对WSOC的浓度(总有机碳分析仪)和吸光特性(紫外-可见分光光度计)进行分析,并结合水溶性无机离子(离子色谱),有机碳(OC)和元素碳(EC)(热光反射碳分析仪)数据对WSOC进行来源解析。结果表明,采样期间WSOC的质量浓度年平均值为(13.6±7.48)μg·m^(-3),且浓度具有明显的冬季高、夏季低的季节特征。与国内外研究对比发现,该研究的WSOC污染较严重,其对人体健康,对气候影响评估和预测的不确定性不容忽视。夏季WSOC对OC的贡献明显高于冬季,表明夏季二次生成的重要影响。正定矩阵因子分解法(PMF)和相关性分析结果显示WSOC主要来源包括生物质燃烧,二次生成和机动车尾气排放,其次是煤燃烧和土壤/建筑尘源。WSOC的光吸收指数(AAE)年平均值为6.88±1.31,没有明显的季节变化。光吸收强度(A_(bs365))年平均值为(9.71±5.77)Mm^(-1),通过相关性分析发现水溶性棕色碳(BrC)与WSOC具有相似的来源,冬季生物质燃烧,夏季二次生成均为其主要来源。质量吸收效率(MAE_(365))年平均值为(0.710±0.206)m^(2)·g^(-1),与国内外研究相比,其大小处于中等水平,单位质量WSOC对郑州辐射强迫的影响不能忽略。Abs_(365)和MAE_(365)均具有与WSOC相同的季节变化特征,与不同季节WSOC的组成和排放源密切相关。

燃烧氧化-非分散红外吸收光谱法测定大气颗粒物中水溶性有机碳的含量

对于TSP(总悬浮颗粒物,空气动力学当量直径不大于100μm的颗粒物)样品,采用大流量采样器(采样膜为TSP石英膜,膜面积为414 cm^(2))以1.05 m^(3)·min^(-1)流量采集24 h。对于PM_(2.5)(空气动力学当量直径不大于2.5μm的颗粒物)样品,采用小流量采样器(采样膜为PM_(2.5)石英膜,膜面积为12.56 cm^(2))以16.67 L·min^(-1)流量采集24 h。取出采样膜,截取11.5 cm^(2)TSP采样膜和全部PM2.5采样膜,加入去离子水至50 mL。振荡后超声80 min,振荡,用0.45μm针头过滤器过滤,前5 mL滤液弃去,收集续滤液置于总有机碳(TOC)分析试样瓶中,用锡纸封口,采用TOC分析仪测定总碳(TC)和无机碳(IC)的含量,利用差减法计算水溶性有机碳(WSOC)的含量。结果显示,TC和IC的质量浓度分别在28.0 mg·L^(-1)和8.0 mg·L^(-1)以内与吸光度呈线性关系,差减法所得WSOC的检出限(3.143 s)为0.12 mg·L^(-1);按标准加入法进行回收试验,回收率为90.0%~118%,测定值的相对标准偏差(n=7)为2.8%。方法用于北京市某城市点位2019年1月至2019年12月301份PM2.5样品的分析,WSOC的检出质量浓度为0.51~23.79μg·m^(-3)。

北京市PM_(2.5)中水溶性有机碳污染特征研究

于2019年的1月1日—12月31日采集了315个细颗粒物(PM_(2.5))样品,用于研究北京大气气溶胶中水溶性有机碳(WSOC)的特点和来源。结果表明:2019年北京城区WSOC平均质量浓度为4.58μg/m^(3),浓度范围为0.50~23.87μg/m^(3)。WSOC的质量浓度呈现了显著的季节差异,按照从大到小的顺序排列依次是冬季>秋季>春季>夏季。相关性分析结果表明在夏、秋季受到一次源和二次源的共同影响,而在春、冬季受到一次源的影响更大,在夏、秋季二次源影响高于春、冬季。在冬季WSOC受到燃煤的影响。

生物质燃烧排放PM_(2.5)颗粒萃取的水溶性有机碳液相光化学氧化

为探究生物质燃烧排放的PM_(2.5)中水溶性有机碳(WSOC)的液相氧化特征,探索了两种生物质(小麦秸秆和水稻秸秆)燃烧排放的WSOC在紫外光(UV)和紫外光+H_(2)O_(2)体系(UV+OH)液相氧化产物的吸光特性、荧光特性及氧化特性.总有机碳分析仪的分析结果表明两个体系中WSOC去除率相当,增加H_(2)O_(2)并未明显改善去除率,推测直接光解是WSOC降解的主要途径;两种生物质燃烧PM_(2.5)中WSOC降解速率均较快,光照17h后WSOC去除率均在70%左右.两种生物质WSOC液相光化学氧化产物变化规律没有显著差别.随着光解进行,WSOC的降解导致吸光度不断下降,三维荧光(EEM)光谱图中的荧光峰Ex/Em=255~260nm/330~340nm强度也不断下降,但Ex/Em=230/400~500nm出现了新的荧光峰,说明可能生成了类腐殖质(HULIS).高分辨气溶胶质谱仪(HR-AMS)分析的aqSOA生成潜势及其氧化特性,结果表明,随反应进行,尽管两种体系中aqSOA不断降低,但由于产物中含氧官能比例增加,aqSOA比反应前更具氧化性.产物的氧化潜势变化规律与HULIS变化规律相似,在UV+OH体系中先升高后下降,归因于反应初期含氧官能团物质的生成及随后的降解.结合以上研究结果,推测燃烧排放WSOC液相氧化经历了官能团化生成高一代产物后,碎片化和开环反应形成二代、三代氧化性更强的小分子产物,从而可能间接影响气候变化和空气质量.本文揭示生物质燃烧排放WSOC老化行为对于理解液相氧化反应对吸光性、SOA形成及健康影响等方面具有重要意义.

大气细颗粒物中水溶性有机碳的污染特征及有机物的识别

本文针对大气细颗粒物中水溶性有机碳的污染特征及有机物的识别进行了综述。在引言部分,介绍了研究的背景和目的。然后,通过探讨大气细颗粒物的定义、水溶性有机碳的形成机制、来源和污染物质类别,总结了大气细颗粒物中水溶性有机碳的污染特征、分布规律以及季节变化和地域差异。接下来,提出了传统和先进的识别方法,包括高效液相色谱-紫外检测器(HPLC-UV)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、液相色谱-高分辨质谱联用(LC-HRMS)和燃烧氧化-非分散红外吸收法,并对它们的优缺点进行了比较。此外,还概述了大气细颗粒物中水溶性有机碳的污染特征研究进展,包括来源解析、时空分布特征和对空气质量和人体健康的影响。最后,讨论了大气细颗粒物治理的措施,包括减排策略、治理技术以及污染源控制和管理。通过对大气细颗粒物中水溶性有机碳的污染特征和有机物的识别研究进行总结和评价,并展望了大气细颗粒物治理的未来方向。

施肥对毛竹林土壤水溶性有机碳氮与温室气体排放的影响

森林生态系统作为生物圈的重要组成部分,维持着全球植被碳库的86%和土壤碳库的40%（Houghton et al.,2001;胡会峰等,2006）。因此,森林在调节全球气候、维持全球碳平衡方面起着非常重要的作用（Fang et al.,2001;Woodbury et al.,2007;Hu et al.,2008）。然而,

广州大气细粒子中有机碳、元素碳和水溶性有机碳的分布特征

在广州市中山大学采样点进行了为期1年的大气细粒子(PM2.5)采样,监测分析得到PM2.5及有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等组分的质量浓度,并进行了比较和评价分析。结果表明广州市细粒子碳污染较严重。对OC、EC和WSOC质量浓度的月变化和季节变化特征进行了讨论,并分析了原因。OC、EC浓度相关性好,表明OC、EC来源大部分相同。根据OC/EC比值,估算二次有机碳(SOC)量,结果是SOC占OC的1/3。讨论了SOC和SOC/OC比值的季节分布,结果证明SOC夏季生成比冬季多。

不同施肥处理土壤水溶性有机碳含量特征及动态变化

采用田间小区试验,研究了不施肥(CK)、化肥(NPK)、鸡粪(M)和分别基于鸡粪、猪粪制造的有机无机复混肥(NPKM1、NPKM2)5种施肥处理土壤水溶性有机碳(WSOC)的含量及其随小麦生育期的动态变化特征。结果表明,表层(0～20 cm)不同施肥处理的冷、热两种水溶性有机碳随生育期推移呈先增后减,随后再增加的动态变化;它们的含量在NPKM1、NPKM2处理下均显著高于CK和NPK处理(P<0.05),而低于M处理。各处理心土层(20～40cm)水溶性有机碳的动态变化趋势则表现出先增加后减少的变化趋势,而处理间水溶性有机碳含量高低顺序与表层相似。此外,表层两种水溶性有机碳与土壤养分、小麦产量的相关性比总有机碳高,因而能更灵敏地反映土壤养分供应状况和生产能力。

西安市大气PM_(10)中水溶性有机碳的季节变化及来源分析

为了探讨西安市大气可吸入颗粒物(PM10,空气动力学当量直径≤10μm的悬浮颗粒物)中水溶性有机碳(WSOC)的浓度水平与季节变化,从2006年12月至2007年11月,分季节(每个季节选取1个月)采集了西安市大气PM10样品,并采用燃烧氧化-非分散红外吸收法测定了PM10中的水溶性有机碳,采用热-光碳分析仪测定了样品中的有机碳(OC)和元素碳(EC).结果显示,WSOC在春、夏、秋、冬季节的平均质量浓度分别为17.2、14.9、28.3、32.5μg/m3,具有明显的季节变化特征.WSOC占OC的质量比在夏季最高(83.7%)、冬季最低(53.3%).WSOC与OC和EC的相关性分析结果显示:WSOC与EC的相关性微弱,相关系数为0.22;WSOC与OC的相关性很强,相关系数高达0.86.进一步分析显示出WSOC与二次有机碳的相关性达到了0.87,表明西安市大气颗粒物中的WSOC主要是在大气中气-固二次转化形成的.

紫色土丘陵坡地恢复过程中土壤微生物生物量碳与水溶性有机碳变化特征

为了研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地恢复过程中土壤微生物生物量碳（SMBC）与水溶性有机碳（SWSOC）的变化特征。采用空间序列代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的草坡阶段（GT）、草灌阶段（MT）、灌丛阶段（FX）、灌乔阶段（FA）、乔木阶段（AR）和顶极阶段（TV）,通过调查取样和试验分析,对不同恢复阶段的0～10,10～20和20～40cm土层土壤的SMBC、土壤微生物熵（SMQ）、SWSOC、水溶性有机碳与土壤有机碳的比值（SWSOC/SOC）、土壤基础呼吸（SBR）的变化规律以及他们与土壤理化性质的关系进行了研究。结果表明：SMBC和SBR随着土层深度的增加而减小,随着恢复的进行而增加;SMQ随着土层深度的增加和恢复进行而增加;在不同的恢复阶段,SWSOC均随着土层深度的增加而减小,在0～10cm土层,SWSOC随着恢复的进行而增加,在10～20和20～40cm土层,SWSOC随着恢复的进行先增后减;SWSOC/SOC随着土层深度的增加而增加,随着恢复的进行而减小;SMBC,SMQ,SWSOC,SBR均与土壤理化性质存在密切的相关性。研究表明,植被恢复有利于土壤质量的提高和土壤有机碳库的累积。

雷竹土壤水溶性有机碳及其与重金属的关系

为了解高效栽培雷竹林地土壤水溶性有机碳 (WSOC)状况 ,在浙江省雷竹主产区采集了土壤样品进行分析。结果表明 :高效栽培雷竹林土壤WSOC含量范围为 ( 0 1 5 5 0±0 0 0 5 3)g·kg-1( 2 5℃提取 )和 ( 0 2 2 2 0± 0 0 0 63)g·kg-1( 1 0 0℃提取 ) ,雷竹林土壤WSOC含量和WSOC占土壤有机碳总量 (TOC)的比例均明显高于立地条件相同的板栗林土壤和茶园土壤。雷竹林地增温覆盖措施增加了土壤WSOC的量 ,连续覆盖 5a的土壤WSOC比覆盖 1a的增加了 1倍。雷竹林土壤WSOC与土壤TOC、全氮、水解氮、有效磷、速效钾含量和脲酶、蔗糖酶活性及有效镉、钴、镍、铅、锌含量均有显著 (P <0 0 5 )或极显著(P <0 0 1 )相关性 ,说明土壤水溶性有机质含量与土壤质量密切相关。表 3参 1

水溶性有机碳对菲吸附系数测定的影响

以菲为代表性化合物,利用摇瓶吸附实验研究土壤水分配体系中溶解态有机碳(DOC)对有机碳归一化吸附系数测定结果的影响.研究结果表明,在吸附系数测定过程中土壤溶出的DOC会导致水相中菲的浓度显著增加,很大程度上改变了菲在土水两相中的分配平衡,从而导致吸附系数的测定误差.根据文献报道的菲与DOC相互作用常数(Kdoc)以及实测体系中DOC浓度可以对实验数据进行校正,以获得更为可靠的结果,本文对线性吸附系数和Freundlich吸附系数分别进行了校正,得到有机碳归一化的吸附系数lgKoc为4 . 35 ,lgKFoc为7. 0 1 .校正前后的lgKoc与文献数据的对比从侧面反映出在水土体系的吸附研究中可能普遍包含因不同浓度DOC影响所造成的偏差,考虑这种影响对于准确比较不同研究得到的吸附参数具有重要意义.

武夷山不同海拔土壤水溶性有机碳的含量特征

土壤水溶性有机碳（WSOC）是土壤碳循环中最活跃的组成部分之一。采用TOC—VCPN总有机碳仪测定了武夷山4个典型海拔地的植被土壤水溶性有机碳的含量，分析了土壤水溶性有机碳与土壤因子的关系。结果表明：不同林分间土壤水溶性有机碳含量随海拔上升而增加，随土层深度的增加而减少；土壤水溶性有机碳含量占总有机碳的比值介于0．02％～0．16％，以高山草甸10～25cm土层最高，常绿阔叶林25～40cm土层最低；不同海拔梯度的土壤水溶性有机碳与总有机碳、微生物量碳、土壤湿度、全氮存在显著线性正相关，与土壤温度、pH之间无相关性。

围湖造田不同土地利用方式土壤水溶性有机碳的变化

以太湖流域肖甸湖区为代表,测定分析了肖甸湖围湖造田区香樟林、水杉林、毛竹林、农田4种典型的不同土地利用方式0～40cm土层水溶性有机碳含量的差异及其季节动态。结果表明:不同土地利用方式对土壤水溶性有机碳含量影响显著,并且在不同土层表现不同。0～10cm土层农田中的水溶性有机碳含量比3种林地的小,针叶林中的比阔叶林的大;而10～20cm与20～40cm土层水溶性有机碳含量变化与之相反。土壤水溶性有机碳含量在垂直方向上具有明显的分层现象,林地土壤自上而下呈下降趋势;除12月冬闲期外,农田各土层土壤水溶性有机碳含量的垂直变化由大到小依次为10～20、20～40、0～10cm。不同土地利用方式土壤水溶性有机碳含量均表现出明显的季节动态,总体表现为秋冬季节大于春夏季节。与旱地发育的植被土壤相比,围湖后的土壤水溶性有机碳含量较高,土壤有机碳稳定性较差;与干湿交替的平原湿地相比,围湖后的土壤水溶性有机碳含量较低,土壤有机碳稳定性较强。围湖造田作为人类对自然生态系统的一种干扰方式,显著改变了原有生态系统的碳循环,因此应该充分考虑围湖造田对生态系统碳循环的影响。

长期施肥对小麦、玉米根际和非根际土壤微生物量碳及水溶性有机碳含量的影响

通过20a的长期定位试验,研究不同施肥措施下,小麦、玉米生育期根际和非根际土壤的微生物量碳(MBC)和水溶性有机碳(WSOC)动态变化。试验包括7种不同的施肥措施:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、秸秆还田+氮磷钾(SNPK)和有机肥+氮磷钾(MNPK)。结果表明,SNPK和MNPK显著增加根际和非根际土壤微生物量碳和水溶性有机碳的含量。小麦生育期中MBC含量在开花期最高,而WSOC在开花期最低,与MBC趋势相反;各处理根际土壤MBC和WSOC含量均明显高于非根际土壤。玉米生育期各处理MBC变化不明显,根际土MBC含量高于非根际,而WSOC则非根际土稍高。MBC和总有机碳(TOC)比率为17.18～33.54g.kg-1,以玉米乳熟期CK最高。WSOC/TOC变幅为2.43～6.67g.kg-1,玉米乳熟期均较小麦成熟期有大幅度下降。

秸秆还田对水溶性有机碳的影响

水溶性有机碳对农业土壤中的碳循环有着重要的作用。通过持续6年的田间试验来研究玉米秸秆还田对土壤水溶性有机碳的影响,共有3种处理:(1)对照;(2)粉碎还田;(3)覆盖还田。结果表明,在6年的秸秆还田试验中,秸秆还田能够增加土壤有机碳和水溶性有机碳的含量(P<0.05),主要是增加了大团聚体组分中有机碳和水溶性有机碳的含量。秸秆不同还田方式对土壤有机碳和水溶性有机碳并没有显著的影响,土壤水溶性有机碳和土壤有机碳有很好的相关性(R2=0.512)。

小叶章湿地表土水溶性有机碳季节动态变化及影响因素分析

湿地土壤及水体中水溶性有机碳(DOC)的产生、迁移与转化对湿地土壤碳通量具有重要的影响.然而,目前对沼泽湿地土壤DOC动态变化及影响因素的研究报道还比较少.对小叶章湿地表土DOC季节动态变化及影响因素进行了研究.结果表明,生长季内,表土DOC含量为373.9～443.7 mg·kg-1,平均值为414.6 mg·kg-1,变异系数为7.7%(P＜0.0001).小叶章湿地表土DOC含量有明显的季节性动态变化.5月份表土DOC含量较高,6～7月份DOC含量下降,7月份达到最小值373.9 mg·kg-1;8-9月份表土DOC含量迅速增加,9月份达到最大值443.7mg·kg-1.表土DOC特定波长吸收值也有明显的季节变化.随着时间的增长,280 nm波长吸收值(A280值)迅速增加,8～9月份达到最大值.A250/A365比值则明显的下降,9月份达到最小值,说明DOC结构也有明显的季节性动态变化.近期生物过程,如微生物代谢产物和消耗有机碳数量、植物光合产物(立枯物、根系分泌物)对DOC含量和组成结构季节动态有很重要的影响,而土壤中长期积累的有机质对其季节变化贡献很小.另外,温度和含水量通过影响的微生物活性间接影响DOC;降水的淋溶也对DOC动态有影响;冻融作用对春季DOC含量和组成结构有重要贡献.

不同施肥条件下雷竹林水溶性有机碳氮的流失特征

通过建立径流场和土壤渗漏水收集装置,研究了不同施肥(常规施肥、减量施肥、微生物肥和不施肥)条件下雷竹林径流和渗漏水中水溶性有机碳(WSOC)和水溶性有机氮(WSON)的流失规律。结果表明:雷竹林地表径流(土壤渗滤)水量与降雨量之间呈极显著正相关(P【0.01),WSOC、WSON的流失以渗滤迁移为主,分别占流失总量的97%和94%左右。不同施肥雷竹林WSOC流失量的大小顺序表现为常规施肥(66.66 kg·hm-2)】微生物肥(63.66 kg·hm-2)】减量施肥(61.06 kg·hm-2)】不施肥(56.58 kg·hm-2),WSON的流失量则表现为常规施肥(37.48 kg·hm-2)】减量施肥(24.40 kg·hm-2)】微生物肥(21.41 kg·hm-2)】不施肥(17.38 kg·hm-2)。与常规施肥相比,微生物肥和氮肥减量40%的雷竹林地WSOC、WSON流失量分别减少4.5%、8.4%和42.9%、34.9%;不同施肥雷竹林地表径流、土壤渗滤中WSON流失量分别占总氮流失量的49.2%~52.7%和26.6%~35.9%。

土壤溶液和水体中水溶性有机碳的比色测定

利用紫红色络合物Mn(Na2HP2O7)3在浓H2SO4存在时可氧化有机质使络合物颜色变浅的基本原理,系统研究了不同种类、不同浓度的有机碳化合物(脂肪族与芳香族)、比色测定的条件(温度、显色时间和比色波长)与一些干扰离子对水溶性有机碳比色测定的影响.结果表明,所用的有机碳化合物的浓度与比色测定的吸光值之间有很好的相关性,比色波长为490~500nm.当溶液中Cl-浓度>80mg/L或Fe2+>15mg/L,会使比色测定结果显著增大,测定前需要排除它们的干扰;在所建议的最佳比色条件下,天然水体中水溶性有机碳比色法测定结果相当于TOC仪测定结果的81%.当显色液中有机碳浓度为0~5mg/L时,土壤溶液水溶性有机碳比色法测定结果相当于TOC仪测定结果的76%.研究表明,采用该方法测定土壤溶液和水体环境中水溶性有机碳含量是可行的,最突出的优点是无需价格昂贵的TOC仪,而且测定速度要比仪器快得多.