石油污染黄土土壤的微生物修复实验研究

为了修复西北黄土区石油污染土壤,利用优化原位土著微生物菌群辅以物理和化学相结合的修复技术,在野外调查取样的基础上,进行了土壤中石油污染的室内模拟降解实验。实验选择了不同温度(20℃、25℃、30℃、35℃),添加了氮、磷、镁、铁等元素和茅草类添加剂,适时补充氧气等。实验结果显示,土壤中石油含量在795.0mg/kg、1451.0mg/kg、1790.0mg/kg、2780.0mg/kg时,经过30～45d微生物的降解实验,土壤中石油含量降解率可达77.27%～89.06%,为黄土土壤石油污染的修复提供了技术方法和应用的可行性。

陕西渭北晚更新世黄土-古土壤结合水膜厚度的试验研究

为深入剖析黄土与古土壤工程性质的影响因素,以陕西渭北晚更新世黄土与古土壤为研究对象,基于核磁共振、比表面积测试并结合理论分析对结合水膜厚度进行研究。试验结果显示:黄土与古土壤的结合水膜厚度存在明显差异,黄土的结合水膜厚度明显大于古土壤,原因在于古土壤孔隙体积及孔径小于黄土,而古土壤中高价阳离子含量大于黄土,同时古土壤颗粒表面分布铁锰质薄膜,其亲水性较弱。分析结合水膜与黄土湿陷性、回弹变形等工程特性间的关系,发现黄土-古土壤的湿陷性随结合水膜厚度的增大而增强,随结合水膜厚度的减小而减弱,结合水膜厚度与卸荷变形系数呈正相关关系。综合分析说明,高价阳离子含量、颗粒表面特性,及孔隙性的不同造成了黄土与古土壤结合水膜厚度的差异,从而导致黄土与古土壤的湿陷性等工程性质有显著区别。

不同纬度黄土-古土壤赤铁矿含量差异及其气候指示意义——基于漫反射光谱和色度方法

在全球变暖的背景下,北极和第三极(青藏高原)的增温幅度高于世界上其他地区,其增温幅度和机制并不明晰,因此有必要开展不同时间尺度、不同气候记录载体的研究。利用赤铁矿研究末次间冰期-末次冰期的增温效应,使用漫反射光谱和色度方法量化俄罗斯西伯利亚、中国黄土高原西峰和中国川西高原甘孜3个沉积连续的黄土-古土壤序列中的赤铁矿,揭示其蕴含的气候信息。研究结果显示:(1)漫反射光谱和色度方法相结合是定量赤铁矿的有效方法。(2)在大空间尺度中,赤铁矿主要受控于温度而非降水。(3)在末次间冰期和末次冰期旋回时期,较高纬度气温变化幅度大于较低纬度气温变化幅度。不同纬度的气温“轨道尺度较差”可能是轨道尺度太阳辐射差异和年内太阳辐射差异的综合体现。

石油类污染物在黄土地区土壤中竖向迁移特性试验研究

通过室内土柱淋滤动态试验 ,模拟了石油类污染物在饱水条件下在黄土地区土壤中竖向迁移的过程 ,初步探讨了石油类污染物在该类土壤中的竖向迁移特性 .试验结果表明 ,黄土对石油类有很强的截留能力 ,石油类很难向土壤深层迁移 ,土壤中可检出的石油类最大迁移深度为 3 0 cm.然而石油类以水溶相向深层土壤的微量迁移不容忽视 ,试验土层厚度为 3 5cm条件下 ,渗出水中石油类浓度最高可达 3 .4 8mg/

黄土-古土壤地层深竖井受力变形特征研究

研究目的:为准确认识黄土-古土壤地层条件下的深竖井受力变形特征,以53.5 m深圆形竖井工程为依托,开展竖井侧向土压力、变形、结构内力及周边地层的竖直和水平向变形的系统监测。研究结论:(1)黄土-古土壤地层深竖井开挖过程中,井壁结构整体变形较小,水平变形“先挤出后收敛”,竖向变形“先下沉后隆起”,竖井开挖至设计深度后,15~30 d进入结构受力变形稳定阶段;(2)竖井井壁收敛变形、侧向土压力和结构内力在深度方向上存在拐点,出现在0.5~0.7倍竖井设计深度处,其受力变形指标和土层性质存在良好的对应关系,在古土壤范围内,井壁变形量和土压力明显减小,约为邻近深度处黄土层的40%~50%,古土壤的存在,限制了竖井变形和土压力的发展;(3)黄土-古土壤地层深竖井井壁结构侧向土压力与静止土压力和主动土压力有显著差异,在0~12 m深度范围内,侧向土压力接近静止土压力;12~28 m范围内,侧向土压力接近主动土压力;28~48 m范围内,侧向土压力均小于主动土压力,为其35%~65%;(4)本研究成果可为相近地层条件下深竖井的土压力计算和支护结构设计提供参考依据。

宁夏长城塬黄土土壤剖面光释光测年研究

通过光释光断代仪对宁夏长城塬黄土土壤剖面7个样品进行年代测定,获得7个确切的地层年代值。结果表明:约12 580 a BP,剖面处于气候干旱时期,形成马兰黄土(L1);约11 498 a BP,剖面处于全新世升温过渡期,形成过渡层(Lt);6 731～2 827 a BP,剖面处于全新世大暖期,形成古土壤(S1);约1 394 a BP,剖面处于相对干旱时期,形成全新世黄土(L0)。

宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面元素地球化学特征研究

通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。

靖远黄土—古土壤色度变化特征分析及古气候意义

对黄土高原西北缘厚层黄土剖面色度指标研究后发现,在磁化率指标不能很好地记录气候变化及土壤发育的情况下,色度指标的引入能够很好地弥补这一古气候重建上的缺陷.在靖远地区,红度a~＊主要受土壤中赤铁矿质量分数变化的影响,随赤铁矿的增加而增大,同磁化率联合使用可以反映土壤发育程度,较好地解释气候的变化过程.黄度b~＊受到针铁矿质量分数的影响,此外还可能受到黄铁矿、沼铁矿,褐铁矿等铁矿物的影响,在一定程度上可以反映降水量的变化情况.与a~＊一同分析,可以反映土壤发育时期的水热条件.亮度L~＊主要受土壤中w（TOC）,w（CaCO_3）变化的影响,随w（TOC）的增加而减小,而随w（CaCO_3）的增加而增大.此外在CIELAB颜色系统中a~＊的增大会显著地使L~＊变小,L~＊主要反映了土壤发育时期的降水状况以及植被发育程度.在靖远地区,只有综合考虑色度、磁化率、粒度、w（CaCO_3）,w（TOC）才能够合理、可靠地重建气候变化的过程.

六盘山东西两侧黄土古土壤容重的特征及其古气候指示意义

为了进一步了解黄土古土壤容重的特征及其与东亚季风演化的关系,建立了洛川剖面250ka以来、白草塬剖面140ka以来黄土古土壤容重序列,并与磁化率、粒度及深海氧同位素对比分析,发现六盘山东西两侧不同气候区黄土古土壤容重具不同的特征和受控因素,指示了不同的古气候意义。六盘山以东半湿润半干旱气候区容重值受成壤作用影响,容重指标主要由夏季风控制,可作为夏季风演化的替代性指标。而六盘山以西半干旱气候区,容重值受沉积物粒度影响,主要由冬季风控制,可作为冬季风演化的替代性指标。与灵台和三门峡地区黄土古土壤容重值对比,发现空间上由西北向东南容重值呈变大趋势,进一步表明了不同气候区的冬夏季风对容重指标的不同影响。

全新世黄土-古土壤序列色度特征及气候意义——以关中平原西部梁村剖面为例

利用K-MinoltaCR-400色度仪分别测试研究剖面土壤色度指标(亮度、红度和黄度),并与研究剖面其他常用气候替代指标磁化率、CaCO3和Rb/Sr比等进行对比分析,结果发现:红度和亮度指标对气候响应敏感,能够揭示全新世早中晚三个阶段千年尺度的季风演变和气候变化,对于次级变化即百年尺度的变化也有明显指示;红度指标对气候响应更为敏感,变化幅度大,波动多,有助于揭示气候的转折和弱成壤古土壤的存在,但也具有一定的气候局限性;亮度指标大致可揭示区域降水量的多少;黄度指标在本剖面对气候的响应有限.

玉米生长期黄土区土壤氧化亚氮产生和排放及其影响因子研究

采用土壤平衡气室法和密闭气室法,对玉米生长期对照(不施氮肥)和施氮处理(180 kg/hm2N)黄土区土壤剖面中N2O浓度和土壤表面N2O排放通量的变化及其影响因子进行了研究。结果表明,在玉米生长期,土壤剖面中N2O主要产生于7月和8月,且60 cm土层的N2O浓度最高,10 cm土层最低;施用氮肥不仅增加了土壤剖面中N2O的浓度,而且增加了土壤表面N2O的排放通量,玉米生长期对照和施氮处理的土壤表面N2O平均排放通量分别为(10.95±4.13)和(22.41±8.69)μg/(m2.h)。对照和施氮处理土壤剖面中N2O浓度和土壤表面N2O排放通量的变化趋势相同,但施氮处理土壤剖面中N2O浓度和N2O排放通量均明显高于对照。土壤温度、水分以及土壤NO3--N含量是土壤N2O产生和排放的主要影响因子。

伊犁盆地晚更新世黄土—古土壤磁化率特征

新疆伊犁河谷海拔高度不同的两个晚更新世黄土剖面磁化率特征存在显著差异:位于海拔1400 m处的库尔德能布拉黄土剖面,其磁化率特征与黄土高原黄土相同,而海拔850 m处塔勒德黄土剖面的磁化率特征则与黄土高原相反．对两个剖面黄土—古土壤磁化率特征等分析研究认为,造成两个剖面S_1古土壤磁化率差异的主要原因是末次间冰期土壤发育时期前者降水量大于后者．

灵台红粘土和黄土-古土壤序列的地球化学演化

沉积物的化学成分无疑取决于来源物质的成分和沉积后的化学作用。对来自于甘肃灵台7MaBP以来风成沉积序列的红粘土、黄土和古土壤样品的化学分析表明，风成沉积物化学成分的演化主要由沉积前所经历的各种地表作用（尤其是风化作用）所决定，当地成壤作用对化学成分的影响叠加在106a演化趋势上5反映风化程度的化学指标Na／Al值和Fe2+／Fe3+值总体均呈逐步增加的趋势，基本一致于上新世以来全球气候变化的趋势，这可能与青藏高原隆升和北半球冰盖发育加速粉尘物质源区侵蚀同时降低化学风化程度有关。

甘肃庄浪全新世黄土-古土壤序列元素分布特征及意义

通过对渭河上游XJN全新世剖面的Fe、Al、Si、K、Ca、Mg、Na、Ti和Sr元素含量的分析,发现这些元素的分布与气候密切相关。在剖面中表现为:迁移序列是Ca>Sr>Na>Mg,Fe、Al、Si、K和Ti则相对富集;Ca-Sr关系呈两段式分布,指示全新世早期的一次环境变化;Ki残积系数增大,Ca/Mg比值减小,指示化学风化作用增强。

中国西风区伊犁盆地塔勒德黄土-古土壤元素地球化学特征及环境意义

通过对新疆伊犁盆地塔勒德探井黄土-古土壤沉积物中常量、微量元素及其相关指标和参数的分析,讨论了西风区黄土-古土壤序列中各元素的分异规律及其与沉积环境之间的关系。结果表明塔勒德黄土-古土壤序列各层位中常量元素含量均表现出SiO_2>Al_2O_3>CaO>Fe_2O_3>MgO>Na_2O>K_2O的变化特征;微量元素Rb,Sr,Sc,Ni,Cu,Ga,Mo,Y,Pb和Th在(弱)古土壤层、黄土层中相对下伏黄土L_2层富集,而Zr,Cs,Nd和La在(弱)古土壤层中有不同程度的亏损。塔勒德黄土-古上壤的相关地球化学参数在整个研究地层序列中,黄土与古土壤之间分异并不显著,地球化学特征反映了受西风区影响的伊犁盆地黄土和古土壤形成时期其有效湿度较黄土高原同期小,形成环境更为干旱,具有其显著的区域特征。伊犁盆地黄土剖面元素地球化学特征主要受物质来源和气候环境的控制,当黄土物质具有相同来源时,其元素地球化学特征可以作为区域气候环境变化的良好代用指标。

淮河上游全新世黄土-古土壤序列元素地球化学特性研究

在野外考察研究的基础上,对河南禹州全新世风成黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素和微量元素的含量及其变化,并与磁化率曲线、粒度变化曲线对比分析发现:常量元素氧化物比值钾钠比、残积系数和以Rb为代表的微量元素含量等随剖面层次呈规律性变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低。硅铝率和Sr的含量表现出相反的变化规律。表明在全新世古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土堆积时期,气候比较干旱,沙尘暴频繁,成壤作用微弱。这些化学参数与磁化率曲线可以进行对比,表明成土过程中元素的迁移变化受全新世以来气候变化和成壤环境变化的控制。与黄土高原腹地的洛川剖面相比,淮河上游禹州剖面中绝大多数常量元素的含量较高,而绝大多数微量元素的含量偏低,磁化率也显著偏低,绝对值差别很大,粒度组成当中细沙成分含量很高,这说明淮河上游黄土物质来源与黄土高原地区明显不同。联系全新世时期黄河频繁泛滥、改道、沉积与黄淮平原盛行东北风形成流沙地的事实,认为淮河上游的黄土是黄河泛滥沉积物质经过风沙活动改造,由东北风力系统搬运而来的近源粉尘堆积,再经过就地风化或者成土改造而形成。

黄土地区土壤对石油类污染物吸附特性的实验研究

通过室内静态实验 ,研究了石油类污染物在黄土地区土壤中的吸附行为。初步探讨了石油类污染物在黄土高原地区土壤中的吸附特性。实验表明石油类污染物在黄土地区土壤中的吸附符合Henry吸附模式 ,吸附分配系数为 1 34 .0 7;黄土对石油类的吸附速度很快 ,1 0min内即可接近吸附平衡。水土比、温度、pH、TDS等对吸附有一定影响。

汉中盆地军王村黄土-古土壤剖面的色度特征及机理

对汉中盆地城固县军王村(JWC)剖面的色度参数进行分析,并结合磁化率、烧失量、氧化铁进行主控因素的研究。结果表明:亮度(L*)含量的变化与有机质含量密切相关,红度(a*)的变化与氧化铁含量密不可分;色度参数曲线与磁化率曲线具有同步的变化趋势,其中L*、a*、a*/b*对气候响应敏感,能作为较好的气候替代指标,记录了该区的气候和成壤环境变化;各色度参数的变化趋势反映了晚更新世末期气候冷干→全新世初期气候开始转向暖湿→全新世中期气候湿热→全新世晚期气候暖湿降低,但晚更新世末期的气候并不是持续稳定的,在38.8~25.6 ka BP期间出现了短暂的相对温暖湿润的阶段。

黄土高原南部全新世黄土-古土壤序列若干元素分布特征及意义

选择黄土高原南部的XJN,XMC和JYC全新世剖面为研究对象。通过对地层中Ca,Ba,Rb和Sr元素分布的研究,发现Ba/Sr和Rb/Sr比值在不同地层中含量差异十分明显,并与成土作用强度显著正相关,可作为良好的气候替代指标;表生环境中Rb和Ba较稳定,Sr和Ca元素十分活跃,易于迁移,其中Ca的迁移能力高于Sr元素;从XJN→XMC→JYC剖面,Rb和Ba元素含量增加,而Sr和Ca元素含量降低,这与区域环境差异有关;全新世中期暖湿的亚热带气候主要出现关中盆地地区,六盘山以西则是暖温带气候。

趋磁细菌及磁小体对黄土-古土壤序列磁化率贡献的模拟实验研究

选择西峰和段家坡两个黄土剖面 ,对磁化率变化显著的L6-S5-L5层段 ,通过对样品中的趋磁细菌 (MB)用相同的培养基富集及生长培养 ,初步定量模拟了MB和磁小体 (MSs)对黄土 -古土壤序列磁化率的贡献。富集培养MB后 ,段家坡剖面样品磁化率表现出不同程度的增高 ,最大达 1 1 6 .4% (DS5- 1 )。以古土壤样品XS5- 1 、DS5- 1 为介质生长培养MB ,DS5- 1 磁化率的增长与接种的菌液量呈近似线性关系。此外 ,生长培养后古土壤样品频率磁化率与FeO/Fe2 O3比值呈现出相似的变化趋势 ,证实了磁小体的形成。由此表明 :1 )MB和MSs是影响黄土剖面磁化率的因素之一 ,受气候和地质环境等因素的影响 ,不同地区黄土剖面MB的生长和MSs的形成存在差异 ,因此对磁化率的贡献也不尽相同 ;2 )MSs是黄土 -古土壤序列中超细粒磁性物质的组成部分。当气候环境比较适宜MSs形成及保存时 ,MSs在黄土剖面中超细粒 (≤ 5 0nm)磁性组分中比重会相应增高 ,对磁化率和频率磁化率的影响也更为突出。