冻融作用对兴安型多年冻土区森林腐殖层土壤温室气体通量的影响

多年冻土区森林土壤是重要碳库,对于全球CO_(2)、N_(2)O和CH_(4)平衡具有重要意义,冻融循环是多年冻土区的重要特征,但冻融作用对不同林型腐殖土有机质分解和温室气体排放的影响需进一步研究。本研究对兴安落叶松林(针叶林)、白桦林(阔叶林)、兴安落叶松和白桦混交林(针阔混交林)三种林型的腐殖层土壤进行了42天的短期室内培养实验,探索冻融作用对土壤理化性质和温室气体排放的影响。结果表明,冻融导致森林腐殖层土壤溶解性有机碳(DOC)增加,针叶林、阔叶林和针阔混交林分别增加了314.8%、91.4%和43.2%,但冻融后短期内土壤有机碳分解的温度敏感性(Q_(10))均明显下降,CO_(2)排放量在25℃时分别下降24.7%、36.4%和29.5%。同时冻融作用也降低了森林土壤吸收CH_(4)的能力,但没有发现对土壤N_(2)O排放产生明显影响。冻融作用短期内降低了森林土壤温室气体全球增温潜势(GWP),其中对CO_(2)的抑制作用最为明显,阔叶林腐殖层土壤受到冻融作用的影响比其他两种林型更加明显。

水土化学作用对土体抗剪强度的影响

基于离子效应,以改良路基土体为目的,对土样、水样和粉煤灰的复合体进行室内水化学试验、土体物理力学常规试验和直剪试验,并从水化学的力学效应、水化学、指标线性回归和路基土的改良效果4个方面对土体抗剪强度的水土作用机制进行统计分析。研究结果表明:含水土体的Ca2+,HCO3-,K+和Na+等浓度对土体的原始黏结力和固有黏结力有明显的减弱效应,而NO3-和Cl-质量浓度对其影响较弱;内摩擦角随离子质量浓度的变化离散性很大;K+,Na+,Ca2+和HCO3-浓度以及总矿化度、硬度与黏结力有很好的线性相关性,然而,它们与内摩擦角的相关性较差;当粉煤灰掺入量为10%左右时,对路基土的改良有显著效应。

水土化学体系中钙镁对土体结构强度贡献的试验研究

城市区域的土体环境一般是处在常态即常温、常压、缓变异的水化学环境中,在这种环境中,影响土体稳定的要素-土体中的化学组份扮演着重要的角色,而其对诸如地面沉降、土洞的产生都有重要影响。土体稳定受其结构强度控制,钙镁是土体结构构成中重要组成部分,理论与实践分析表明,在常态水环境下,其对结构往往起着控制作用,在常态水环境中,土结构的破裂面并不是通过颗粒本身,而是通过颗粒、颗粒集合体与集合体之间粒间连结。设计的常态水环境下的化学组份变异与CO2分压增高水环境下的室内模拟试验,揭示了化学组份钙镁对土体结构的贡献与对宏观强度的作用。

济南典型地区地基土污染腐蚀性质变异研究

随着城市化进程加快,济南市面临日益严重的环境岩土工程问题。以济南市典型地区的地基土为研究对象,在室内开展了水-土化学作用的物理力学效应实验,在现场对已经污染腐蚀的地基原状土样进行了物理力学性质实验。结果表明,地基土腐蚀后其物理力学性质有显著地变化。遭受污染腐蚀的地基土和无腐蚀的地基土相比,前者液塑限和压缩模量减小,液性指数和压缩系数增大。

长春市土壤微生物生化作用与重金属化学形态关系研究

研究了长春市土壤微生物的生化作用强度(氨化作用强度、固氮作用强度,纤维素分解强度和土壤基础呼吸)与重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)化学形态的关系。通过科学采样和实验室测试分析了不同功能区土壤中,重金属含量和化学形态与微生物生化作用强度,并使用相关分析、偏相关分析多种数据统计方法进行数据处理。结果表明:各功能区因土地利用方式的差别和土壤中重金属的各种化学形态对土壤微生物生化作用强度有不同的影响。其中氨化作用与交换态Cd、Zn和Ni含量呈显著正相关;固氮作用与土壤重金属各化学形态相关性均不显著;呼吸作用与铁锰氧化物结合态Pd和交换态Cu呈显著正相关;纤维素分解作用强度与交换态Pd含量呈显著负相关。在土壤理化性质等相关变量受控时,重金属化学形态对微生物生化作用强度的影响有较明显的变化。其中与无控制变量相比,在控制变量作用下,纤维素分解作用强度受交换态Pd影响上升了0.0314,表现为交换态Pd抑制纤维素分解作用强度。呼吸作用与交换态Pd的相关系数在无控制因素情况下为-0.1425,在有控制因素情况下为-0.3230,表明交换态Pd促进呼吸作用强度。而有机结合态Ni表现为抑制固氮作用。因此可利用交换态Pd与纤维素分解作用强度、呼吸作用强度的相互关系,有机结合态Ni与固氮作用的相互关系等相结合来评价城市土壤重金属污染状况。文章为评价长春城市土壤重金属污染提供了微生物学指标的理论依据。

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.

长春地区不同类型土壤的缓冲性及其影响因素

研究了长春地区主要类型土壤的缓冲性及土壤理化性质对土壤缓冲性的影响。结果表明 :5类土壤对酸缓冲性强弱程度依次为 :黑钙土 >草甸土 >黑土 >白浆土 >暗棕壤 ;对碱的缓冲性强弱顺序是 :草甸土 >白浆土 >暗棕壤 >黑土 >黑钙土 ;土壤碳酸钙含量、交换性盐基总量。

红土中含铁离子物质的化学行为与力学效应

首先从地球化学理论上分析了铁离子的化学行为力学效应及其方向性,然后通过试验,研究了不同环境水溶液化学作用后的红层黏性土和冲积黏性土中铁离子的化学行为对土体的力学效应及其特性。试验结果表明:(1)含铁离子物质与水作用后的化学行为确实存在正反两方面的双向性力学效应;(2)含铁离子物质的双向性力学效应受环境水溶液的pH值和化学成分的控制;(3)酸性水溶液使含铁离子物质的胶结作用增强,使红土强度提高,形成正方向的力学效应;而碱性水溶液使含铁离子物质的胶结作用降低,形成负方向的力学效应。

粉质黏土强度指标的水化学敏感性研究

通过对重塑粉质黏土的液、塑限和固结慢速直剪试验,探讨了粉质黏土液限、塑性指数及抗剪强度与不同浓度Na Cl孔隙溶液的关系。试验结果表明,随着孔隙溶液浓度增加,液限随之减小,塑性指数表现出粉土的性质;不同竖向正应力下的强度随浓度变化表现出较大的差异,正应力较低时,强度不断减小,而正应力较高时,则强度不断增大,正应力介于二者之间强度则先降后升;内摩擦角随浓度增加而增大,最终趋于稳定;黏聚力先迅速减小后逐渐回升,且均为负值。其性质变化主要是因为扩散双电层、颗粒间作用力以及孔隙比发生了改变。基于Terzaghi的有效应力原理,对饱和粉质黏土固结慢速直剪试验测得的负值黏聚力进行了分析和讨论,认为渗透压力对黏聚力起了非常重要的作用,从而使黏聚力成为负值。

水-土化学作用的力学效应及机理分析

通过水 土反应物理力学效应的实验 ,探讨了水 土反应的正力学效应和负力学效应 .结果表明 ,同一种土在不同水溶液或不同的状态浸泡下 ,其水 土化学反应后的液限和塑限不同 ,并存在着正负两个方向的力学效应 :纯水或KNO3溶液使土的液塑限及塑性指数增大 ,而Ca(OH) 2 和K2 CO3溶液交替浸泡会使土的液塑限及塑性指数较大幅度的减小 .进而对水 土反应的力学效应机理进行了分析 ,认为具有力学效应的水化学反应主要有溶蚀作用、沉淀或结晶作用和阳离子交替吸附作用 3种 ,并分别对其进行了探讨 .最后认为通过水与土的化学反应可以调整土的物理力学性质 ,从而改良土质 。

施用电肥对黑土理化性质的影响

对植物施加电场后,从土壤的有机质含量、速效性养分含量、团粒结构、密度及持水量、酶活性等方面的变化对土壤进行了深入的研究。找出了土壤在电场作用下使植物质量和产量增加的原因,从而为减轻植物体内的化肥残毒及改良土壤,缓解我国目前化肥供需矛盾的紧张状况,降低林业和农业的成本提供了重要的理论依据。

略论岩土化学力学

提出了岩土化学力学学科及化学环境—岩土介质动态系统的新概念 ,指出岩土力学研究应回归到岩土介质的物理性质和化学性质的研究上来 ,因为岩土物性决定其力学性质。岩土的物性的变化不仅来源于机械作用 ,更重要的是来源于化学环境—岩土介质动态系统中化学作用的改变。因此 ,传统的岩土力学应对化学作用导致物性的变化加以深入研究。还就岩土化学力学作为一门学科的若干要点作了讨论。

网纹红土水化作用强度研究

水化作用后的网纹红土强度演变研究对其污染修复具有重要意义。文章基于不同质量分数HCl、CaO和NaCl水化作用后的网纹红土直剪试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)试验,探讨了水化作用后的网纹红土强度和微结构演化规律。研究结果表明:HCl、CaO和NaCl水化作用后的网纹红土呈现不同的特征和累积效应,低质量分数HCl水化作用可使土体强度和黏聚力增大,但当质量分数大于5.7%后可引起强度和黏聚力骤降,内摩擦角则表现为始终增大;经CaO水化作用后的土体强度参数则随着CaO质量分数的增大而增大,但质量分数大于3%后的变化值相对明显;而经NaCl水化作用后的强度参数总体呈现下降趋势,但当质量分数超过8.4%后,呈现平稳趋势。同时发现经NaCl、CaO和HCl污染后的网纹红土微结构特点不同,表明水化作用引起的宏观力学特征与其微结构变化密切相关,研究结果为污染网纹红土的修复提供了依据。

水-岩土化学作用的环境效应

对水-岩土化学作用的环境效应从几个方面进行了实例分析．针对水──岩土化学作用所存在的正负两方面的环境效应，强调指出，在重视研究其负效应的同时，还应更多地通过分析水──岩土化学作用的过程，综合利用地质环境中水──岩土化学作用的规律来达到调控和防治环境地质灾害的目的．分析了水──岩土化学作用环境效应的研究思路及研究方法，并认为这是环境地质研究中值得开拓的新领域．