土壤盐分特征对内陆盐沼盐生植物群落的影响

为研究内陆盐沼植物群落的分布对土壤盐分的响应特征,选取鄂尔多斯盐湖盐沼区作为研究区,筛选了肉质耐盐植物群落,苔草植物群落和禾草植物群落3类典型植物群落,开展了土壤含水量、pH、电导率以及Na_⁺,K_⁺,Mg2_⁺,Ca_{^{2 +}},Cl_^-、SO_4^2-、CO_3^2-和HCO_3^-的测定,分析了区内典型植物群落对土壤水盐因子的响应规律。探讨了3类植物群落之间土壤因子含量的差异性;采用相关性分析和CCA分析,评价了3类植物群落多样性及物种分布随土壤因子的变化规律。结果表明,区内3类植物群落中,土壤盐分含量表现为肉质耐盐植物群落最高,苔草植物群落最低,禾草植物群落居中;植物多样性与土壤中含量最高的Na_⁺和SO_4^2-的相关性最显著;植物分布同时受到土壤盐分、水分和pH的显著影响。研究结果可为鄂尔多斯盐湖区土壤盐渍化改良和植被恢复提供理论支撑。     

内蒙古西部地区盐湖水化学特征

2008年9~10月和2009年9月对内蒙古西部地区14个盐湖进行了考察、采样和分析。研究发现,本区盐湖卤水主要离子含量顺序为Na⁺>Cl->SO2-₄>Mg²⁺>K⁺,次要离子为Ca²⁺ >HCO-₃>CO2-₃,微量元素为B₂O₃>Br->Li⁺。Na⁺的分布特征为东部高,北部中等,西南部偏低;而Cl-为东高西低;K⁺大致为南高北低;Mg²⁺为中部高,西部低,北部与南部中等。SO2-₄、 Ca²⁺和CO2-₃的区域分布特征均不明显;微量元素Li⁺ 、Br-、B₂O₃含量虽局部(两大沙漠连接带)有所富集,但绝对含量不高。对天然盐湖和人工采盐池的卤水进行了对比。采盐池中卤水因为蒸发强烈,离子浓度显著高于天然盐湖。分析天然盐湖与采盐池卤水离子浓度的变化规律发现,卤水蒸发初期Na⁺、Cl-、SO2-₄离子浓度随矿化度的升高而增大,Ca²⁺离子浓度明显下降,卤水蒸发后期Mg²⁺、K⁺大量富集,整个卤水蒸发过程中微量元素Li⁺与B₂O₃浓度一直随矿化度的升高而增大。这些结果对内蒙古西部盐湖的研究与开发都具有积极意义。     

四苯硼钠—季铵盐质量滴定法分析钾含量研究

依据四苯硼钠—季铵盐容量法滴定K⁺离子的原理,采用质量滴定法,考察了滴定速度、松节油加入量对四苯硼钠与季铵盐反应的影响及共存离子(包括Li⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO2-₄、B₄O2-₇、CO2-₃)对K⁺含量测定结果的影响。当测定K⁺离子含量在5～15 mg范围内,松节油最佳加入量为25滴,分析误差< 0.3%。     

盐碱荒地开垦年限对表层土壤盐分的影响

 以典型荒漠区原生盐碱荒地及开垦农田为研究对象,通过对比研究,以阐明原生盐碱荒地开垦后不同管理措施下土壤可溶盐总量的变化规律,开垦后土壤剖面中可溶盐总量的垂直分布和季节变化规律。结果表明：开垦显著降低了0～50 cm土壤的可溶性盐含量,开垦达100 a以上老耕地的可溶性盐含量（2.31 g/kg）仅为原生盐碱荒地（26.62 g/kg）的11%;长期的耕作改变了土壤可溶性盐分在土层中的分布,原生荒漠土壤盐分具有鲜明的表聚特征,0～30 cm土层的盐分含量占整个土壤剖面的79%,开垦50 a后,土壤中的盐分分布趋于均匀,各离子浓度的垂直分布不再明显;开垦使土壤中的盐分离子组成也发生了变化,Cl^-、K⁺、Na⁺离子浓度降低,而SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺离子浓度增加,耕作层土壤由SO₄^-2-Cl^-1盐土转变为Cl^-1-SO₄^-2盐土;盐碱荒地土壤可溶盐浓度伴随着降水变化具有显著的季节变化特征,而季节对开垦耕地没有显著影响。总体而言,盐碱荒地经过多年开垦利用后,土壤可溶性盐分和pH值均显著降低。     

NH4Cl水溶液的微观结构和宏观物性研究

通过拉曼光谱、同步辐射X射线散射和密度泛函理论(DFT)模拟,研究了质量分数为1.0 %-28.0 %的NH₄Cl水溶液的微观结构变化。同时在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由拉曼光谱和密度泛函理论模拟结果可知,当溶质浓度升高至10.0 %时,在2900 cm_-1^和3100 cm_-1^{附近出现了明显的}N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH₄Cl水溶液中的氢键类型发生了转变。X射线散射结果表明,当NH₄Cl水溶液质量分数升高至10.0 %时,差值对分布函数G(r)在2.98 ?附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH₄₊^-Cl_-^{接触离子对开始成为主要微观作用形式。对}NH₄Cl水溶液的宏观物性研究表明,粘度、接触角和电导率均随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加而增大。作者推断,NH₄Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH₄₊^-Cl_-^{接触离子对},是粘度和接触角随溶质浓度增加而增加的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。     

KNO3溶液结构:密度泛函理论和分子动力学研究

基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H₂O)_n]⁺,[NO₃(H₂O)_n]-和KNO₃(H₂O)_n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO₃溶液,目的在于深入理解KNO₃溶液中K⁺和 NO-₃的微观水合结构,以及K⁺-NO-₃离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO₃(H₂O)_n (n=6,8,10和12)水合团簇,K⁺第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K⁺和NO-₃主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO₃溶液中形成了直接接触K⁺-NO-₃离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO₃稀溶液中主要存在物种为水合K⁺和NO-₃,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K⁺-NO-₃离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。     

基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征

为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素δD和δ¹⁸O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca²⁺和 HCO^-₃为主,属Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型地下水。山前地下水类型为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃、 Na⁺-K⁺-HCO^-₃、Mg²⁺-Ca²⁺-HCO^-₃和 Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄。平原区地下水为Mg²⁺, Na⁺和HCO^-₃。滨海冲积海积平原为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型和Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca²⁺ 和 HCO^-₃离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃ Na⁺＝K⁺-HCO^-₃ Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃。     

松嫩平原西部盐沼湿地水环境化学特征

松嫩平原西部盐沼湿地水环境碱化程度高,水中的pH值普遍高于8.0,多数为苏打钠型水。在对本区盐沼基本水环境化学特征阐述的基础上,通过对水化学的基本变量CO₃^2-、HCO₃^2-、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Na⁺和派生变量(Cl^-+SO₄^2-)/HCO₃^2-及Na⁺/(Ca²⁺ Mg²⁺)等的相关分析,得出各水化学变量之间的相关关系,并以pH值为分类基础得到了判别函数和判别区域图,对区域盐沼湿地水环境化学特征的研究方法作出了有意义的尝试。     

硝酸盐氮同位素指示的青海湟水河中可能的氮污染来源

系统测定了青海湟水河枯水期河水的硝酸盐(NO-₃)含量及其氮同位素组成(δ¹⁵N-NO-₃),详细分析了青海湟水河流域硝酸盐浓度及氮同位素组成的变化特征,基于此初步探讨了河水中可能的氮污染来源。结果显示,研究时段内湟水河河水的NO-₃浓度范围为0.1~38.0 mg/L,平均值为15.9 mg/L,约56%的河水样品中的NO-₃含量超过我国《地表水环境质量标准》中V类水氮含量的标准限值。湟水河河水δ¹⁵N-NO-₃值的变化范围为+2.7‰~+16.8‰,平均值为+8.5‰,反映出受不同氮来源的影响。总体而言,湟水河NO-₃浓度自源头至下游整体呈增大趋势,但各区段δ¹⁵N-NO-₃值的变化幅度却存在较大差异。对比分析发现,流域内河水较高的δ¹⁵N-NO-₃值可能指示河水中的硝态氮主要来源于工业生产以及人类生活排放的污水或粪便;而较低的δ¹⁵N-NO-₃值指示河水中的硝态氮主要来源于大气氮沉降或与农业活动有关的土壤。     

NH4Cl水溶液的结构和物性研究

通过密度泛函理论(DFT)计算、拉曼光谱和同步辐射X射线散射法,研究了质量分数为1.0 %～28.0 %的NH₄Cl水溶液的微观结构。在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由DFT计算和拉曼光谱结果可知,当溶质浓度升高至10.0 %时,在2 900 cm-1和3 100 cm-1附近出现了明显的N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH₄Cl水溶液中的DDAA型氢键转变为DA和DAA型氢键。X射线散射结果表明,当NH₄Cl水溶液质量分数升高至10.0 %时,差值对分布函数G(r)在0.298 nm附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH₄⁺-Cl-接触离子对开始成为主要微观作用形式。NH₄Cl水溶液的粘度、接触角和电导率均随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加而增大。NH₄Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH₄⁺-Cl-接触离子是粘度和接触角变化的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。     

乌梁素海氮污染及其空间分布格局

针对草型富营养化湖泊乌梁素海富营养化日趋严重和湿地面积逐渐萎缩的现实,本文系统地研究了TN、NH4+-N、NO3--N和Org-N在上覆水与沉积物中的分布规律。结果表明,上覆水中TN含量平均为1.78mg/L,且无机氮污染以NH4+-N为主,占无机氮总量的69%以上;表层沉积物中氮素的水平分布格局均体现出西高东低的经向分异特征并主要以Org-N的形式存在;表层沉积物中TN对底栖生物已经具有一定的生态毒性效应并正由最低级向严重级过渡;氮素在乌梁素海沉积剖面上均表现出随深度增加而含量递减的规律,表层0¹0cm的TN平均含量达到1.28g/kg,分别为10²2cm和22⁴0cm的1.6和1.9倍,揭示了乌梁素海富营养化进程加速始于20世纪90年代。     

非点源污染研究中土壤溶解性无机氮的提取方法选择

用2M KCl溶液(5:1)、饱和CaSO4溶液(5:1)、0.01M CaCl₂溶液(20:1,100:1) 和去离子水(20:1,100:1)4种提取液、6种提取方式,采用Auto-analyzerⅢColorimeter (Bran Luebbe),水杨酸-次氯酸盐法和Griess-Ilosvay法测定并对比了北京地区4种天然土样的溶解性氨氮和硝态氮的含量。研究结果表明:溶解性硝态氮的测定结果不受提取液和水土比(小于100:1)的影响,而溶解性氨氮测定结果受影响较大。在非点源污染研究中,对于土壤中可向水体迁移的溶解性无机氮含量的测定,应根据来水水源特征和研究目的选择适宜的浸提剂和水土比。     

长江口潮滩沉积物－水界面无机氮交换通量

对长江口滨岸潮滩7个典型断面三态氮的界面交换通量进行了三年多的季节性连续观测,结果表明无机氮的界面交换行为存在复杂的空间分异和季节变化。NO^-₃-N和NH⁺₄-N的界面交换通量正负变化范围较大,分别介于-32.82~24.13 mmol.m^-2.d^-1和-18.45~10.65mmol.m^-2.d^-1之间;而NOsup>-₂-N的界面交换通量很小,仅为-1.15~2.82 mmol.m^-2.d^-1。NO^-₃-N的界面交换具有明显的上下游季节性时空分异特征,而NH⁺₄-N的界面交换则表现为南北岸季节性时空分异现象。盐度是控制长江口滨岸潮滩NH⁺₄-N界面交换行为的主要因素,而沉积物粒度、水体 NO^-₃-N浓度、沉积物有机质含量、水温和溶解氧含量则以不同的组合方式,共同制约着 NO^-₃-N在潮滩界面交换的时空分异格局。     

盐生植物长叶红砂泌盐特性的研究

长叶红砂（Reaumuria trigyna Maxim.）为东阿拉善-西鄂尔多斯种,属我国特有,是古地中海残遗珍稀植物。通过对长叶红砂野外生存环境、泌盐结构以及泌盐特点的研究,结果显示:长叶红砂是一种具有多细胞盐腺的向外泌盐的泌盐盐生植物;长叶红砂植物体内、盐腺分泌物中盐分离子组分与生存土壤的离子组分一致,均含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO2-4和Cl-等离子,但含量差异较大,其中土壤中阳离子以Na+或以Na+和Ca2+为主,阴离子以Cl-或SO2-4为主;植物的根、茎、叶中阳离子却以K+为主,且6种离子含量的基本趋势均是:根＜茎＜叶;分泌物中Na+ 、Cl-的含量最高,其次是SO2-4;盐腺的分泌速率表现为:上午的分泌量高于下午,白昼高于夜间,这些结果说明盐腺的分泌选择性与其保持植物体内适当的盐分和养分浓度以适应野生生境有关。     

苏南典型区土壤基本性质的时空变化--以昆山市为例

以昆山市为例对苏南典型区土壤基本性质的时空变化进行了研究。结果表明:(1)与第二次土壤普查相比,该区土壤酸化严重,土壤上层pH值的平均值由7.20下降到6.42,土壤上层pH值小于6.0的样点多达36.51%;土壤有机质含量呈下降趋势,土壤上层有机质含量平均值由31.4 g/kg下降到28.3 g/kg,小于20 g/kg的土壤样品由0.56%上升到11.11%;速效磷含量总体上呈现明显的升高趋势,平均值由6.4mg/kg上升到89.1 mg/kg;阳离子交换量(CEC)由19.3 cmol/kg下降为17.8 cmol/kg。(2)不同功能区、不同地貌区及不同剖面层次的土壤基本性质存在较为明显的空间变化。     

闽江口潮汐盐沼湿地土壤碳氮磷的空间变化

以闽江口区最大的鳝鱼滩潮汐盐沼湿地为研究对象,选择远、近潮沟区2个不同潮水水淹地段设置样线,采集3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、咸草(Cyperus malac-censisvar.bervifolius)和藨草(Scirpus triqueter)下18个土壤剖面分层样品,分析土壤中DOC、TN和TP等含量和储量的空间分布规律及土壤物理特征对其的影响。结果表明:远、近潮沟区3种植物下土壤表层(0~10 cm)TN浓度范围为0.24~1.91g kg-1,TP为0.21~1.34 g kg-1,DOC为13.68~93.73 mg kg-1,无论是近潮沟区还是远潮沟区,芦苇和咸草下土壤DOC、TN和TP含量十分接近,且均大于藨草下土壤DOC、TN含量,藨草下土壤TN和TP含量和储量在近潮沟区均明显大于远潮沟区,而芦苇和咸草下土壤TN和TP含量在远、近潮沟区差距不大;土壤DOC、TN和TP含量与土壤粒径、容重和含水量呈显著相关,盐度对土壤中NH4+-N和NO3--N含量影响显著,与NH4+-N为正相关关系,与NO3--N为负相关关系。     

上海城市降雨径流污染时空分布与初始冲刷效应

选取上海市中心城区典型功能区监测降雨事件,研究降雨径流污染时空变化及初始冲刷效应。研究表明,上海中心城区路面径流主要污染物为TSS和CODCr,超出国家地表水Ⅴ类标准四倍多;总磷超出Ⅴ类水质标准两倍以上,氮素营养盐也有不同程度的污染。污染物含量在不同功能区之间显示出相似的分布趋势,交通区明显高于其他区域,其次为商业区和工业区,居民区情况较为良好。降雨强度是影响初始冲刷效应的主要因素,强度较大的降雨冲刷效应较为明显;不同功能区之间,商业区初始冲刷效应较强,其次为居民区和工业区,交通区冲刷强度较弱;TSS和CODCr在商业区和工业区冲刷强度要大于氮磷污染物质;而在交通区和居民区分异特征不明显。     

贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤氮素矿化作用的研究

采用封顶埋管法对贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)以及Ｎ净矿化速率进行了研究。结果表明：①在海拔1 370～2 940 m的范围内,土壤铵态氮和硝态氮含量随海拔高度的降低而降低。②土壤N净矿化速率随海拔高度的降低呈现出明显的“V”字型变化规律,在海拔2 940 m 处最高（平均为0.272 mg·kg-1·d-1）,在海拔2 100 m处最低（平均为0.001 mg·kg-1·d-1）,之后又随海拔高度的降低而上升,在海拔1 370 m处达到0.136 mg·kg-１·d-１的水平。③回归分析显示,土壤矿化氮含量（NH+4-N +NO-3-N）与土壤含水量、全氮、有机质、群落中植物密度、地上生物量呈极显著正相关,与土壤容重、pH值呈极显著负相关。但土壤N净矿化速率与土壤含水量、全氮、有机质、容重、pH值之间却没有相关性。     

上海滨岸潮滩水沉积物中无机氮的季节性变化

对长江口南翼上海滨岸带3个站点潮滩上覆水，沉积物和间隙水中的3态无机氮的含量分布的年度季节性监测研究表明：潮滩上覆水中溶解无机氮以NO3－N为主：表层沉积物中可交换态无机氮以NH4－N为主，约占70％－85％，沉积物间隙水中主要无机氮为NH4－N和NO3－N。潮滩水体中NH4－N的季节性变化幅度不大，而NO3－N和NO2－N的季节性变化明显，在冬季含量明显降低；但沉积物和间隙水中氮氨和硝态氮的浓度在冬季则有较大增加。初步探讨了潮滩水和沉积物中无机氮分布季节性变化的主要影响因素，估算了潮滩表层沉积物－水界面无机氮的扩散通量，指出NH4－N的扩散释放对滨岸水环境质量影响较大。     

黄土高原半干旱区天然锦鸡儿灌丛对土壤水分的影响

本文选择黄土高原半干旱区定西地区的一种地带性植被,天然甘蒙锦鸡儿灌丛,将其0～99m深的土壤水分含量与人工柠条锦鸡儿灌丛、人工杏树林、天然草地、放牧荒坡和农地的土壤水分含量进行了比较。结果发现,天然锦鸡儿灌丛在1m以下土壤各层的水分含量均高于人工柠条灌丛和人工杏树林,而与放牧荒坡和农地的土壤湿度接近,略低于农地。天然锦鸡儿灌丛4m以上土层的土壤湿度还明显高于天然草地;天然锦鸡儿灌丛形成的难效—无效水层深度在2m土层以上,而人工柠条灌丛形成的难效无效水层则深达56m,人工杏树林42m,天然草地、放牧荒坡分别为36m和33m,农地1m。