纳米TiO_2对沉积物吸附氨氮的影响及其机制探讨

纳米TiO2在生产使用过程中不可避免地大量进入水环境,并影响到其他传统污染物质(如氨氮)的迁移转化.氨氮在沉积物上的吸附和解吸附是水环境中氮素循环的关键过程之一.本研究测定了受纳米TiO2污染沉积物、常规TiO2污染沉积物和未受TiO2污染沉积物的零电荷点,并通过氨氮吸附热力学和吸附动力学实验,研究了纳米TiO2对沉积物吸附氨氮的影响.得出如下结论:(1)研究中的三组沉积物与NH4+-N之间没有静电吸引力;(2)修改后的Freundlich和修改后的Langmuir模型对氨氮吸附的拟合效果都比较好,且后者拟合度更高;(3)纳米TiO2的添加降低了氨氮的吸附—解吸平衡浓度,减小了沉积物向上覆水中释放氨氮的趋势;(4)抛物线扩散模型能较好地拟合三组沉积物吸附氨氮的动力学过程,结果显示纳米TiO2对沉积物吸附氨氮的动力学特征(快慢)没有影响,但增强了沉积物吸附氨氮的强度.     

基于坡面径流输沙模型的湘中红壤丘陵区土壤有机碳流失模拟研究

坡面径流是泥沙和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失的主要动力.本研究以典型湘中红壤丘陵区坡耕地(翻耕和免耕)为研究对象,通过野外径流小区模拟降雨试验,对已建立的以径流率为变量的对数线性回归坡面径流输沙模型进行修正,并结合泥沙中SOC的富集特性,建立湘中红壤丘陵区的坡面SOC流失模型.研究结果表明:坡面SOC流失模型能够有效地应用于湘中红壤丘陵区次降雨过程中坡面SOC流失的模拟中,且具有较好地模拟效果,SOC流失率模拟平均误差在30%左右,决定系数在0.85以上;同时模拟结果表明,泥沙和SOC流失过程在坡面径流侵蚀影响下呈现波动状态,表现为产流开始后10min泥沙和SOC流失呈增加趋势,其后在波动中逐渐趋于平稳;通过比较翻耕和免耕条件坡面径流输沙和SOC流失模型,结果显示侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失率大于免耕方式.非侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失状况与免耕方式一致.     

波致海床液化引发底边界高浓度悬浮体形成过程的试验研究

国内外众多现场原位观测的实测资料,其结果表明粉质土海床在波浪作用下,水体底边界会产生高浓度悬浮体。利用在黄河三角洲采集的粉质土制作试验土床开展室内水槽试验,旨在揭示波浪荷载持续作用下海床液化引发底边界产生高浓度悬浮体的过程及机制。根据试验现象及海床土体的孔隙水压力变化、水体悬浮泥沙浓度的时空分布,以及悬浮泥沙的粒度变化等特征,分析认为波浪导致的海床液化能够引发底边界高浓度悬浮体的形成。大量的土体细颗粒从液化土体的振荡边界与渗流通道中的析出,是导致高浓度悬浮体形成的重要原因。对进一步探讨黄河口区异重流现象的产生等科学问题具有一定的指导意义。     

莺歌海离岸码头接岸方式对岸滩演变影响研究

依据海洋站多年波浪观测资料,采用波能平衡波浪数学模型与沿岸输沙公式相结合的方法对莺歌海离岸码头接岸工程实施引起的沿岸输沙量变化及岸线变形进行计算研究。计算结果表明,离岸码头接岸结构采用实体引堤将会切断沿岸堤两侧输沙通道,使得两侧岸滩沿堤以不同速率向海淤涨,破坏了附近天然沙滩的自然稳定状态,不利于海岸线的保护;当码头接岸结构调整为透空结构后,工程区海岸线变化幅度较小,有利于维持岸滩稳定。     

富营养化湖泊中铜锈环棱螺分解对钨迁移影响

以富营养化的太湖梅梁湾为研究对象,利用平面光极、高分辨率平衡式间隙水采样(HR-Peeper)装置和薄膜扩散梯度(DGT)技术获取沉积物水界面溶解氧(DO)二维平面和溶解态/生物有效态钨(W)一维垂向分布信息,分析铜锈环棱螺分解对太湖底泥中钨迁移的影响效应。试验结果表明:铜锈环棱螺死亡分解后会迅速降低沉积物水界面DO浓度,形成厌氧环境,引起间隙水及上覆水中溶解态钨质量浓度的增加,溶解态钨平均质量浓度增加幅度是对照组的28.92%～11446%,显著提升了沉积物水界面钨的生物有效性(DGT所测结果);与钨质量浓度变化类似,铜锈环棱螺分解前期(第8天)沉积物间隙水中铁、锰质量浓度同步增加且与钨浓度变化呈显著正相关(R2≥0.716,p<0.01)关系,水相中溶解态钨质量浓度增加是由厌氧环境下沉积物中铁锰氧化物还原溶解所致,分解后期(第16天和36天)间隙水中钨质量浓度的增加主要是由于铜锈环棱螺体内累积的钨释放所致。     

Morpho-sedimentary unit signatures associated with micro-estuaries in Barnegat Bay national estuary, New Jersey, the USA

Incorporation of the Barnegat Bay into the US National Estuary Program has triggered collection and collation of basic data sets appropriate to estuarine management. Gathering of water quality and quantity as well as basic geological data is adding to the knowledge of the complexity of the bay. An ongoing program of systematic sampling of bottom sediments in the large bay and intense sampling in the many micro-estuaries along the mainland margin is demonstrating the presence of localized mor-pho-sedimentological units related to the interaction of the fluvial, tidal, and wave processes active in the bay. Mean grain sizes and standard deviation measures assist in the development of signatures of bottom sediment types.     

草海湖底沉积物重金属垂直分布特征及污染状况评价

选取贵州省威宁县草海湖底沉积物为研究对象,对Pb、Cr、Zn、Cu、As 5种重金属的含量进行测定。采用单因子指数法和潜在生态风险指数法对各重金属污染状况进行分析评价,定量确定了草海湖底沉积物中主要的污染因子和潜在生态风险程度。结果表明:5种重金属中,Zn和Pb的含量均高于中国土壤环境背景值和贵州省土壤环境背景值,其中Zn含量最大,其次是Pb、Cr、Cu、As;各重金属在不同深度上有不同的变化规律;草海湖主要的重金属污染因子为Zn、Pb,湖底沉积物重金属的综合污染指数为8. 88,属于中度污染,潜在生态危害程度低。     

宽浅河段航道整治线宽度确定方法

为解决航道整治线宽度理论公式求解过程中假定工程前后参数不变产生的计算误差,提出一种确定整治线宽度的新方法。该方法从河流水流运动、泥沙运动以及河床形态机理出发,通过理论研究,推导了持续冲刷状态下和输沙平衡状态下航道整治线宽度的计算公式,并利用整治效果良好的实际工程进行验证。结果表明:新方法可以规避工程前后相关参数的取值问题;与已有大多数方法相比较,新方法确定的整治线宽度与实际工程应用值最为接近,验证了该方法的可行性。     

广西铁山港邻近海域表层沉积物中重金属污染现状

为阐明广西铁山港港口经济快速发展对海域生态环境带来的影响,基于广西铁山港湾海域19个站位表层沉积物地球化学测试分析,研究该海域中重金属元素Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Hg和As分布特征,并分析其潜在生态风险。结果显示,铁山港海域表层沉积物中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Hg和As含量的平均值分别为10.7,37.0,10.4,0.07,25.7,0.042和9.42 mg·kg^-1,重金属的含量由高至低依次为Zn>Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg,其含量均符合国家海洋沉积物质量一类标准。除Cu外,重金属分布情况相似,其含量总体表现为港湾内高于港湾外。与其他区域相比,铁山港海域重金属含量明显低于广西北部湾其他港口区域,处于较低水平。铁山港重金属单因子污染程度依次为Cu>As>Zn>Pb>Hg>Cd>Cr,沉积物中重金属的潜在风险程度较低;生态危害影响依次为Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn,处于低潜在生态风险的范畴,反映了研究海域优良的底质生态环境,但受人类活动影响,港湾内沉积物重金属总体污染程度和潜在风险指数较高,应引起警惕。     

川西可尔因地区1:5万水系沉积物测量异常评价及找矿预测

以可尔因地区1∶5万水系沉积测量成果为基础,对该地区8种与稀有金属矿床密切相关的元素进行了R型聚类分析、因子分析。结果表明,该地区各元素间的相关性较好,主成矿元素为Li。各元素异常强度高,规模大,套合性好,主要分布在可尔因岩体外接触带。结合地质、物探成果,圈定了8处锂多金属矿找矿靶区。