坡面侵蚀形态转变过程的REE示踪法研究

利用REE元素示踪法，采取沿坡面垂直分层布设的新的试验布设方法，通过室内模拟降雨试验，研究了次降雨条件下坡面侵蚀形态的转变过程和细沟的发育发展过程。研究结果表明，降雨初期坡面以面蚀为主，细沟出现后，坡面侵蚀将加快加剧；随着降雨时间的延续，累积面蚀量和细沟累积侵蚀量都将逐渐增加，后者的增加速率大于前者，面蚀所占总侵蚀量的百分比随降雨时间呈曲线形式逐渐递减，细沟侵蚀则逐渐增加；试验结束时细沟侵蚀量分别为面蚀量的4—5倍。本研究为定量区分片蚀和细沟侵蚀量以及坡面侵蚀过程中片蚀向细沟侵的转变以细胞侵蚀发生、发育提供了新的思路和解决途径。     

稀土元素示踪坡面冲刷侵蚀过程的室内模拟试验研究

为确定坡面侵蚀产沙的时空演变规律,通过沿坡面垂直分段和分层结合布设不同稀土元素,采用室内放水冲刷试验系统,分析了各坡段侵蚀产沙量和侵蚀率变化过程. 结果表明:坡面侵蚀产沙可分为3个阶段:面蚀阶段、沟蚀阶段和沟蚀稳定阶段. 试验结束时,上坡段土壤总侵蚀量为17.527 kg,占坡面总侵蚀量的89.2%,其中La和Eu示踪区的侵蚀量各占坡面总侵蚀量的48.1%和23.8%. La,Eu,Yb,Tb,Ce,Nd和Sm 7个示踪区的累积侵蚀量之比为:1:0.495:0.184:0.177:0.146:0.030:0.074,坡面上段、中段和下段累积侵蚀量之比为:1:0 095:0.040. 试验过程中,上坡段细沟蚀剧烈,中坡段主要以面蚀为主,伴有轻微沟蚀,而下坡段始终以面蚀存在.     

土壤颗粒组成对REE吸附量及侵蚀示踪精度的影响

稀土元素(REE)示踪技术已被广泛应用于土壤侵蚀研究之中,为水土流失定量研究提供了一种精度较高的方法。但该方法在应用时较少考虑不同粒级土壤颗粒对REE吸附量的差异,从而影响了该方法计算结果的精确度。通过淋溶实验研究了REE在紫色土壤中的垂直迁移能力,并对紫色土中不同粒级土壤颗粒的REE吸附能力进行了分析,同时利用人工模拟降雨侵蚀实验对REE示踪技术精确度进行了研究。结果表明:REE在土壤中几乎没有发生垂直迁移,并且主要被吸附于小于0.075 mm的土壤颗粒之中。根据不同粒级土壤颗粒对REE的吸附量,对REE示踪土壤侵蚀量数据进行修正,使得计算结果的精确性得到了较大幅度的提高。     

稀土元素在煤燃烧过程中形态演变规律模拟研究EI北大核心CSCD

针对目前煤和粉煤灰中稀土元素赋存状态关系不明确的问题,研究煤系稀土元素赋存状态在燃烧过程中的转化行为具有重要意义。选取煤系稀土赋存的模型矿物,通过滴管炉进行模拟燃烧,采用热重分析、XRD分析、SEM-EDS和逐级化学提取探究不同赋存形态稀土的演变规律,结果表明:以独居石为代表的磷酸盐稀土资源在燃烧过程中化学性质并未改变,仅粒度减小;以氟碳铈矿为代表的碳酸盐稀土资源在燃烧过程(350~580℃)发生分解和氧化反应,转化为铈的氧化物和氟化物,其中的稀土元素更易在温和条件下浸出;以离子型稀土矿为代表的黏土矿物中稀土资源根据燃烧温度可以两种状态,800℃时,石英和长石等存在其中,高岭石等发生脱氢反应,产物呈碎屑状、无规则状,逐级化学提取中稀土元素浸出率提高,1200℃,石英存在,铝硅酸盐矿物主要转化为莫来石,颗粒呈现球状和片状,不利于稀土元素浸出;以改性褐煤(通过离子吸附负载铈)为代表的有机质中稀土资源,燃烧后离子态的铈变成了铈的氧化物。     

土壤发育过程中稀土元素的地球化学指示意义

研究了海南岛北部不同时期喷发的玄武岩上发育土壤中稀土元素的地球化学特征和行为,探讨成土元素的分异及其对土壤发育程序的指示作用。ＲＥＥ总量与成土年龄呈显著正相关,是指示土壤发育程序的良好指标。同时,随土壤发育程度的加深,ＲＥＥ出现分异,土壤中轻稀土逐渐富集,重稀土亏损,伴随的进一步发育,Ｃｅ逐渐向正异常而Ｅｕ向负异常方向演化。     

外源稀土对土壤微生物特征的影响及时间效应

采用微生物生物量、Cmic/Corg、呼吸速率、代谢熵qCo2及BIOLOG等方法分析稀土对土壤微生物活性及群落结构的影响和时间效应。结果表明，低浓度稀土进入土壤的早期阶段对土壤微生物具有刺激作用，但随时间的推移逐渐不显著。高浓度稀土对土壤微生物具有抑制作用，随时间的延长有减少的趋势。BIOLOG分析显示，稀土施用之后，土壤微生物对碳源的消耗量增加，速度加快，群落结构发生了改变且具有长期性。     

酸雨胁迫及稀土农用条件下菠菜及其土壤中稀土元素的赋存

利用盆栽实验研究了酸雨胁迫、稀土农用条件下 ,菠菜及其土壤中稀土元素的含量及分布特征。结果表明 :菠菜地上部分的REE含量为 0 .5 2 7～ 0 .696μg·g- 1 之间 ,地下部 2 .668～ 3 .0 0 3 μg·g- 1 。土壤 2 2 9.0 9～ 2 5 0 .3 μg·g- 1 。酸雨明显地影响作物对REE的吸收和利用 ,酸度越大 ,影响越明显。随着酸雨酸度的增大、植株体内、土壤中的REE受淋洗的作用加强而表现出REE的总量随着pH的减小而逐渐减少。施用稀土后 ,植株的地上或地下部分及其土壤中的REE含量均与对照的土壤中的REE分配模式基本相同 ,遵循稀土元素分布丰度的奇偶 (Oddo Harkins)规则、轻稀土富集 ,Eu弱负异常 ,富铈配分型 ,表明稀土元素仍然主要来自土壤并受其影响。     

稀土合金催化裂解乙炔合成管径可控的碳纳米管

以稀土合金MlNi5-1.35(CoAlMn)1.35为催化剂,C2H2为碳源,H2为还原气和载气,用CVD法合成了纯度较高的CNTs。通过用SEM,TEM,XRD及Raman等表征测试方法,研究了H2流量对合成的CNTs管径、产量、纯度、形态及石墨化程度的影响。结果表明:合金催化剂经还原后其粒径从μm级细化到了nm量级;在催化剂与C2H2反应过程中不通入H2时,催化剂上仍能生长出CNTs,但其长度短而管径粗(约97.8nm),管壁厚而粗糙;随着H2流量增大,CNTs管径先减小后增大,而其产量、纯度及石墨化程度则先提高后下降。当H2流量为50ml·min-1时,CNTs管径达最细(平均管径49.1nm);H2流量为75ml·min-1时,其产物纯度高,产量最大(4.05g·g-1催化剂),CNTs石墨化程度最高;H2流量为100ml·min-1时,CNTs管径最均匀(平均管径97.8nm)。     

变性土发育过程中稀土元素地球化学特征和行为

发育于沉积泥质岩类上的变性土具有特殊的成土过程和土壤性质，且形成有新生体(次生结核)。在研究区内，由于粘粒含量、粘土矿物组成等不同，不同沉积母岩稀土元素含量相差悬殊。在干热的气候条件下，变性土稀土元素较之沉积母岩分异作用不强烈。但在成土过程中，形成的次生结核中稀土元素具有特殊的行为。铁质结核稀土元素富集作用明显，重稀土相对增多，Ce正异常。而钙质结核相对于母岩和土壤，Ce亏损，出现负异常。     

稀土元素在土壤-水稻体系中的迁移与吸收累积特征

通过在天然水稻土中施用不同浓度稀土开展为期两年的水稻盆栽实验,在不同生长期系统观测了水稻植株样品的生物量,同时利用ICP-MS测定了土壤及水稻植株各器官中14种稀土元素的含量,并对植株体内稀土含量分布模式及各器官对土壤中稀土的富集与分异进行了对比研究。结果表明,无论苗期还是成熟期,当外施稀土量超过400 mg.kg-1时,水稻植株生物量即开始呈下降趋势,当外施稀土达500mg.kg-1时,生物量降低10%左右,水稻远低于旱作植物小麦对土壤中外施稀土的耐受能力。对照水稻各器官稀土分布模式与对照土壤相似,均呈轻稀土富集,中、重稀土相对亏损型,Eu轻度负异常;但与土壤不同,水稻根部的Tb及地上部各器官的Eu,Tb均出现正异常。土施大量稀土(400~1200 mg.kg-1)对水稻土及稻根的稀土分布模式有显著影响,对茎、叶略有影响,对籽粒影响不明显。植株各器官对土壤稀土的累积能力依次为根>叶>茎>穗轴、谷壳>籽粒。对照水稻根部对土壤中各稀土元素的吸收积累能力大致相同,仅对Tb有更强的选择性吸收。地上部各器官对中、重稀土的累积能力大于轻稀土,并多数对Eu及Tb有更强的累积。水稻的根部及叶、茎对外施稀土有更强的吸收累积能力,随外施稀土浓度增加,其富集系数随之增高,而穗轴和谷壳、籽粒的富集系数变化不大。植株各器官及籽粒对外施稀土中的Nd都表现出更强的吸收累积作用。     

外施稀土在农田生态系中的生物地球化学循环与残留

选择已广泛使用稀土微肥的大兴县庞各庄小麦种植区内, 进行稀土喷施常规量、土施常规量及3倍常规量和对照4种处理的田间实验. 以各地块的耕层土壤为主体, 观测、收集和测定了与之相关各项源汇物质及它们所载带稀土的通量. 结果表明, 未施稀土的地块中, 由降雨、降雪、灌水、复合肥、尿素和降尘等主要源物质载带的稀土输入量极少, 每年共计仅有19.3 g·hm-2 左右; 而外施稀土的地块中, 稀土输入量显著增高. 喷施或土施常规量所输入的稀土分别为对照地块总输入量的9.7和106倍. 但在对照和施用不同量稀土的4个地块中, 由小麦植株的收获和雨水下渗所引起的稀土总输出量都很相近, 而且均以收获期的小麦植株为主要输出物质, 各部位的稀土输出量排序均为根>叶>茎>颍壳>籽粒. 由计算结果得知, 在对照地块的耕层土壤中稀土输出量与输入量基本平衡, 不会发生稀土累积; 而在外施稀土的地块中, 随着外施稀土量的增加, 耕层土壤中的稀土累积量有相应增高, 如果多年连续土施常规量稀土, 仅需159年就会使耕层土壤中稀土含量增加1倍, 发生环境污染有较大的潜在危险; 而采用喷施(常规量)的方法累积速度低得多, 需要2008年才能使耕层土壤中稀土含量增加1倍.     

银基钎料中铈与杂质元素铅、铋作用机制

研究了银基钎料中铈与铅，铋的作用机制，发现在银基钎料中铈与铅，铋易形成高熔点的CePb,CeBi化合物，从而抑制了铅单质相和铋单质相的形成，消除了杂质元素铅，铋对银基钎料铺展性能的有害作用。金属学分析和量子力学成键理论分析结果表明铈与铅，铋有极强的化学亲和力，X射线衍射分析结果证明了上述分析结果的正确性。     

PVC硬脂酸轻稀土热稳定剂的复配与应用研究

为了进一步研发性价比高且"无铅化"的稀土复合热稳定剂,研究了系列硬脂酸轻稀土盐(镧/铈/镨/钕/钐/铕/混合)与其他常用PVC热稳定(助)剂的复配效果。通过刚果红试纸法、红外光谱分析(FT-IR)、转矩流变仪等探究了复合热稳定剂对PVC性能的影响。结果表明:复合热稳定剂配方为硬脂酸轻稀土盐0.7~1.0份、硬脂酸锌0.8~0.9份、β-二酮0.3~0.6份和季戊四醇0.8~0.9份。将3份复合热稳定剂添加到100份PVC树脂中,静态及动态热稳定时间延长至100和35 min左右;动态热稳定性能和力学性能优于市售钙锌热稳定剂,与市售铅盐较接近。红外光谱分析表明复合热稳定剂可在加热初期减缓PVC氧化降解,较好地抑制初期着色,对PVC性能影响顺序为:镧组钕组混合组铈组镨组钐组铕组。