汾河太原段有色可溶性有机物吸收特性及来源分析

加强城市河流水体有色可溶性有机物吸收特性及来源方面的研究,对认识和理解人类活动影响下河流有机污染物的行为特征具有重要意义。以汾河太原段为研究对象,探讨了CDOM吸收系数与总悬浮物(TSM)、有机悬浮物(OSM)、无机悬浮物(ISM)、叶绿素(Chla)、总氮(TN)和总磷(TP)等水质指标之间的关系,同时对CDOM的特征指标M值和指数函数曲线斜率S值进行研究。结果表明,(1)不同采样点CDOM吸收系数差异明显,a(440)的变化范围为0.40-1.20m^-1,且越到短波处差异越显著。(2)CDOM吸收与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体TP和TN存在显著正相关;CDOM吸收与水体颗粒物浓度相关,CDOM吸收系数与TSM、ISM和OSM呈显著正相关;但CDOM吸收与Chla不存在显著相关性。(3)汾河太原段夏季水体CDOM主要来源于陆源性有机污染物质的输入,浮游植物新陈代谢及腐烂降解对CDOM的贡献很小。(4)a(440)与M值呈显著负相关,M值与S值呈显著正相关,表明汾河太原段水体腐殖酸的相对含量高于富里酸,相对分子质量较大。(5)增加背景项的指数函数拟合模型精度优于常规指数函数模型,且拟合得到的S值较大,这对分析CDOM的组成和来源具有重要影响。该文对城市河流水体CDOM固有光学特性、组成和来源方面的研究可以提供重要参考,同时也可为城市水体CDOM的遥感估算提供理论依据和数据支撑。     

上海地区不同河道CDOM光谱吸收特征及其可能来源分析

于2013年8月对上海徐汇、青浦、宝山、嘉定、闵行和松江6个区14条河道水体中的有色可溶性有机物(CDOM)的光谱吸收特性、分布概况及其可能来源进行研究。结果表明,不同区域河道水体中CDOM吸收系数在紫外到可见光波段均呈指数递减趋势,波长350 nm处的吸收系数〔a(355)〕在2.34~4.33 m-1之间,不同区域差别较大,城镇河道水体CDOM吸收系数总体高于城郊农业区河道。相关性分析表明,a(355)分别与水体ρ(CODMn)和浊度呈显著相关,但与ρ(Chl-a)(平均为30.59μg·L-1)相关性不显著,说明河道水体CDOM主要来自于陆源,如城镇生活污水、工业废水和农业面源污染等,对250和365 nm波长处吸收系数的比值M和光谱吸收斜率S值的分析也得出相同结论。对上海河道水体CDOM光学特性的研究有助于了解上海不同区县河道水体水下光场的分布概况,为上海市河道水生植被的恢复提供理论基础。     

鄱阳湖枯水期CDOM光吸收特性与DOC浓度的定量关系研究

研究了2015年枯水期鄱阳湖水体(包括河口区、鄱阳湖主湖开阔区)有色可溶性有机物(CDOM)的光吸收特性,并讨论了CDOM光吸收特性与溶解性有机碳(DOC)浓度之间的关系。结果表明,整个鄱阳湖水体中CDOM在254、280、350和440 nm波长处的吸收系数分别为7.86~20.24、5.64~14.58、1.46~4.41和0.36~1.06 m-1;表征CDOM相对分子质量大小的M值(CDOM在波长250和365 nm处吸收系数比值)变化范围为5.27~7.66。枯水期湿地对鄱阳湖水体CDOM的影响较大,而5大入湖河流贡献不大。在各项参数中,光谱斜率比值(SR)更能体现枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特征。枯水期鄱阳湖水体ρ(DOC)在1.61~4.86 mg·L~(-1)之间变化,其平均值为2.31 mg·L~(-1)。枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收系数(a254,x)与DOC浓度(y)呈显著正相关,回归方程为y=-0.53+0.27x(调整决定系数R2=0.76,P0.01),2016年1月的实测值验证显示利用枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性研究DOC浓度具有可行性。这意味着研究枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性对研究碳库具有指示作用。     

大汶河-东平湖CDOM的荧光特征及与营养物质的耦合关系

东平湖作为南水北调东线工程最后一级调蓄水湖以及山东省西水东调的水源地,其水质状况对受水区的用水安全起着决定性作用。结合2014年夏季对大汶河和东平湖有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光的测定分析,探讨了夏季大汶河输入对东平湖CDOM的贡献及荧光强度与叶绿素a(Chla)、化学需氧量(COD)和溶解态有机碳(DOC)的关系。利用平行因子分析法对CDOM三维荧光图谱进行解析,获得4种荧光组分,其中组分1和组分3为类腐殖质荧光、组分2和组分4为类蛋白荧光;从大汶河汶口坝到东平湖出湖口处,类腐殖质荧光强度逐渐增强,类蛋白荧光强度呈递减趋势,且大汶河类蛋白荧光较东平湖高(t=2.408,P=0.032),反映了夏季丰水期大汶河主要向东平湖输入类蛋白荧光物质。东平湖类腐殖质荧光组分C1(r=0.927,P=0.003)、C3(r=0.763,P=0.046)均与DOC具有显著相关性,这表明类腐殖质是东平湖DOC的重要组成部分;而大汶河CDOM各组分与DOC相关性均不显著(P0.05),可能是因为CDOM在大汶河中受光降解、微生物降解等作用以及水体p H的影响,造成大汶河CDOM组分中的腐殖酸、富里酸、蛋白类物质以及一些非荧光类物质在DOC中所占比例不同。东平湖荧光组分C1(r=0.804,P=0.029)、大汶河荧光组分C2(r=0.912,P=0.002)均与COD具有相关性,说明荧光强度可以间接反映水体中被氧化的有机物含量。大汶河CDOM类蛋白荧光组分C2(r=0.937,P=0.001)、C4(r=0.782,P=0.022)均与Chla存在相关性,说明浮游植物是大汶河类蛋白物质的重要来源。     

光照对伊乐藻（Elodea nuttallii）幼苗生长及部分光能转化特性的影响

将伊乐藻幼苗种植于不同光照强度水体中,定期测定伊乐藻主要生长发育指标,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪测定幼苗叶片的叶绿素光合荧光参数,研究高于光饱和点的光强、介于光饱和点与补偿点之间的光强、低于光补偿点的光强对伊乐藻幼苗生长以及光系统Ⅱ(PSⅡ)光合荧光特性的影响.结果表明:(1)不同光照强度对伊乐藻幼苗株高、叶片数、鲜重有显著影响.100%、5%、1%自然光照组伊乐藻幼苗株高、叶片数、鲜重随时间变化均呈现增加趋势,但试验后期100%自然光照组幼苗增长率有所下降,1%自然光照组增长率变缓;0.5%、0.1%、0.05%自然光照组幼菌株高、叶片数、鲜重随时间变化均呈现下降趋势,试验结束时,0.1%、0.05%自然光照组幼苗株高比初始降低了 20%、60%;(2)不同光照强度对伊乐藻幼苗叶片的光合色素含量有显著影响.Chla、Chlb含量随光强减弱均呈现升高趋势,而Chla/Chlb则呈现降低趋势,表明随着光强的逐渐降低,植物通过调节色素含量来增加对光能的捕获,从而提高叶片对光能的吸收以适应外界的逆境生长环境;(3)伊乐藻幼苗光适应能力随光照强度小同而有明显差异,其中5%自然光照组幼苗光适应能力明显高于其他组,试验结束时,6组幼苗的最大电子传递速率由大到小依次为5%、100%、1%、0.5%、0.1%、0.05%自然光照组.     

聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂的电荷特性及其絮凝作用

用流动电流技术研究了聚合氯化铝(PAC)与不同类型有机高分子复合絮凝剂的电荷特性,并用ζ电位分析仪结合混凝烧杯实验研究了不同碱化度(B)的PAC与阳离子型有机高分子C109P复合絮凝剂的电中和水体颗粒物的能力与絮凝效能的关系,对无机-有机复合型絮凝剂中有机高分子在凝聚絮凝过程中所起的作用进行了讨论.     

红枫湖生物地球化学过程中Zn的赋存形态及季节性变化特征

通过对贵阳市红枫湖中溶解态锌、颗粒态锌及颗粒态锌中不同结合形态的研究,探讨了红枫湖生物地球化学过程中锌的主要赋存形态与季节性变化规律.结果发现,红枫湖总锌的质量浓度为0.72μg·L-1～13.04 μg·L-1,污染较轻.红枫湖南湖总锌全年均高于北湖,主要是位于南部的羊吕河输入所致.红枫湖水体中锌的主要赋存形式是溶解态锌(占总锌的70%);颗粒态中AEC(吸附态-可交换态-碳酸盐结合态)结合态锌是最主要的赋存形式(占颗粒态锌的72%).溶解态锌含量夏季低而冬季高,_主要是因为复季生物吸收与吸附、以及冬季沉积物孔隙水向上覆水体的释放.颗粒物中有机结合态锌的变化主要受湖泊藻类繁殖的影响.     

基于计算流体动力学(CFD)的湖泊因子对城市湖泊增湿效应的模拟研究:以湖南烈士公园湖泊为例

选取湖南烈士公园湖泊为研究对象,采用定点实测与计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟相结合的方法,以相对湿度和风速作为评价指标,重点研究湖泊因子(湖泊面积和湖泊形状指数)与夏季湖泊湿度效应之间的关系。结果表明:(1)受夏季主导风向影响,研究区不同区域整体相对湿度由大到小依次为下风向区域、垂直风向区域和上风向区域,在距湖泊周围1 500 m范围内增湿效应较显著;(2)湖泊增湿效应与湖泊面积指数呈正相关,分别与湖泊形状指数、距离指数呈负相关,其中,面积指数贡献值最大:湖泊面积减小为0时,下风向区域所受影响较大,相对湿度下降7.4～8.2百分点,中心湖泊区域相对湿度下降15.1～15.5百分点;湖泊面积减小为1/2时,下风向区域相对湿度下降2.3～3.0百分点,湖泊增湿效应相对减弱;(3)湖泊面积不变,增大湖泊形状指数,湖泊下垫面发生变化,水体整体性改变,湖泊局部区域受到影响。增大湖泊形状指数为实际算例的1.5倍,下风向区域相对湿度下降0.6～1.3百分点;增大湖泊形状指数为实际算例的2倍,下风向区域相对湿度下降1.7～2.2百分点。该研究对于改善城市湖泊周边环境小气候以及为今后的城市湖区规划建设提供参考依据具有重要意义。     

太湖水体有机质荧光特征及其来源解析

水体颗粒态(POM)和溶解态有机物(DOM)的形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程在湖泊蓝藻水华暴发过程中扮演着非常重要的营养盐供给者的角色。为了检验POM和DOM荧光特征及其来源的差异性,分别于2014年8月和2015年2月在太湖采集了68(34×2)个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型及地统计学法对夏、冬季节POM和DOM的荧光特征及其来源进行解析,以期为湖泊富营养化的治理和蓝藻水华的控制提供基础资料。结果表明,夏、冬季节DOM均发现了4类荧光峰(T、D、A和C峰),而夏、冬季节POM荧光峰类型存在明显季节差异,夏季POM出现6类荧光峰(B、D、M、C、A和未知荧光峰U峰),冬季POM出现5类荧光峰(T、D、M、C和A峰);夏季POM类酪氨酸荧光峰D峰激发波长为300 nm,出现明显的"蓝移"现象,说明夏季POM类酪氨酸荧光物质的分子量、缩聚度和芳香度小于其他季节有机质。POM(C1p~C5p)和DOM(C1d~C5d)均存在5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5)。POM和DOM荧光组分特征存在明显的时空差异;夏季POM以组分C5为主,各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;冬季POM以组分C3为主,各荧光组分高值区均集中在湖心区;而夏、冬季节DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主(相对含量C2dC1dC5d),各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;夏、冬季节太湖藻型湖区POM类色氨酸组分(C1和C2)较草型湖区多(t=2.003,P=0.040;t=3.465,P=0.002),而DOM类色氨酸组分在不同类型湖区所占比重并无显著差异(P0.05)。综合POM和DOM的块金系数和荧光指数可知,冬季DOM整体表现出较强的自生源特征,夏季DOM、冬季POM、夏季POM均同时受内源和外源的双重影响,其中夏季POM受外源影响相对强烈。     

光照对菹草（Potamogeton cripus）幼苗生长发育和光合荧光特性的影响

用遮光法获得5%、1%、0.5%、0.1%、0.05%伞光照共5个不同光照强度的水体,将菹草(Potamogeton cripus)萌发幼苗置于上述水体.观测幼苗生长发育状况,并利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定其光合荧光特性.结果表明:(1)不同光照强度对菹草幼苗生长发育影响显著;随光强减弱,菹草幼苗株高、叶片数、生物量增长率显著降低(P<0.01);(2)菹草幼苗的最大光化学量子产量(Fv/Fm)随光强减弱而降低,实验第16天时,0.5%、0.1%、0.05%实验组Fv/Fm值仅为对照组的65%、53%和42%;(3)随光强减弱,幼苗吸收光能用于光化学电子传递的份额(qP)减少,第16天时,0.5%、0.1%、0.05%实验组的qP值为对照组的68%、67%、53%;(4)光强减弱导致0.5%实验组qN先升高后降低,0.1%、0.05%实验组的qN值则表现出显著下降趋势,表明幼苘在较低光强条件下,叶片PSII光能转换效率显著下降,进入PSII光化学过程的激发能减少,热耗散激发能也相应减少;(5)光强减弱导致电子在光合链中的传递速率(ETR)品著下降,第16天时,1%、0.5%、0.1%、0.05%实验组ETR分别为对照的70%、63%、56%、36%,导致参与CO2的电子减少,光合作用降低.快速光响应曲线测定结果表明,幼苗ETRmax随光强减弱呈下降趋势,光响应能力随光强的减弱显著下降.     

常见地被植物叶片特征及滞尘效应研究

近年来以大气粉尘颗粒物为首要污染物的雾霾天气在我国城市频繁发生,地被植物在控制缓解大气颗粒物方面的生态作用已成为研究热点。本研究拟在观察北京几种常见地被植物叶片形态特性的基础上,测定并计算单位叶面积的滞尘量和单位叶面积的最大滞尘量,试图揭示地被植物叶片阻滞、吸收大气颗粒污染物的机制,明确地被植物在缓解大气污染物种的贡献,并推荐应用于北京地区的优良滞尘地被植物,以期为控制和减轻北京大气污染,改善空气质量提供一定的科学理论依据。研究以北京绿化5种常见的地被植物——高羊茅(Festuca arundinacea.)、白三叶(Trifolium repens.)、草地早熟禾(Poa pratensis.)、狗牙根(Cynodon dactylon.)和匍匐剪股颖(Agrostis stolonifera.)为研究对象,观察其叶片特征并测定其滞尘能力。通过比较分析,发现不同地被植物滞尘能力存在显著差异(P0.05)。其中:(1)狗牙根和白三叶的单位面积滞尘量最大,草地早熟禾次之,高羊茅和匍匐剪股颖滞尘量较小;(2)狗牙根最大滞尘量最大,白三叶次之,最后为高羊茅、草地早熟禾和匍匐剪股颖;(3)在一定时间内,5种地被植物的滞尘量均随时间延长呈现有限增长的趋势;(4)叶片滞尘量和最大滞尘量与叶面积呈现负相关关系,叶面积越小,单位面积的滞尘量和最大滞尘量越大;(5)除此之外,滞尘量与叶片结构形态也存在一定的关系。被毛或边缘有齿的叶片,其滞尘量越大。