杀菌剂对湖泊水体温室气体浓度分析的影响

通过往湖泊水样中添加杀菌剂(CuSO4和HgCl2),利用平衡法,用气相色谱仪测定CO2、CH4、N2O浓度,研究杀菌剂(CuSO4和HgCl2)添加对湖泊水体CO2、CH4、N2O浓度分析的影响.实验设计:对照组(CK)不加任何试剂;处理组T1加1mL CuSO4溶液,T2加5 mL CuSO4溶液,T3加0.5 mL HgCl2溶液;每组的水样分两批分析:(Ⅰ)预处理完成后立即分析和(Ⅱ)预处理完成后静置两天再分析.结果表明,CuSO4和HgCl2的添加均能明显增加水体中CO2的浓度,CK(Ⅰ)和CK(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(11.5±1.47)μmol·L-1和(14.38±1.59)μmol·L-1,T1(Ⅰ)和T1(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(376±70)μmol·L-1和(448±246.83)μmol·L-1;T2(Ⅰ)和T2(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(885±51.53)μmol·L-1和(988.83±101.96)μmol·L-1;T3(Ⅰ)和T3(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(287.19±30.01)μmol·L-1和(331.33±22.06)μmol·L-1.但CuSO4和HgCl2添加对水体中CH4和N2O的浓度没有影响.对比Ⅰ和Ⅱ的实验结果可知,在水样预处理完成后需当天分析其温室气体(CO2、CH4、N2O)浓度.本研究表明,杀菌剂的添加能显著增加水体CO2的浓度.     

岩溶区地下水补给型水库表层无机碳时空变化特征及影响因素

为更深入地认识岩溶区地下水补给型水库表层无机碳的循环过程,于2014-07-12~2014-07-20期间,以广西上林县大龙洞岩溶水库表层水体为研究体系,对无机碳循环研究的重要指标进行定点观测和高密度的昼夜监测.结果发现:1从上游到下游DIC含量和水体p CO2值逐渐增加[DIC(平均):122.88 mg·L-1增至172.02 mg·L-1,p CO2(平均):637.91×10-6增至1 399.97×10-6],δ13CDIC值逐渐偏负[δ13CDIC(平均):-4.34‰降至-6.97‰].2库区均为大气CO2的源,CO2交换通量在7.11~335.54 mg·(m2·h)-1之间,平均125.03 mg·(m2·h)-1,上游和下游地区CO2交换通量较大[平均131.73 mg·(m2·h)-1、170.25 mg·(m2·h)-1],中游狭窄地区CO2交换通量较小[平均116.05 mg·(m2·h)-1].3表层水体p CO2值和水-气界面CO2交换通量存在晚上升高,白天降低的昼夜变化规律,且与叶绿素a(Chla)呈负相关关系.分析认为:1大龙洞水库表层水体DIC含量、δ13CDIC值和水体p CO2的空间分布主要受浮游植物浓度、浊度、电导率、水深、透明度等的影响,而水-气界面CO2交换通量除了受浮游植物浓度空间变化的影响外还受风速的影响.2浮游植物昼夜垂向运动及光合作用和呼吸作用昼夜变化控制着水库表层水体溶解性无机碳的昼夜循环过程.     

过量无机氮造成的富营养化对孔石莼存在下海水无机碳体系的影响

通过室内模拟培养,研究了孔石莼存在下过量无机氮对水体无机碳体系变化的影响及其机制.结果表明,无机氮的添加均会导致水体DIC、HCO^-₃和P(CO₂)的减少,pH和CO^2-₃的增加.当NO^-₃-N和NH⁺₄-N浓度分别低于71 μmol·L^-1和49.7 μmol·L^-1时,随着营养盐浓度的增加,水体无机碳体系各组分的变化幅度增大,其中以NO₃-3和NH₄-3组变化最为明显,至实验结束DIC分别较空白组下降了151 μmol·L^-1和232 μmol·L^-1;当NO^-₃-N和NH⁺₄-N浓度分别高于355 μmol·L^-1和248.5 μmol·L^-1时,则随着浓度的增加无机碳各组分的变化幅度减小.对无机碳的减少与孔石莼的生长(Δm)做相关性分析发现,二者密切相关(R=-0.91, P<0.000 1,n=11),当营养盐浓度促进孔石莼的生长时,水体DIC浓度下降,孔石莼干重增加;反之,当营养盐过量时,则会对其产生毒性作用,抑制其对无机碳的吸收.NH⁺₄-N对海水无机碳体系的影响较NO^-₃-N明显.     

山东省降雨和降雪中溶解有机碳、溶解无机碳和总氮的浓度变化及来源分析

测定了2014年山东省青岛、烟台和泰安三地32场降雨和4场降雪中溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和溶解总氮(DN)的浓度.结果显示,降雨和降雪中DOC、DIC和DN的浓度具有很大的变化区间,范围分别为28~616μmol·L-1、22~371μmol·L-1和10~355μmol·L-1,平均浓度与其他研究报道的我国其它地区降雨中的浓度相当,但高于世界其它地区降雨中的相应浓度.溶解碳和溶解氮是山东降雨中重要的化学污染组分.分析发现,相对于陆地生成的降雨,海洋生成的降雨中含有较低的DOC、DIC和DN,说明雨水中溶解的碳和氮主要来自陆地人类向大气的排放.碳-14同位素分析结果证实,降雨中的DOC具有很老的年龄(平均达2840 a),主要来自化石燃料的排放,而雨水中的DIC主要来自大气中含碳酸盐的悬浮颗粒物的溶解;人类的排放也是造成雨水中高浓度DN的主要来源.计算结果表明,2014年山东降雨年输送通量分别为:DOC 1.51 g·m-2·a-1(以C计)、DIC 0.86 g·m-2·a-1(以C计)、DN 1.18 g·m-2·a-1(以N计),DOC通量与世界各地的降雨中DOC通量相当.降雨和降雪过程不仅是去除大气中可溶性碳氮污染物的重要途径,同时也是全球碳和氮循环过程中的重要一环.局部地区富营养化的降雨过程亦可能对陆地和海洋生态系统产生不可忽视的影响.     

模拟氮沉降和CO2浓度增加对三江平原小叶章群落土壤总有机碳和氮素含量的影响

利用开顶气室(Open-Top Chamber,OTC),设置当前大气CO2浓度(370μmol.mol-1)、中等CO2浓度(550μmol.mol-1)和高CO2浓度(700μmol.mol-1)3个CO2浓度水平和不施氮(N1,0g N.m-2.a-1)、常氮(N2,5g N.m-2.a-1)、高氮(N3,10g N.m-2.a-1)3个氮素水平。研究了不同N沉降水平下,大气CO2浓度升高对以三江平原小叶章群落土壤有机碳和氮素含量的影响。结果表明:CO2浓度升高结合氮沉降连续运行两个生长季后,湿地土壤总有机碳含量没有显著变化,说明较短时间内大气CO2浓度升高和氮沉降不会使三江平原土壤有机碳含量产生变化。氮沉降引起各个土层的土壤全氮、铵态氮和硝态氮的含量增加,施氮水平越高土壤氮增加越多,但是全氮增加量不明显,铵态氮随施氮量的增加呈现极显著差异水平(P<0.01)。0～10cm,10～20cm土层土壤全氮、铵态氮的含量随着CO2浓度升高呈现出先增大后减小的趋势。土壤硝态氮含量在10～20cm土层含量变化与土壤全氮、铵态氮的变化趋势相同。说明大气CO2浓度一定程度的增加可以增加土壤的氮素含量,但是过量的大气CO2浓度反而会使得土壤氮素含量减少。     

柳江流域柳州断面水化学特征及无机碳汇通量分析

用河流水化学的离子组成特征来揭示流域化学风化过程及其碳汇效应成为了当前全球变化研究的一个重要方面.对2013年1月至12月柳州段河水每月2~3次采样分析,结果表明,水化学类型为舒卡列夫分类法中的HCO3-Ca型,离子组成以Ca2+和HCO-3为主,这主要体现了流域内碳酸盐岩溶解对河水水化学特征的控制作用.河水的主要离子质量浓度表现出明显的季节变化特征,总体上冬季最高,秋季和春季次之,夏季最低.其中Ca2+和HCO-3离子质量浓度受稀释效应和CO2效应的共同作用,表现为夏季最低,秋季最高;其它离子的质量浓度变化受稀释效应、农业活动或两者的共同作用的影响.对河水的化学计量分析表明碳酸和硫酸共同参与了流域碳酸盐的风化,并且δ34S的值为7.65‰~8.55‰,通过分析SO2-4可能主要来自矿床硫化物的氧化和大气酸沉降.为了准确估算岩溶碳通量,运用化学质量平衡法,估算出[HCO-3硫酸]/[HCO-3]=28.26%,在扣除硫酸作用产生的无机碳(HCO-3)的基础上,运用水化学-径流法估算出柳江柳州断面无机碳通量(以CO2计)为8.95×105t·a-1.并且通过分析碳通量与流量和HCO-3之间的关系,表明河流流量是影响岩溶碳通量的主控因素.     

岩溶地下水补给的地表河流溶解无机碳昼夜变化与钙沉降

溶解无机碳昼夜动态变化对河流水体碳通量的估算有重要影响。本文选择由地下水补给且富含水生植物的典型河流,开展高分辨率水文地球化学监测和高频率水样取样工作,分析了水化学的昼夜动态变化特征,钙与无机碳昼夜循环产生的生物地球化学控制机理,估算了钙与无机碳昼夜通量。结果表明,白天pH、SIC上升,产生钙沉降和水体无机碳(主要为HCO-3)含量的下降,夜间得到地下水的补给,Ca2+和HCO-3浓度回升。监测期间,官村地下河出口地表河流钙与溶解有机碳的流失或沉降量分别为69.04kg/d和168.68kg/d,即51.14g/(m·d)和124.95g/(m·d),分别占输入量的6.2%和4.7%。受水生植物光合作用和钙化作用控制,沿流程发生无机碳向有机碳转化,是真正意义上的自然碳汇。     

南、黄海及青岛地区大气气溶胶中无机氮组分的研究

于2004年冬季在青岛地区采集了大气气溶胶TSP(总悬浮颗粒物)样品,并于2005年3月和5月航次采集了黄、南海TSP和安德森分级样品,分析了气溶胶中无机氮组分(NO2-、NH4 、NO3-)的浓度,探讨了相应区域大气颗粒物中各种无机氮离子的区域分布、粒级分布.青岛地区冬季TSP的月平均值为102.00～227.00 μg·m-3;黄海TSP浓度为80.00～130.00 μg·m-3,低于青岛地区;南海TSP浓度最低,在30.167μg·m-3以下.NH4 -N是南、黄海及青岛地区大气气溶胶中主要的无机氮组分,占到总无机氮含量的53.14%～94.72%;其次是NO3--N,占到总无机氮含量的4.75%～46.64%;NO2--N对无机氮的干沉降贡献很小,仅占不到0.54%.NO3--N的粒径范围较宽,多数呈现双峰分布,峰值出现在4.7～7.0 μm和2.1～3.3 μm范围内;NH4 -N的粒径分布范围较窄,主要集中于1.1μm以下的细粒子范围内;NO2--N性质不稳定,其分布比较复杂.近年来,汽车尾气排放量的增大增加了青岛地区大气气溶胶中NO3--N的含量.     

我国典型潮间带沉积物-水界面无机氮源汇效应

以中国东部沿海12个典型潮间带为研究对象,通过室内模拟测定了潮间带沉积物-水界面硝酸盐(NO_3~-)和氨氮(NH_4~+)的源汇通量,分析了沉积物对上覆水体无机氮源汇效应的空间分布特征,以及环境因子的影响.结果发现:(1)NO_3~--N的总通量范围是-2.91~3.34 mmol·(m~2·h)~(-1),NH_4~+-N的总通量范围是-4.36~2.34 mmol·(m~2·h)~(-1).12℃和35℃温度下,无机氮的平均值是-0.04 mmol·(m~2·h)~(-1),我国东部典型潮间带沉积物表现为氨氮和硝氮的有效汇库.(2)潮间带的硝氮和氨氮通量存在纬度分异.12℃时,纬度越高,氨氮硝氮通量值越大;25℃和35℃时,潮间带硝氮通量值大小随纬度的变化为,25°~35°N15°~25°N35°~45°N.而氨氮通量值,25°~35°N15°~25°N35°~45°N.(3)温度通过影响硝化反硝化的耦合作用影响无机氮通量.潮间带的NO_3~--N通量随温度的增加而减小,15°~25°N和35°~45°N地区NO_3~--N通量随温度先升高再降低,25°~35°N地区NO_3~--N通量随温度一直减小.每个纬度区,温度越高,NH_4~+-N通量值越低.(4)上覆水体的盐度、沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量,孔隙水氨氮、硝氮浓度,容重等环境因子对通量没有单一的显著影响,协同影响NO_3~--N、NH_4~+-N在潮滩沉积物水界面的空间分异.     

东海大气气溶胶中无机氮组分的分布特征

利用2006年11～12月、2007年2～3月及2008年5～6月在东海4个航次中采集的33个总悬浮颗粒物样品和7套Anderson分级样品,分析了其中NH 4+、NO 3-和NO 2-的浓度,探讨了东海气溶胶中氮组分的季节变化和粒径分布.气溶胶中NH 4+的浓度为2.6～646.9 nmol.m-3,冬、春季较高,夏季较低.NO 3-的浓度为5.5～281.5 nmol.m-3,冬季较高,春、夏季较低.NO 2-的浓度很低,0.5 nmol.m-3.气溶胶中氮组分的相对贡献具有一定的季节变化趋势,冬季NH 4+和NO 3-的贡献相当,春、夏季以NH 4+的贡献为主.NO 3-的粒径分布月变化明显,11～12月主要分布在2.1μm的细粒子上,2～3月、5～6月分别集中在1.1～4.7μm和2.1～7.0μm的粗粒子上.NH 4+的粒径分布无明显月季差异,均主要分布在1.1μm的细粒子上.后向轨迹分析表明气团的来源和迁移路径显著影响气溶胶中无机氮的分布.气团来自污染较重的陆源,无机氮在大气中的浓度(nmol.m-3)和在颗粒物中的浓度(μmol.g-1)均较高;气团来自清洁的海洋源,无机氮在大气中和颗粒物中的浓度均较低.气团起源自陆源但在海上经过长距离的迁移,则无机氮在大气中的浓度相对较低,在颗粒物中的浓度相对较高.     

黄河口无机碳输运过程对pH异常增高现象的响应

为研究黄河无机碳的输运过程及有效入海通量,通过对2004年至2006年黄河口汛期和非汛期淡水-海水混合过程中无机碳参数、溶解氧饱和度、叶绿素和NH⁺₄、 PO^3-₄的分析得出,黄河口低盐度区pH出现相对于淡水端异常增高现象,而恰在此区域DIC出现亏损现象,黄河口淡-咸水混合区域pH异常增高现象可以表征无机碳的沉降作用.淡咸水混合初期生物好氧呼吸作用的降低能够导致p_CO2的迅速降低是造成低盐度区pH出现相对于淡水端异常增高现象的主要原因.根据河口溶解物质的保守混合模型,发现混合过程中ΔDIC与ΔTA是1∶1的关系,表明DIC出现亏损是由于HCO^-₃清除造成的,汛期和非汛期黄河口无机碳的沉降作用能够清除输入到河口DIC总量的10%,即黄河口每年可清除1.21×10⁵ t河流输入的溶解无机碳,DIC的有效入海通量约为10.86×10⁵ t,通过评估,黄河流域风化作用吸收的大气CO₂量将有10%左右被河口无机碳沉降作用重新释放到大气中,而流域风化作用固定的CO₂在河口将有2.24×10⁵ t（以CO₂计）重新释放到大气中.     

水中无机阴离子对UV/H2O2降解LAS的影响及机理

研究了UV/H₂O₂工艺对直链烷基苯磺酸钠（LAS）的去除效果以及水中常见无机阴离子对LAS降解的影响和机理.结果表明,UV/H₂O₂工艺可以有效的去除水中LAS,光降解过程符合一级反应动力学模型.在H₂O₂投加量为8 mg·L^-1,14 W低压汞灯照射下,LAS在蒸馏水和自来水中光降解速率常数分别为0.018 0 min^-1和0.012 2 min^-1;NO^-₃、Cl^-、SO^２－₄和HCO^-_３对LAS光降解有抑制作用,4种离子在浓度分别为5、10、15　mmol·L^-1时,对LAS光降解的抑制程度均为HCO^-_３>NO^-₃>Cl^->SO^２－₄;随着离子浓度增大,抑制作用增强;自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是由于水中多种离子影响的结果.     

唐岛湾网箱养殖区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量

2004-08～2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的10个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解无机氮营养盐（NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ、NO^-₂-Ｎ）进行了现场调查, 并使用Fick第一定理对该海区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量进行了估算.结果表明,网箱养殖区的上覆水和沉积物间隙水中溶解无机氮均以NO^-₃-Ｎ为主,分别占溶解无机氮总量的73.34%和61.45%;上覆水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ含量的季节变化趋势一致,在2004-10达到峰值,NH⁺₄-Ｎ的季节变化稍有不同;间隙水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ、NH⁺₄-Ｎ的变化趋势一致,表现为从5月份到8月份含量逐渐增加,到10月份达到最大,然后到次年2月份又减少;上覆水和间隙水中NO^-₂-Ｎ的含量随养殖进程表现为一个逐步积累的过程.NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ和NO^-₂-Ｎ在沉积物-海水界面上的扩散通量分别为5.46、-5.04、8.71 μmol/（m²·d）,NO^-₂-Ｎ的扩散释放对唐岛湾网箱养殖区的水环境质量影响较大.     

溶解无机碳的拉曼光谱定量分析可行性研究

海水溶解无机碳(DIC)的平均浓度约为2.05mmol/L,其中HCO3-占93%, CO32-为6%,CO2和H2CO3共1%.HCO3-的拉曼散射活性太弱,而其他成分的浓度又过低,使得海水中DIC组分不能产生明显的拉曼散射强度,目前还未见有关溶解无机碳拉曼光谱定量分析的报道.为突破这一局限,本研究探索了一种碱化辅助的拉曼定量分析方法,以海水DIC中拉曼活性最低、占比例最大的HCO3-为研究对象进行了可行性实验研究.通过碱化处理(100mL样品中添加NaOH试剂15mg)将HCO3-转化为拉曼活性更强的CO32-,有效提高了拉曼光谱系统对HCO3-的检出限(<3mmol/L).定量分析使用内标定法,选取水在~1635cm-1附近的O—H弯曲振动谱带作为标定物.实验结果显示,该方法对与海水中浓度相当的低浓度HCO3-溶液的定量分析具有良好的精度(相对误差<6.5%).     

无机碳源对Chlorella sp. TCCC45058生长的影响

自然界中无机碳主要以CO2、HCO3-、CO32-三种形式存在,不同形式的无机碳源对微藻生长影响显著。实验结果显示,Chlorella sp.TCCC45058难以利用CO32-,却能够以CO2、HCO3-作为碳源,其最适浓度分别为12.83 mmol/L和16.51 mmol/L,实验中最高生物量达到0.95 g/L。CO32-浓度过高会显著抑制该藻的光合作用速率,而适当提高HCO3-浓度会使光合作用速率得到一定程度的提高,以CO2作碳源时该藻的光合作用速率最高,而且该速率不会因CO2浓度改变而发生明显变化。以CO32-为碳源时细胞叶绿素a含量很低,仅为9 mg/g;当HCO3-、CO2作碳源时无论浓度如何变化,细胞叶绿素a含量均无明显差异,约为14~17 mg/g。     

孔石莼和重金属（铜与镉）对海水无机碳体系影响的模拟研究

通过室内实验模拟并应用海洋生态系统动力学模型,研究了孔石莼和重金属(铜与镉)共同作用下,海水二氧化碳体系及海洋碳源汇强度的变化过程.结果表明,二氧化碳体系各组分含量随时间的变化幅度(Δ)和趋势与重金属种类和添加浓度有关.与对照相比,低浓度(0.1μmol·L^-1和1μmol·L^-1)的铜、镉添加组中,DIC、HCO₃^-和pCO₂均随时间的延长呈下降趋势(p=0.01).而当铜、镉浓度大于“转折浓度”后,t=7时DIC、HCO₃^-和p_CO2均要大于初始值,其增幅随着重金属浓度的增加而增大.对于Δ由负值过渡到正值所对应的“转折浓度”,铜添加组要明显低于镉添加组.这与孔石莼对不同种类重金属的耐受程度不同有关.此外,当重金属浓度不同时,箱中的碳源汇格局亦随时间做不同的变化.当重金属浓度较低时,箱内水体表现为CO₂的汇,并且随着时间推移,可能过渡成为大气CO₂的源;高浓度重金属的影响下,箱内水体表现为CO₂的源,且随重金属浓度的增大,其向大气释放CO2的量也增加.     

南京市大气气溶胶中部分无机离子的粒径分布

将气溶胶粒子(粒径Dp为0～8 5μm)分为8级,对各级粒子中的无机离子(NH+4,SO42-,NO3-,Cl-和F-)进行分析测定。结果显示,Cl-,F-和NO3-较多地分布在粗粒子中,而SO42-和NH4+则更多地分布在细粒子中。在质量浓度分布函数图上,NH4+,Cl-,F-和SO42-是双峰分布,NO3-没有表现出粒径分布的规律。SO42-对细粒子的酸碱度影响较大,其质量浓度与NH4+有较好的相关性。细粒态的NH4+大多以(NH4)2SO4形式存在。      

O3/H2O2降解水中扑灭通效能研究

利用拟一级降解速率常数表征O3/H2O2对扑灭通(Prometon)的氧化效能,探讨了n(H2O2)/n(O3)、pH值、水质和碳酸氢根离子对去除的影响,对有机氧化产物进行了气相和液相质谱分析,以离子色谱法测定了反应过程中产生的NO3-,在此基础上对扑灭通降解途径进行了研究.结果表明,扑灭通初始浓度2 mg.L-1,反应温度25℃,O3投量13 mg.L-1时,最佳反应条件为n(H2O2)/n(O3)=0.7,体系pH为7～8;扑灭通在自来水中的去除效果好于纯水;HCO3-浓度>50 mg.L-1时,对扑灭通的氧化有明显的抑制作用.液质和气质的分析结果表明扑灭通并未开环,氧化过程中扑灭通三嗪环支链上的2个异丙基首先被氧化脱去,离子色谱检测到的NO3-是三嗪环支链胺基氧化的产物.     

无机阴离子对TiO_2-膨润土紫外光降解SDBS的影响

TiO2-膨润土光催化降解水溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的效率较高,Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-是水体中常见的阴离子,这些阴离子对降解效果的影响直接影响该技术的实际应用。分别投加36 mmol/L上述阴离子的钠盐到SDBS水溶液中,紫外光照射溶液2 h,比较投加与不投加的SDBS去除效果差异,结果表明:(1)水溶液中上述阴离子对TiO2-膨润土降解SDBS的效果都有不利影响,其中HCO3-影响最大,其次是H2PO4-,再次是NO3-,SO42-和Cl-。紫外光照射2 h后,投加HCO3-、H2PO4-、NO3-、SO42-、Cl-的水溶液中SDBS的浓度分别比不投加的高2.63倍、1.63倍、0.73倍、0.52倍和0.46倍。原因有三方面:这几种无机阴离子与有机分子竞争表面活性位置;在接近催化剂颗粒表面的地方产生高极性环境;溶液pH值的改变。(2)投加这些无机阴离子的溶液COD值比不投加的都高,反应2 h投加Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-分别比不投加的溶液COD值高6.62倍,0.26倍,0.03倍,0.29倍,0.45倍。