淹水条件下三峡库区典型消落带土壤释放DOM的光谱特征:紫外-可见吸收光谱

消落带土壤在淹水发生时释放溶解性有机质(DOM),是上覆水体DOM的重要来源.但同时对淹水释放DOM进行定量定性分析的报道并不多见.本文以三峡库区典型消落带为研究对象,通过模拟实验,利用紫外-可见吸收光谱,研究了厌氧淹水和正常淹水条件下,淹水土壤释放DOM的光谱特征.结果表明,消落带4个区域土壤淹水均呈"快速释放-下降-动态平衡"释放规律;释放速率和通量计算表明,DOM释放呈现出"源-汇动态交换"特征.对比两种淹水处理,尽管溶解性有机碳(DOC)和有色溶解性有机质(CDOM)无显著差异,但厌氧淹水DOM芳香性(SUVA280)高于正常淹水,而光谱斜率比值(SR)对不同淹水条件不敏感.同时,厌氧淹水时,DOC和CDOM的相关性也明显高于正常淹水.另外,各区域土壤淹水释放DOM存在差异,以忠县石宝寨土壤释放强度最高,尽管土壤有机质含量是影响各区域土壤淹水释放DOM差异的重要原因之一,但其他地化因素仍需考虑.因此,仅仅关注DOC浓度变化并不足以完全描述DOM的释放特征.     

人工湿地系统在垃圾渗滤液处理中的应用

介绍了人工湿地的组成和类型,人工湿地去除渗滤液中有机物、氮、磷和重金属的机制。分析了影响人工湿地处理渗滤液效率的因子,并且结合人工湿地设计和运行维护提出了相关建议。根据国内外成功的工程实例,分析了人工湿地处理垃圾渗滤液的经济优势、生态优势,展示了该处理技术广泛的应用前景,对以后的研究进行了展望。     

三峡库区典型支流水库浮游动植物群落结构特征及其与环境因子的关系

为了探讨三峡库区典型支流水库（长寿湖）浮游动植物结构与环境因子间的关系,于不同季节对其水环境因子和浮游动植物进行调查,利用Pearson相关性分析法对调查结果进行分析.对浮游动植物的鉴定结果表明：浮游植物共有8门107种,主要由相对丰度达61%的蓝藻门组成,优势种群包括纤细席藻、点状平裂藻和类颤藻鱼腥藻这3种浮游植物.共鉴定出浮游动物4门82种,其中轮虫相对丰度达88%,其优势种群包括螺形龟甲轮虫、前节晶囊轮虫和盖氏晶囊轮虫等6种浮游动物.浮游动植物丰度、生物量和生物多样性指数的空间差异均不显著,除浮游动物生物多样性指数季节性差异不显著外,其余指标均有显著的季节性差异.夏季浮游植物的丰度最高,春季次之,冬季最低,而浮游动物春季丰度最高,春季浮游动植物的生物量均显著高于冬季.夏季浮游植物的种类数,Shannon-Wiener指数（H''）、Pielous均匀度指数（J）和Margalef丰富度指数（D）显著低于冬季和春季.水质评价结果表明,冬、春季节长寿湖水质处于清洁-寡污状态,夏季处于中度污染状态,长寿湖整体处于富营养化状态.影响长寿湖浮游动植物群落结构的环境因子包括：Chla、DOC、TP、NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺-N、DO、Eh和T.冬春夏3个季节影响浮游动植物群落结构的环境因子存在差异.     

两个水库型湖泊中溶解性有机质三维荧光特征差异

应用三维荧光光谱技术(3D-EEM),研究了两个典型水库型湖泊(长寿湖和大洪海)水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,结合沿岸生态系统差异,讨论其对两个湖泊中DOM性质及来源的影响.结果表明,沿岸生态系统的差异性(尤其是人为干扰)是导致两个水体DOM地球化学特征存在明显差异的重要原因.两湖水体中DOM均存在4个荧光峰,且长寿湖样本中类蛋白物质含量更高;而大洪海水体中腐殖化程度较高的组分(C峰)含量较高.相关性分析表明,两湖DOM样本中类蛋白和类腐殖组分来源不同,而A、C峰代表的类腐殖组分存在共源性.通过荧光参数分析显示,沿岸以森林系统为主的大洪海水体DOM陆源性更强,腐殖化程度高;而长寿湖受两岸农田、果园的输入以及人为排放影响,其水体DOM具有明显的自生源特征,新生DOM含量较高,其荧光特征也反映了该区域水体受人为干扰较大.与其他不同湖泊对比,进一步表明沿岸生态系统类型及人为土地利用是决定水体DOM来源和特性的关键因素.     

三峡库区消落带水体DOM不同分子量组分三维荧光特征

本研究利用超滤技术和三维荧光光谱,以三峡库区典型消落带水体溶解性有机质(DOM)不同分子量组分为对象,分析和讨论了不同分子量级分的组成差异和输入来源.结果表明,该区域DOM分子量分布情况较为分散,但胶体(M_r1×10~3~0.22μm)和真溶态组分(M_r1×10~3)均对DOC总质量贡献相当.不同分子量级分中均存在A、C、B、T峰,其相对含量分配均呈现出一致趋势,即真溶态(M_r1×10~3)低分子量组分(M_r1×10~3~10×10~3)中分子量组分(M_r10×10~3~30×10~3)高分子量组分(M_r30×10~3~0.22μm).另外,DOM随超滤分子量等级降低,FI和BIX值增加,"内源"输入特征增强;腐殖化程度降低(HIX值下降).陆源输入主要影响高、中分子组分,而内源输入主要影响低分子及真溶态部分.同时,沿岸不同土地利用类型对水体DOM性质和组成影响明显.土地利用类型多样性、生态景观结构复杂程度越高,水体DOM不同分子量等级中各荧光组分也越复杂.     

三峡库区典型农业小流域土壤溶解性有机质的紫外-可见及荧光特征

以三峡库区典型农业小流域土壤溶解性有机质(DOM)为研究对象,利用紫外-可见和荧光光谱,分析和讨论了不同土地利用类型(包括林地、田地、菜地和民用地)对土壤DOM地化特征的影响.结果表明,不同土地利用条件下DOM性质差异明显,以林地DOM的芳香性程度较高,腐殖化特征最强,其次为田地;尽管居民用地和菜地溶解性有机碳(DOC)含量高(均值分别为0.81 g·kg-1和0.89 g·kg-1),但是芳香化程度低,DOM中非生色组分对高DOC含量的贡献明显.所有样本荧光指数(FI)介于自生源特征(FI=1.9)和陆源特征(FI=1.4)之间,自生源(类蛋白组分)和异生源(类腐殖组分)对DOM均有贡献.大部分样本r(T/C)都大于2.0,说明该农业小流域土壤DOM受外来因素尤其是人类活动影响较大,尤以菜地为代表.另外,不同特征光谱参数对不同土地利用条件下DOM结构和性质差异性的灵敏程度不同,光谱斜率比值(SR)和腐殖化指数(HIX)不能反映DOM地化特征的差异性,因此单一光谱指标并不能全面提供DOM的特征信息,建议两种光谱分析方法联用.     

天然有机质-金属离子/氧化物-磷复合物的研究进展

天然有机质-金属离子/氧化物-磷(NOM-Metal-P)复合物作为一种广泛存在于天然水体和土壤环境中的磷素形态,其环境行为对磷素在环境中迁移转化过程发挥着重要作用。鉴于此,在综述NOM-Metal-P复合物的结合方式、测定方法、分子质量大小、生物有效性和稳定性影响因素等相关研究进展的基础上,对NOM-Metal-P复合物研究做出展望。已有研究表明,NOM-Metal-P复合物形态磷可占土壤溶液或天然水体中磷总量的50%,有时甚至达80%;NOM-Metal-P复合物的结合方式主要为NOM和P以Metal作为键桥结合形成;目前多采用截留分子质量为500或1 000 Da的滤膜来分离游离磷酸盐和复合物形态磷;复合物形态磷能抑制磷的固定,增强磷在环境中的迁移能力,其作为磷肥的生物利用效率大于单一磷酸盐磷肥;复合物形态磷的稳定性受紫外光照、pH和共存离子等因素的影响。     

胡敏酸对不同矿物结合汞的还原作用

采用扩散吸收法探讨了胡敏酸对不同矿物结合态汞的还原作用及光照的影响.结果表明:两种胡敏酸(TJ和SH)对碳酸钙、氧化锰和赤铁矿结合态汞均具有明显的还原作用,还原动力学过程表现为先递增后渐趋平稳,可用双常数方程、Elovich方程和指数方程拟合;还原容量与吸持矿物类型有关,平均还原率大小为:CaCO3-Hg(0.67%)>Fe2O3-Hg(0.42%)>MnO2-Hg(0.19%);光照对胡敏酸还原矿物结合态汞具有强化效应,以CaCO3-Hg和Fe2O3-Hg光强化效果最明显,平均还原率较遮光时高出0.10%以上;两种胡敏酸(SH和TJ)对矿物结合态汞的还原能力存在差异(P<0.1),遮光条件下SH的还原能力均高于TJ,而光照条件下TJ对CaCO3-Hg的还原能力大于SH,对MnO2-Hg的还原则无显著差异,意味着SH的光敏性低于TJ,可能与不同胡敏酸氧化还原活性基团含量和芳香化程度(E4/E6)不同有关.     

三峡库区消落带土壤重金属分布特征及潜在风险评价

探讨了三峡库区重庆段沿江左右两岸、不同淹水高程消落带土壤中重金属的分布特征,并对研究区域重金属潜在风险进行了评价.结果表明,土壤中As(>19.0mg/kg)、Cd(>0.38mg/kg)含量超标,其余重金属含量均达国家土壤环境质量2级标准.沿江两岸Cu、Zn、Cr和Hg含量存在显著差异(P<0.1),左岸土壤中各重金属平均含量均小于右岸,而右岸各重金属的变异系数较左岸大.不同淹水高程重金属含量差异明显(P<0.1).沿长江水流方向,库区土壤中Cd含量先减后增,其余重金属(Cu,Pb,Zn,Hg,As,Cr)含量逐渐降低.Pb和Cr、Cd和As含量与土壤pH值均具有显著相关性(P<0.05或P<0.01).土壤中Cu与Hg,Cu与Cr间具有显著正相关关系(P<0.05);Cu、Pb、Zn与多种重金属间具有极显著正相关关系(P<0.01).库区消落带土壤重金属潜在生态风险处于轻微状态,主要生态风险元素为Cd.     

胡敏酸对汞还原能力的测定和表征

还原容量(RC)是表征胡敏酸(HA)氧化还原特性的重要指标.采用饱和H2振荡法和土壤溶液法对HA分别进行化学和微生物预处理,结合对照(未经任何还原前处理),在Fe3+还原法测定RC基础上,以柠檬酸铁(FeCit)为参照,分别以氯化汞(HgCl2)及硝酸汞[Hg(NO3)3]作电子受体,测定了3种HA(上海巨枫SH、天津光复TJ、缙云山JY)对汞的化学还原容量(CRC)、微生物还原容量(MRC)、本底还原容量(NRC),以了解HA对Hg2+的还原能力.结果表明,①不同电子受体对HA还原汞能力影响显著,FeCit条件下测得RC值远高于Hg(NO3)2和HgCl2(1～2个数量级),因此采用Fe3+还原法会过高估计HA对Hg2+的实际还原能力;②受自身结构和基团的影响,3种胡敏酸对汞的还原能力差异明显,以JY最高,分别(以C计)为(0.95±0.03)mmolc.mol-1(NRC)、(5.95±0.63)mmolc.mol-1(CRC)和(6.26±0.51)mmolc.mol-1(MRC);③溶液态HA还原Hg能力明显高于固态HA,增幅在100%～691.67%之间.同时,通过对比3个还原容量指标发现,CRC和MRC均显著大于NRC,而CRC和MRC之间无明确大小关系,因此,CRC并不能完全代表HA在微生物还原条件下对Hg的真实还原容量.