巢湖溶解性有机物时空分布规律及其影响因素

为研究巢湖溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)的时空分布规律及其影响因素,于2013年4月至2014年4月每月在巢湖3个不同湖区17个点位采集表层水样,测定了水体溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)浓度.结果表明,东部、中部和西部这3个湖区DON浓度具有显著差异(P0.01,n=13),这可能与西湖区入湖河流的外源输入以及DON的可利用性有关.水华期间,水体总氮总磷比、总溶解性氮磷比以及溶解性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)与溶解性活性磷(soluble reactive phosphorus,SRP)比值迅速降低,其中西湖区DIN/SRP在2013年8月降至5±7,表明水体出现氮限制.此外,DON浓度迅速降低,西部湖区叶绿素浓度与DON显著负相关(r=-0.265,P0.05,n=91),表明在氮限制条件下,DON具有一定生物可利用性.DOC浓度不存在显著空间差异,水温是控制这3个湖区DOC浓度变化的重要因素.东部和中部湖区DOC浓度还受叶绿素和硝态氮浓度的影响.此外,巢湖DOC/DON变幅较大,由于含氮化合物更易降解,因此DON是影响碳氮比值的主导因子,是表征DOM可利用性的重要组分.     

不同有机基质诱发的水体黑臭及主要致臭物(VOSCs)产生机制研究

目前在研究湖泛发生方面还主要停留在视觉(黑色)水平,嗅觉(臭味)因为更加难以判断,有关致臭机制及致臭物质的研究仍停留在检测分析和理论假设方面,缺乏有效的证据证实.采用自制室内模拟装置研究不同有机基质作用下黑臭发生的情况,以确定挥发性有机硫化物(VOSCs)的前驱物并初步研究其降解机制.结果表明,有机物只要达到一定负荷水平(1.0 g.L-1)对水体均有致黑作用,但含硫有机物能使水体在7～13 d就变黑,而不含硫有机物需要13 d以上才能使水体变黑,且含硫有机物能使水体颜色变得更深(最高色度值达410度以上).只有含硫有机物才具有致臭作用,其中二甲基二硫醚(DMDS)、二甲基三硫醚(DMTS)和二甲基四硫醚(DMTeS)是黑臭水体主要的致臭物质.根据蛋氨酸降解产生的VOSCs情况,可确定蛋氨酸为VOSCs的主要前驱物.蛋氨酸以生物降解为主,硫酸还原菌(SRB)是水环境中重要的蛋氨酸降解菌之一,添加SRB使蛋氨酸快速分解为以DMDS、DMTS和DMTeS为主的VOSCs,降解率在第35 d高达95%,并使黑臭暴发的时间从13 d提前至8 d;产甲烷菌对蛋氨酸降解有抑制的趋势,其大量存在可能会抑制小分子硫化物的形成,因此添加甲烷菌抑制剂使黑臭暴发时间提前1 d.非生物降解是蛋氨酸降解的次要途径,仅能使蛋氨酸发生初步降解而水体始终未变黑.     

巢湖沉积物中磷蓄积时空变化及人为污染定量评价

研究了巢湖表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中总磷(TP)及NaOH提取态磷(NaOH-P)、HCl提取态磷(HCl-P)、有机磷(OP)含量变化,揭示了沉积物中磷的人为污染贡献量时空变化特征.1850年以来,西部湖心区沉积岩芯中TP呈明显的3段式变化,1850～1950年,TP含量较为稳定;1950～1980年,TP含量逐渐增加;1980年以来,TP含量达到近150年来的最大值,平均为858.3 mg.kg-1.沉积岩芯中NaOH-P及OP含量变化趋势与TP一致,但NaOH-P所占TP质量分数在上述3个阶段中逐渐增加,OP所占TP质量分数相对稳定;沉积岩芯中HCl-P含量较为稳定,所占TP质量分数逐段降低.表层沉积物中NaOH-P与TP含量空间变化规律一致,总体上为西部湖区>东部湖区,北部湖区>南部湖区.采用地球化学方法对沉积物中磷含量"粒度效应"进行矫正,计算得到1850年以来上述3个阶段沉积岩芯中磷的人为污染贡献量平均分别为59.5、118.8、297.9 mg.kg-1;表层沉积物中磷的人为污染贡献量为22.9～2 500.0 mg.kg-1,由西北部湖区向东南部湖区递减,与水体TP质量浓度变化趋势完全一致.人为污染贡献的磷主要以NaOH-P结合态蓄积于巢湖沉积物中.除了农业面源污染之外,通过南淝河输入的来自合肥等城市废水是西部湖区磷污染的主要"贡献者".     

四种再分析资与长江中下游地区降水观测资科的对比研究

为了获得对中国区域降水刻画能力较好的再分析资料,以长江中下游地区为例,将PREC/L、CMAP、GPCP及NCEP2四种再分析降水资料与台站降水观测资料进行了多年和逐年平均的年、季、月降水量距平的时空相关分析和方差分析,比较了再分析资料对该区降水刻画能力的差异.首先对该区域的观测资料、CMAP、GPCP及NCEP2资料进行插值,使所有资料具有相同的空间分辨率,在此基础上比较再分析资料与观测资料年、季、月平均的降水变化特征.结果表明,四种再分析资料与观测资料的距平相关系数(均方根误差)由大到小(由小到大)的变化次序为:PREC/L→CMAP→GPCP→NCEP2,四种再分析资料均能较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征,尤以PREC/L资料对该区域降水变化的时空演变规律描述得最好.最后,利用PREC/L资料与观测资料对该区域降水的时空特征进行了相关分析、EOF分析和功率谱分析,结果显示夏季平均降水量具有2.3和3.1年的显著周期,EOF分析的前两个模态的时间变化分别具有2.3和2.8年的显著周期,这些显著周期都通过了95%的红噪声检验.     

长江中游大型通江湖泊湿地景观格局演变特征

鄱阳湖和洞庭湖湿地是长江中游仅有的两个天然通江湖泊湿地,具有不可替代自然和人文价值。近年来,尤其是三峡工程运行以后两湖湿地景观格局发生改变,对区域生态系统平衡和社会经济发展产生重要影响。以Landsat 7为数据源,通过决策树分类及高斯回归的方法定量评估了三峡工程运行前后两湖湿地景观格局的演变特征及其差异性,旨在正确认识大型水利工程的生态效应,为湿地保护与重建提供科学依据。结果表明:2000~2014年,洞庭湖枯水期水位变化不明显。从历史演变特征来看,虽然有少部分植被挤占泥滩和水体,但总体上3种湿地景观类型面积变化不大。相比之下,三峡工程运行后鄱阳湖枯水期水位显著下降,水体面积萎缩近14%,植被面积增加约8%。与2000年相比,2014年鄱阳湖植被分布高程下降了1 m多。不同程度的干旱胁迫是形成两湖湿地景观格局差异性演变特征的主要原因。     

鄱阳湖流域天然径流变化特征与水旱灾害

为探讨鄱阳湖流域河川径流的变化过程和规律,深入了解径流特征及其与鄱阳湖水旱灾害的关系,利用时间序列分析方法,对鄱阳湖流域五河水系干流河段主要控制水文测站的天然径流系列进行了研究。研究显示,鄱阳湖五河径流年内分配集中程度在0.43到0.56之间,集中期为每年的5月底6月初,比鄱阳湖汛期提前1-2个月。径流多年变化变差系数变化在0.28～0.33之间,径流年际变率较大,在年代际变化上20世纪90年代径流增加尤其突出;径流序列呈长期的增加趋势,1998年后增加趋势变缓;鄱阳湖流域五河水系出现特大枯水年和丰水年的概率较大,出现平水年的概率略小。以上结果表明,五河汛期来水是影响鄱阳湖洪水的重要因素,而其形成、发展过程还受到长江中上游洪水的控制;径流的长期变化中,气候因素是引起鄱阳湖流域径流变化主导因素,水土流失和水利工程的建设等人为因素起着一定的辅助作用;径流序列枯、丰循环周期的交替变化过程,与过去几十年间流域内出现的干旱、洪水现象具有较好的一致性。     

不同植茶年龄茶园蒸散速率的日变化——以宜兴市为例

以宜兴市盛道茶场3、9和20 a 3个不同植茶年龄的茶园为研究对象,基于静态箱/红外气体分析仪法,辅以植被生态监测和土壤湿度监测,研究茶园清明采茶前蒸散速率日变化特征。结果发现：（1）3个不同植茶年龄的茶园日蒸散速率变化趋势一致,呈以12〖DK〗∶00~15〖DK〗∶00蒸散速率为峰值的单峰曲线;（2）虽然3 a茶园叶面积指数（LAI）最低,但最大平均日蒸散速率、一日内蒸散速率的极值、6〖DK〗∶00~18〖DK〗∶00最大总蒸散量、一日内不同时段的蒸散速率最大变化幅度均出现在3 a茶园;（3）茶园日蒸散速率与气温的日变化趋势相似,且两者存在极显著相关性（R2=081*〖KG-*2〗*）,在湿润条件下与土壤含水率日变化相关性不明显,但两者呈相反的变化趋势     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)在藻渣/小球藻上的吸附行为及机理

为了开发新型廉价生物吸附剂,以高效吸附去除水体中全氟辛烷磺酸盐(PFOS),对小球藻提取生物柴油后的藻渣吸附酸性水体中的PFOS进行了吸附行为及机理的研究。小球藻提取生物质柴油后,比表面积、孔容、孔径几乎没有变化;等电点由3.3降低至2.7;蛋白质含量由51.45%提高到57.35%。在酸性条件下(pH≤3),小球藻和藻渣对PFOS的吸附率均达到99%以上;随着pH值增加至7,二者的吸附去除率迅速降低,但仍保持在22%~26%。小球藻和藻渣对PFOS的最大吸附容量分别为353.69 mg/g和444.83 mg/g。Freundlich模型能较好地拟合二者对PFOS的吸附数据,表明为多层吸附,即小球藻以静电吸引的形式吸附PFOS阴离子,并疏水分配至所含蛋白质中;而藻渣中含量较高的蛋白质对PFOS的疏水性分配作用是导致藻渣吸附量增高的主要原因。     

昆山市人口指标的数学模型

数学模型常用于人口指标变化趋势的拟合, 以昆山市1985～2006年 7种人口指标为研究对象,采用马尔萨斯模型、Logistic模型和Keyfitz模型进行模拟,结合历史资料分析人口指标变化背后的社会经济因素。研究结果表明：从整体拟合效果来看,Logistic模型表现良好,但这很大程度上在于其三参数优势,而不是人口增长面临最大人口上限的压力,即使某一时段反映出人口上限,该值也可能在下一时段被突破;由于人口指标增长转折点的存在,使利用数学模型进行人口预测的可信度降低,但利用转折点分段分析,了解其代表的政治、经济因素的影响,可以为未来的规划决策提供科学参考;昆山的发展历程明显分为3个阶段,而不是以往认为的5个阶段.     

昆山市22年来耕地流失研究

以昆山市1985～2006年共22 a间的耕地面积变化及与之相关的总户籍人口、非农业人口、第一产业从业人口、地区生产总值、人均地区生产总值、第一产业生产总值、第二产业生产总值、粮食总产量和社会固定资产投资等9种社会经济指标为研究对象,采用变化率相关分析、主成分阶段分类等新方法对目前耕地流失研究中常用的相关分析、主成分分析等数学方法进行改进。研究结果表明：（1）新方法在耕地流失主要驱动因素分析和阶段划分方面具有独特的优势,同时能够通过回归方程的验证,所得结论可信度较高;（2）昆山市耕地流失的首要驱动因素为以人均地区生产总值为代表的社会经济水平的提高,同时人口增长和第二产业的发展加剧了耕地流失状况;（3）昆山市耕地流失按照所受压力对农业发展的影响可以分为3个阶段,分别为1985～1994年的未限制阶段、1995～1997年制约平衡阶段和1998～2006年限制阻碍阶段。