黄河水环境特征与氮磷负荷时空分布

黄河是我国西北和华北地区重要的供水水源,由于地形和降雨等自然因素以及频繁的人类活动影响,黄河流域水环境问题日渐凸显.为明确黄河干流水环境特征、水质现状以及流域氮磷负荷时空分布,本研究于2019年的4～5月和10～11月对黄河干流全河段水环境进行了调查研究.基于野外采样研究结果以及室内实验数据,结果发现:①从源区至河口多个水体理化参数逐渐上升的趋势反映了越来越频繁的人类活动以及中下游水土流失等的共同作用,此外,水库对溶质的截留与沉积具有显著的效果;②两个季节水质差异较小,从源区至河口水质等级由"优秀"下降至"一般";③降雨是黄河流域氮磷赋存形态及其负荷具有季节性差异的关键因素;④黄河流域内氮磷赋存形态及其负荷所具有的空间差异性主要受控于人类活动与水土流失的影响.本研究结果可为控制黄河流域入河氮磷负荷以及改善水质提供科学依据.     

废物管理活动中N_2O产生及排放研究进展

N_2O是一种重要的温室气体,并且对臭氧层有严重的破坏作用,因而在全球气候变化研究中受到广泛关注。随着人类活动的加剧,全球废物排放量呈上升趋势,且废物管理活动中产生的N_2O显著增加了全球温室气体的排放。废物管理活动中N_2O排放源主要包括废水处理、动物粪肥管理及生活垃圾处理处置系统。目前对废物管理活动中N_2O排放缺乏全面认识,文章综述了废物管理活动中N_2O排放机理及产生规律,指出应加强废物管理活动中N_2O减量化方向的研究。     

2000～2020年西南地区植被NDVI时空变化及驱动机制探究

基于2000～2020年MOD13A3 NDVI时间序列、1999～2020年气象数据以及2000年和2020年两期土地利用类型数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、 Mann-Kendall显著性检验、多重共线性检验、残差分析和相对作用分析等方法,分析了西南地区植被NDVI时空变化特征及气候变化和人类活动对植被NDVI变化的驱动机制.结果表明,研究时段内西南地区整体及各地貌单元植被NDVI均呈上升趋势,其中,广西丘陵和云贵高原植被NDVI上升趋势最为显著,青藏高原植被NDVI上升趋势最为微弱.气候变化和人类活动影响下西南地区植被NDVI上升斜率分别为0.001 0 a^-1和0.000 6 a^-1.气候变化和人类活动的共同驱动是引起西南地区植被改善的主要原因.西南地区植被改善主要受区域气候条件的控制,植被退化主要受人类活动的影响.总体上,植被NDVI与最低气温、降水、最高气温、可能蒸散率和相对湿度呈正相关,与平均气温、气压、日照时数、温暖指数和湿度指数呈负相关.最低气温、日照时数和降水是影响西南地区植被NDVI变化的主要气象因子...     

硫自养反硝化系统运行效能和微生物群落结构研究

启动了单质硫自养反硝化反应器并研究其脱氮性能,通过血清瓶批式实验测定了污泥的反硝化活性,并采用扫描电镜和高通量测序手段揭示了系统内微生物群落结构特征.结果表明,SBR反应器进水NO₃^--N浓度为80mg/L,随水力停留时间由12h逐渐缩短为6h,反应器的自养脱氮性能逐渐增强,稳定期反应器的总无机氮去除率达99.1%,总无机氮去除负荷平均值为0.158kg N/（m³·d）;SBR周期内NO₂^--N浓度最大值为13.3mg/L,NO₃^--N还原为NO₂^--N过程pH值由7.38降低至6.94,NO₂^--N还原为N₂过程pH值基本不变;批式实验结果表明,硫自养反硝化和异养反硝化NO₃^--N去除速率分别为0.515,0.196kg N/（kg VSS·d）,硫自养反硝化污泥NO₂^--N降解速率为0.117kg N/（kg VSS·d）,污泥同时具有自养反硝化和异养反硝化活性;扫描电镜显示,污泥中存在大量的杆状细菌和球状菌;污泥中主要的硫反硝化细菌分别为Thiobacillus、Sulfurimonas和Thermomonas属,其相对丰度分别为14.5%、7.6%和6.0%.     

Spatial variations in CO2 fluxes in a subtropical coastal reservoir of Southeast China were related to urbanization and land-use types

Carbon dioxide (CO2) emissions from aquatic ecosystems are important components of the global carbon cycle, yet the CO2 emissions from coastal reservoirs, especially in developing countries where urbanization and rapid land use change occur, are still poorly understood. In this study, the spatiotemporal variations in CO2 concentrations and fluxes were investigated in Wenwusha Reservoir located in the southeast coast of China. Overall, the mean CO2 concentration and flux across the whole reservoir were 41.85 ± 2.03 µmol/L and 2.87 ± 0.29 mmol/m2/h, respectively, and the reservoir was a consistent net CO2 source over the entire year. The land use types and urbanization levels in the reservoir catchment significantly affected the input of exogenous carbon to water. The mean CO2 flux was much higher from waters adjacent to the urban land (5.05 ± 0.87 mmol/m2/hr) than other land use types. Sites with larger input of exogenous substance via sewage discharge and upstream runoff were often the hotspots of CO2 emission in the reservoir. Our results suggested that urbanization process, agricultural activities, and large input of exogenous carbon could result in large spatial heterogeneity of CO2 emissions and alter the CO2 biogeochemical cycling in coastal reservoirs. Further studies should characterize the diurnal variations, microbial mechanisms, and impact of meteorological conditions on reservoir CO2 emissions to expand our understanding of the carbon cycle in aquatic ecosystems.     

Evaluation of bacterial pathogen diversity, abundance and health risks in urban recreational water by amplicon next-generation sequencing and quantitative PCR

The microbial quality of urban recreational water is of great concern to public health.The monitoring of indicator organisms and several pathogens alone is not sufficient to accurately and comprehensively identify microbial risks.To assess the levels of bacterial pathogens and health risks in urban recreational water,we analyzed pathogen diversity and quantified four pathogens in 46 water samples collected from waterbodies in Beijing Olympic Forest Park in one year.The pathogen diversity revealed by 16 S r RNA gene targeted next-generation sequencing(NGS) showed that 16 of 40 genera and 13 of 76 reference species were present.The most abundant species were Acinetobacter johnsonii,Mycobacterium avium and Aeromonas spp.Quantitative polymerase chain reaction(q PCR) of Escherichia coli(uid A),Aeromonas(aer A),M.avium(16S r RNA),Pseudomonas aeruginosa(oaa) and Salmonella(inv A) showed that the aer A genes were the most abundant,occurring in all samples with concentrations of 10~(4–6) genome copies/100 m L,followed by oaa,inv A and M.avium.In total,34.8% of the samples harbored all genes,indicating the prevalence of these pathogens in this recreational waterbody.Based on the q PCR results,a quantitative microbial risk assessment(QMRA) showed that the annual infection risks of Salmonella,M.avium and P.aeruginosa in five activities were mostly greater than the U.S.EPA risk limit for recreational contacts,and children playing with water may be exposed to the greatest infection risk.Our findings provide a comprehensive understanding of bacterial pathogen diversity and pathogen abundance in urban recreational water by applying both NGS and q PCR.     

青霉素菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响

青霉素菌渣具有较高的营养价值,菌渣肥料化技术将成为解决菌渣处置问题的重要手段.为了评估青霉素菌渣肥肥效,通过田间小区试验,采用6种不同施肥方式[① CK,不施肥;② CF,常规量化肥;③ MF,化肥与菌渣肥1:1混施(混合肥);④ PF1,常规量青霉素菌渣肥;⑤ PF2,2倍常规量青霉素菌渣肥;⑥ PF4,4倍常规量青霉素菌渣肥],考察菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响.结果表明:青霉素菌渣肥的施入相对于不施肥处理可以提高土壤营养成分的含量,其中w(速效钾)和w(速效磷)在PF2处理下增加最多,w(速效钾)增加了23.7%,w(速效磷)增加了17.9%,之后是MF;在萝卜的整个生长期,土壤中微生物的含量与青霉素菌渣肥施加量呈正相关,在发芽期微生物数量最高;此外,在发芽期各处理方式相对于不施肥处理,均能提高蛋白酶和蔗糖酶的活性,随着青霉素菌渣肥施入量的增加,脲酶活性变化不明显,蔗糖酶活性逐渐增大.在萝卜品质方面,施加青霉素菌渣肥可提高萝卜的品质,如根质量最高提高了73.57%,w(维生素C)提高11.28%~148.20%,w(可溶性糖)提高12.00%~58.60%;施加菌渣肥也会增加萝卜中硝酸盐的含量,但过量施加菌渣肥会增加硝酸盐含量,存在一定的风险.      

滨海滩涂围垦区不同围垦年限土壤酶活性变化及其与理化性质关系

土壤酶几乎参与所有的土壤生物化学过程,厘清土壤酶活性与土壤理化性质的关系能够揭示围垦后土壤质量变化状况,为土壤生态系统的科学调控提供理论依据.选择江苏中部如东不同围垦年限(7、32、40、63 a)的滩涂围垦区为研究对象,以未围垦光滩作为对照(0 a),利用经典统计学分析和冗余分析研究不同围垦年限土壤酶活性变化过程,及其与土壤理化性质之间的关系.经典统计学分析表明不同围垦年限间土壤酶活性具有显著性差异,淀粉酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性随着围垦年限的增长呈现出先上升后下降的过程,而脲酶和碱性磷酸酶活性则随着围垦年限的增长呈现出先上升-下降-再上升的过程.同时,不同围垦年限的表层土壤酶活性基本上高于深层.冗余分析表明5种理化性质在前两轴累积能够解释土壤酶活性的69.8%,pH、电导率、土壤有机碳、全氮和全磷与土壤酶活性呈极显著相关关系(P0.01).土壤理化性质对土壤酶活性影响重要性大小排序为全氮有机碳pH全磷电导率.     

气候和人类活动对典型岩溶地下河系统径流年际变化的影响

为揭示气候变化与人类活动对岩溶地下河系统年径流量的影响,以南洞地下河为研究对象,利用其1972-2014年的径流量、降水量和蒸散量数据,分析其年际变化特征。研究结果表明：研究期内径流、降水和蒸散均呈现波动减少的趋势。其中流域内径流整体以0.014亿m³/a的速度减少,降水整体以3.14 mm/a的速度减少,蒸散整体以7.94 mm/a的速度减少。通过有序聚类法和Mann-Kendall法综合确定出径流、降水的突变年份为2002年、2008年。通过累积量斜率变化率比较法,定量分解了不同时期气候与人类活动对径流变化影响的贡献率：综合考虑降水和蒸散因素,以人类活动轻微的T₁（1972-2002年）阶段为基准期,气候变化对径流减少的贡献率在T₂（2003-2008年）、T₃（2009-2014年）时期分别为-86.68%、35.92%,人类活动对径流减少的贡献率在T₂、T₃阶段分别为186.68%、64.08%。可见,人类活动是南洞地下河流域径流量年际变化的主导因素,其中生活、生产的直接耗水和土地利用/土地覆被变化影响下径流过程的变化,共同影响着径流年际变化。     

变异系数法评价人类活动对地下水环境的影响

北京市平原区地下水系统可以分为6个子系统.由于各子系统的水文地质条件不同,人类活动对其影响程度也不同.为评价人类活动对各子系统的影响,以2011年9月地下水样品数据做基础,选取水质相对较差的第一和第二含水层组为评价层位,考虑总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氨氮等13项人为活动影响指标,采用变异系数法确定各指标的权重,以及参考国标确定各指标评价分值的方法,叠加计算各水样的综合分值,评价平原区地下水水质状况.以地下水子系统为评价单元,以各类型水质分区为评价要素,对比分析各子系统受人类活动影响程度.评价结果表明,人类活动对第一含水层组的影响大于第二含水层组,永定河地下水子系统和潮白河地下水子系统受影响大于其他地下水子系统.