水体中泥沙对藻类光谱特征位置的影响分析

自然水体叶绿素a浓度的遥感反演中,泥沙的存在影响着反演精度.如何消除这种影响是提高叶绿素a遥感反演精度的关键,而了解泥沙对藻类光谱特征的影响是消除影响的前提.文章在人工控制条件下获取了不同泥沙浓度下藻类光谱曲线,通过分析光谱曲线特征位置的漂移和数值变化,总结泥沙对藻类光谱的影响并提出了消除影响的可能性.     

溶解性有机质对自然水体中重金属生物有效性评价的影响

溶解性有机质(DOM)作为水生生态系统中一种重要的有机配体,是控制水体中重金属形态和生物有效性的重要影响因素之一。该文分析了DOM的组成、分子结构特征及其成分鉴别、分离常用的方法,总结了DOM与重金属间的相互作用及其对重金属生物有效性的影响,从DOM分子量和三元配合物的形成探讨了DOM影响重金属生物有效性的作用机理。文章指出金属元素-DOM-藻类的三元配合物的模型能较好地弥补现有的二元模型对重金属生物有效性的解释。在探讨DOM影响重金属生物有效性的作用机理时,区分不同分子量、不同组分的DOM是至关重要的一步。     

MIEX~预处理对水源水中藻源DON的去除效能及机理

利用小试试验研究了磁性离子交换树脂预处理(MIEX~)对高藻水源水中的溶解性有机氮(DON)的去除效能,并通过分子量分布测定、双向电泳等手段初步分析了其作用机理.结果表明,MIEX~预处理对DON具有较好地去除效果,并可有效强化混凝工艺的处理效能.投加量为15m L/L时,MIEX~预处理可提升DON去除率20%;以铜绿微囊藻为主要种属的高藻水源水中藻类蛋白种类不低于230种,且大多数处于酸性端,分子量区间主要分布于15~40Ku、65~75Ku,处于MIEX~预处理可去除的分子量区间,从而具有较好的去除效果.综上所述,MIEX~预处理可以作为强化去除高藻水源水中DON的一种方法.     

低浓度苯系物在新疆干旱区土壤中的吸附行为研究

采集新疆干旱区石化废水库附近区域土壤,以苯、甲苯、乙苯、二甲苯(间、对二甲苯)等典型苯系物为研究对象,系统研究低浓度苯系物在干旱区土壤上的吸附行为,分析土壤有机质含量,溶液p H、溶液含盐量、温度对苯系物吸附的影响。结果显示土壤对低浓度苯系物的吸附16 h达到平衡;吸附等温线经拟合后符合Henry直线型吸附模型;土壤对苯系物的吸附量随着土壤有机质含量的增加而增加,土壤有机质含量与吸附量呈显著正相关(P0.01,R2≥0.919);溶液p H值对吸附过程无明显作用;随着溶液含盐量增大,土壤对苯系物的吸附量表现为先减小,再稳定;温度升高会抑制土壤对苯系物的吸附作用。     

北京河流水污染现状分析研究

通过总结近年来北京河流中氮磷、有机质和重金属等方面的研究成果,结果表明北运河水系各河段水质均较差,劣Ⅴ类水质的河流长度超过80％,城市河流污染特征明显,主要污染指标为耗氧型有机污染物和氨氮,重金属污染较轻,悬浮物中的重金属占较大的比重;永定河水系枯水期氮污染较重,主要是硝态氮超标,以颗粒态磷为主要形式的磷污染较轻,重金属含量大都低于地表水Ⅲ类标准;潮白河水系水质较好,各水质指标除个别断面外大都满足中Ⅲ类水标准,重金属含量大都符合Ⅰ～Ⅲ类水标准。     

北方泥炭地泥炭土矿化速率、温度敏感性及其影响因素研究

北方泥炭地是全球重要的碳汇,也是全球变暖最为敏感的区域之一.然而,由于泥炭地表层和亚表层泥炭土碳排放过程对全球变暖的响应过程及机制仍存在一定争议,目前对全球变暖背景下泥炭地碳排放的认识仍存在一定不足.本研究于2019年8月在大兴安岭满归泥炭地采集表层（0~10 cm）和亚表层（15~30 cm）泥炭土进行室内增温模拟有氧培养,测定其矿化速率、有机质性质和水解酶活性.结果表明,表层泥炭土矿化速率在5、15、25 ℃下培养时（（142.8±66.9）~（545.3±30.6）、（575.0±62.1）~（1843.0±547.4） 、（888.4±123.9）~（3646.7±167.9） μg·g^-1·d^-1）均 高于亚表层（（113.0±41.5）~（367.1±64.1）、（357.4±52.3）~（1122.1±218.8）、（697.1±38.1）~（2336.4±150.6） μg·g^-1·d^-1）,但表层和亚表层矿化作用的温度敏感性不具有显著差异;培养过程中,表层与亚表层泥炭土β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAG）活性存在显著差异,但β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）和酸性磷酸酶（AP）活性相似;表层和亚表层泥炭土总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（C/N）及纤维素含量均存在显著差异.在具体有机质组成方面,亚表层泥炭土中芳香族的惰性有机质含量较多,而表层泥炭土中多糖类的活性有机质含量较高,且芳香族化合物与泥炭土矿化速率呈显著负相关.综上,本研究认为全球变暖对表层和亚表层泥炭土矿化作用的影响没有显著性差异,常见的NAG、BG和AP酶并不是引起亚表层泥炭土矿化速率较慢的原因,而亚表层泥炭土中含有更多的惰性有机质可能是导致亚表层泥炭土矿化速率较低的主要因素.     

喀斯特地区端元样品中溶解有机质的多维特征与源辨析研究

由于喀斯特地区水生生态系统中碳循环的复杂性,给溶解有机质（Dissolved organic matter,DOM）的来源解析带来了巨大的挑战和困难.本研究应用C/N比值、δ¹³C组成、紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱等表征技术,综合对比了西南喀斯特地区典型土壤与水生植物样品DOM的多维特征,探讨了示踪喀斯特地区DOM来源的可靠方法与指标.结果表明：水生植物的C/N比值波动范围较大,石灰土的C/N比值偏低,水生植物与土壤样品的C/N比值及δ¹³C组成有所重叠,难以区分DOM的来源.多种紫外吸收系数（a₂₅₄、a₂₈₀、a₃₀₀与a₃₅₀）侧面反映了不同DOM样品中芳香族化合物的相对丰度,SUVA₂₅₄、E2/E3、E4/E6与腐殖化指数（HIX、HIX_ohno）指示了样品之间腐殖化程度的差异,特别是HIX、荧光指数（FI）、S_R较好区分了浮游藻类与土壤DOM.修正荧光指数（YFI）还揭示了不同DOM样品的化学组成,与三维荧光光谱的平行因子分析相吻合.此外,黄壤因较低的pH值会使土壤有机质酸解为含氮组分,导致HIX、FI和S_R的匹配性不好.除浮游藻类外,HIX表明水生植物DOM均为内源,S_R却显示其主要为外源,而FI指示兼有内源和外源.因此,在进行喀斯特地区DOM来源解析时,光谱技术相比C/N比值和δ¹³C分析更加简便、有效,同时应注意不同土壤类型的异质性与水生生态系统的复杂性.     

中国内陆流域地表水体光电化学特征研究

太阳辐射是自然界中最主要的能量来源.目前人们对自然界利用太阳能途径的认识主要集中于具有生物光采集系统（如叶绿体）的光合作用,而对于非生物光采集系统是否广泛存在于地表水体中仍不清楚.本研究通过测定全国范围内151个地表水样光生电子的能力,绘制了中国内陆流域地表水体光电化学特征图谱.通过利用XPS、XRD和EEM等手段表征水样悬浮态和溶解态物质组成,揭示了地表水体光电化学活性来源及其影响因素.结果显示,我国地表水体普遍存在光电化学活性.按生物质换算,我国地表水体光生电子每年可转化生物质当量约为1.4×10³~1.1×10⁴万t葡萄糖,相当于光合作用固碳总量的0.51%~4.02%.地表水体的光电流大小与光强和光敏物质浓度呈正相关,相关系数 分别达到0.99和0.99.水体的光电化学活性主要来源于悬浮态物质,其贡献度大于60%,与含Ti或含S的半导体矿物丰度呈正相关;而溶解态物质贡献较小（<40%）,其光电化学成分主要为溶解性有机质,并与腐殖酸类或富里酸类物质浓度呈正相关.本研究为自然界微生物光电能 营养作用的发生提供线索,同时也为量化自然地表水体太阳光引发的生物或非生物能量来源提供依据.     

夏季白洋淀有色溶解性有机质（CDOM）光学特性及其来源分析

有色溶解性有机质（CDOM）是可溶性有机质（DOM）中较为重要的组成部分,也是水环境中最大的溶解有机碳贮库.为了揭示典型浅水湖泊—白洋淀夏季CDOM的光学特性、空间异质性和来源,本研究运用三维荧光光谱和紫外-可见光吸光度分析方法结合平行因子数据分析法,分析了夏季淀区CDOM的组成,并探索分析了CDOM的主要来源.结果表明：从光学特性上分析,白洋淀水体中CDOM主要包括C1、C3 两种类蛋白质组分和C2、C4两种类腐殖质组分,其中,由内源性产生的C1、C2、C3组分占比较多,体现出白洋淀CDOM来源以内源自生为主的特征;白洋淀水体中CDOM吸光度整体呈现出丰度较高的趋势,α（355）平均达到了38.22 m^-1,光谱斜率（280~500 nm）较低,均值为0.007 nm^-1,这种高丰度低光谱斜率的特征也映证了白洋淀CDOM腐殖化程度较高的特点,根据白洋淀淀泊特征推测其来源主要为芦苇、荷花等水生植物的腐解.不同淀区CDOM分布存在差异,整体呈现出自白洋淀南部和西部向中部、北部、东部递减的空间变化特征,造成这一分布特征的原因可能为相较于白洋淀南部地区而言,北部烧车淀等区域水生植物更多.夏季白洋淀光照时间长,光照强度高,会加速CDOM的光漂白,使大分子转化为小分子,生物可利用性增强,进而促进微生物、藻类、浮游动物等大量繁殖,引起水质不断恶化.本研究结果可为制定有效的表层水 水质提升策略提供参考.     

富春江库区高温热浪变化特征及对藻类水华潜在影响研究

随着全球气候变暖,夏季高温热浪出现频次、强度和持续时间明显增加. 为探明气候变暖引起的夏季高温热浪对藻类水华及淡水生态系统的影响, 基于长期气象观测、高频浮标水温监测、藻华过程浮游植物生物量连续监测以及卫星遥感反演,分析了富春江库区夏季高温热浪长期变化特征以及2016年高温热浪对富春江水库藻类水华的影响过程. 结果表明:①1972—2020年近50年富春江水库呈现明显的区域增温,平均气温增速为0.35 ℃/(10 a),2016年达最高值(18.13 ℃);与此同时,高温热浪频次和天数也显著增加,且起始时间显著提前,结束时间显著推迟,2016年经历了近50年来较严重的高温热浪事件. ②野外实测和卫星遥感反演表明,2016年7—8月富春江水库暴发严重的藻类水华,库区叶绿素a浓度在8月19日达最高值〔(65.3±21.3) μg/L〕. ③因果分析显示,高温热浪引起的气温和水温增加、降水和风速减少以及热力分层强化等直接或者间接诱发和促进了浮游植物生物量累积及蓝藻水华形成. 研究显示,夏季高温热浪加剧了富春江水库藻类水华暴发,未来全球变暖背景下高温热浪频次和强度将继续增加,需开展高频同步监测和受控试验,深入揭示高温热浪对藻类水华形成的驱动机制.