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.     

Pollutant removal from municipal wastewater employing baffled subsurface flow and integrated surface flow-floating treatment wetlands

This article reports pollutant removal performances of baffled subsurface flow, and integrated surface flow-floating treatment wetland units, when arranged in series for the treatment of municipal wastewater in Bangladesh. The wetland units （of the hybrid system） included organic, inorganic media, and were planted with nineteen types of macrophytes. The wetland train was operated under hydraulic loading fluctuation and seasonal variation. The performance analyses （across the wetland units） illustrated simultaneous denitrification and organics removal rates in the first stage vertical flow wetland, due to organic carbon leaching from the employed organic media. Higher mean organics removal rates （656.0 g COD]（m2.day）） did not completely inhibit nitrification in the first stage vertical flow system; such pattern could be linked to effective utilization of the trapped oxygen, as the flow was directed throughout the media by the baffle walls. Second stage horizontal flow wetland showed enhanced biodegradable organics removal, which depleted organic carbon availability for denitrification. The final stage integrated wetland system allowed further nitrogen removal from wastewater, via nutrient uptake by plant roots （along with nitrification）, and generation of organic carbon （by the dead macrophytes） to support denitrification. The system achieved higher E. coli mortality through protozoa predation, E. coli oxidation, and destruction by UV radiation. In general, enhanced pollutant removal efflciencies as demonstrated by the structurally modified hybrid wetland system signify the necessity of such modification, when operated under adverse conditions such as： substantial input organics loading, hydraulic loading fluctuation, and seasonal variation.     

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.     

三江平原典型区地下水铁的动态变化

为揭示地下水铁的时间变异规律和影响机制,对三江平原典型区不同深度的地下水水位和铁开展了动态监测,分析了总铁含量和形态的季节变化特征及其与地下水位波动的关系。结果表明:地下水为中性偏弱酸、强还原性环境,铁在浅层和中层富集。地下水铁的动态变化和水位关系密切,随着地下水位的上升、下降,总铁含量和Fe2+质量浓度也随之增加或降低。浅层地下水对水位变化响应迅速,中层地下水存在滞后。地下水位的季节波动导致含水层氧化还原条件改变,影响了水岩体系中铁的迁移和转化。     

三峡库区消落带优势草本植物淹水后汞的释放特征

为研究三峡库区消落带植物淹水后汞的释放特征,选取狗牙根、酸模叶蓼、空心莲子草这3种优势草本植物在库区现场进行原位淹水试验,研究这3种植物淹水后总汞(THg)含量动态变化特征,分析其释放通量与速率,估算其THg释放负荷.结果表明,3种植物在淹水过程中THg浓度的下降速率呈现先快后慢的趋势,表明淹水前期植物中THg随植物腐解快速释放,随后释放基本稳定.3种植物的THg释放量存在显著差异,且表现为酸模叶蓼空心莲子草狗牙根.3种植物的THg释放量可能受植物初始C/N和THg浓度的影响.植物初始C/N越高,单位质量THg释放量越小.而植物初始THg浓度越高,单位质量植物THg释放量越大.结合3种植物在三峡库区消落带的分布权重和生物量,估算出酸模叶蓼、空心莲子草、狗牙根完全分解后的THg释放负荷分别为167.31、78.13、88.33 mg·hm~(-2).     

紊流脉动强度对藻类生长及水环境的影响研究

为探讨紊流脉动强度对藻类生长繁殖以及水环境的影响,采用自行设计的垂直振动格栅紊流装置,在一定的光照和水温条件下,通过改变各组实验装置中格栅的振动频率,在营养盐充足的封闭水体中开展了实验研究.结果表明,在实验设定的紊动范围内,紊流脉动强度对藻类的生长以及水环境的变化有明显的影响,较微弱的紊流脉动能促进水体中藻类的生长,而较强的紊流脉动则会抑制藻类的生长;随着紊流脉动强度的增加,藻类生物量峰值的出现时间逐渐推迟;不同水力条件下,5组实验过程中氮磷含量的变化情况具有显著的差异,当格栅振动频率达到2.0 Hz时,较之振动频率为0.5 Hz的实验,水体中TN和TP的最大消减量分别降低了55.2%和69.0%,与藻类生长情况关系密切;随着紊流脉动强度的增加,藻类生物量的峰值所对应的氮磷比先增后减;不同强度的紊流脉动均能促进水体的pH值和溶解氧迅速调节至藻类生长所需的最佳水平,且最佳值不变.     

三峡库区水库水质Streeter-Phelps模型修正及COD变化规律的新探讨

水体复氧规律的研究对于预测和评价水中溶解氧含量,确定有机污染水体的自净过程具有重要意义.天然水体中溶解氧的多少是评价水环境质量优劣的一项非常重要的指标,是水质预测的一个重要任务.Streeter-Phelps模型是目前进行河流水质研究常用的物理模型,具有良好的理论和实用价值,然而在某些特定水域,该模型的应用受到限制,主要原因是复氧系数的取定多在水流速度较大情况下得到的,而未考虑水面波动对复氧系数的影响,另外,在实际研究过程中发现三峡库区COD变化的规律出现异常:在离排污口相当远的水域,COD随时间变化趋势并不是指数衰减,而是在某个常值附近微小摆动,以往很多修正过的Streeter-Phelps模型都无法解释这个现象.经研究表明:考虑波动效应后,对复氧系数进行修正能得到较好的模型计算结果;同时,COD变化规律不仅可以弄清楚,而且可以为进一步研究排污规律和泥沙运动提供科学依据.     

猪肉价格周期波动的时空差异特征及影响因素研究

我国作为猪肉生产大国、消费大国,猪肉价格波动事关普通百姓生活。利用2001—2019年猪肉价格省级面板数据,对猪肉价格长期波动的空间差异性进行了分析。结果表明:①从我国八大经济区及调入区、调出区猪肉价格区域差异测度结果来看,北部沿海区域内各省份猪肉价格差异最大,东北区域和长江中游区域差异较小;同时从猪肉价格差异贡献率来看,区域内差异贡献率更大。②从猪肉价格波动时空演进测度结果来看,地区间差异明显存在,同时各省份之间空间集聚性呈现出波动状态,表现出先减弱后增强的长期趋势。③从对猪肉价格周期性变化规律分析结果来看,价格波动存在明显的周期性,“猪瘟”、重大疫情等突发因素短期影响作用较大,而常规因素的影响才是价格波动真正推手。④在所筛选的猪肉价格常规影响因素中,育肥猪配合饲料价格、仔猪价格、地区生产总值引起猪肉价格差异的作用显著,且育肥猪配合饲料价格对猪肉价格差异影响程度最大。     

一种新型光路设计在重金属分析仪中的应用

针对在线重金属分析仪中电源波动、水体浊度等干扰问题,提出一种新型的光路设计方案。实验表明,采用该设计的在线水质分析仪PhotoTek 6000的抗干扰能力大大提高,电源稳定性达到0.6%;同时当试样中浊度变化4个数量级时,测量结果与实际值的相对偏差小于2%。     

三峡库区消落带表层沉积物生物标志物时空变化与来源分析

受三峡大坝季节性“蓄水-放水”影响,三峡库区消落带每年呈“淹没-落干”周期性变化,库区内有机质环境地球化学过程也随之改变.基于此,于2018年3月和9月带采集淹没期和落干期表层沉积物成对样品(n=16×2=32),GC-MS分析生物标志物(正构烷烃、未分离复杂混合物、藿烷和甾烷),探讨不同时期有机质时空变化与来源组成.结果表明,落干期和淹没期正构烷烃(C₁₀~C₄₀)浓度分别为(14.09±4.05)μg/g和(16.25±3.91)μg/g,UCM为4.28~28.62μg/g,表明存在石油烃类污染.正构烷烃短链与长链比(L/H)在落干期和淹没期平均值分别为(0.90±0.56)、(0.74±0.15),指示落干期为低等生物与陆源高等植物的混合有机质输入,淹没期则以陆源输入为主.碳优势指数CPI平均值分别为(1.66±0.32)、(1.70±0.33),指示化石燃料与高等植物的混合贡献.正构烷烃主峰碳数(Cmax)与浓度特征揭示落干期藻类、细菌和水生植物源输入比淹没期高.库区上游多以水生、高等植物源为主,而下游则以细菌、浮游藻类低等输入居多.藿烷类(C₂₇、C₂₉~C₃₂) Ts/Tm,C₃₁(S/S+R)以及甾烷类(C₂₇~C₂₉) C₂₉ααα S/(S+R)比值结果均可指示高成熟度石油烃输入.主成分分析结果表明落干期以石油源和水生、陆生植物源混合输入为主,淹没期以低等生物与水生植物混合源输入居多.本研究探讨了季节性水位调节对消落带沉积物生物标志物的影响机制,获得了示踪信息,为进一步研究库区生物标志物环境地球化学循环提供基础数据.