两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

北京地区气溶胶水溶性组分粒径分布特征

2016~2017年,分别在夏季和冬季在北京城区利用微孔均匀分级采样器(MOUDI-122),采集环境气溶胶,并对其中水溶性离子和水溶性有机物开展了定量分析,对主要水溶性组分质量浓度粒径分布特征,以及季节和不同污染状态下的差异进行了讨论。结果表明,NH4+、NO3-、SO42-、K+和冬季Cl-主要分布在积聚模态,Mg2+和Ca2+主要分布在粗粒子模态,NH4+、NO3-、SO42-在积聚模态的质量浓度最高,二次离子仍是北京地区PM2.5污染的主要组分。SO42-在夏季浓度较高,而NO3-、K+、Cl-在冬季明显高于夏季,Mg2+和Ca2+来源较为独立,与气溶胶其他主要组分的相关性较低。夏季NO3-和SO42-浓度昼夜差异显著,白天SO42-浓度水平明显高于夜晚,夜晚NO3-浓度明显高于白天,且主要表现在积聚模态。污染状况下,二次离子在积聚模态和粗模态浓度增加明显,但在爱根模态中浓度降低。冬季随着污染加重,二次离子液滴模态质量中值粒径明显增大。夏季积聚模态WSOC浓度粒径分布峰值粒径明显大于冬季,0.056~0.32μm粒径段WSOC在不同污染状态下浓度水平基本一致,在0.32μm以上区间,污染状态下WSOC平均浓度明显高于清洁时段。     

三峡水库低水位运行时干流回水对支流水环境的影响

三峡水库干流回水对支流水环境的影响研究对水库支流富营养化防治及保障水库水质安全具有重要意义.通过2016年8月7～12日三峡水库低水位运行时对库区长江干流和主要支流进行采样和室内分析,初步揭示了三峡库区低水位运行时水库水体的水化学特征和研究了干流回水对主要支流水化学特征的影响.结果表明,对于EC值变化范围,干流为291～336μS·cm~(-1),支流不受干流回水影响水体为183. 7～518μS·cm~(-1),受干流回水影响水体为267～330μS·cm~(-1),接近干流.对于氢氧同位素特征δD值和δ~(18)O值分布范围,干流为-81. 60‰～-75. 16‰和-11. 57‰～-10. 26‰,支流不受干流回水影响水体为-59. 94‰～-43. 67‰和-9. 00‰～-6. 04‰,受干流回水影响水体为-77. 85‰～-50. 75‰和-11. 06‰～-7. 33‰,接近干流,与EC值和主要阴阳离子质量浓度值表现规律一致,表明干流通过回水影响支流水体组成进而影响支流的水化学特征,且支流受干流回水影响程度与支流河口距三峡大坝距离和支流自身流量大小呈负相关.支流不受干流回水影响的水体水化学特征与支流流域属性有关,人口密度大、耕地比例高的支流流域其水质较差.干流回水对水质较优的支流起污染作用,对水质较差的支流起稀释优化作用.     

长江上游农业源溪流雨季中N2O间接排放特征

农业源溪流与农田生态系统有着紧密的水文连接,其会随着农业非点源氮(N)污染的加剧而成为重要的N汇和氧化亚氮(N_2O)间接排放源.本研究采用静态暗箱-气相色谱法于2015年6~9月(所研究区域的雨季)原位测定了长江上游紫色土丘陵区农业源溪流的N_2O间接排放通量.结果表明,农业源溪流雨季中N_2O平均排放通量为12. 8μg·(m~2·h)~(-1),接近其所在区域内同季节农田的N_2O直接排放水平,是重要的农业N_2O间接排放源.该农业源溪流中N_2O间接排放系数值(EF5r=0. 01%)远低于IPCC的建议值(0. 25%)和重新计算的全球平均值(0. 20%),然而,全球EF5r的现有数据量仍十分有限、且有较大的空间差异,应加强对此类N_2O间接排放的研究,从而进一步修正EF5r的精度、减少N_2O间接排放估算的误差.本研究的N_2O间接排放通量与水中NO-3-N浓度正相关,反硝化是N_2O的主要产生过程.雨季中较强的降雨(如连续降雨日内降雨 9 mm)可促进溪流中NO-3-N浓度在雨后短期内急剧升高,进而激发水中N_2O间接排放通量的明显增加.     

碳中和的缘起、实现路径与关键科学问题：气候变化与可持续城市化

碳中和是我国应对气候变化的新目标,提出以来引起国内外广泛关注。碳中和目标实现是一个复杂系统科学问题,涉及大气圈、岩石圈、水圈、生物圈、人类圈等多圈层耦合过程与作用机制,需要跨学科交叉、综合与协同研究。简要梳理碳中和提出的气候变化和温控目标缘起,归纳碳中和实现的碳源、碳汇的多元路径,强调从碳源的需求侧推动可持续城市化对于碳中和目标实现的重要作用,并且可能是成本低、潜力大、更直接有效的方案途径。提出适应与减缓气候变化下碳中和与可持续城市化研究领域8个方面的科学问题：气候变化—碳中和—可持续城市化关联关系、中国及各地区碳中和实现的路线图与时间表、城市区域尺度碳排放的精准核算、绿色生活方式与低碳社会、绿色生产方式与低碳经济、能源结构优化、风险与不确定性和碳中和长效机制的治理创新等,以及该领域当前研究面临的机遇和挑战。     

2050年中国能源消费结构的系统动力学模拟——基于重点行业的转型情景

面向2050年世界能源发展形势与中国发展实际,推进能源转型与保障油气供给是关乎国家发展和能源安全的重大前瞻性问题。考虑能源转型这一关键前提,基于重点行业部门的政策情景模拟了中国能源消费的总量与结构变化情况,并分析了中国油气消费需求及其对外依存情况。结果显示：（1）若实行积极的部门能源转型政策,中国的一次能源消费总量将在较大幅度上低于参照情景,并有望在2040年达到峰值,其峰值在5755~7000 mtce之间。具体来看,煤炭消费可在2030年前达峰,石油消费在两种转型情景下均将在2040年达到峰值,而天然气仅在加速转型情景下可于2035年实现消费达峰。（2）从推进能源结构转型角度看,在转型情景下中国2050年煤炭消费量占能源消费总量的比例为21%,在加速转型情景下到2050年煤炭占能源消费总量的比例将不足10%;无论是在转型情景下还是加速转型情景下,到2050年油气消费占中国能源消费总量的30%;若推行更加积极的转型政策,在加速转型情景下中国到 2050年非化石能源消费占比将超越化石能源。（3）高需求低产出将导致中国油气对外依存度在中长期内处于较高水平,因而,在2050年前保障国家能源安全仍不可忽视油气供给稳定性。研究可为中国能源安全战略与能源政策制定提供科学依据。     

延河流域不同立地条件下植物-枯落物-土壤生态化学计量学特征

通过对黄土高原延河流域不同立地条件的植物、枯落物和土壤进行调查、取样和分析,选取不同立地条件下的共有植物达乌里胡枝子,研究了不同立地条件下共有植物-枯落物-土壤的碳、氮、磷化学计量特征,以期探索不同立地条件中的元素迁移和转化。结果表明：1）土壤碳氮比的平均值为10.88,土壤碳磷比和氮磷比的平均值分别为23.14和2.13。2）土壤碳氮比表现为阳坡>阴坡、沟坡>峁坡,氮磷比无显著差异;共有植物碳氮比表现为阳坡>阴坡,峁坡>沟坡,碳磷比和氮磷比为阴坡>阳坡,峁坡>沟坡;枯落物碳氮比表现为阳坡>阴坡,峁坡>沟坡;氮磷比和碳磷比在不同立地条件中均表现为阴坡>阳坡,沟坡>峁坡。3）通过对不同立地条件下植物-枯落物-土壤化学计量特征的探讨,得知沟坡条件下土壤有机碳累积速率相对高于峁坡,阳坡土壤有机碳固定大于阴坡,各立地条件中土壤全磷含量相对一致;在植物生长后期以及枯落物分解过程中,阳坡和峁坡表现为氮素迁移转化相对强烈,阴坡和沟坡则有利于磷的迁移和转化。     

一体式厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥消化液的启动

利用新型固定生物膜一活性污泥反应器处理实际污泥消化液,通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜填料,逐渐提高进水氨氮浓度并控制溶解氧浓度在0.11~0.42mg/L,系统在65d内实现了短程硝化-厌氧氨氧化反应的启动.反应器系统稳定运行阶段具有良好的污染物去除效果,进水COD和氨氮浓度为921和1120.8mg/L,COD、氨氮和总氮去除率分别为66.8%,99.0%和94.4%,总氮去除负荷为0.27kgN/(m3·d).试验表明采取逐步提高进水中消化液比例的策略,有利于一体式厌氧氨氧化工艺的快速启动.进一步分析发现系统同时存在厌氧氨氧化和反硝化的脱氮途径,对总氮去除的贡献率分别为67.4%~91.1%和8.9%~32.6%.     

黄土高原水蚀风蚀交错区植被间土壤水分竞争

通过对黄土高原水蚀风蚀交错区4 种相邻植被条带（撂荒地、柠条地、苜蓿地、农地）0~4m土壤剖面含水量和地上生物特征的测定分析,研究不同植被之间的水分竞争关系。结果表明：水平方向上,撂荒地和农地土壤含水量随着靠近柠条地和苜蓿地呈下降趋势,且柠条对临近撂荒地土壤水分影响的水平距离至少有6 m。而深根性植物柠条和苜蓿相邻处测点的土壤含水量在所有测点中最低。此外,通过对地上生物特征分析,临近农地的苜蓿和临近撂荒地的柠条有较高的生物指标,证明这两种深根系植物吸收利用了相邻地块的土壤水分。因此,柠条和苜蓿对土壤水分竞争激烈,不宜搭配种植,而深根-浅根植物搭配扩大了深根系植物根系吸水空间,有利于其生长。     

鸭粪和环丙沙星对潮土微生物群落功能多样性的影响

为了评价鸭粪中残留的环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)对土壤微生物群落功能多样性的影响,布置培养试验,设五个处理,分别是Ⅰ:CK(对照)、Ⅱ:CIP(人工添加的CIP)、Ⅲ:DF(添加不含抗生素的鸭粪)、Ⅳ:DF+CIP(在Ⅲ的基础上再外源添加CIP)、Ⅴ:DF(CIP)(粪源CIP即含有CIP的鸭粪),培养81 d。借助Biolog技术研究了不同来源的CIP对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,培养1 d后,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)表现为DFDF+CIPDF(CIP)CKCIP,说明环丙沙星对土壤微生物活性具有一定的抑制作用,且随着培养时间的延长其抑制作用减弱;添加鸭粪显著增强了土壤微生物活性和群落功能多样性;与人工添加进鸭粪中的环丙沙星相比,粪源环丙沙星对微生物活性的抑制作用更强,并显著降低了土壤中利用碳源微生物的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S);在培养过程中,土壤微生物利用的主要碳源种类随培养时间延长有所变化,初期利用的主要是糖类、羧酸类、聚合物类、胺类以及氨基酸类,后期主要是糖类和羧酸类。