南方山区生态环境观测成果与展望

20世纪80年代以来,中国科学院南方山区综合考察队和中国科学院千烟洲红壤丘陵综合开发试验站(简称千烟洲站)的历代科研工作者从自然资源综合科学考察到农业科技攻关示范,再到应用基础理论研究,一步一个台阶,不仅为红壤丘陵区的生态恢复和生态经济可持续发展作出了突出贡献,而且在南方红壤丘陵区典型生态系统的物质循环过程、机理及其对全球变化的响应和适应机制方面取得了新的进展。论文以千烟洲站的发展为主线,对南方山区生态环境观测成果与发展进行简单评述。     

“固化赤泥-人工膜”复合防渗材料研究

赤泥本身具有良好的防渗性能,加入石灰作为激发剂,更可提高其防渗性。根据《土工合成材料测试手册》和GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》进行渗透试验,结果表明:室内试验在赤泥中加入8%石灰,并夹一层人工防渗膜形成的复合防渗材料,在固化28 d后,其渗透系数可达(7.3～7.4)×10-9 cm/s。在工业试验中,夹入不同厚度和质地的人工防渗膜的石灰(8%)固化赤泥,渗透系数可达到6.32×10-9～1.89×10-7 cm/s。研究成果在中原某铝厂赤泥堆场防渗工程中得到了应用。     

干热河谷林地燥红土固碳特征及"新固定"碳表观稳定性

全球气候变化背景下,森林土壤固碳能力及所固定碳的稳定性受到极大关注.基于土壤密度分组和酸水解技术,对比研究了1991年营造的大叶相思(Acacia auriculiformis)林不同阶段(1991、1997、2003和2010年)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度.结果表明,造林19 a后林地表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤有机碳密度分别为1.40 kg.m-2和0.99kg.m-2.研究期内(1991～2010年)表层和亚表层土壤平均固碳速率分别为37.89 g.(m2.a)-1和16.84 g.(m2.a)-1,且土壤呈现加速固碳特征.2003年林地表层重组有机碳分配比例为71.44%,显著高于2010年(67.99%).2003年林地表层或亚表层轻组顽固性碳指数显著高于重组,但均随林龄的增加而降低,尤其是轻组顽固性碳指数.2003～2010年间燥红土"新固定"碳中57%～70%受物理保护,33%～49%为生化稳定性碳.研究揭示出干热河谷人工林燥红土具备较大的固碳能力.受物理保护碳的生化稳定性低于非保护碳,其稳定性均随林龄的增加而降低.     

长江口海域近50a来营养盐的变化及其对浮游植物群落演替的影响

本文根据收集到的1960s到2000s年间东海长江口附近海域(30.5～32°N,122～123°E)的营养盐数据,分析了长江口海域营养盐的季节变化及历史变化趋势。其中根据1959～1960年,1985～1986年和2002～2003年长江口海域营养盐的季节变化数据,发现50 a来,营养盐的季节变化差异不大,均呈现出春夏低,秋冬高的季节变化趋势,其中2002～2003年四个季节之间营养盐含量的变化幅度较其它两年略小。从1960s～2000s年的历史变化可以看出,调查海域的DIN含量呈现出显著上升的趋势,但是在2000年以后,DIN的年平均含量略有降低但变化不大,基本保持在18μmol/L。DIP年平均浓度变化不明显,浓度范围维持在0.39～0.60μmol/L之间。SiO3-Si的年平均含量呈现出明显的降低趋势。就营养盐组成变化来说,DIN/P比例和Si/DIN比值的变化趋势相反,DIN/P比例呈现出升高的趋势而Si/DIN呈现出降低的趋势。生物数据表明从1980s以后该海域赤潮优势种有从硅藻演变为甲藻的趋势,结合营养盐的变化分析认为过量的DIN和持续升高的DIN/P是造成这一藻种长期演变现象的主要原因。     

Application of red mud as a basic catalyst for biodiesel production

Red mud was investigated in triglyceride transesterification with a view to determine its viability as a basic catalyst for use in biodiesel synthesis.The effect of calcination temperature on the structure and activity of red mud catalysts was investigated.It was found that highly active catalyst was obtained by simply drying red mud at 200°C.Utilization of red mud as a catalyst for biodiesel production not only provides a cost-effective and environmentally friendly way of recycling this solid red mud waste,significantly reducing its environmental effects,but also reduces the price of biodiesel to make biodiesel competitive with petroleum diesel.     

Using lysosomal membrane stability of haemocytes in Ruditapes philippinarum as a biomarker of cellular stress to assess contamination by caffeine, ibuprofen, carbamazepine and novobiocin

Although pharmaceuticals have been detected in the environment only in the range from ng/L to g/L, it has been demonstrated that they can adversely affect the health status of aquatic organisms. Lysosomal membrane stability (LMS) has previously been applied as an indicator of cellular well-being to determine health status in bivalve mussels. The objective of this study is to evaluate LMS in Ruditapes philippinarum haemolymph using the neutral red retention assay (NRRA). Clams were exposed in laboratory conditions to caffeine (0.1, 5, 15, 50 μg/L), ibuprofen (0.1, 5, 10, 50 μg/L), carbamazepine and novobiocin (both at 0.1, 1, 10, 50 μg/L) for 35 days. Results show a dose-dependent effect of the pharmaceuticals. The neutral red retention time measured at the end of the bioassay was significantly reduced by 50% after exposure to environmental concentrations (p < 0.05) (caffeine = 15 μg/L; ibuprofen = 10 μg/L; carbamazepine = 1 μg/L and novobiocin = 1 μg/L), compared to controls. Clams exposed to these pharmaceuticals were considered to present a diminished health status (retention time < 45 min), significantly worse than controls (96 min) (p < 0.05). The predicted no environmental effect concentration (PNEC) results showed that these pharmaceuticals are very toxic at the environmental concentrations tested. Measurement of the alteration of LMS has been found to be a sensitive technique that enables evaluation of the health status of clams after exposure to pharmaceuticals under laboratory conditions, thus representing a robust Tier-1 screening biomarker.     

直接大红4BE的磷钨酸均相光催化还原脱色

以磷钨酸(H3PW12O40,PW12)为光催化剂,异丙醇(Isopropanol)作为电子给体的条件下对偶氮染料直接大红4BE进行均相光催化还原脱色研究,考察PW12用量、IS浓度、直接大红4BE和盐浓度等因素的影响,结果表明杂多蓝(PW1-2)对直接大红4BE具有明显的还原脱色作用.pH=2.0,直接大红4BE初始浓度50 mg·L-1,PW12浓度为600 mg·L-1,IS浓度为0.13mol·L-1,50 min直接大红4BE的脱色率可达到90.39%.4BE的光催化还原脱色速率随PW12和IS浓度的增加而增加,最后趋于恒定;直接大红4BE初始浓度增加,其光反应一级速率常数降低;PW12、IS和4BE浓度之间存在交互影响.离子强度增加,4BE脱色速率减小,表现为负的盐效应,推测4BE与光反应生成的杂多蓝(PW1-2)进行复合,然后发生电子转移引起偶氮染料还原脱色和杂多蓝氧化复原.本研究结果表明PW12/IS/UV能够有效用于偶氮染料直接大红4BE的还原脱色处理.     

响应面法优化赤泥负载Co催化剂制备及活性评价

以催化臭氧氧化去除水中苯扎贝特(bezafibrate,BZF)的处理效果为评价指标,采用Plackett-Burman和响应面(Response Surface Methodology,RSM)法对Co/RM催化剂的制备条件进行优化.结果表明,浸渍质量分数和焙烧温度为催化剂制备的主要影响因素,当浸渍质量分数为4.14%、煅烧温度为389℃时BZF去除率预测值最高(71.29%).采用上述最佳制备条件制备的Co/RM催化臭氧氧化去除苯扎贝特的去除率为70.74%,与模型预测值十分接近,偏差为1%(<5%),说明响应面法实验设计和数学模型具有较好可靠性.通过比较RM和Co/RM两种催化剂对BZF的催化臭氧氧化去除效果,发现Co/RM催化臭氧氧化去除BZF的效果较为显著.采用BET、XRD和UV-Vis等表征手段对两种催化剂的表面结构和组成进行分析,结果表明两种催化剂的比表面积、总孔体积存在相同的变化规律(RM相似文献   

降雨过程中红壤团聚体粒径变化对溅蚀的影响

为揭示团聚体粒径动态变化对溅蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以第四纪粘土、泥质页岩发育红壤为研究对象,研究了酒精预湿润后的2~5 mm团聚体在降雨过程中粒径动态变化及溅蚀率的变化。试验结果表明：在60 mm/h雨强下,团聚体受雨滴机械打击破碎主要发生在降雨的最初阶段,团聚体＞0.25 mm百分含量（P＞0.25）及平均重量直径（M）均随降雨时间（T）增加呈幂函数减小,溅蚀率（Dr）随降雨时间（T）增加呈幂函数增加,而溅蚀率（Dr）随团聚体平均重量直径（M）减小呈幂函数增大。为揭示不同土样在降雨溅蚀过程中溅蚀率的变化规律,利用团聚体稳定性特征参数-机械破碎指数（R）及降雨时间（T）,建立了不同团聚体稳定性土样溅蚀率随降雨时间变化的经验方程,且方程可决系数较高（R2=0.82）,揭示出团聚体稳定性越好,其破碎过程越缓慢,溅蚀率越小。研究结果为红壤区土壤侵蚀的防治及侵蚀机理研究提供了新思路     

接种Glomus versiforme对红三叶草利用有机磷的影响

以红三叶草为材料，利用三室隔网培养方法，研究接种菌根真菌Glmous versiforme对土壤有机磷及外加有机磷化合物植酸钠（Na-Phytate)、核糖核酸（RNA）和卵磷脂（Lecithin)的利用效率，植株生长7wk后收获测定植标干物重、含磷量和根系菌根侵染率，结果表明：接种菌根真菌能明显增加植株干物重、含磷量和吸磷总量，与各有机磷处理相比，无机磷（KH2PO4）处理生长效应最好，施用有机磷化合物各处理与CK相比均明显促进了植株生长，但不同有机磷处理之间没有显著差异，在植株吸磷量上，各接种处理均为相应CK处理的2倍以上，其中磷酸二氢钾处理吸磷量最高，菌根对照植物的根外菌丝虽然被限制在有限的空间内，但其吸磷量也达到不施磷的CK－M处理的2倍多，这说明由于菌根的形成植物能利用土壤因有的有机磷来满足自身生长的需要，表3参10