黄土高原苹果园土壤N_2O排放研究

从2007年5月1日到2009年4月30日对黄土高原苹果园氧化亚氮(N2O)排放采用静态箱气相色谱法进行了为期两年的监测.分别在距果树2.5m(D2.5)、1.5m(D1.5)、0.5m(D0.5)的位置采样.研究结果表明,苹果园N2O排放量年际变化较大,2008年5月到2009年4月的N2O排放量(2.74kg·hm-·2a-1)比2007年5月到2008年4月(2.27kg·hm-·2a-1)高20.7%,主要原因是2008年夏季降雨量是2007年夏季降雨量的1.92倍,使得2008年夏季N2O排放量是2007年夏季的2.81倍.2008年5月到2009年4月的排放系数(0.082%)是2007年5月到2008年4月排放系数(0.035%)的2.34倍.施肥后、冻融交替期、苹果树落叶的前期、降雨后苹果园都有高的N2O排放峰,N2O的季节变化受到这些短期事件的显著影响.而这些短期事件对N2O排放的激发效应又受到降雨量、土壤孔隙充水率(WFPS)和地温的调控.D2.5和D0.5两个处理的N2O排放与气温(p≤0.01)和地温(p≤0.01或p≤0.05)显著相关.D1.5处理N2O排放与气温(p≤0.05)显著相关.     

北京市城区两个典型站点PM2.5浓度和元素组成差异研究

采用rp TEOM^® 1400a颗粒物测定系统,于2008年1月到2010年12月,对北京城市生态系统研究站和北京教学植物园周边大气中细颗粒物(PM_2.5)的浓度进行了连续监测.2010年,利用rp TEOM1400系统的旁路采样器同步采集PM_2.5样品,经微波消解后采用ICP-MS和ICP-OES方法测定样品中的Al、As、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Se、V、Zn等17种元素的浓度.结果表明,2008年1月至2009年3月,北京城市生态系统研究站的PM_2.5平均浓度为59.1 μg·m^-3,比北京教学植物园低36%.2009年4月至2010年12月,北京城市生态系统研究站的PM_2.5平均浓度为95.5 μg·m^-3,比北京教学植物园高60%.施工工地的土方作业可能对两站点PM_2.5浓度的差异有重要贡献.地壳元素Al、Fe、Mg、K、Ca、Na浓度在两站点的差异最大.北京城市生态系统研究站其余污染元素的富集因子一般也高于北京教学植物园,尤其是Pb、As元素,可能与被污染土壤和建筑物等的二次污染有关.两站点的PM_2.5污染状况均在建筑施工期较严重,来自地表和建筑工地的扬尘可能是造成PM_2.5污染严重的主要原因.     

北京市城市降雨径流水质评价研究

选取北京市城市天然雨水与3个不同下垫面(屋面、单位内部道路和环路干道道路)的降雨径流为研究对象,在2010年7～10月期间,测定了8场降雨中的13个理化指标,并采用灰色关联分析和主成分分析方法进行水质综合评价和污染物来源分析.结果表明,环路干道径流的综合水质最差,其他依次为屋面径流、单位内部道路径流和天然雨水,其中环路干道径流综合水质超出国家地表水Ⅴ类水质标准,天然雨水、单位内部道路径流和屋面径流综合水质满足国家地表水Ⅱ类水质标准;天然雨水与各下垫面降雨径流的主要污染物为氮,其中TN和NH4+-N平均浓度为5.49～11.75 mg.L-1和2.90～5.67 mg.L-1;环路干道径流中第一类污染物为P、SS和有机污染物,其主要来源为车辆轮胎和路面材质的磨损;第二类污染物为N和溶解态重金属,其主要来源为车辆尾气和大气干湿沉降.本研究结果可以为城市雨水水质评价、城市面源污染控制和雨水回收利用提供科学依据.     

密云水库上游流域土壤有机碳和全氮密度影响因素研究

为揭示影响密云水库上游流域土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和全氮(total nitrogen,TN)密度的主要因子,采用野外采样、实验室分析和数理统计分析相结合的方法,研究了气候(温度和降水)、地形(海拔和坡度)、土壤理化性质(土壤容重、含水量、pH值和黏粒含量)以及土地利用方式等因素对SOC和TN密度的影响.结果表明,密云水库上游流域森林、草地、农田这3种土地利用类型表层(0～20 cm)SOC密度分别为4.77、6.79和2.90 kg.m-2,TN密度分别为0.41、0.69和0.30kg.m-2,3种土地利用类型之间SOC和TN密度差异显著(P<0.05);土壤含水量、土地利用方式、坡度、土壤pH值和黏粒含量是影响SOC密度的主要因子,土地利用方式、土壤黏粒含量和含水量则是影响TN密度的主要因子;气候、地形、土壤理化性质等区域环境因子共同解释了SOC和TN密度变异性的63.6%和53.4%,而环境因子和土地利用方式对SOC和TN密度变异性的综合解释程度分别为67.6%和57.8%.土地利用对SOC和TN密度变异性的贡献相对于环境因子而言较小,因此,建立高空间分辨率的区域环境因子数据库将是精确估算区域土壤碳氮贮量的关键环节.     

春季盘溪河水质日变化规律及水质评价

2010年春季对盘溪河水质进行了采样监测,分析了春季盘溪河水质的日变化规律,运用非参数检验、方差分析和灰色关联度方法评价了盘溪河1 d内的水质变化情况.结果表明,盘溪河的t、DO、COD、Pb、Cd、Zn和Cu在上、中、下游都没有显著性差异(P>0.05),pH、EC、TP、TSS、BOD5、NO3--N、TN和NH4+-N表现出显著性差异;盘溪河各水质参数日变化情况差别较大,TN、TP和EC的日变化趋势在上游呈波浪式逐渐增加,中游波动较小,下游呈"单峰单谷"型,峰值出现在中午12:00.COD变化曲线呈"单峰"型,上游和中游峰值都出现在10:00,下游的峰值在12:00;盘溪河Pb、Cd、Zn和Cu的浓度较低,中游Pb、Cd、Zn和Cu浓度的峰值出现在12:00;运用灰色关联度方法评价了盘溪河水质级别:上游在18:00和20:00为劣Ⅴ类,其余各时间段河流水质为Ⅱ类;中游在12:00时水质为劣Ⅴ类,其余各时间段河流水质为Ⅱ类;下游各时间段水质均为劣Ⅴ类.     

农田生态系统N2O排放的数值模拟研究

综合大气化学等多学科最新研究进展,建立了农田N₂O排放数值模式,模式较好地模拟了农田生态系统中N₂O排放过程.利用模式分析了气象因子对N₂O排放影响.结果表明:苏州稻田N₂O排放量与生长期平均气温存在显著正相关,与总辐射和降水量相关不明显;功率谱分析表明N₂O排放量存在7～9年的变化周期,与平均温度变化周期比较接近.模拟气候变化对N₂O排放的可能影响表明:气温比目前升高1℃,苏州稻田N2O排放量将平均增加4.5%.     

DNDC模型在长江三角洲农田生态系统的CH4和N2O排放量估算中的应用

长江三角洲是我国农业发达地区之一,其农业生产所排放的CH₄和N₂O,早已引起了研究者的重视.本研究在分析总结现有的野外观测结果的基础上,验证了估算区域痕量气体排放量的生物地球化学模型DNDC,估算出长江三角洲地区的CH₄和N₂O排放量分别为1.69(1.29～2.09)Tg·a^-1和0.019(0.014～0.024)Tg·a^-1,分别占全国农田CH₄和N₂O排放量的16.7%和6.1%.     

北京城市生态系统地表水硝酸盐污染空间变化及其来源研究

利用2009～2010年北京城市生态系统地表水10处监测点水环境监测数据,评价了北京城市生态系统地表水硝酸盐污染状况及其空间分布,结合水化学因子相关关系分析了硝酸盐的主要来源.结果表明,北京城市生态系统地表水硝态氮(NO3--N)质量浓度为0.7～7.6 mg.L-1,其中,位于北京市东南部的地表水监测点(东便门和通惠河)水体NO3--N质量浓度为7.0～7.6 mg.L-1,显著高于上游8个监测点NO3--N质量浓度(P<0.01);Cl-质量浓度为14.8～86.0 mg.L-1,东便门、通惠河地表水监测点水体Cl-质量浓度为81.5～85.0 mg.L-1,约为上游其他8个监测点的2.3～5.8倍.东便门、通惠河地表水监测点水体电导率(EC)、SO24-质量浓度也表现出同NO3--N、Cl-相似的变化规律,表明东便门、通惠河两处地表水监测点附近存在明显的污染源.相关分析表明,地表水Cl-/Na+和SO24-/Ca2+呈明显的线性相关,说明地表水NO3--N污染来源比较单一;水体中NO3--N/Cl-及NO3--N的质量浓度状况说明北京城市生态系统地表水NO3--N污染来源主要是城市污水,包括污水处理厂的废水、垃圾沥出液及生活污水.未来北京市地表水治理应重点关注东便门、通惠河等东南部下游水体污染治理.     

北京市城市湖泊上空甲烷浓度水平和季节特征

通过对北京市市区内大于10 000 m2的10个湖泊上空0.5 m处甲烷浓度的季度观测,研究了北京市城市湖泊上空甲烷的浓度水平,并对其中4个典型的湖泊进行了每月1~2次的观测,分析了城市湖泊上空甲烷浓度的连续变化特征。结果表明湖泊上空甲烷浓度年平均值为2.337±0.431 mL/m3,高于全球均值和其他相关研究人员对北京市上空监测的结果。湖泊上空甲烷浓度季节之间的差异性显著(P<0.01),夏季的甲烷浓度较高(2.758±0.516mL/m3),秋季和春季相对较低。4个典型湖泊上空甲烷浓度连续变化具有一定的规律,大都在7-8月份达到甲烷浓度的高峰期,3月初融冰时都会有小幅增加;位于市中心的什刹海上空甲烷浓度相对较高。这表明了北京市内湖泊是甲烷排放的一个重要源头,同时也反映了北京作为一特大城市,其湖泊上空甲烷浓度受人类活动影响的特征。     

密云水库上游流域不同林分土壤有机碳分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库作为全球土壤碳库的重要组成部分,已成为全球碳循环研究的重点之一。以密云水库上游流域天然次生山杨（Populus davidiana Dode）、白桦（Betula platyphylla Suk.）混交林、天然次生辽东栎（Quercus wutaishanica Blume）林、人工华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）林、人工油松（Pinus tabulaeformis Carr.）林和灌丛等5种典型林分为研究对象,选取典型样区,进行密集采样和试验分析,探讨了不同林分土壤有机碳质量分数和密度的分布特征。结果表明：在整个土壤剖面上（0~40 cm）,不同林分土壤有机碳质量分数和密度大小顺序均为：杨桦林〉辽东栎林〉灌丛〉落叶松林〉油松林,总体上呈现出随土地利用强度和人为干扰程度增加而降低的变化趋势,即天然次生林比人工林更有利于土壤有机碳的储存和积累;不同林分类型土壤有机碳质量分数和密度均在表层（0~10 cm）最大,并随着土层深度的增加呈下降趋势,剖面分布差异明显;此外,不同林分在0~20 cm土层中的单位面积土壤有机碳储量均占其剖面总储量的57%以上,即土壤有机碳富集在0~20 cm深的表层土体中。因此,为增加森林土壤固碳,应加强对天然次生林的保护,减少人类活动对森林及其表土层的干扰。