不同土地类型的土壤扬尘特征与控制技术

城市环境大气颗粒物污染对城市环境和居民健康产生了一定危害和影响,而PM_(2.5)、PM_(10)超标是导致污染的重要因素,因此从源头上控制城市扬尘污染对提升城市环境大气质量具有重要意义。该研究以河北秦皇岛市为研究城市,分析了城市扬尘的PM_(10)、PM_(2.5)、降尘量和降尘粒径分布等特征。研究表明:研究区的土壤扬尘污染季节变化特征明显,荒地、河滩和耕地的PM_(10)、PM_(2.5)浓度在春季最高,其次为秋季和冬季,夏季最低。受土地类型影响排放强度大小为:荒地>河滩>耕地,其降尘量分别为5.05、1.96和1.36 t/(km~2·30 d),土壤扬尘降尘粒径在0～1μm没有分布,集中分布在10～50μm;对荒地进行植被覆盖试验可知,最佳播种量为18 g/m~2,植被3个月左右可完成建植,对土壤扬尘的有效控制率可达到79%。     

河流水动力条件对大型底栖动物分布影响研究进展

大型底栖无脊椎动物(简称"底栖动物")是河流生态系统重要的生物类群,其组成与分布受河流水动力条件影响显著.对世界范围内不同气候带的7条大型河流的研究发现,底栖动物在河流纵向上展现出了明显的分布特征:①山区树线以上,粗颗粒有机物有限,直接收集者占绝对优势,其中流速大的河段以适应流水的摇蚊幼虫为主,流速低的河段以寡毛类为主.②树线以下的上游河段,充足的凋落物进入河流,流速大的河段以抗冲刷能力强的水生昆虫(如蜉蝣目)为主,流速低的河段以寡毛类和摇蚊幼虫为主.③中下游河段以及河口地区,河流比降小、水深大、流速小、底质较细,受一定程度的人类活动影响,寡毛类、摇蚊幼虫和软体动物等较为常见,其中寡毛类和软体动物主要栖息在淤泥底质中,摇蚊幼虫在沙质河中更为常见.底栖动物的物种数量及组成与底质的稳定性、河流含沙量、降水量等因素相关.水动力条件中的底质、含沙量及流速对底栖动物的影响最为显著:①底栖动物物种数随着底质粒径和稳定性的降低而减少,在卵石底质中达到最大值.②含沙量增加导致底栖动物的物种数和密度显著下降.③汛期水动力条件的改变直接导致底栖动物密度和优势种变化,汛期过后则优势种恢复,密度达到年内最大值.研究推测气候通过影响底栖动物食物网来影响其密度,而不是种类.建议今后增强气候变化对底栖动物食物网及密度综合影响的研究.     

北京城区水体中PPCPs的分布特征及潜在风险

采集北京城区河流34个表层水样和23个沉积物样品,采集后海、前海和西海这3个城市湖泊10个表层水样和5个沉积物样品,应用HPLC-MS/MS技术对表层水样及沉积物样品中10种药物及个人护理品(PPCPs)进行检测分析,发现河流表层水样和城市湖泊表层水样中PPCPs的浓度范围分别为N.D.~655 ng·L~(-1)和N.D.~252 ng·L~(-1).在河流表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中咖啡因的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓和泰乐菌素均未检出;在湖泊表层水样中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中对乙酰氨基酚、林可霉素、咖啡因和阿奇霉素的检出率为100%,磺胺甲唑、地尔硫卓、泰乐菌素及卡马西平都未检出;河流沉积物和城市湖泊沉积物中PPCPs的含量范围分别为N.D.~1 709ng·g~(-1)和N.D.~35.9 ng·g~(-1),在河流表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为4%~96%,其中甲氧苄啶的检出率最高,泰乐菌素的检出率最低;在湖泊表层沉积物中,10种PPCPs的检出率范围为0~100%,其中地尔硫卓的检出率最高,咖啡因、泰乐菌素和卡马西平均未检出.从各河流看,永定引水渠、凉水河、通惠河及坝河表层水体及沉积物中PPCPs的含量较高,永定河、昆玉河表层水体中PPCPs的含量较低.应用风险商值(RQ)模型评价北京城区各河流及湖泊表层水体与沉积物中PPCPs残留对生态环境的影响,发现北京城区河流及湖泊表层水体中的10种PPCPs的RQ值均低于0.1,对河流生态环境具有低风险.城区河流及湖泊沉积物中,对乙酰氨基酚对永定引水渠、通惠河及坝河底栖生态环境具有中等风险;林可霉素对永定引水渠、温榆河、通惠河、护城河、坝河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;甲氧苄啶对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、护城河、坝河、亮马河、凉水河及后海底栖生态环境具有中等风险;阿奇霉素对亮马河及凉水河底栖生态环境具有中等风险,对永定引水渠、清河、温榆河、通惠河、坝河及后海底栖生态环境具有高风险.     

基于液相31P核磁共振技术的人工河流沉积物中生物质磷形态特征的研究

利用液相~(31)P核磁共振技术分析了我国北部海河流域典型人工河流滏阳新河沉积物磷形态.结果发现,滏阳新河沉积物中共检测出6类磷化合物:正磷酸盐(Ortho-P)、磷酸单酯(Mono-P)、磷酯(Lipids-P)、DNA磷(DNA-P)、焦磷酸盐(Pyro-P)、膦酸盐(Phon-P).滏阳新河沉积物中的生物质磷包括膦酸盐(Phon-P,0.11%~1.57%)、磷酸单酯(Mono-P,8.96%~29.58%)、磷酯(Lipids-P,0.28%~2.66%)、DNA磷(DNA-P,0.75%~2.03%)、焦磷酸盐(Pyro-P,0.22%~0.86%),其中,磷酸单酯是生物质磷的主要组成部分.沿艾辛庄闸坝水流方向,磷化合物含量差异明显:闸坝附近TP和生物质磷含量最高,分别为6804.1 mg·kg~(-1)和1709.58 mg·kg~(-1);沿河流流向,TP变化率分别为84.97%、-24.11%、32.84%和-0.11%,生物质磷变化率分别为93.15%、-58.83%、42.65%和18.99%.上覆水中TP和SRP的平均浓度分别为3.0 mg·L~(-1)和2.6 mg·L~(-1),分别超过我国地表水环境质量标准(GB3838-2002)V类水标准(0.4 mg·L~(-1))7.5倍和6.5倍.基于液相~(31)P核磁共振技术,对人工河流水体磷的分布与传输有了全新的认知.因此,本研究可为深入认识磷在典型人工河流沉积物-水体系中的转化提供支持,有助于深入研究典型人工河流磷生物地球化学循环过程,同时为多闸坝人工河流的水流量调度与水生态构建提供数据支持.     

水利工程背景下河流水华暴发成因分析及模拟研究

研究发现,河流水华暴发的主要驱动因素除受过量营养盐摄入、气候变化导致的气温上升和降雨等限制外,水文情势的影响尤为显著.在高强度人类活动影响下,水利工程开发导致的水文情势改变是否为河流水华加剧的成因之一,是水与环境学科交叉研究亟待探索的一个重要应用基础问题.通过对近10年来国内外在水利工程背景下河流水华暴发成因研究进展的综述,辨识了河流水华发生的"水循环-水环境-水生态"相互作用关系;对考虑水文变化的河流水华预测统计学模型、智能算法和水质水量耦合机理模型等进行了回顾和总结,并提出了基于水循环物理过程联系的生物及生物地球化学过程、社会经济用水与管理人文过程等与河流水华发生相互作用与反馈的水系统论研究体系.当前我国水利工程调水影响区下的河流水华问题研究仍面临着一些难点和挑战:① 过去关于水利工程调水对河流中下游水生态的影响研究多数是基于情景假设和规划条件下的预断,随着近年来我国多个大型水利工程的正式实施运行,当前以实际工程调水为背景（如南水北调、引江济汉工程等）开展水华模拟的研究成果仍然十分有限;② 水利工程调水影响区下的河流水华发生机理尚不明确,当前多数藻类生长模型并没有将流域水循环过程影响纳入考虑因素,对河流生态水文过程作用机理与耦合及定量关系分析方面的研究相对匮乏;③ 现阶段水利工程背景下的河流水华问题研究多停留在定性分析和宏观定量阶段,缺乏基于以水系统理论为导向的水生态系统与河流水文情势共同作用机制的定量化研究.      

钢铁厂旧址自然恢复过程中植物类型研究

调查了广州钢铁厂搬迁3 a后旧址上的植被自然恢复情况,统计了群落中的植物种类组成、生活型组成和各种植物的重要值,分析了植物群落的多样性指数和均匀度指数,比较了植物的重金属耐受性。结果发现,在调查的6个样方中,共有26种植物,分属于14科,其中菊科和禾本科植物数量最多,没有发现豆科植物。植物生活型组成以一二年生和多年生草本植物为主,共21种,占80.77%,极少灌木和乔木,表明群落处于次生演替的初级阶段。群落中的植物重要值差异较小,以蜈蚣草(Pteris vittata)的重要值最大,为32.10;其次是少花龙葵(Solanum americanum)、苎麻(Boehmeria nivea)、蟛蜞菊(Sphagneticola calendulacea),它们的重要值也大于20;其余14种植物重要值小于10。群落中优势种不明显,表明群落的组成较复杂。群落内植物覆盖度平均仅27.16%,物种多样性指数为0.93,均匀度指数为0.89。群落内植物数量多而个体矮小,导致群落的多样性指数与均匀度指数较高而覆盖度较低,表明植物种子萌发受到重金属胁迫较小,而植物生长受重金属胁迫较大。群落中超富集植物仅有蜈蚣草、少花龙葵和蟛蜞菊3种,有8种植物对重金属具有一定耐受性。对于钢铁厂旧址的生态恢复,可利用具有生态修复功能的植物构建符合景观需要的乔-灌-草相结合的生态-经济型植物群落。     

高寒山区典型小流域河流溶解性有机碳输出的年内变化及其成因

高寒山区河流溶解性有机碳(DOC)的输出可能有别于北极、亚北极地区,但却少有人研究。选取青藏高原黑河上游的典型高寒小流域——葫芦沟流域为研究对象,通过流域出口处河水DOC浓度的连续观测,分析了河水DOC输出的季节性变化规律,并探讨了流域水文过程对河水DOC输出的影响。结果表明:河水的DOC通量与河道径流量的变化趋势一致,从冬季至春季逐渐降低,夏季急剧增高,秋季又逐渐降低;河水DOC浓度的变化则恰好相反,冬季时最高,春季时略有下降,夏季时急剧降至最低值,秋季再次增高;河水DOC的输出主要集中在夏、秋两季,7~11月份的输出量占河水DOC年输出总量的80%。各水源和流动路径对河水贡献比例的变化是导致上述季节性差异的深层机制:在夏季,低DOC浓度的冰川融水和山区产流对径流有更高的贡献,故河水具有较低的DOC含量,但因其流量远高于其他季节,故DOC通量为全年最高;秋季至初冬,高DOC浓度的寒甸带冻土层上水对径流贡献比例逐渐增大,导致河水的DOC浓度增高;冬季时,河水全部源于秋季时储存在平原区含水层中的高DOC浓度的地下水,故河水的DOC浓度最高;春季中后期,除秋季时储存起来的地下水外,具有较高DOC浓度和极低溶解性无机碳(DIC)浓度的寒甸带融雪水对河水也有一定贡献,故河水DOC浓度变化不大,但其DIC浓度明显降低。     

河流治理与修复工程技术模式研究进展

我国"十三五"期间将开展大量河流修复的工程应用,但目前河流修复工程方案主要从治理技术的应用出发,对修复模式的考虑较少。文章综述了国内外关于河流水质改善的研究和工程报道,总结了在治理河流有机污染与营养盐污染中常用的在线和离线治理工程构建模式,为河流修复工程的设计和实施提供参考。     

基于碑刻记录的嘉陵江清代洪水发生规律及成因研究

基于历史文献法收集整理了《四川两千年洪水史料汇编》中嘉陵江清代洪水碑刻的碑文记录,并利用Gibbs-Mirtin多样化指数法分析洪水碑刻记录的空间分布特征。结果发现:清朝时期,嘉陵江流域共有洪水碑刻记录55通,月份明确可辨的有36通。空间上整体分布不均,下游多于中上游,其中嘉陵江干流28通(20通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0.46,上游仅有零星分布,相对集中于中下游),渠江16通(10通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0.71,各河段均有分布),涪江11通(6通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0,仅集中于下游的重庆市)。洪水碑刻记录在年内主要分布于6、7、8、9四个月,洪水碑刻清晰记录了清代1679年(2通)、1840年(3通)、1870年(17通)、1903年(2通)4次特大洪水,洪水碑刻记录的嘉陵江流域清代洪水的发生频率为7 a一洪。清代嘉陵江洪水碑刻记录反映了流域夏秋季洪水较多,这与嘉陵江流域的亚热带湿润季风气候、多洪齐发的扇状水系、低山丘陵-谷坝地形、松散的土壤质地以及"湖广填川"时期毁林垦荒导致的水土流失与河道淤积有关。     

石英ESR法在河流沉积物源示踪中的探讨及应用

使用石英ESR法示踪河流沉积物源是一种新方法和新理论的探索。本文从拟解决的科学问题出发,在着重分析石英ESR信号强度和CI值物源示踪理论基础之上,讨论了该方法在亚洲现代沙尘沉降物源示踪和地质历史时期风尘堆积物源示踪研究中的有效性,结合ESR测年可覆盖整个第四纪时期的特性,认为石英ESR法不仅可以为物源示踪提供良好的年代框架约束,而且还可以较好的反映地质历史时期沉积物质来源在不同时空尺度上的变化特征。随后,通过对指导思想、研究思路以及长江流域不同河段和主要支流的地质地貌背景、岩石类型分布、水系组合特征以及"源-汇"系统之间物质剥蚀-堆积过程的可通达性等方面的综合论述与分析,讨论了石英ESR法在河流沉积物源示踪上的有效性及其在研究长江流域水系发育历史和沉积演化过程中的可行性。