植物微生物燃料电池修复Cr(Ⅵ)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统(P-MFC)修复Cr(VI)污染湿地土壤,考察了植物、不同初始Cr(VI)浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示,香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能,系统最大功率密度与Cr(VI)去除率分别提高至23.83 mW·m~(-2)、33.01%,随着Cr(VI)暴露浓度的升高,系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr(VI)污染土壤过程中,电化学还原作用是Cr(VI)去除的主要机制,近90%的Cr(VI)通过电化学还原去除,系统中0.3%～1.86%的Cr(VI)被香蒲吸收富集,3.5%～9.5%的Cr(VI)被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现,香蒲种植与低浓度Cr(VI)暴露下阳极微生物群落多样性较大,优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了3.4%～19.0%,电化学活性微生物Geobacter相对丰度最高为12.4%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了4.4%～6.8%.系统中对Cr(VI)具有较强耐受性与还原能力的Acinetobacter、Bacillus占有较大比例,且相对丰度随暴露浓度升高而增大,最高分别为19.0%、14.4%,进一步说明微生物群落在Cr(VI)去除上发挥了一定作用.上述结果表明,P-MFC在去除湿地土壤Cr(VI)污染方面具有良好的潜力.     

若尔盖花湖沉积物氨氧化与反硝化功能基因丰度垂向分布特征及其环境响应

若尔盖湿地作为中国最大的泥炭沼泽区,是生物地球化学循环的重要场所.本文以若尔盖湿地的花湖为研究对象,采集0～47 cm的沉积物样品,通过实时荧光定量PCR(qPCR)技术,探究沉积物中氨氧化(amoA)和反硝化(nirS、nirK、nosZ clade I)功能基因丰度的垂向分布特征,及其对环境因子的响应.结果表明:花湖沉积物中古菌amoA基因丰度在垂向分布上呈下降趋势,而nirS基因丰度呈上升趋势;古菌和细菌的amoA基因丰度相近,nirS基因丰度则远高于nirK基因,且氨氧化功能基因丰度整体上比反硝化功能基因低1～2个数量级.总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)和亚硝态氮(NO~-_2-N)与古菌amoA基因丰度均呈显著正相关关系(p0.05),而与nirS基因丰度呈显著负相关关系(p0.05).这两种功能基因明显受到花湖沉积物中不同形式氮素浓度的影响与限制.通过研究花湖沉积物氨氧化与反硝化功能基因的垂向分布特征及其对环境的响应,可为深入了解高原湖泊沉积物中的氮循环机理提供参考.     

基于临近台站气象数据的参考作物蒸散量估算方法

参考作物蒸散量（ET₀）是评估区域植被耗水进而指导水资源优化管理所需的主要参数之一,但我国大部分地区标准化气象台站稀疏、部分研究点的气象资料通常难以获取,给ET₀的计算带来了很大困难。以地处内陆旱区的内蒙古河套灌区为例,利用该区4个标准气象站1981-2006年的气象资料,讨论了研究点在没有历史气象数据且现有气象数据不完备的情况下,采用临近台站气象数据估算ET₀的可靠性。估算方法分别为估算未知气象数据的FAO56 Penman-Monteith方程（PM56）、基于临近台站气象数据校正的经验公式以及利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型。结果表明：（1）在完全没有气象数据的条件下,可采用临近站点的气象数据估算研究点的ET₀,平均绝对误差（MAE）为0.43~0.52 mm d^-1,均方根误差（RMSE）为0.56~0.63 mm d^-1;估算精度与台站间的距离有关,利用维度信息校正太阳辐射值可提高估算精度。（2）仅有最高和最低气温数据时,估算气象数据的PM56方程计算误差较大,且站点之间表现不稳定,人工神经网络模型的估算精度最高,MAE和RMSE分别为0.14~0.22 mm d^-1和0.17~0.29 mm d^-1;校正后的Hargreaves公式的估算效果次之,MAE和RMSE分别为0.23~0.26 mm d^-1和0.30~0.31 mm d^-1。（3）在已知温度和辐射数据时,利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型依然表现最好,MAE和RMSE分别为0.13~0.19 mm d^-1和0.17~0.25 mm d^-1,其他两种方法误差较大。在内陆干旱条件下,利用研究点的气温数据结合临近台站的历史气象信息可有效估算参考作物蒸散发。     

非农就业对南方集体林区不同规模林农营林轮伐期的影响

在中国农村劳动力非农就业不断加速的背景下,探讨非农就业对集体林区不同规模林农营林轮伐期的影响机制,有助于明确不同规模经营主体今后的用材林营林目标和林业在山区未来的经营发展模式,同时为林业规模化经营的合理性提供客观依据。基于劳动力转移新经济学理论,通过对浙江、江西和福建三省450户林农的调查,收集杉木营林的地块投入产出数据,在此基础上,运用Faustmann模型计算规模户与普通户的理论最优轮伐期,运用计量模型分析非农就业对集体林区不同规模林农采伐轮伐期的影响机制。研究结果发现,普通户和规模户的理论最优轮伐期趋同;非农就业的劳动力流失效应造成普通户营林的预期主伐时间显著短于理论最优轮伐期,而规模户非农就业带来的收入效应造成其采伐决策接近于理论最优轮伐期。在农村非农就业不断增加背景下,南方集体林区规模化经营的方式有利于接近最优采伐决策,更适合于培育大径材,增加林业生态和经济效益。     

中国东海区大陆岸线变迁及其开发利用强度分析

基于东海区海岸带1990-2015年6个时期遥感影像,分析其大陆岸线变迁,并评价其岸线利用强度。结果表明：（1）大陆岸线持续向海推进,且岸线长度缩减了495.91 km。岸线变迁强度呈现波动变化状态。岸线结构中大量自然岸线转变为人工岸线,自然岸线比例缩减了14.18%,而人工岸线占比上升了21.94%,岸线的多样性快速增长。（2）岸线平均分形维数呈现波动下降趋势,形态向平直、规则方向发展。海岸带海陆格局表现为陆进海退,陆地面积增加了2655.01 km²,海岸带受滩涂养殖、围填海、港口建设等人类活动影响显著。（3）岸线的开发利用强度加强。岸线人工化指数增加,2015年增长至53.88%。开发利用主体度由单一主体模式发展形成二元主体模式,至2015年,岸线二元主体转变为基岩岸线和建设岸线,主体度分别为30.53%和20.26%。岸线综合利用指数上升了32.42%,人类活动对岸线变化影响力大幅提高。     

长江经济带国土空间纠错实施机制——以江苏省仪征市和张家港市为例

国土空间纠错是自然资源管理部门落实“统一行使所有国土空间用途管制职责”的重要手段,是国土空间管控和治理的重要内容。以江苏省仪征市和张家港市为例,探究国土空间错配类型、表现形式及成因,尝试构建国土空间纠错实施机制,以期为长江经济带国土空间用途管制制度构建提供理论和实践参考。研究结果表明：（1）国土空间错配类型主要有：因规划欠合理、规划缺乏、规划冲突引起的错配,城镇、农业、生态三大空间现状用途错配,因劳动力、资本、土地错配及环境规制要求引起的行业错配,因资源过度利用或低效利用引起的强度错配。（2）针对不同错配类型,可从建立“三线”协调机制、构建“全流程、多主体、多路径”分类纠错机制、完善国土空间用途管制制度、建立国土综合整治和生态修复保障机制及动态监管机制等角度入手,构建国土空间纠错机制体系。研究结果可为长江经济带国土空间纠错、国土空间用途管制、国土空间优化提供理论和实践参考。     

天津成人头发指甲中有机氟污染物的残留特征

为探究头发指甲中有机氟污染物的残留特征及分布规律,应用循环中子活化与液质联用相结合的方法研究了天津成人发甲样品中的总氟(total fluorine,TF)、可萃取的有机氟(extractable organic fluorine,EOF)和全氟化合物(perfluorinatedchemicals,PFCs)的残留水平.结果表明头发、指甲中TF以无机氟(均值:2.0 mg·kg-1,4.5 mg·kg-1)为主,EOF(均值:0.7mg·kg-1,1.8 mg·kg-1)为辅;头发、指甲中可鉴别的F(均值:0.038 mg·kg-1,0.047 mg·kg-1)分别占其EOF的7.1%(2.6%～16%)和3.5%(1.1%～11%),显示84%以上的EOF仍属未知.发甲中PFCs残留主要为中、短链PFCs,其中全氟辛烷磺酸、全氟辛酸、全氟壬酸为其主要残留种态.染烫头发中TF、EOF、可鉴别F均显著高于非染烫头发(P<0.05),但发甲中ΣPFCs残留未见性别间显著性差异.指甲中ΣPFCs和典型残留PFOS均极显著高于头发(P<0.01),是较头发更灵敏的指示人体PFCs暴露水平潜在的生物指示物.     

一株耐盐苯酚降解菌的分离、鉴定及耐盐机制研究

从污泥样品中分离得到1株高效的耐盐苯酚降解菌,该菌株能够在温度20～30 ℃、pH5.0～9.0和盐度1％ ～ 10％范围内以苯酚为唯一碳源进行生长.通过形态、生理生化特性分析及16S rDNA序列分析,鉴定该菌株为Rhodococcus sp.,命名为W2.在温度30℃、pH =7.0、NaCl50g·L-1的条件下,菌株可耐受苯酚的最大浓度为700 mg·L-1.粗酶中检测到的邻苯二酚l,2-双加氧酶活性表明,菌株W2通过邻位开环断裂途径代谢苯酚.底物广谱性考察结果表明,菌株W2能够在高盐条件下利用苯甲酸、水杨酸等多种芳香化合物作为碳源生长.对耐盐机理进行的初步分析表明,细胞内甜菜碱和四氢嘧啶的含量随着盐浓度的增加而增大,说明四氢嘧啶和甜菜碱的积累是菌株W2抵抗高盐度的重要机制.     

毛竹入侵对常绿阔叶林主要树种的化感作用研究

为探讨毛竹入侵对周边森林环境的影响,以毛竹浸提液处理苦槠、青冈种子,测定种子萌发效应.结果表明,两树种种子萌发与浸提液浓度和来源有关.浓度效应表现为高抑低促的作用规律,高浓度处理下苦槠的发芽率为对照的82.3%~102.2%,青冈为对照的80%~90.9%,而低浓度处理下分别为对照的101.7%~107.6%和94.9%~109.1%.除低浓度处理对苦槠发芽速度无影响外,其他处理均对两树种发芽速度有显著的延缓作用(P<0.05).高浓度浸提液对苦槠根系活力有显著的抑制作用(P<0.05),抑制率为41.1%~62.4%.不同来源浸提液处理间差异明显,根系浸提液处理的种子发芽率最低.苦槠芽苗的芽长与不同来源浸提液间差异不显著(P>0.05),而青冈芽苗芽长与不同来源浸提液间差异显著(P<0.05),茎叶、根系与枯落物浸提液高于土壤浸提液.这些结果说明毛竹具有潜在的化感作用,可能有利于其入侵周边森林,从而危害周边森林环境.     

氮在高含沙水向人工浅水湖泊补水期间的变化规律

外来补给水源的水质和作为污染物载体的悬浮颗粒物对人工浅水湖泊的影响备受关注.在2012年4月23～25日东昌湖引黄河水补水期间,从入湖口到出湖口的纵断面5个监测点同步监测流量、泥沙和溶解态氮、颗粒态氮含量,并于23日和26日在整个湖区12个监测点采集水样和底泥样进行不同形态氮含量分析.结果表明,补水导致入湖口附近的流速、悬浮颗粒物含量有明显的上升和回落,但影响范围有限;氮素的空间分布沿入湖湖流方向呈现一定的浓度梯度,入湖口附近水体、悬浮颗粒物和底泥中各形态氮含量比其他湖区高;从入湖口到出湖口的纵断面,补水阶段各种形态氮含量变化幅度依次降低,补水后溶解态和颗粒态总氮含量有不同程度的增加,其中颗粒态总氮增幅较大,受黄河补水影响显著.本次黄河补水氮素以溶解态氮为主,溶解态总氮∶颗粒态总氮=7.3∶1,溶解态氮形态以硝氮为主,颗粒态氮形态以氨氮为主.氨氮受外源补水和悬浮颗粒物吸附沉降影响较大,补水阶段悬浮颗粒物含量与颗粒态氨氮、总氮的相关系数是0.868、0.876,而硝氮受其影响不大.东昌湖底泥氮主要以有机氮形式存在,其输入源是黄河水及泥沙颗粒.