海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

阴山北麓草原生态功能区防风固沙服务受益范围识别

风蚀是北方干旱与半干旱农牧交错带面临的严峻问题。论文以阴山北麓草原生态功能区为例,利用HYSPLIT模型模拟了当地生态系统提供的防风固沙服务流动路径,通过空间插值获得了功能区防风固沙服务的受益范围及其获得效益的相对大小,确定了受益范围内的土地覆被、受益人口及GDP。研究结果显示：1）2010年阴山北麓草原生态功能区的防风固沙服务大部分发生在春季,其流动路径主要往功能区东部和东南部区域延伸;2）防风固沙受益土地面积占全国土地面积的46%,主要位于功能区东部和南部地区;3）功能区受益的人口占当年全国总人口的75%,受益GDP占当年全国GDP总量的67%。未来可以根据受益区获得防风固沙效益的相对大小确定受益区不同区域横向生态付费金额,以补偿当地采取防风固沙措施导致的经济损失和投入,实现地区间公平,促进区域可持续发展。     

风蚀条件下人类活动对高寒草地水分保持功能影响的定量模拟

青藏高原是我国重要的生态屏障,具有重要的水源涵养功能。高寒草地生态系统退化将严重地影响高原的水源涵养功能。为了定量研究人类活动对青藏高原高寒草地水分保持功能的影响,采用大型风洞实验,模拟人类不同的干扰方式和干扰程度对高寒草地土壤水分保持功能的影响。实验样品采自青藏高原三个草地类型:高寒草甸、草原化草甸和高寒草原。干扰方式包括破坏草地地上部分和根系,干扰程度包括轻干扰、中度干扰、重度干扰和全部破坏。实验结果表明,地上部分破坏后,土壤含水率均有下降,降幅分别为:QZ1为6.9%～9.2%、QZ2为6.8%～10.1%、QZ3为9%～10%;当根系遭到破坏后土壤含水率的降幅则分别为:QZ1为16%～30%,QZ2为17.25～32.1%,QZ3为22%～50%,显然,根系破坏后土壤含水率降幅远大于地表植被破坏后的情形。因此,植被根系是高寒草地水分保持功能的关键。随着干扰程度的加剧,土壤含水率在迅速下降。从试验模拟结果看,三个草地类型中土壤水分保持功能分别是高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。     

一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法

Costanza等提出的生态服务价值化评估方法在中国直接运用存在一些缺陷:低估或者忽略了某些生态系统服务价值。因此,笔者在其生态系统服务价值评估体系的基础上分别在2002年和2006年对中国700位具有生态学背景的专业人员进行问卷调查,得出了新的生态系统服务评估单价体系。通过对比发现,调查获得的基于专家知识的生态系统服务单价体系与基于物质量估算的生态系统服务价值之间具有较好的可比性。该基于专家知识的生态系统服务评估体系可以用于已知土地利用面积的生态系统服务价值估算,能在较短时间内获得较为精确的结果。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

基于人类需求的生态系统服务分类

生态系统服务研究是当前生态学与生态经济学研究的热点,尤其是生态系统服务的分类研究是其中的重点和难点。本文从人类需求的角度出发,结合生态功能属性的不同,建立了基于人类需求的生态系统服务分类体系。这种分类体系将生态系统服务分为3类12项,即物质产品、生态安全维护功能和景观文化承载功能3类。其中物质产品是指生态系统利用大气、水等组分以及光合作用等生态过程,将太阳能转化为有机质(生物量),从而为人类生产生活所提供的基本物质;生态安全维护功能是指生态系统通过一系列生态过程维护大气环境、水环境、土壤环境以及生物资源等生态安全的作用;景观文化承载功能是指生态系统因其独特的组成或结构作为美学景观、历史文化、科研教育等的载体功能。这种分类体系相对比较简单,易于理解与接受,同时有助于开展基于人类需求差异的生态系统服务时空动态变化与供需平衡研究。     

表面活性剂强化污泥生物淋滤Cu、Zn的研究

通过接种经Tween-80驯化培养的污泥混合硫杆菌,研究了不同浓度表面活性剂Tween-80对污泥生物淋滤过程中重金属Cu、Zn溶出效果的影响.同时探讨了Tween-80对混合硫杆菌氧化元素硫能力的影响.结果表明,投加0.5~8.0g/L Tween-80能促进硫杆菌氧化元素硫,并随着投加量的增加,元素硫的氧化率提高.但是在污泥生物淋滤实验中,随着Tween-80投加量增加,这种促进作用先加强后被抑制.Tween-80最佳投加量为6.0g/L,这时元素硫的生物氧化率显著提高,污泥酸化加快,经过8d的淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为91.9%和90.4%,而对照组在第10d淋滤效果达到最佳,分别为80.1%和85.2%.但是当Tween-80浓度大于6.0g/L时,硫杆菌的生长和繁殖受到抑制,使生物淋滤反应速度减缓,去除效率较低.     

稻田生态系统气体调节功能及其价值

论文以2002年在上海五四农场稻田生态系统田间实验为基础,运用造林成本法、碳税法和工业制氧法对稻田生态系统气体调节功能及其价值进行研究。研究表明:①稻田生态系统O2释放物理量变化范围为16518～38517kg·hm-2,其价值量也有相同的变化趋势,变化范围是6217～11873元·hm-2;②稻田生态系统对温室气体(CO2、N2O和CH4)调节基本上起着抑制作用,而不是促进作用,在水稻生育期内,稻田温室气体调节物理量的变化范围为-997～2787kgCO2-C·hm-2,价值量变化范围为-751～2098元·hm-2;③稻田生态系统气体调节功能的综合价值变化范围为5467～12842元·hm-2。可见,除了粮食生产和提供秸秆外,农田生态系统还为人类社会提供包括气体调节、养分转化、供观赏的景观等在内的服务功能,共同为人类福利服务。     

气候变化对白洋淀湿地的影响

生态系统对气候变化的影响和响应的敏感性研究是全球变化研究的一个重要内容。近年来,华北地区气候以暖干为主,这种趋势在一定程度上加剧了华北地区的水危机。特定的水文条件是湿地形成与维持的驱动因子,因此湿地生态系统对气候变化尤为敏感。以华北地区内陆湖泊白洋淀为研究对象,通过分析白洋淀过去40年气候、水文与生态系统发展变化过程及湿地生态与影响因子之间的相关关系,确定湿地退化的主导生态因子,探寻湿地退化的驱动机制。从而得出以下结论：1960年以来,白洋淀湿地水位降低,水量减少,面积萎缩,干淀频繁,生物多样性减少;气候变化在白洋淀湿地退化中起决定作用,其中降水对湿地的影响最大。气候变化主要通过改变湿地的水文特征,减少湿地水源补给,增加水分消耗,使湿地退化萎缩。人为因素在一定程度上加剧了这种趋势。     

中国的生态服务消费与生态债务研究

人类无节制的消费正在耗尽自然生态资本,危及未来繁荣。1980—2005年,尽管生物生产力提高途径使中国人均生物承载力倍增至1.15 ghm2,但由于社会经济代谢对生态服务需求的强烈增长特别是化石能源消费的快速增长,人均生态债务持续扩大,2005年达到1.02 ghm2。我们的生态足迹已经超出生物更新能力的89%。省份尺度上,中国85%以上的省份长期处于生态负债状态,目前仅海南、福建与西藏三省是生态盈余的。中国及其大多数省份的生态债务本质上属于软债务,主要系生态服务供需存在空间的、时间的以及组分结构的矛盾造成的。这部分债务可通过跨区贸易及跨时占用的途径得以缓解。土地资源赋存约束与经济旺盛增长耦合作用,致使生态信贷紧缩已成为中国的一个全国性挑战。在自然资本普遍成为世界各国发展限制因子的背景下,中国全面推行科学发展观,积极扭转生态信贷紧缩,遏止生态衰退。