春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征

采用2017年4月黑河干流17个采样点的11个水物理化学指标数据,运用多元统计方法探讨春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征。结果表明:黑河水体理化性质在空间分布上总体较好,但中游ρ(TN)介于2. 25～2. 65 mg·L~(-1)之间,超出了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。由聚类分析和判别分析得出水质采样点可以被划分为3组:组1为黑河的上游上段,组2为上游下段,组3为中游段,影响分类结果的指标为水温、TN浓度、TP浓度和COD。主成分分析表明,不同空间上引起水质变化的主导因子不同:组1主要体现为pH值、TP浓度、NH_4~+-N浓度和COD;其余指标如电导率、溶解性总固体浓度、盐度、TN浓度、DO浓度和NO_2~--N浓度则体现在组3中。综合主成分得分情况表明空间上河流水质在组2最优,组1次之,组3最差,说明春季枯水期黑河梯级水电开发对污染物的截留效应和阻隔效应在一定程度上改善了库区下游水质;而中游水质变差则与农业径流、生活污水和工业废水的排放密切相关。     

聚光太阳能电站中氯盐作为传热流体的研究进展

太阳能是地球表面最丰富的清洁可再生能源，太阳能利用是全球可再生能源发展战略最重要的组成部分，将聚光太阳能发电(CSP)与热能储存(TES)耦合产生可调度的清洁电力是实现能源低碳转型的重要途径之一。太阳能光热电站的能量转换效率和功率成本是上述技术的制约因素。以熔融盐为代表，开发具有更高工作温度(> 565℃)的热能储存(TES)/传热流体(HTFs)系统是提升太阳能光热发电效率的重要技术途径。其中，氯盐被认为是下一代最有希望实现更高效率和更低成本的TES/HTF体系之一。基于目前氯盐的研究现状，本文探讨了氯盐的基础研究和当前的发展策略，主要包括氯盐的热性能、腐蚀机理和缓解腐蚀的策略。分析结果表明，熔盐的最大工作温度是决定TES系统效率的关键。然而，金属结构材料在熔盐中的腐蚀限制了氯盐的发展。在高温熔盐中，抑制金属结构材料腐蚀的主要手段为氯盐提纯和加入缓蚀剂。     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

黑河流域底栖动物群落结构及水质评价

为了解黑河流域上中游底栖动物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,于2018年8月对研究区域17个采样点的底栖动物和水体理化指标进行调查研究.共鉴定出底栖动物43种,其中节肢动物34种（79.1%）,软体动物7种（16.3%）,环节动物2种（4.6%）;就整个研究区域而言,优势种为大蚊（Tipulidae）、豆娘幼虫（Damselfly）、水蜘蛛（Argyroneta）、耳萝卜螺（Radix auricularia）、琥珀螺（Suecinea sp.）、白旋螺（Gyraulusalbus）,干、支流优势种分布趋势为干流（6种）优于支流（5种）;底栖动物平均密度和平均生物量分别为77ind/m²和3.7423g/m²现存量存在显著空间差异,整体上干流（1032ind/m²、60.0963g/m²）大于支流（276ind/m²、3.5233g/m²）,物种数干流（36种）大于支流（15种）;单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数分布特征为干流大于支流.黑河流域上游支流和中游干流不同河段底栖动物物种组成呈空间异质性,而多样性指数对物种组成依赖性强,但因黑河流域底栖动物物种组成受自然因素和人类活动双重影响程度差异较大,使得Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数不适合黑河水质评价.依据BI指数和综合污染指数评价表明,黑河上游支流水质优于中游干流.根据底栖动物与环境因子之间的相关矩阵分析并结合RDA分析表明：BOD₅、水温（WT）、电导率（EC）、DO、溶解性总固体（TDS）、COD_Mn及盐度是影响底栖动物群落结构的主要环境因子.     

黑河上中游流域梯级库区夏季重金属汇源解析

为探究梯级筑坝对河流重金属空间分布的影响,于2019年8月在黑河上、中游的干、支流河段采集水体、沉积物及岸边土壤样本,测定了8种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Mn、As)的含量,利用反距离加权插值法、主成分分析法等分析了河流重金属的空间分布和来源.结果表明,黑河中上游库区重金属仍处于“汇”阶段,筑坝蓄水主要表现出“拦截效应”,源于各重金属迁移释放能力不同,少量重金属被“拦截”于中部库区.同时,受干支交汇水力特性影响,其富集效应也较明显.主成分分析等指出,As、Cd、Pb、Zn和Cu主要源于矿产开采活动,Mn、Cr、Ni分别源于工业生产、城市排污、自然因素等.Cu含量的空间分布特征还显示,其于沉积物、岸边土壤中的含量能指示断面附近有矿产开采等迹象.研究结果可为我国梯级筑坝河段的重金属控制和有效管理提供参考.     

祁连山北坡中段降水稳定同位素特征及水汽来源分析

依据祁连山北坡中段8个站点的降水样品,结合同期气象数据,从降水同位素特征、影响因素以及水汽来源等方面进行分析,结果表明:①研究区降水稳定同位素季节变化明显,表现为夏半年富集,冬半年贫化的特征;在空间尺度上δ18O值随海拔的升高而减小,年降水δ18O的海拔效应为-0. 19‰/100 m;②各站点的局地大气降水线的斜率和截距表现为随海拔的增加而增加的趋势,表明2 000 m以上的高海拔山区受到更强烈的局地再循环水汽的影响;③研究区降水中稳定同位素温度效应显著,δ18O的温度效应为0. 64‰,且仅在夏季存在微弱的降水量效应;④研究区云下蒸发作用显著.在5、6、7和8月,研究区降水δ18O的平均雨滴蒸发率分别为23%、11%、12%和16%,云下蒸发富集率46%、27%、38%和32%;⑤在夏季连续降雨条件下,研究区降水的水汽来源主要为西风水汽,同时受到局地蒸发水汽的影响.本研究结果有助于进一步了解内陆河水文循环过程,为进一步开展干旱区同位素水文研究奠定基础.     

黑河大型底栖动物功能摄食类群时空分布及水环境评价

为研究大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）分布及其与水环境变化的响应关系,分别于2020年夏季和秋季对黑河大型底栖动物和水环境因子进行采样调查,采用生物多样性指数、冗余分析（RDA）和功能摄食类群参数分析不同区域FFGs的分布及水环境的健康状况.结果表明:（1）黑河大型底栖动物以捕食者和刮食者占绝对优势,其次为收集者、滤食者、撕食者.大型底栖动物FFGs群落的物种数、密度、生物量和Shannon-Wiener多样性指数(H_FD′)由高到低均表现为中游>上游支流>上游干流,且均为夏季大于秋季,但Pielou均匀度指数(J_FD′)时空差异不显著.（2）冗余分析（RDA）结果表明,夏季影响大型底栖动物FFGs群落的主要环境因子为水温（WT）、电导率（EC）、溶解性总固体（TDS）浓度、盐度（Salinity）、溶解氧（DO）浓度、五日生化需氧量（BOD₅）浓度和高锰酸盐指数(COD_Mn)浓度;秋季影响大型底栖动物FFGs群落的主要环境因子为WT、TDS浓度、Salinity、COD_M...     

黑河重金属空间分布及与大型底栖动物的关系

为探究河流水体和表层沉积物重金属分布特征及其与大型底栖动物的响应关系,于2019年8月在黑河上、中游不同区域采集底栖动物、水体及表层沉积物样品,测定了8种重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg、As）的含量,利用多元统计法分析了底栖动物、水体及表层沉积物重金属空间分布特征,并运用综合污染指数、潜在生态风险指数法对河流水体及表层沉积物重金属的污染风险进行评价,最后运用相关性分析了大型底栖动物与河流水体及表层沉积物的关系.结果表明,水体重金属含量整体较低,空间变化不显著.表层沉积物中w（Mn）,w（Zn）,w（Cr）,w（Ni）,w（Cu）,w（Pb）,w（As）,w（Cd）均高于水体和土壤背景值,其均值分别为背景值的1.36,2.26,2.66,2.10,1.98,1.85,1.89和3.33倍,且空间差异显著.表层沉积物中Cu、Cr、Ni可能来源于农药化肥的施用和工业废水排放;Cd、Pb、Mn可能来源于矿渣及其渗滤液和自然背景的叠加影响;As和Zn可能与生活及工业污水排放有关.水体重金属污染水平极低;表层沉积物重金属污染主要由Cd、Cr、Zn、Ni引起;空间变化趋势为上游支流>上游干流﹥中游.表层沉积物中Mn、Cd的RI值分别为17.20和12.30,属高风险水平,其他元素均为低度风险水平.大型底栖动物现存量及多样性呈空间差异性分布,基眼目密度与水体中As呈正相关;鞘翅目、半翅目和基眼目密度及3种生物多样性指数均与表层沉积物重金属含量呈显著性相关,其可作为黑河上、中游水体及表层沉积物重金属污染的潜在指示生物.     

黑河上中游水质时空分异特征及污染源解析

在黑河上中游主要河道设置33个水样监测点,分别于2017年5月（平水期）、8月（丰水期）、12月（枯水期）进行水质调查,运用GIS和水质标识指数法对水环境质量进行评价,并采用多元统计的方法分析了水质时空分布特征及潜在污染物来源.结果表明：区域内水质类别以Ⅱ类和Ⅲ类为主,并具有一定的时空分异性.时间上水体污染程度表现为枯水期 > 平水期 > 丰水期,空间上表现为上游支流区 > 上游干流区 > 中游.依据土地利用类型将33个采样点划分为放牧与工矿企业用地（A组）、水库建设用地（B组）和农业与城镇人居用地（C组）.结合因子分析和主成分回归分析得出,NH₃-N、BOD₅和COD_Mn是该区域的典型污染物,其中A组污染源主要来自于有机物,其次是营养盐;B组水体主要受到机物和营养物的蓄积污染,而自然因素的影响相对较弱;C组主要是生物化学污染,其次为非点源营养盐污染.研究表明,人类活动依然是影响水质变差的主要因素,虽然大坝的拦截效应能改善下泄水质,但常年累积于库底的沉积物随环境变化有二次污染的潜在风险,如沉积物中营养盐的活化释放等问题.