基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型,可以利用易于获取的地理信息,揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响.选择太湖上游西苕溪流域为研究区,采用1979～1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据,应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300 m的流域格网信息,并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成,应用1979～1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证.结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好,1980～1988年模型率定期,月径流量的确定性系数为0.78,年径流量的确定性系数为0.86,各年平均相对误差仅为6%;1989～1999年模型验证期,月径流量的确定性系数为0.75,年径流量的确定性系数为0.82,各年平均相对误差为9.5%.研究证实模型有较强的预测能力,在流域管理与决策中具有较好的应用前景.     

三峡库区消落带土壤汞形态分布与风险评价

为了解三峡库区消落带土壤中汞污染现状和环境风险,选择重庆14个区县的消落带,采集了192个土壤样品,分析其土壤总汞和汞形态分布,探讨其生物可利用性,对比研究和评估土壤总汞与汞赋存形态的污染水平和生态风险.结果表明,三峡库区消落带土壤中汞含量差异较大,土壤汞含量为22.4~393.5μg·kg-1,平均值为(84.2±54.3)μg·kg-1,76.6%的采样点土壤汞含量超过了三峡库区土壤汞背景值.土壤中的汞以残留态为主,不同汞形态所占比例为:水溶态汞4.1%、酸溶态15.5%、碱溶态汞18.3%、过氧化氢溶态汞10.9%、残留态汞51.3%.各区县土壤中生物可利用性汞(水溶态汞、酸溶态汞与碱溶态汞之和)平均含量为19.7~36.6μg·kg-1,生物可利用态汞占总汞的比例达到22.1%~51.6%.地累积指数和潜在生态危害指数评价结果均表明,三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的污染水平和生态风险都较低,由生物可利用态汞带来的生态风险也很小;而对土壤总汞含量评价的结果明显偏大.因此,采用汞赋存形态进行污染现状和生态危害评价更能反映消落带土壤汞的环境风险.     

三峡水库消落区土壤、植物汞释放及其在斑马鱼体的富集特征

利用室内模拟试验,探讨了三峡水库消落区淹没后土壤、植物汞释放特征及其在斑马鱼体的富集水平.结果表明,随淹水时间的延长,淹没土壤中总汞(THg)含量下降;水体THg浓度总体明显升高.淹没土壤及水体中甲基汞(MMHg)含量总体明显上升,其中稗草+土壤处理水体中增加尤为明显,淹水21 d后,其浓度是土壤处理的2.52倍.表明消落区土壤、植物是水库水体汞的一个重要来源.供试稗草淹水分解造成水体pH及溶解氧(DO)含量下降、溶解性有机碳(DOC)含量上升,对土壤MMHg含量无明显影响,对水体MMHg影响较大.供试斑马鱼头部、内脏及肌肉中THg含量总体明显上升,与水体中THg浓度具有显著相关性(P<0.01).鱼体头部、内脏及肌肉中均出现不同程度的MMHg富集现象,以头部与肌肉最为明显.淹水21 d后,添加土壤处理的鱼体头部、内脏及肌肉MMHg增加的含量分别是对照的1.75~6.25、3.53~8.38、2.22~3.36倍;稗草+土壤处理的分别是土壤处理的3.57、2.37、1.52倍.可见,淹没土壤是鱼体MMHg增加的重要来源,淹没植物改变原水环境条件影响其向水体释汞过程能提高鱼体中MMHg含量.     

TiO2/膨润土复合材料对Hg2+的吸附性能研究

利用纳米TiO_2对膨润土进行复合改性,制备TiO_2/膨润土复合材料.采用电镜扫描、X-射线衍射表征改性前后膨润土的结构和形貌.通过室内模拟实验,以膨润土为对照,研究不同添加量、pH、吸附时间及初始Hg~(2+)浓度等条件下,TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附特性与性能,同时通过正交试验,探究TiO_2/膨润土复合材料吸附Hg~(2+)的最优条件.结果表明,改性后的膨润土颗粒明显变小,且颗粒疏松多空孔,层间距增大.相比于膨润土,TiO_2/膨润土复合材料吸附性能得到极大提高.TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率均随着添加量、pH、吸附时间的增大而增大,添加量为1.5 g·L~(-1)、pH为7.0、吸附时间为120 min时,吸附率达98.0%以上.但TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率随着初始Hg~(2+)浓度的增大而减小.通过4种动力学模型拟合发现,吸附过程符合假二级动力学方程,吸附以化学吸附为主.吸附等温线更符合Langmuir等温方程,属于典型的单分子层吸附,最大吸附量为20.66 mg·g-1.吸附Hg~(2+)的最优实验条件:添加量为2.0 g·L~(-1),pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度为45 mg·L~(-1),吸附时间为16 h,此时吸附率99.9%,平衡浓度为0.034 mg·L~(-1).     

西南岩溶石山地区岩溶水资源合理开发利用模式

针对湘西洛塔岩溶区特殊的地质环境所造成的干旱缺水、水土流失、生态环境恶化等问题的特点，在调查、分析洛塔自然条件与水土资源、生态环境基本条件的基础上，实施了13处岩溶水资源开发利用示范工程。通过系统总结洛塔地区岩溶水资源合理开发利用技术与方法及岩溶水资源开发利用成功经验，提出了以岩溶水小流域为单元对岩溶水资源进行综合开发利用的5种模式：①地下河堵洞引水开发利用模式；②地下河出口及岩溶大泉引水开发利用模式；③凿引水隧洞拦截地下河开发利用模式；④地表地下联合水库开发利用模式；⑤表层岩溶泉开发利用模式。通过对失败工程的案例分析，认为在岩溶水资源开发利用过程中，应查清工程的岩溶发育规律及工程地质条件，分析经济技术支持的可行性，然后采取相适应的开采方式与方法。岩溶水资源进行综合开发利用的5种模式的提出，为在湘西实施“水源〖DK1〗·土地〖DK1〗·生态”持续发展战略，发展生态经济，实现脱贫致富，促进社会经济、生态环境良性循环，提供了切实可行的实用技术与方法借鉴。     

基于协调发展视角的区域发展差异研究

20世纪90年代以来，区域差异研究成为学术界和政府管理者关注的热点领域。长期以来学者们主要以单一经济指标或复合经济指标作为衡量因子，分析区域经济差异时空演变及差异背后的自然、社会、经济驱动机理。从可持续发展的角度看，区域发展不单是区域经济的发展，而应是社会、经济与资源环境三方面的协调。基于这一理解，从可持续协调发展入手，建立了区域发展综合评价指标体系，选取了表征社会进步、经济发展和资源环境支持3个方面的27个因素作为评价指标，分析了区域综合发展的测算方法，提出了综合发展指数和发展协调指数。在案例分析中运用所设计的测度方法对江苏省内县级行政单位的综合发展进行了评价和分析。     

三峡库区典型消落区土壤氮磷的动态变化特征

在三峡库区干流段忠县石宝寨与支流段汝溪河涂井设置固定采样点,研究1年内不同月份、不同高程出露表层土壤氮、磷含量随水位变化特征.结果表明,干流石宝寨点(未淹区/消落区)土壤中全氮、全磷年均含量分别为(0.68/0.74)、(0.56/0.54)g·kg-1,而支流涂井点为(0.67/0.80)、(0.52/0.65)g·kg-1,其中,干支流采样点消落区全氮含量在7月累积量最明显,全磷含量在9月最高;相应干流采样点的速效氮、速效磷年均含量分别为(39.81/40.42)、(11.75/14.22)mg·kg-1,而支流采样点为(35.63/48.89)、(6.72/7.68)mg·kg-1,其中,干支流采样点消落区速效氮含量在9月累积量最明显,速效磷含量在7月最高,与相应全量特征不同.可见,消落区土壤氮磷全量高,其相应速效态含量未必高.较于未淹区,干流石宝寨与支流涂井消落区土壤氮磷含量在落干期间均表现出一定的积累,且涂井点的累积量明显高于石宝寨点,待水位上涨时,汝溪河的潜在富营养化风险更大.     

三峡水库消落区土壤汞吸附解吸动力学特征

对三峡水库消落区5种土壤进行了汞的吸附-解吸试验,用不同的等温吸附方程和化学反应动力学方程进行了模拟比较,结果显示,不同土壤对汞的吸附解吸动力学规律相类似,吸附速率和解吸速率均与土壤pH值呈显著(r=0.933,p＜0.05)和极显著相关性(r=0.962,p＜0.01),但吸附量和解吸量各不相同,其中,紫色潮土对汞的吸附量最大,酸性紫色土最小;灰棕潮土对汞的解吸量最大,黄壤最小,其它类型土壤介于它们之间.     

沱江干流内江段沉积物汞和铬污染状况研究

采集沱江干流内江段的6个位点的沉积物样品,测定其中有机质、汞和铬含量,分析此区段沉积物中的重金属污染状况。结果表明沱江干流内江段沉积物中有机质含量范围是在9.129～27.323 g/kg之间,总汞含量范围是在0.055～0.160 mg/kg之间,总铬含量范围是在87.4～146.8 mg/kg之间。将有机质、总汞和总铬含量和我国土壤环境标准对比,沱江干流内江段有机质含量大多处于四级,五级阶段;总汞含量处于一级、二级阶段;总铬含量处于二级阶段。根据地累积指数分析,该区段中游地区受到轻度污染;根据生态风险单项指数分析汞生态风险大多处于中低状态,只有白马镇地区汞生态风险较重,铬生态风险普遍处于低状态;由污染负荷指数分析,该区段重金属污染处于中度污染状态,并有加深污染的趋势。