酸化之海

人类燃烧化石燃料并向大气中释放二氧化碳,不仅导致气温上升,而且还使海洋"酸化",对生活在占地球表面近3/4的海洋里的生物也造成巨大影响。大气与海洋源源不断地进行着酸性气体的交换。因此,释放至大气中的二氧化碳很快就会被海水吸收并在数百年时间里由海面溶入,沉入海     

温室气体含量攀升 太平洋“酸海”溶解蜗牛

正太平洋日益酸化的海水正在溶解一种生活在北美西部海岸的海生蜗牛的壳.这一发现令一些研究人员震惊——它意味着由于大气中二氧化碳含量上升,海洋生物已经受到了海水化学成分变化造成的负面影响.并未参与该研究的美国西雅图市华盛顿大学海洋酸化中心联合主任、海洋生物学家JanNewton说:"这一发现进一步说明,海水酸化已造成了显著影响."为了判断酸化作用如何影响太平洋海洋生物,美国国家海洋与大气管理局(NOAA)海洋生物学家Nina     

叶片理化指标与绿化植物净化大气能力的相关性分析

植物叶片背面有大量的微小气孔,植物通过这些气孔进行呼吸,因此可以净化大气中的污染物.通过对浦东新区种植的香樟、广玉兰、夹竹桃、石楠等4种常见的绿化植物叶片采样,测定其理化指标、含硫量和含氮量.分析后得出以下结论(1)在4种研究的绿化植物中,叶片含硫量和含氮量较高的是广玉兰和香樟香樟吸收SO2、NOx的能力最强;广玉兰抗酸性气体侵害的能力最强.(2)植物叶片细胞液的pH值,对酸的缓冲能力与叶片中硫和氮的含量有着显著的相关性,是植物吸收、净化大气中含硫化合物和含氮化合物的主要控制因素.植物叶片中pH值越高.酸缓冲能力越强.越有利于吸收大气中的酸性气体(如SO2、NOx等).     

大气气溶胶中铁的酸化与东海赤潮

气溶胶中微量元素的大气输送过程对海洋初级生产力有重要意义,其中铁对海洋生物至关重要,也可能成为影响赤潮的关键因子.本文在综述了大气中酸性物质对气溶胶铁的酸化,在铁从不溶态转变为可溶态的关键过程基础上,提出了东海赤潮的发生可能与大气酸化气溶胶铁密切相关.酸化后的可溶性铁在东海赤潮区下沉可能与沿岸洋流从冬、夏季环流转换提供水动力条件共同作用.该设想将为探索赤潮灾害发生机理提供一些参考,对最终预警预报赤潮发生,降低赤潮灾害的损失,保护海洋生态环境具有重要意义.     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

土壤酸化对温室气体排放影响的培育实验研究

利用不同pH值的模拟酸雨(SAR)淋洗处理42个月获得具有不同累积酸化程度土壤,对其进行室内培养并研究了土壤温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放特征.结果表明,一定的酸化累积促进CO₂排放,而累积到某值时(如pH3.0₅酸化累积程度的加深而增加.相关分析显示,土壤pH值不是造成不同累积酸化程度土壤温室气体排放差异的直接原因;CO₂和CH₄排放差异主要是由于酸化累积过程导致土壤碳、氮以及其他养分元素含量的差异造成的,而导致N₂O排放差异的产生原因却十分复杂.     

海洋生物及生态系统对海洋酸化的响应

在过去 10 a中,海洋酸化已经成为全球海洋的一个新挑战。海洋酸化不仅会影响海洋中的碳化学、营养盐、微量元素等的地球化学特性,而且能影响海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物乃至整个海洋生态系统;不同区域的生物体系对酸化产生不同的响应,同一生物不同生命阶段的酸化响应可能截然不同;酸化给海洋带来的影响是及其复杂多变的,而且这些影响之间还存在复杂的相互作用;生态系统对海洋酸化的自然响应是很多生物和非生物因素独立和共同作用的结果;对很多单一物种或单一因素酸化响应的简单概括或总结,远不能描述海洋酸化对整个生态系统的影响规律。本文综述了海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物等海洋生物对酸化响应的研究进展,指出了目前海洋酸化研究中存在的一些不足,并提出了一些新的思路和方法。     

氮循环的人为干扰与土壤酸化

从生物地球化学循环的观点出发 ,研究了N循环的人为干扰与土壤酸化的关系 ,并探讨了N循环扰动下导致土壤酸化的机理。在土壤酸化中 ,人类对N循环干扰起作用最大的是对大气中NOx 排放的影响以及对N固定的影响 ;前者通过酸雨导致土壤酸化 ,后者则通过施肥导致土壤酸化。     

海洋CO2浓度上升可能会影响海洋生态

最近发表的一份报告(Science, 305, 367)表明过去 200年间人为排放的 CO2约有一半被海洋吸收,而这可能影响海洋生物.美国海洋和大气管理局(NOAA)的Christopher L. Sabine和Richarh A. Feely领导的研究小组测量了海洋的无机碳浓度,他们估算出 1800~1994年海洋共吸收了 1.2×1017g CO2.同一时期内由于毁林,森林不仅少吸收 CO2,反而放出了一些 CO2.近年来由于森林增加,使其能够吸收更多的 CO2. Sabine 说,海洋始终是一个 CO2 的汇(sink),而且远没有饱和.已吸收的 CO2的一半集中在占 10%的海洋上层.而海水顶层和底层的混合过程很…     

海洋酸化对大型海藻生长以及磷酸盐、硝酸盐吸收利用的影响

CO2浓度升高导致的海洋酸化会对大型海藻的生长、生理生态以及营养盐的吸收产生影响.本研究分析了3种pH条件下,3种大型海藻[孔石莼、萱藻、小珊瑚藻(钙化藻)]单养和混养的生长以及营养盐(磷酸盐PO34-和硝酸盐NO3-)的吸收利用情况.单养时,孔石莼、萱藻、小珊瑚藻的第10 d湿重增加百分比分别在pH 7.9、7.6、8.2条件下最多,并且小珊瑚藻在pH 7.6时的相对增长率显著低于在pH 8.2时的相对增长率.混养结果表明,低pH有利于萱藻生长,而高pH有利于小珊瑚藻生长.无论单养还是混养,3种pH条件下的培养液中PO34-、NO3-含量随时间延长而逐渐降低.在0～2 d培养液中PO34-含量急剧下降(降低了71.9%～99.0%),随后PO34-含量下降缓慢.单养时,孔石莼、萱藻、小珊瑚藻分别在pH 8.2、8.2、7.6时的PO34-吸收速率最高;孔石莼、小珊瑚藻分别在pH 8.2、7.6时的NO3-吸收速率最高.混养时,孔石莼+萱藻、孔石莼+小珊瑚藻、萱藻+小珊瑚藻分别在pH 7.6、8.2、8.2时的PO34-吸收速率最高;孔石莼+小珊瑚藻在pH 7.6时的NO3-吸收速率最高.小珊瑚藻单养在pH 7.6时的低生长以及营养盐(PO34-和NO3-)的高吸收速率结果表明,PO34-和NO3-的吸收与同化作用并不相偶联.尽管两种藻混养中的优势种并未因海洋酸化而改变,但藻的种类组成比例发生了变化.因此,自然环境中海洋酸化对不同海藻的生长和营养盐吸收的长期影响可能会导致藻群落结构的改变.     

海洋酸化对青鳉鱼(Oryzias melastigma)耳石形态和成分的影响

海洋酸化导致海水中碳酸钙（CaCO₃）的饱和度下降,对海洋钙化生物影响较大。某些鱼类,如海水青鳉鱼（Oryzias melastigma）内耳中具有钙质的耳石,可能对海洋酸化敏感。海洋酸化对幼鱼耳石发育影响已有报道,但成鱼耳石的形态和化学组成是否受到影响的研究较少。本文模拟未来100~300 a的近岸海域可能的酸化水平,研究其对海水青鳉鱼成鱼耳石形态及主要元素成分的影响。研究发现,在高浓度CO₂（980 ppm、2900 ppm和4850 ppm）的酸化水体中养殖青鳉鱼成鱼45 d,青鳉鱼体长和体重与对照组差异不显著,内耳中矢耳石、星耳石和微耳石的形状,包括耳石表面积和圆趋近率,没有受到酸化的影响。然而,随着水体中CO₂浓度升高,矢耳石的重量则呈现下降的趋势,其中2900 ppm和4850 ppm高浓度组矢耳石重量显著低于对照组。在2900 ppm酸化处理组中,左右耳石不对称性趋势明显。而且,酸化处理组中,实验鱼耳石中C元素相对含量显著低于对照组。高浓度CO₂酸化海水对青鳉鱼成鱼的耳石形态和成分的影响,可能干扰其听觉,并对捕食、防御敌害等听觉相关行为造成影响。     

生态系统固碳特征及其研究进展

生态系统固碳是人类应对气候变化以及全球系统变化过程的研究热点。论文结合生态系统固碳和碳汇概念,探讨生态系统自然固碳、人为工程固碳措施对生态系统功能的影响并分析生态系统固碳特征及风险。研究得出如下结论:陆地生态系统对CO₂的自然吸收与封存是相对安全有效的固碳措施,对人类与生态系统健康的影响要小于地质层与海洋层固碳。海洋生态系统固碳容易导致海水酸化以及生态系统不可逆的损害;由于地壳运动很难预测,所以地质层固碳可能面临不可预知的风险。因此,利用生态系统自然固碳能力、发展绿色固碳技术是降低人为工程固碳生态风险和减少CO₂排放到大气中的最佳选择。     

兰州市大气降雨中重金属元素地球化学特征研究

通过采集兰州市2014年典型月份8-9月份的10场大气降雨样品,测量了大气降雨中的p H值,用日立AA1700原子吸收光谱仪测定了样品中所含的10种溶解态重金属元素(Cu、Hg、Cd、Mn、Al、Pb、Zn、Fe、Ni、Cr)的含量,并运用相关和因子统计分析,对比分析了兰州市区和郊区大气污染情况,以及导致其重金属含量不同的原因,探讨了兰州市大气降雨中重金属离子的变化规律及环境影响,揭示了大气降雨中重金属元素的可能来源和污染物质的传输路径。结果表明,兰州市大气降雨中10种重金属元素含量兰州市区明显高于郊区,且Zn元素高出量最多,高达211.89%,雨水中重金属含量由多到少依次是ZnCuHgZnCrPbNiMnCdFe。此外p H对重金属含量的影响非常明显,低p H时雨水的重金属含量明显较高;而高p H时其含量相对较低。其含量的主要来源是石油、化工和冶金等工业作业中重金属的排放,而且还受人为因素影响,为评价兰州市区大气中的重金属污染和环境修复提供了有力的理论依据和指导意义。     

大气沉降对川东北喀斯特河水中Mg、Ca、Sr和Ba的贡献

在受大气粉尘活动强烈影响的岩溶地区,大气输入对岩溶地表河水中的金属元素尤其是溶解态元素的影响还较少评估。选择位于秦岭山地、受大气粉尘活动强烈影响的川东北岩溶地区的诺水河,通过2011年7月至2014年6月河水中Mg、Ca、Sr和Ba等元素含量及其变化,结合当地大气沉降观测结果,分析了河水中这些元素的季节变化与影响因素,特别是大气输入对河水中这些金属元素的贡献。结果显示:(1)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素显示出明显的季节变化,大气降水稀释作用导致夏季河水中元素浓度值偏低,冬季稀释作用的减弱和粉尘活动加强可能导致河水中元素浓度值偏高;(2)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素来源于大气沉降的比例分别是3.1%、7.2%、21.3%和34.8%。这表明在川东北地区,大气沉降对喀斯特河水中部分金属元素如Sr和Ba存在显著影响。     

受多氯代有机化合物污染土壤的植物修复初探

采用种植植物的方法,对受以HCB、pp'-DDT及γ-BHC为代表的PCOPs污染土壤的植物修复进行了初步研究.结果表明,种植黑麦草和大蒜都能不同程度降低土壤中PCOPs的含量,0～60 d时下降速率较快,60 d后下降速率减慢.植物修复能力的大小与植物种类、生育时期以及土壤受PCOPs的污染程度有关:黑麦草对受PCOPs污染土壤的修复能力略优于大蒜;在植物生育过程的前期和中期(0～60d),植物对PCOPs的吸收能力较强;对受较高浓度PCOPs污染的土壤,植物修复能力相对较强.土壤中的过氧化氢酶活性、pH值和有机质含量初步反映了土壤生物的变化情况,种植植物能促进土壤生物对PCOPs的吸收和利用.受污染土壤中减少的PCOPs有1.11%～10.25%被植物直接吸收,其它则可能是由于植物降解或种植植物后土壤环境的改变导致PCOPs被微生物降解.     

大气降水中重金属的研究

人为源和自然源释放到大气中的重金属污染物,在大气降水作用下降落到地面,继而被土壤、水体或者浮游生物吸收,在生物链中富集,严重影响生态环境和人类健康。通过收集与整理国内外大气降水中重金属研究的相关文献资料,系统解析了大气降水中重金属的检测方法、基本化学特征及其对地表水、地下水、海洋生态系统以及土壤环境的影响,在此基础上指出了该领域研究的重点为大气降水对重金属元素在水圈、大气圈、岩石圈和生物圈中迁移规律的影响形式、影响程度和影响范围以及和其他元素相互作用的机理。     

水溶性有机物对植物吸收菲的影响及其机制研究

水培小麦试验研究了水溶性有机物(DOM)对植物吸收多环芳烃(菲)的影响,并对其机制进行了初步探讨.结果表明:菲抑制了植物的生长,抑制率达到18.01%,DOM可加剧菲对植物生长的抑制作用,使生长抑制率升至24.38%;植物可吸收和富集水培液中的菲,而DOM能明显地促进植物对菲的吸收和富集作用,使得其根部浓缩系数高达37.63 L·kg^-1,同时DOM还能促进根部吸收的菲向地上部转运;植物在吸收菲的同时,使得营养介质的pH显著升高,DOM与菲存在显著的协同交互作用,可使介质pH值的升高     

喀斯特高原黄壤区退化植物群落常见植物叶片氮同位素组成

氮是植物需求量最大的矿质营养元素。由于氮循环诸过程中的化学转化、物理运输等都有可能使其发生同位素分馏,植物稳定氮同位素组成是土壤-植物-大气连续体综合作用的整体响应,能较好的反映流域内与植物生理生态过程相联系的一系列环境信息,具有示踪、整合和指示等多项功能。为探讨喀斯特环境下黄壤区植物稳定氮同位素组成变异的影响因素及其相关关系,以喀斯特高原贵州省清镇市王家寨峰丛洼地小流域为例,选取流域内黄壤区退化植物群落3种植被类型中的4种常见植物为研究对象,分别对其叶片C、N、P、K、Ca、Mg元素含量和稳定氮同位素进行了测定分析。结果表明:(1)研究区植物叶片δ~(15)N值的变化范围为-3. 25‰～0. 69‰,平均值为-1. 04‰,变异程度较高,离散程度较大,呈负偏态分布。(2)植物叶片δ~(15)N值在群落间和坡位间的差异均不显著(P0. 05);(3)植物叶片δ~(15)N值的种间变化趋势为小果蔷薇(-0. 03‰)火棘(-0. 24‰)过路黄(-1. 58‰)粉枝莓(-2. 29‰),差异显著(P0. 05)。(4)研究区植物叶片δ~(15)N值受群落类型和物种因素的交互影响显著(P=0. 016,R2=0. 870)。(5)研究区植物叶片δ~(15)N值受叶片K营养含量的影响较大,同时与C、N、P、K、Ca元素化学计量比之间的关系密切,叶片K、Ca营养含量间的调控是影响黄壤区植物叶片δ~(15)N值的主要因素。     

大气酸化和实验酸化的北方湖泊中石生藻类群落的复原能力

藻类群落对恢复中酸化湖泊的环境变化具有高度响应性.本文比较了北方湖泊的石生藻类群落从大气酸化(安大略省基拉尼公园)和实验酸化(南302湖,安大略省实验湖泊区)的化学恢复,以评价严重酸化的时空尺度对分类学复原能力(即恢复速率)的影响.复原能力以经过典型对应分析(CCA)湖泊在pH恢复过程中的排序空间上的位移来表示.基拉尼湖泊的复原能力相对而言几乎可以忽略,说明南303号湖8年时间酸化实验对生物恢复的影响要弱于几十年来的大气酸化作用.溶解性有机碳、溶解性无机碳以及钙的增长很好地解释了恢复过程中的酸化湖泊的石生物种丰度的时间变化.南302湖中观察到了相反的分类学复原能力和抗性的轨迹(抗性指扰动后自原来状态的偏离),显示在恢复和酸化过程中影响石生物种的生态因子随相应的pH值不同而不同.本文的发现揭示了在对严重酸化湖泊的生态系统恢复建立模型时,一定要考虑扰动的时空尺度以及引起恢复和酸化轨迹差异的生物滞后响应.     

厌氧折流板反应器酸化及其对微生物种群分布的影响

研究了厌氧折流板反应器(ABR)酸化过程中pH、COD、挥发性脂肪酸(VFA)和微生物表观形态的变化,并基于荧光原位杂交(FISH)定量解析了酸化中厌氧微生物的种群演替过程.结果表明,酸化过程由ABR反应器前端向后端逐渐推进;完全酸化后,各隔室运行效率明显降低,COD去除率仅为30.9%,pH值下降1.0～2.2,出水VFA增长5.1倍.酸化显著影响微生物形态,导致颗粒污泥表层和内部微生物出现畸变甚至死亡,造成颗粒内外传质困难.基于FISH技术的定量研究表明,酸化促进了真细菌的繁殖,抑制了古细菌的生长,导致厌氧消化过程中3种关键菌群的大量减少,其中食丁酸盐产氢产乙酸菌Syntrophomonas spp.减少了30.9%,食丙酸盐产氢产乙酸菌Syntrophobacter wolinii减少了85.5%,耗氢产乙酸菌E.limosum减少了60.0%,产甲烷菌Methanomicrobiales减少了54.3%,微生物种群间物质供需平衡被破坏.