酸沉降作用的降低和安大略省基拉尼湖泊的化学恢复

毗邻加拿大安大略省萨德伯里市的基拉尼公园中的湖泊都表现出明显的水质变化,其中包括pH值和碱度的普遍增加,SO2- 4、碱基阳离子和金属浓度的减少.经过数十年的改善,尽管一些湖泊的pH值已经大于6,但仍有许多湖泊的湖水酸度却一直很高.过去,萨德伯里金属冶炼厂排放引起的过高的硫沉降左右了这一地区的酸化过程.然而,自从冶炼厂的硫排放被严格控制之后(排放量降低了90%),萨德伯里地区的硫排放就不再是该地区最主要的硫沉降源了.目前,基拉尼地区的SO2- 4湿沉降和湖水中SO2- 4浓度已经十分接近约200km外的安大略省多赛特地区,这就表明基拉尼地区的硫沉降现在主要来自于长距离传输,而不是当地污染源.对基拉尼湖泊的研究揭示了化学恢复过程的复杂本质.一旦湖水的酸度降低,就会引起一系列的变化,包括Ca2+浓度的减少,透明度增加和热力学状态改变.这些变化可能会潜在地影响一些生态体系.因此很明显需要对基拉尼湖泊的恢复在多胁迫因子的框架内继续进行评价.     

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.     

1971～200O年间安大略省基拉尼公园里的甲壳类浮游动物群落从酸化水体中得到恢复:pH6作为恢复的目标

尽管大气中SO2- 4的沉降减少,地表水的酸度也因此降低,但尚未记录到广泛的生物从酸化中恢复过来.本文通过考察1971～2000年间加拿大安大略省基拉尼公园的46个湖泊甲壳类浮游动物种的丰富度(物种数目)和组成的时间变化趋势,来估计由于水质有了重大改善即pH现在＞6后湖泊中生物的恢复程度,并与其他两组(从未酸化的湖泊和仍然酸化的湖泊[pH＜6])作比较.在这三组湖泊中,物种丰富度的时间趋势无法加以区别,物种丰富度的变化也不能说明恢复的程度.对比之下,在pH值增加到6以上的湖泊中,其浮游动物群落的组成(以物种多度的多变量指数表征)则有所变化,从"损害"状态返回到了中性湖泊的典型状态.在酸性湖泊也记录到浮游动物组成有某些恢复.虽然仍为酸性,这些湖泊的pH水平已经升高.基拉尼省公园里甲壳类浮游动物恢复的程度和速度为北美和欧洲其他酸化地区的将来预示了光明的前景.     

安大略基拉尼公园及实验湖泊区浮游生物群落对酸化的响应及其恢复过程

人们普遍推测控制SO2排放可以促进加拿大、美国和欧洲的酸化淡水湖泊的恢复.本文研究了1998～2000年间靠近安大略省基拉尼公园的22个湖泊(pH值范围4.5～7.7)的浮游生物群落变化,将结果与安大略省西北的实验湖泊区(ELA)人工酸化(pH值从6.7降至4.5)又恢复(pH升至6.0)的南302号湖的数据进行了对比,以评价酸化后的恢复效果.根据历史记录,基拉尼地区数个湖泊的pH值由先前酸化的5.0～5.5反弹到6.0.浮游生物量与pH不相关,但其物种的丰富度与pH值间呈显著相关.将所得到的物种多样性数据与历史数据加以组合,可观察到其中6个湖泊中的恢复轨迹.相关分析表明:pH值得到提高后,其中几个湖泊的浮游生物群落开始向中性环境中的典型群落转化.     

利用修复试验了解在酸化压力下的鱼类种群的恢复动态

我们的生态修复试验涉及放养两种本地的游钓鱼品种湖鳟(Salvelinus namaycush)和小口黑鲈(Micropterus dolomieu),结合最近的鱼类群落调查,研究了加拿大安大略省萨德伯里和基拉尼附近酸化湖泊中的鱼类种群的恢复动态.在两个品种之间,种群恢复率有差异.在品种丰富的湖泊中引进的湖鳟恢复得慢,其生长显得较慢、存活率较低和群体补充延迟.相反,小口黑鲈能在品种丰富的湖泊里迅速繁殖.随着水质的恢复和放养鱼开始产卵,小口黑鲈的自然补充群体的生物量在5年之内增加到了参考湖泊的水平,而湖鳟的自然补充群体的生物量在水质恢复和成鱼产卵后5～15年内仍然停留在参考湖泊的水平以下.我们记录到游钓者把小口黑鲈引进了受酸化损害的湖鳟湖泊,包括一些酸化前没有黑鲈的湖泊.能改变食物网结构和降低冷水性鱼类湖鳟生长的温水性鱼类黑鲈分布区的扩张表明,气候变暖再加上品种引进有可能大大改变酸化湖泊的生物恢复端点.     

对加拿大东南部湖泊从酸沉降效应中恢复的评价

北美洲SO2排放量的减少激起了人们对加拿大东南部的水生态系统能迅速摆脱酸化的状态的期待.但是只有那些明显减少了排放量的冶炼厂附近的湖泊达到了这种期望值.在临近大西洋的省份魁北克和安大略,受远程污染源影响的湖泊的硫酸根离子(SO2- 4)浓度都有一定降低,但pH和碱度则仅有较少量的提高.对于这种延迟的酸度响应,有如下几种因素可以解释:碱基阳离子含量的下降,干旱加速SO2- 4的迁移,水体内部碱性物质生成机制遭到破坏;同时硝酸盐和有机阴离子含量的提高也可能是其中的原因.对加拿大东南部生物恢复的监测资料非常有限,即使有的话,在萨德伯里(Sudbury)和基拉尼(Killarney)地区以外也很难找到恢复的证据.比如,尽管除了酸化作用外其他因素也对上述现象有一定影响,新思科舍河中的大西洋鲑鱼出现率和安大略湖潜鸟的繁殖成功率实际上正在下降.化学和生物学模型预测,只有比目前法规要求严格的多的SO2排放削减额才能促进广泛的化学恢复和其后的生物恢复,而在加拿大东南部的众多湖泊中重建工业化前的化学与生物学条件或许很难实现.     

三岔湖沉积物揭示的湖泊营养化进程与人类活动的关系

在210Pb和137Cs定年基础上,研究了三岔湖沉积物理化性质的垂直和水平变化格局,揭示了三岔湖沉积物的特性、沉积速率、碳氮磷变化格局与人类活动和湖泊富营养化进程的关系.三岔湖不同时期沉积物的TOC、TN、TP与三岔湖水质呈现同样的变化格局.建库初期三岔湖水质为贫营养状态,随着人类活动的加剧,水质不断恶化.沉积物的沉积速率和碳氮磷含量的变化与人类活动密切相关,工、农、渔业、旅游业等人类活动导致三岔湖湖泊营养化进程加快.控制人类活动的强度是改善湖泊水质的关键.网箱养殖是三岔湖沉积物中磷的最重要来源,停养后沉积物中磷含量的下降将是一个相当漫长的过程.     

台湾酸湖星罗棋布

日前,台湾中山大学海洋地质研究所在进行了一项重要调查后指出,由于空气污染,造成雨水酸化,促使湖泊水质变酸,再加上各种地质的因素,当今台湾地区湖泊酸化情况相当严重,甚至连一些地处高山、人烟罕迹地区的湖泊,都即将进入“酸湖”之列。中山大学海洋地质研究所所长陈镇东表示,据调查发现,台湾最酸的湖泊是著名的风景区——阳明山     

城市湖泊水环境整治对改善水质的影响:以蠡湖近30年水质变化为例

自"十五"以来,为改善水质,我国许多城市湖泊均先后采取了水环境治理措施.为了解这些措施对富营养化城市湖泊水质改善成效,根据中国科学院太湖湖泊生态系统研究站对蠡湖的长期监测数据和本课题组2017年对蠡湖的两次调查结果进行汇总分析,探讨了无锡蠡湖综合整治前后近30年来水环境质量变化情况.结果表明:①TN、TP、高锰酸盐指数和Chl-a等水质指标的浓度从20世纪90年代初开始呈现快速上升的趋势,1997～2003年间处于最差状态,2003年经过综合整治后呈现逐年递减趋势,但近两年略有反弹;水体透明度整治前后无明显改善.②从季节上看,综合整治之前,水质波动较大;综合整治之后,蠡湖各项指标出现显著差异,冬季水质明显好于夏季.③从区域上来看,蠡湖西部水质明显优于东部湖区.综合其他城市湖泊治理情况,研究表明水环境治理可以改善湖泊水质,但在水质改善后需要恢复草型生态系统,推进以生物调控为主的生态修复,逐步提升物种多样性,真正恢复湖泊生态系统服务功能.     

酸损害湖泊中底栖无脊椎动物(Stenacron interpunctatum,Stenonema femoratum和Hyalella azteca)的再集群现象

本文描述了加拿大基拉尼公园里的酸损害湖中3种底栖无脊椎动物的再集群现象:它们是两种蜉蝣类动物(Stenonema femoratum,Stenacron interpunctatum)和一种端足类甲壳动物(Hyalella azteca).1995～1997年间对119个湖的端足类甲壳动物以及77个湖的蜉蝣类动物进行了概要调查,同时确定Stenonema femorafum和Hyalella azteca的pH临界值是5.6,而Stenacron interpunctatum的pH临界值是5.3.从1997～2002年,通过对2个酸损害湖和2个参考湖深入研究,在能够估计出出现时间的地方,种的pH阈值达到后不到4～8年,就可以重建Stenacron fnterpunctatum,Stenonema femoratum和Hyalella azteca.在最小的湖(11hm2)中监测到集群现象之后3年,该湖内Stenacron interpunctatum到所有栖息地的扩散完成.可以预测,Stenacron interpunctatum在最大的湖(189hm2)内的扩散需要更长的时间.从估算的pH值恢复到湖内蜉蝣类动物重建,再到其后扩散到所有适合栖息地的时间滞后为11～22年之久或更长.虽然在恢复湖中Stenacron interpunctatum的密度增加到高于参考湖的水平,但在6年期间的监测中尚未达到稳定的终点.     

Effect of CaO on retention of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu, Zn, W and Pb in bottom ashes from fluidized-bed coal combustion power station

This work was conducted to evaluate whether Ca-bearing additives used during coal combustion can also help with the retention of some other elements. This work was focused on the evaluation of bottom ashes collected during four full-scale combustion tests at an operating thermal fluidized-bed power station. Bottom ashes were preferred to fly ashes for the study to avoid interference from condensation processes usually occurring in the post-combustion zone. This work focused on the behaviors of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu,Zn, W, and Pb. Strong positive correlations with CaO content in bottom ashes were observed（for all four combustion tests） for S, As, Cl and Br（R = 0.917-0.999）. Strong inverse proportionality was calculated between the contents of Pb, Zn, Ni, Cr and Mn and CaO, so these elements showed association to materials other than Ca-bearing compounds（e.g., to aluminosilicates, organic matter, etc.）. Somewhat unclear behaviors were observed for W, Cu, and V. Their correlation coefficients were evaluated as statistically ＂not significant＂, i.e., these elements were not thought to be significantly associated with CaO. It was also discovered that major enrichment of CaO in the finest bottom ash fractions could be advantageously used for simple separation of elements strongly associated with these fractions, mainly S and As, but also Cl or Br. Removal of5% of the finest ash particles brings about a decrease in As concentration down to 77%-80% of its original bulk ash content, which can be conveniently used e.g., when high As content complicates further ash utilization.     

The monitoring,Evaluation, reporting,verification, and certification of energy-efficiency projects

In this paper, we present an overview of guidelinesdeveloped for the monitoring, evaluation, reporting,verification, and certification (MERVC) ofenergy-efficiency projects for climate changemitigation. The monitoring and evaluation ofenergy-efficiency projects is needed to determine moreaccurately their impact on greenhouse gas (GHG)emissions and other attributes, and to ensure that theglobal climate is protected and that countryobligations are met. Reporting, verification andcertification will be needed for addressing therequirements of the Kyoto Protocol. While the cost ofmonitoring and evaluation of energy-efficiencyprojects is expected to be about 5–10% of a project'sbudget, the actual cost of monitoring and evaluationwill vary depending on many factors, including thelevel of precision required for measuring energy andGHG reductions, type of project, and amount of fundingavailable.     

共沉淀-离心-X射线荧光法快速测定表层海水中的Fe,Ni,Mn,Cu,Zn,Pb

基于共沉淀的富集作用,采用自制的离心管离心沉淀,以手持式X-射线荧光仪(XRF)测定,由此建立了表层海水中Fe,Ni,Mn,Cu,Zn,Pb的共沉淀-离心-XRF快速分析方法。测定时间为5 min/样;线性范围125μg/L～1 000μg/L,可以满足近岸表层海水中铁和锰的分析要求;基底加标200μg/L回收率为94.5%～116%;连续7次测定6种金属浓度均为500μg/L的海水加标样品,相对标准偏差(RSD)为2.86%～5.85%。与ICP-MS法比较,测定结果无显著性差异。本方法具有化学试剂污染小、方便快捷、可现场快速测定方法等优点。该方法已成功应用于厦门西港和福建九龙江河口表层海水中可溶态铁锰的现场测定,并在现场以手持式XRF对颗粒物中铁锰进行了测定,获得了该海域颗粒物中和海水中铁锰的分布。     

Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+和Se4+对褶牡蛎急性毒性效应研究

金属污染对水生底栖滤食性动物的危害,一直是普遍关注的水产养殖及水产品安全性热点问题之一。本文采用半静态法研究了Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+对褶牡蛎(Crassostrea plicatul)的急性毒性效应(LC50)。结果表明,Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+对褶牡蛎48 h- LC50分别为1447.00、28.16、12.25、1098.00、22.89 mg/L;72h- LC50分别为231.62、12.24、4.23、539.02、9.12 mg/L;96 h- LC50分别为81.84、8.83、2.59、378.06、4.10 mg/L,安全浓度(SC)分别为0.81、0.08、0.03、3.78、0.04 mg/L,五种金属对褶牡蛎的毒性依次为:Cu2+ Se4+ Cd2+ Zn2+ Cr6+,其中褶牡蛎对Cd2+、Zn2+、Cr6+耐受性较强,分别为渔业水质标准(GB11607-89)的17.60、37.81、8.18倍。     

珊瑚钨锡矿硅质尾矿中Cd、As、Zn、F富集迁移及环境污染

硅质尾矿在释放中性矿山废水(NMD)时所伴生的多元素复合污染问题值得重视。本文以桂东北珊瑚矿尾矿作为研究对象,通过分析该尾矿的组构、元素富集及迁移特性,筛选出主要污染元素,并探讨尾矿胶结层对元素富集迁移的影响。结果表明:(1)该尾矿中Cd、As、Zn及F富集程度较高、可交换态含量(易迁移释放量)较大,是主要的污染元素,而Cu、Pb、Tl产生污染的可能性较小;(2)胶结层对重金属具有再富集作用,但其对可交换态Cd、As(Tl)再富集明显,而对可交换态Cu、Pb、Zn再富集则不明显。胶结层中次生伊利石、石膏等胶结物趋向于吸附富集活性可交换态Cd、As。这表明该尾矿可能迁移释放出含Cd、As浓度较高的NMD。研究表明,硅质尾矿风化释出NMD的同时,可能伴生Cd、As、Zn等重金属以及F的复合污染。     

不同粒径降尘中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的形态分析

运用Tessler形态分类法和石墨炉原子吸收分光光度法研究了不同粒径降尘样品中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的存在形态,讨论了不同存在形态的分布规律。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr在降尘中的主要形态按顺序分别为有机结合态、铁锰氧化物结合态、铁锰氧化物结合态、残渣晶格态,其活性顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cr;4种元素的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态在小颗粒中的分布均比在大颗粒中占优势,说明小颗粒中金属元素较为活泼,其环境危害性更大。      

山水林田湖草生命共同体的科学认知、路径及制度体系保障

山水林田湖草生命共同体是对人与自然和谐统一关系的新认知,是生态文明理论的重要组成部分。以建立一个山水林田湖草生命共同体的研究范式为目的,系统剖析了山水林田湖草生命共同体理论与应用在基础探索、快速发展和多元繁荣三个阶段的研究重点与特征;再次审视了山水林田湖草生命共同体的内涵、阐明了概念新认知、基本特征、人与生命共同体关系;最后提出面向山水林田湖草生命共同体的“问题—目标—时空策略—目的”的实施路径,及构建以自然资源监测监管体系、自然资源资产产权体系、国土空间规划体系、国土空间用途管制体系、国土空间生态修复体系、法律法规体系等为主的制度体系,进而提升其科学性和实用性,为构建国土空间治理体系及治理能力现代化提供决策支撑。     

不同粒径降尘中痕量金属元素Cu、Pb、Zn、Cr的形态分析

运用Ｔｅｓｓｌｅｒ形态分类法和石墨炉原子吸收分光光度法研究了不同粒径降尘样品中痕量金属元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ的存在形态，讨论了不同存在形态的分布规律。结果表明，Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ在降尘中的主要形态按顺序分别为有机结合态、铁锰氧化物结合态、铁锰氧化物结合态、残渣晶格态，其活性顺序为Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｒ；４种元素的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态在小颗粒中的分布均比在大颗粒中占优势，说明小颗粒中金属元素较为活泼，其环境危害性更大。