红原泥炭腐殖化度记录的全新世气候变化

腐殖化度作为气候代用指标首次用于我国泥炭的古气候研究 ,较好的记录了红原地区全新世的气候变化。对红原泥炭14 C测年和腐殖化度分析 ,获得了距今 12 0 0 0年较高分辨率红原地区气候变化记录 :11.815～ 10 .9kaB .P .,气候干冷 ;10 .9～ 5 .6kaB .P .,气候湿暖 ;5 .6～ 3.9kaB .P .,气候干冷 ;3.9～ 1.7kaB .P .,气候干冷、湿暖波动 ;1.7～ 0kaB .P .,气候干冷。总体而言 ,大约 5 .6kaB .P .是红原地区由早中全新世的湿暖气候向晚全新世干冷气候变化的转折点。同时 ,红原泥炭记录的降温事件在北半球具有普遍性 ,反映了青藏高原对全球气候变化的响应。     

甘肃合水地区全新世以来土壤剖面黑碳记录及其气候变化

针对甘肃合水马家村(MJC)全新世黄土剖面进行野外采样,分析磁化率和黑碳(焦炭和烟炱)等古气候指标,试图探讨黄土高原北部全新世以来生物质燃烧特征以及自然生态环境演变过程,结果表明:末次冰期和全新世早期(11500—8500 a BP)气候寒冷而干旱,区域野火事件时而发生,植被生物量是此阶段野火发生与蔓延的限制因素;距今8000年以来,黑碳和炭屑浓度整体呈现下降趋势。由于季节性降水增多从而抑制大范围火灾发生几率。然而,8000—7000 a BP和3500—2500 a BP野火频率明显上升,这可能与仰韶时期老官台文化和寺洼文化时期的古人类放火烧荒和开垦农田等活动有关;全新世晚期(3100 a BP至今)气候进一步干旱,生物质燃烧增强与人口增加和人类土地利用水平密切相关,其中1500—1000 a BP出现一次较为明显的峰值,这可能与隋唐以来该区农耕活动加强有关。可见,近2000年以来黄土高原北部地区生物质燃烧特征受到气候和人类活动复合驱动所控制。     

青藏高原中晚全新世人类活动的孢粉记录

利用孢粉记录追踪过去人类活动历史及其环境效应的研究较少。本文选取青藏高原28处地层化石孢粉序列,采用直接提取和集成方法获得568条具有年代的伴人孢粉（禾本科、石竹科、杨属、十字花科、委陵菜属、车前属、紫菀属、藜科、狼毒属）数据,经标准化处理后建立高原4个分区的人类活动指数。同时结合本区已有研究资料,探讨了中晚全新世以来的人类活动历史。研究表明：（1）Ⅰ区东北区,6.0~5.3 ka B.P.早期人类已开始活动,但低水平的生产方式对植被影响较弱;5.3~4.5 ka B.P.人类活动得到扩展,环境效应开始显现;4.5~3.5 ka B.P.人类活动强度明显增强,加剧了对植被的破坏;3.5~2.0 ka B.P.随着人类活动的进一步加强,导致过度放牧、森林面积减少及风沙活动增强。（2）Ⅱ区东南区,5.0 ka B.P.左右人类活动的环境效应开始显现;4.5~3.5 ka B.P.植被受人为干扰显著;3.5~2.0 ka B.P.人类活动扩张至高海拔地区,对植被影响范围随之扩大;（3）Ⅲ区西南区,5.7~4.5 ka B.P.农业生产活动开始且得到发展,环境效应逐渐凸出;4.5~2.0 ka B.P.人类活动进一步增强,对植被影响亦进一步加剧;（4）Ⅳ区西北无人区,受资料所限并未充分讨论,但已有研究表明,全新世早中期本区已有人类进行狩猎采集活动。     

重庆黑风洞石笋灰度记录的全新世季风气候变化

基于重庆地区黑风洞石笋HF01的~(230)Th年代数据、灰度数据、氧同位素数据和Fe含量数据,重建了长江中上游地区全新世季风变化历史。结果显示石笋HF01的灰度值主要响应东亚季风变化,石笋灰度序列能够记录东亚全新世季风气候变化历史,即全新世早中期东亚夏季风增强,在6 ka B.P.以后季风逐渐减弱。石笋HF01的灰度序列清晰地记录了一系列的Bond事件,显示石笋灰度值对气候环境变化敏感,是可靠的气候环境信息载体;也进一步证明东亚季风不仅受太阳辐射驱动,还受高纬地区千年尺度的气候变化影响。石笋HF01灰度序列功率谱所呈现的55 a周期与太平洋数10 a尺度涛动(PDO)的50~70a周期一致,45、25、23、22、18、12 a周期接近于太阳活动周期,说明在数十年至百年尺度上东亚季风可能受太平洋涛动和太阳活动的共同影响。     

云南寻甸中全新世降温事件的石笋同位素记录

通过对寻甸仙人洞X1石笋进行高精度的TIMS-U系测年和碳、氧同位素分析,建立了寻甸地区8000aB.P.以来高分辨率的古气候变化时间序列。研究结果表明,寻甸地区8000aB.P.以来石笋记录的古气候环境变化,大致可分为3个气候期:中全新世8000—5560aB.P.为气候适宜期,显示印度季风由强盛逐渐减弱的趋势,气候温暖湿润期,与太阳辐射增强引起的北半球季风环流加强有关;中全新世中晚期5560—4400aB.P.为季风转变期,显示印度季风减弱并快速退出、萎缩,东亚冬季风加强并快速推进,太阳辐射强度减弱,气候为干冷期;中全新世晚期4400—2000aB.P.,显示东亚冬季风逐渐减弱,东亚夏季风有所增加,气温有所回升,但气候变化的波动大。研究还表明,全新世以来石笋记录的气候变化非常不稳定,在千年尺度上表现为台阶状,在短尺度———百年尺度上呈锯齿状波动。石笋记录的突发性气候波动事件,与冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的相关性,这对于认识现代气候系统变化以及对未来十年、百年尺度的气候预测具有重要的科学意义。     

云南拱王山地区全新世以来的环境变化记录

对云南小江流域拱王山狐狸房峰南北两侧的老碳房(海拔3 597 m)及石板塘(海拔3 689 m)冰川湖泊沉积剖面进行地球化学元素和孢粉分析,结合14C年代,探讨了研究区全新世以来的气候环境。结果表明,该区全新世主要经历了6次较明显的气候波动,即8.4~7.7 ka气候凉湿;7.7~6.5ka气候冷湿;6.5~4.7 ka气候冷干;4.7~2.1 ka气候凉湿;2.1~1.0 ka气候温湿;1 ka至今气候以暖湿为主。此分析结果反映了本区全新世以来各个不同时段的气候变化与东南季风、西南季风的双重影响印记,与目前中国全新世新冰期与高温期交替及其气温变化规律有一定的耦合与差异。     

中晚全新世六盘山流域土壤侵蚀的湖泊沉积记录

流域土壤侵蚀是流域水文—气候—生态的集中表现之一,对生态、环境等有着重大影响,重建过去流域土壤侵蚀强度对理解区域人类活动具有重要意义.本文选取黄土高原西南部高山湖泊——六盘山天池沉积岩芯为研究对象,基于XRF岩芯元素数据分析,结合可靠的AMS 14C年代序列,重建了中晚全新世以来六盘山流域土壤侵蚀强度变化记录.结果显示:5570?—?1600 cal BP,流域土壤侵蚀整体较强,侵蚀强度逐渐减弱,其主要受控于降水变化,也受植被覆盖等因素的影响;随着晚全新世气候逐渐变干,1600 cal BP之后的侵蚀强度整体弱于前一时期,此时段由于人类活动的显著影响,加剧了流域的土壤侵蚀.太阳辐射可能是研究区土壤侵蚀强度变化的初始驱动力,ENSO通过驱动亚洲季风变化影响区域降水,进而直接影响流域土壤侵蚀的强度变化.     

重庆金佛洞石笋δ13C记录的全新世千年尺度气候振荡

基于重庆市金佛洞石笋J119铀系测年数据和碳同位素数据重建了全新世9.6～1.6 ka B.P.时段的古气候演化序列。分析结果显示:在早全新世的9.6～7.4 ka B.P.期间,J119δ~(13)C记录呈现出偏负趋势,表明此时段内季风逐渐加强,气候开始变暖湿;中全新世的7.4～4.2 ka B.P.期间,J119δ~(13)C值整体偏负,与全新世大暖期相对应;在4.2 ka B.P.附近δ~(13)C记录出现较大幅度的迅速偏正,并持续到约2.5 ka B.P.,随后石笋δ~(13)C值出现偏负趋势,表明在4.2 ka B.P.以后气候持续处于干冷状态直到2.5 ka B.P.才有所转暖。在全新世期间,重庆金佛洞石笋清晰地记录了7次千年尺度气候震荡事件,分别发生在大约2.7 ka B.P.、4.2 ka B.P.、5.5 ka B.P.、8.3 ka B.P.、9.4 ka B.P.附近,与大西洋染赤铁矿记录的冷事件2、3、4、5、6相对应。除此之外,J119δ~(13)C记录显示在7.0～6.7 ka B.P.、7.8～7.3 ka B.P.时段也存在千年尺度震荡,这些突变事件与董哥洞石笋氧同位素记录的弱季风事件(2.7 ka B.P.、4.4 ka B.P.、5.5 ka B.P.、6.3 ka B.P.、7.2 ka B.P.、8.3 ka B.P.)也存在一定的对应关系。因此,本文研究表明金佛山石笋δ~(13)C记录能够反映全新世千年尺度的气候事件,并可以与石笋δ~(18)O记录进行相互对比和验证。     

重庆地区石笋δ13C记录的全新世气候环境变化

本文利用重庆市青木关镇狮子洞石笋QM09铀系测年数据和氧碳稳定同位素数据,重建了研究区9.4~0 ka BP的古气候环境演化历史。依据狮子洞石笋δ~(13)C记录变化趋势,将其划分为2个阶段:(1)9.4~3.0 ka BP期间,狮子洞石笋δ~(13)C记录除了在4.2 ka BP附近发生一次短暂的偏重事件外,整体变化比较平缓,石笋δ~(13)C值比较偏轻;同时石笋δ~(18)O值在该期也较为偏轻,暗示了此时段季风强盛,气候温暖湿润,地表植被变化稳定。此时人类活动比较弱,对自然环境的影响小,植被变化主要受自然气候环境的影响;(2)3.0~0 ka BP期间,石笋δ~(13)C记录不再呈现如第一阶段般平稳变动的趋势,在3.0 ka BP时开始波动下降,在经历1.7 ka BP大幅下降后,δ~(13)C便频繁波动大幅升降。石笋δ~(18)O记录显示该时段季风减弱,气候变干,植被退化,土壤水中溶解的CO_2含量减少。加之该期人类活动剧烈,地表自然植被遭到破坏,当地无机环境更多的参与到地下水循环体系中来,使得石笋δ~(13)C逐渐加重。     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

温度对细菌碳酸酐酶催化碳酸钙沉积的影响

碳酸钙(CaCO3)沉积不仅在许多地质过程中起重要作用,而且在石刻文物和石质建筑物的修复以及环境治理等方面也有应用。CaCO3沉积过程在自然条件下极为缓慢,在CaCO3-H2O-CO2反应体系中CO2+H2OHCO3-+H+为限速步骤,可以利用生物催化剂来加速这一反应的进行。碳酸酐酶(Carbonic anhydrase,CA)是一种以锌为活性中心的金属酶,可以高效催化上述反应的进行,并在CaCO3沉积中具有显著促进作用。本文采用气体扩散体系,研究温度对典型细菌CA催化CaCO3沉积的速率及晶型晶貌的影响。结果表明,在实验温度(5～55℃)条件下,30℃时细菌CA催化沉积CaCO3的速率最快,而5℃时的沉积速率最慢,而且,温度会影响细菌CA催化形成的CaCO3晶体的大小和形貌。     

钙基吸收剂液相氧化法协同脱硫脱硝试验

采用CaCO3作为吸收剂,利用单隔板喷射鼓泡实验装置研究了NaCl02作为氧化剂的协同脱硫脱硝效果,并与KMnO4进行了对比.考察了不同试验条件对NO和SO2脱除效率的影响.实验结果表明,同等条件下NaClO2的脱硫脱硝效果优于KMnO4;低pH值有利于NaClO2氯化脱硝,但对于KMnO4氧化脱硝,pH值无明显影响;提高SO2浓度或降低NO浓度均可提高NO脱除效率,NaClO2的氧化脱硝特性较KMnO4显著;提高氧化剂加入量和喷射管浸没深度均可以提高脱硫脱硝效率.     

施加碳酸钙对酸性土壤微生物氮循环的影响

土壤硝化作用和反硝化作用是闭合氮循环的重要步骤,阐明在酸性土壤施用碳酸钙(CaCO_3)对土壤理化性质及土壤氮循环的影响,可为农田质量稳定和可持续利用提供理论依据和技术支持.以湖南省湘潭市酸性土壤为研究对象,设计了4个CaCO_3施加量,分别为0、2.25、4.5和7.5 t·hm~(-2),在种植一季水稻后,分析了不同CaCO_3施加量对土壤理化性质、硝化作用和反硝化作用的影响.结果表明CaCO_3的施加,显著提高了土壤溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)762.10~868.58mg·kg~(-1),促进土壤硝化作用[0.59~0.82μg·(g·h)~(-1),以NO_2~--N/土计],但当CaCO_3施加量达7.5 t·hm~(-2)时对硝化作用产生抑制,土壤反硝化作用对CaCO_3的响应较为复杂.Pearson相关分析结果表明,土壤硝化作用与土壤DOC显著正相关,和NH_4~+-N含量显著负相关,反硝化作用与NO_3~--N含量、土壤DOC显著正相关,和含水量显著负相关.     

磁场对静态纳滤过程的膜通量及CaCO3结晶的影响

使用NF270型和NF型纳滤膜研究了经磁化预处理的钙溶液的静态纳滤过程,并与未经磁化预处理钙溶液的静态纳滤结果相比较.结果表明,当水样中Ca²⁺ 浓度为3.6 mmol/L,硬度等于碱度,初始水样体积为300 mL,体积浓缩倍数为2时,普通溶液的膜通量随滤出液体积呈现单调递减趋势;但处理磁化溶液时,膜通量随滤出液的体积先下降后上升,然后才下降,且平均膜通量比普通溶液的高,表明磁化预处理可以改善纳滤膜的部分操作性能.对膜的扫描电镜分析表明,处理磁化溶液的纳滤膜膜面上生成的晶体相对较多.综合纳滤膜通量和膜面晶体生成量的观察,认为磁场的引入可使膜表面结晶速率增加,致使膜面溶质浓度降低,通量上升,同时因生成的晶体全部留在膜面上,运行一段时间后有效膜面积减少,又导致通量下降.晶体生成量较多的膜,通量却相对较高,这与平常对膜污染的认识相矛盾.通过对结晶过程的理论分析,认为一定程度的结晶对膜操作性能有改善作用.     

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表（1891—2016）和差值年表（1884—2016）,评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高（r=0.58,p＜0.001）,几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。     

O3/H2O2降解水中扑灭通效能研究

利用拟一级降解速率常数表征O3/H2O2对扑灭通(Prometon)的氧化效能,探讨了n(H2O2)/n(O3)、pH值、水质和碳酸氢根离子对去除的影响,对有机氧化产物进行了气相和液相质谱分析,以离子色谱法测定了反应过程中产生的NO3-,在此基础上对扑灭通降解途径进行了研究.结果表明,扑灭通初始浓度2 mg.L-1,反应温度25℃,O3投量13 mg.L-1时,最佳反应条件为n(H2O2)/n(O3)=0.7,体系pH为7～8;扑灭通在自来水中的去除效果好于纯水;HCO3-浓度>50 mg.L-1时,对扑灭通的氧化有明显的抑制作用.液质和气质的分析结果表明扑灭通并未开环,氧化过程中扑灭通三嗪环支链上的2个异丙基首先被氧化脱去,离子色谱检测到的NO3-是三嗪环支链胺基氧化的产物.     

重庆市北碚大气中PM2.5、NOx、SO2和O3浓度变化特征研究

重庆是我国西南工业重镇,但长期受大气污染困扰.利用全自动在线环境监测仪器,于2012年1月—2014年2月,对重庆市北碚区大气中的典型污染物PM2.5、NO_x、SO_2和O_3进行了观测研究.结果表明:重庆北碚大气首要污染物为PM2.5,2012和2013年平均浓度分别为(67.5±31.9)和(66.6±37.5)μg·m~(-3),是国家环境空气质量一级标准35μg·m~(-3)的1.9倍,两年超过国家二级标准的天数分别为119和126 d,年超标率均大于1/3;两年NO_x,SO_2及O_3的年平均浓度分别为(57.1±24.6)和(55.1±36.6),(43.1±24.0)和(35.0±21.9)及(31.1±24.9)和(48.5±37.4)μg·m~(-3).大气污染物浓度具有明显的季节变化特征,PM2.5和NO_x冬季污染最为严重,两年冬季平均值分别比两年年平均值高33.6%、59.6%和43.2%、8.5%;O_3表现为夏高冬低;SO_2春季最高且污染最轻.大气污染物日变化显示PM2.5和NO_x浓度呈双峰日变化形式,有早晚两个峰值,与城市交通高峰相对应.SO_2和O_3浓度呈单峰日变化,前者峰值出现在午前10∶00—12∶00大气对流层被打破之后,而后者峰值出现在午后16∶00局地光化学最强之时.消减各种污染源的颗粒物直接排放,消减气态污染物SO_2和NO_x的工业排放,消减机动车NO_x和VOCs等的排放,才有可能使重庆北碚的大气污染状况得到改善.     

O3-NH3协同活性焦脱硫脱硝的均相预反应特性研究

为进一步提高活性焦脱硫脱硝性能,提出臭氧（O₃）预氧化协同喷氨（NH₃）的工艺优化思路.通过在固定床上开展相关均相反应实验,研究外部引入的O₃、NH₃对NO_x、SO₂的反应特性.结果表明,O₃对NO的氧化反应为逐级过程,随着O₃/NO物质的量比增大,O₃将NO依次氧化为NO₂和N₂O₅.O₃对SO₂的均相氧化作用十分有限,O₃/SO₂=1时SO₂氧化率低于5.0%.在O₃预氧化条件下喷入NH₃后,O₃/NH₃=1时约有6.7%的O₃消耗量;当O₃/NO=1时,预氧化产物NO₂含量显著下降,同时NO排放浓度小幅上升;当O₃/NO=1.5时,NO_x排放水平与未喷入NH₃条件时相当.在O₃和NH₃协同作用下,SO₂的氧化率显著提高,推测此时脱硫反应产物为更加稳定的NH₄HSO₄或（NH₄）₂SO₄.O₃-NH₃协同脱硫脱硝反应中,O₃/NO不超过1时,NH₃-NO₂和NH₃-SO₂反应同时发生,提高NH₃引入量能够同时提高脱硫率和脱硝率.O₃/NO > 1时,NH₃-N₂O₅反应优先级最高,N₂O₅对NH₃的消耗抑制了NH₃-SO₂脱硫反应发生.仅运用O₃预氧化和NH₃协同作用方式的脱硫脱硝效率较为有限,但对烧结烟气中氮、硫污染物的形态的改变产生重要影响.     

臭氧过氧化氢降解西马津试验研究

利用O3/H2O2体系降解内分泌干扰物类除草剂西玛津,对氧化产物进行了色谱分析,以评价该体系去除西玛津效能.西玛津浓度为2mg/L,过氧化氢与臭氧摩尔比为0.7,臭氧浓度为10.0mg/L,室温(26℃), pH值为7～8条件下,西玛津的去除率最高可达87.1%,说明O3/H2O2体系氧化西玛津的反应条件温和,易于工程应用;自来水本底西玛津的去除率较纯水中高约10%,达到86.9%;腐殖酸对西玛津的降解影响表现为低浓度促进高浓度抑制,碳酸氢根对西玛津降解的抑制作用较小;GC-MS检测到脱乙基西玛津的存在,通过对LC-MS谱图的分析也证明伴随西玛津的氧化,有脱乙基产物的生成;产物的IC检测结果表明存在脱氯反应过程,且有部分三嗪环被打开,说明臭氧过氧化氢系统氧化降解能力较强.