生物壳体就位分析中存在的问题及研究进展

生物壳体碳酸盐的稳定氧、碳同位素已经被大量地应用在古气候、古环境研究中。几十年的研究取得了很多重大成果,但是在生物壳体的就位分析研究中仍存在以下几个主要问题:生物壳体氧、碳同位素的解释问题;生物壳体时间序列的确定问题;就位分析研究壳体剖面的选择问题等。解决这些问题对于利用生物壳体提取高分辨率的古气候环境信息至关重要。文章针对这些问题进行了论述,并介绍了国内外为解决这些问题出现的新的研究方法及其最新研究进展。     

重金属在北江鱼类和底栖动物体内的富集及污染评价

调查研究了北江中上游的鱼类、虾、螺和蚬,以及鲤鱼体内不同组织中重金属Pb、Cd、Hg、As的含量,并采用污染指数法对重金属的污染进行了评价。调查结果显示,不同水生动物体对同种重金属元素的富集量存在较大差异,而同一水生动物体对不同重金属元素的富集能力也有很大区别。北江鱼体肌肉中不同重金属的污染程度由强至弱的顺序为:CdPbHgAs;不同水生动物体的可食部分重金属综合污染水平由高至低依次为:蚬螺虾鱼。鱼体中不同器官组织对重金属的蓄积能力差异巨大,北江鲤鱼体内各器官组织蓄积重金属总量依次为:内脏鳃脂肪肌肉。该次调查采集的北江底栖类动物样品已明显受到重金属污染,达不到无公害水产品安全要求;而北江鱼类肌肉则满足无公害水产品安全要求。     

Reconstruction of palaeosalinity using carbon isotopes and benthic associations: a comparison

Carbon and oxygen isotopes were determined on 40 recrystallized shells of Late Jurassic bivalves from the Lusitanian Basin of Portugal. In contrast with the oxygen isotopes, which exhibited considerable diagenetic distortion, the carbon isotopes are thought to preserve a record of the salinity of the Jurassic marginal marine seas in which these bivalves lived. The reconstructed palaeosalinities range from 35‰ (euhaline) to 5‰ (oligohaline). Comparing these values with the palaeosalinity reconstructed from a palaeoecological analysis of 17 stratigraphic levels within the basin, the independently derived values agree in most cases. Strongly differing values are explained as being due to biotic factors and to diagenetic distortion of the isotopic signal; they are less likely to be due to small-scale time-averaging or insufficient microstratigraphic sampling. On the whole, the carbon isotope analyses are thought to produce reasonable palaeosalinity values, although data from infaunal, originally aragonitic bivalves appear to be less reliable than those from epifaunal bivalves with a predominantly or exclusively calcitic shell. As diagenetic alteration of the carbon isotope signal is, however, unpredictable and biotic effects on the isotopic composition are insufficiently known, palaeosalinity reconstructions based on stable isotope data should be supported by palaeoecological data.     

Potential ZnS fossilization of gastropods (Middle Jurassic claystones from Central Poland)

The rich fossil fauna in the Middle Jurassic claystones that crop out in the Krakow-Czestochowa Upland is extensively replaced by sulfide minerals, mainly pyrite. Sphalerite (ZnS) is rare and restricted to the internal casts of gastropods, often together with framboidal and euhedral pyrite and calcite. Scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometer study was undertaken to explain this curious association. The results show that although direct infilling of the carbonate shell, similar to processes occurring during pyritization, is probable, it does not explain all textures observed. We propose that the carbonate shells were initially infilled by calcite and iron sulfides and sphalerite subsequently replaced the calcite casts. Preferential occurrence of ZnS in gastropods could result from accumulation of higher concentration of zinc during the organisms' life. After death, this Zn was introduced into the carbonate making gastropods more prone to ZnS replacement. Formation of ZnS casts was probably a late diagenetic event as zinc content of the surrounding sediment does not appear to influence sphalerite formation.     

沈阳市典型城市河流优先控制污染物筛选及生态环境风险评估

细河和蒲河接纳了沈阳市工业废水的排放,水体中有毒、有害污染物不容忽视.为了明确河流中优先控制污染物,评价实际暴露水平下优先控制污染物对该水系生态环境的风险,选择细河和蒲河表层水为研究对象,开展了平水期、丰水期和枯水期的采样及有机污染物的检测分析;通过改进的潜在危害指数法对水体中检出的52种有机污染物打分排序,筛选了优先控制污染物;将效应评价外推法与商值法结合评价了优先控制污染物的生态环境风险.结果表明:52种有机污染物在细河中检出的平均质量浓度范围为9.20×10-6~1.37×10-1 mg/L,在蒲河中检出的平均质量浓度范围为4.30×10-6~3.03×10-2 mg/L.细河或蒲河中这些污染物的危害指数总分值（R）在22分以上的分别有12和13种,其中,PAEs（酞酸酯类）占6种,苯酚类污染物占4种.在细河中,DBP（邻苯二甲酸二丁酯）、苯酚、对甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚和2,4,6-三甲基苯酚的R_q（风险商）>1,表明这些污染物存在较大的生态环境风险;在蒲河中,DBP、DEHP[邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯]和苯酚的R_q>1,表明这些污染物存在较高生态环境风险水平.研究显示,在细河、蒲河中PAEs和苯酚类有机物为优先控制污染物,其中部分优先控制污染物具有较高的生态环境风险,可为该流域有毒、有害物污染控制方案的制定提供参考和指导.      

Mercury removal using ground and calcined mussel shell

We determined mercury retention on calcined and ground mussel shell, in presence and absence of phosphate, using batch and stirred flow chamber experiments. In batch experiments the calcined shell exhibited higher Hg adsorption, with good fitting to Freundlich equation （R^2： 0.925-0.978）; the presence of phosphate increased Hg adsorption; mercury desorption was 13% or lower, diminishing up to 2% under the presence of phosphates. In stirred flow chamber experiments calcined shell retained more Hg than ground shells （6300 vs. 4000-5200 μmol/kg）; Hg retention increased an additional 40% on calcined shell and up to an additional 70% on ground shells when phosphates were present; mercury desorption was quite similar in all shell types （20%-34%）, increasing up to 49%-60% in ground shells when phosphates were present. The higher Hg adsorption on calcined shell would be related to its calcite and dolomite concentrations; mercury-phosphate interactions would cause the increase in Hg retention when phosphates are present. Data on Hg desorption suggest that Hg retention was not easily reversible after batch experiments, increasing in the stirred flow chamber due to convective flow. Calcined and ground mussel shells could be recycled removing Hg from water, with the presence of phosphates in solution improving efficacy.     

扁球壳体的整体无模成形理论与实验

对不同轴比和不同瓣数的不锈钢扁球壳体进行了整体无模胀形成形实验研究及理论探讨。首先介绍了壳体成形的几何调节原理和材料调节原理 ,讨论了扁球壳体的应力分布特点和塑性变形顺序。对实验壳体的尺寸变化、变形过程中的内外表面应变分布、变形前后的壁厚变化规律进行了测试分析 ,探讨了各种壳体的趋球变形过程 ,壳体的长短轴变化趋势及塑性变形规律。实验证明 ,在封闭扁球壳体内塑性趋球规律仍然起作用 ,扁球无模液压整体成形是一项有发展前途的新工艺     

椭球壳体无模液压成形实验探索

对椭球壳体的整体无模胀形成形工艺进行了实验研究。实验壳体采用单曲率椭球内接多面壳体。对实验壳体的尺寸变化、变形过程中的表面应变分布、变形前后的壁厚变化规律进行了测试分析，探讨了壳体的趋球变形过程，壳体的长短轴变化趋势及塑性变形规律。实验证明，在封闭椭球壳体内塑性趋球规律仍然起作用，椭球无模液压整体成形工艺值得进一步探讨研究。     

渭河和泾河流域浅层地下水水化学特征和控制因素

渭河和泾河流域是黄河流域的重要支流,了解这两个流域地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.本文利用Piper图、Gibbs模型、Na端元图和离子相关关系等方法,解释了两流域地下水水化学组成特征及其控制因素的特征与差异.并利用WQI法、Wilcox图、USSL图和Doneen图等方法,评估研究区地下水水质的饮用和灌溉适宜性.结果表明,渭河和泾河流域浅层地下水均以淡水为主,呈弱碱性;除Na⁺外,渭河流域地下水离子浓度整体上均大于泾河流域;两流域优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺;渭河流域水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占50%,而泾河流域以HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K为主,各占32.5%.渭河和泾河流域水化学组成均主要受岩石风化作用控制,其中又以硅酸盐岩石风化为主;其次,研究区地下水水化学组成受到工矿活动的影响,且农业活动中化肥的施用也是其重要的控制因素;此外,渭河流域的浅层地下水水化学特征受到了明显的阳离子交替吸附作用的影响,而泾河流域有些地区却并不明显.对于饮用水水质评价而言,两流域地下水水质整体较好,且泾河流域地下水整体上优于渭河流域;根据SSP、SAR和PI指标对地下水作为灌溉水水质评价表明,研究区部分地区地下水不能直接进行灌溉,否则会造成盐害进而引起抑制植物生长,南部的水质优于北部;此外,3种灌溉水质评判方法均表明泾河流域地下水作为灌溉水水质整体上优于渭河流域.本研究能对渭河和泾河流域地下水水资源可持续利用、科学开发治理提供依据,并为黄土高原主要流域和其他类似地区水质管理及评价提供借鉴.     

鱼(Tilapia nilotica)、蚌(Anoclonta woodiana)对水中呋喃丹的吸收和排除

农药呋哺丹,其化学名称为7-(N-甲基-氨甲酰氧基)-2.2-二甲基-2.3-二氢苯并呋喃,呋喃丹防治水稻害虫非常有效,但由于呋喃丹的高毒及高水溶性使人们不得不考虑稻区使用呋喃丹对周围水体的污染情况。Koeppe、吴加伦和作者前期的工作证实了这种情况的存在。农药对水中各级生物的影响及相互作用是现行水质标准建立的重要依据,本文着重研究了鱼、蚌对水中呋喃丹的吸收和排除,目的在于为评价自然水体中鱼、蚌对呋喃丹蓄积的可能性及呋喃丹对鱼、蚌影响的持久性提供依据。     

近50 a塔里木河流域“四源”农业用水与干流生态系统结构变化关系研究

塔里木河源流区农业用水量直接影响下放至干流的水量,从而间接影响干流区生态系统结构的稳定性。为此,研究基于农业水足迹反映农业用水变化情况,进而分析塔里木河流域“四源”农业用水与干流生态系统结构变化的关系,为后续维护干流生态系统结构稳定性决策提供科学参考依据。结果表明：1960年代—1990年塔里木河“四源”农用地总量变化不大,阿克苏河流域新开垦量与叶尔羌河流域减少量相当,农业水足迹同时呈缓慢小幅增长,干流生态系统结构变化以自然绿洲生态系统缩小和荒漠生态系统扩张为主;以2000年为分界点,2000年之前“四源”农用地和农业水足迹显著增加,导致干流生态系统中自然水域生态系统、自然绿洲生态系统和荒漠生态系统皆有不同程度的萎缩,“四源”农业用水消耗是干流生态系统恶化的直接原因;2000年之后在生态治理工程的影响下,虽然“四源”农用地和总农业水足迹在持续增加,但是节水工程年均节约近27.22×10⁸ m³,保证了下游生态系统的需水量,使其得到一定恢复。     

金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

洱海北部入湖河流水质特征及其对北部湖区的影响

基于2016—2018年罗时江、弥苴河、永安江及洱海北部湖区监测数据分析,探讨洱海北部入湖河流污染变化特征及对北部湖区的影响。结果表明:1）"北三江"监测断面总磷、COD、氨氮浓度整体稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ—Ⅲ类标准限值内,年内污染物浓度变化表现出典型的农业面源污染特征,且受流域内产业模式等的综合影响;2）研究期间,河流首要污染物为TN,旱季次要污染物为COD,雨季为TP。雨季入湖负荷高于旱季,弥苴河污染负荷大于罗时江、永安江。"北三江"入湖TN和TP污染负荷分别占洱海允许负荷的50.1%和59.7%;3）入湖河流的磷元素输入是洱海北部湖区磷污染的重要来源。北部湖区污染物浓度对氮、磷入湖污染负荷相关性次月强于当月,响应存在延迟。筛选环境友好型种植模式,控制"北三江"氮磷入湖负荷,有利于保护洱海水环境。     

Is the contribution of bacteria to terrestrial carbon budget greatly underestimated?

Some commonly found species of soil bacteria use low molecular weight organic acids as their sole source of carbon and energy. This study shows that acids such as citrate and oxalate (produced in large amounts by fungi and plants) can rapidly be consumed by these bacteria. Two strains, Ralstonia eutropha and Xanthobacter autotrophicus, were cultured on acetate- and citrate-rich media. The resulting CO₂ and/or HCO₃^- reacted with calcium ions to precipitate two polymorphs of calcium carbonate (CaCO₃), calcite and vaterite, depending on the quantity of slime produced by the strains. This production of primary calcium carbonate crystals by oxalate- and citrate-degrading bacteria from soil organic carbon sources highlights the existence of an important and underestimated potential carbon sink.     

赤水河流域中游沉积物营养元素分布特征及污染评价

河流沉积物作为流域营养物质(碳、氮、磷)的汇与源,研究其含量与分布特征,对了解流域水环境污染现状具有重要意义.通过测定赤水河中游五马河—大同河段表层沉积物有机质和营养元素(总有机碳、总氮、总磷)含量,发现:河段沉积物有机质和营养元素含量呈现出较大的空间分布差异特征,其中,盐津河、茅台镇断面营养元素和有机质含量明显高于其...     

油茶果壳改性生物炭吸附性能及其耦合淹水对土壤Cd形态影响

研究选取湖南典型农业废弃物油茶果壳为原材料,尝试采用Na₂SiO₃溶液浸泡油茶果壳粉末方法,制备改性生物炭（MBC）,并开展不同生物炭材料对溶液中镉（Cd）的吸附与其耦合淹水对土壤中Cd的活性阻控性能研究.用扫描电镜（SEM）、比表面积测试（BET）和傅里叶红外光谱（FTIR）等表征手段对生物炭的物理化学性质进行分析.结果显示,MBC相比未改性生物炭（BC）拥有更大的比表面积与更加丰富的官能团种类,且对溶液中Cd²⁺具有更强的吸附能力.土壤淹水实验结果表明,淹水可使土壤pH值升高,同时降低酸可溶态Cd组分含量,且随着淹水时间的延长,土壤酸可溶态Cd含量呈逐渐向残渣态转化趋势,而生物炭添加耦合淹水比淹水对照处理能明显进一步促进可溶态Cd向残渣态转化,降低酸可溶态Cd含量.酸可溶态Cd组分含量与生物炭的添加量呈显著负相关关系,淹水60 d时,5.0%添加量的MBC实验组土壤酸可溶态Cd含量约为0.33 mg·kg^-1,相比仅淹水的对照处理降幅约为45.0%.综上可知,硅酸钠溶液改性油茶果壳生物炭是一种Cd污染水土和土壤治理的新型有效材料,研究结果同时为油茶果壳的资源化途径提供了方法参考.     

长江流域主要干/支流水化学特征及外源酸的影响

为了探究人类活动对长江流域水化学特征的影响,本文以流域内主要干/支流代表断面的采样点为研究对象,分别于2016年丰水期和平水期采集地表水样各13组,通过离子比值法、主成分分析法和化学离子平衡计算法,综合分析水化学特征,并估算碳酸和外源酸参与碳酸盐岩的溶蚀比例.结果表明,水化学类型主要为HCO₃-Ca型,指示流域内水化学的主要影响因素为碳酸盐岩的溶解,在碳酸盐岩风化过程中,碳酸与碳酸盐岩的相对快速风化为主导反应.此外,丰水期和平水期各采样点碳酸溶蚀比例均值分别为60.33%和59.14%,不同采样点的溶蚀比例差值较大,指示外源酸对河流与岩石侵蚀风化过程的影响不容忽视,且阳离子交换对水化学有一定影响,但并不是主要的反应过程.与多年前水文监测初期的数据相比,硫酸和硝酸对岩石风化作用加强,人为因素对长江的水质影响增大.     

三峡库区城镇化影响下河流DOM光谱特征季节变化

三峡库区城镇化进程对河流溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)的组成和输运具有重要影响.本文选取三峡库区高城镇化河流桃花溪和低城镇化河流普里河,于春季(4 月)和夏季(8 月)采集水样,运用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,分析DOM的季节变化和空间特征.结果表明,桃花溪和普里河的...     

西江上游有色金属产业集聚区河流沉积物重金属空间分布特征与来源解析

为研究西江上游有色金属产业聚集区对河流沉积物环境的影响,在西江上游的刁江、龙江、融江和柳江四条河流选取12个采样点,分析测定了10种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Ni、Tl、Sb和Hg）在沉积物中的含量,采用相关分析、主成分分析、聚类分析和Pb同位素示踪技术剖析沉积物中重金属的分布特征与污染来源.结果表明:① 污染物含量方面,沉积物中w（As）、w（Pb）、w（Cd）、w（Ni）、w（Zn）、w（Cu）、w（Tl）、w（Hg）、w（Sb）、w（Cr）平均值分别为95.42、113.09、4.92、28.03、416.51、27.07、0.75、0.31、34.02、57.58 mg/kg,w（As）、w（Sb）、w（Zn）、w（Pb）和w（Cd）的变化较大,分异显著,受外来源影响较大.② 空间上,内梅罗指数结果显示,刁江沉积物中重金属污染程度最高,龙江次之,融江和柳江较低.③ 污染物来源方面,As、Pb、Cd、Zn、Cu和Sb具有同源性,与西江上游有色金属聚集区矿产开发有关,Ni、Tl、Hg和Cr具有同源性,与地质背景自然源因子有关;沉积物样品206Pb/207Pb变化范围为1.08~1.19,4条河流沉积物Pb同位素比值与大厂、车河矿石同位素比值接近程度依次为刁江、龙江、融江、柳江.Pb同位素示踪分析结果进一步验证了刁江和龙江沉积物中重金属主要受有色金属采选冶矿业活动影响,融江、柳江沉积物中重金属主要由地质背景自然源因子所致.      

我国胭脂鱼资源现状及其资源恢复途径的探讨

胭脂鱼为我国特有鱼类 ,已知仅分布于长江和闽江。目前胭脂鱼在长江水系中的资源量明显减少 ,数量已较国家一类水生野生保护动物中华鲟和达氏鲟为少 ;闽江胭脂鱼种群几近绝迹。造成胭脂鱼资源下降的原因主要与其自身繁殖力低 ,发育时间长 ,以及过度捕捞和水域污染等因素有关。人工放流是恢复长江胭脂鱼资源的重要手段。