人工湿地设计及运行参数对挥发性烷基硫化物去除的影响

以中试规模的潜流人工湿地水处理试验场为对象,研究了床体长宽比、填料粒径、水位、水力负荷和温度(季节)等设计及运行参数对二甲基硫(DMS)及二甲基二硫(DMDS)等挥发性烷基硫化物去除的影响.通过1 a的运行及监测分析,结果表明,当湿地系统水力负荷为12~86 cm.d-1时,人工湿地系统对所研究的挥发性烷基硫化物具有很好地去除作用,对DMS及DMDS的去除率分别为86%及95%;方差分析表明,水力负荷和温度(季节)是影响所研究的污染物去除的2个主要因素;水力负荷对出口水中DMS的浓度有显著性影响(p0.01);温度(季节)对出口水中DMS及DMDS的浓度有显著性影响(p0.01);床体长宽比、填料粒径大小及水位对出口水中DMS及DMDS的浓度无显著性影响(p0.05).通过溶解氧和氧化还原电位的分析,发现本湿地系统内为强还原环境(Eh-300 mV),结合硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等电子受体及溶解有机物(如TOC及乙酸)浓度在湿地系统中的变化趋势,推测DMS及DMDS的去除主要是通过硫酸盐还原及产甲烷化作用进行的.     

退牧还草前后鄂尔多斯市生物资源产品消费的生态影响

为了明晰退牧还草工程前后生物资源产品消费结构变化对生态环境的影响差异,以内蒙古自治区鄂尔多斯市为例,通过对传统生态足迹计算中的“全球公顷”进行本地化处理,采用“省公顷”生态足迹法分析该地区1995年(退牧还草前)、2012年(退牧还草后)生物资源产品消费特点及其生态影响. 结果表明:与1995年相比,2012年鄂尔多斯市生物资源产品消费结构呈现多元化特征,由以粮食油料和肉蛋奶为主向多种食物种类转变,化石能源的大量使用使薪柴消费量相对减少;与此同时,2012年鄂尔多斯市粮食油料和薪柴消费的生态足迹消耗量均呈降低趋势(降幅分别为53.23%和86.49%),而蔬菜瓜果和肉蛋奶的生态足迹均有所增加(其中蔬菜瓜果增幅达到44.97%). 各种生物资源产品的消费主要是对耕地生态足迹的消耗,粮食油料对耕地生态足迹消耗量的贡献率由1995年的40.17%降至2012年的21.74%,而蔬菜瓜果和部分肉蛋奶的贡献率均有所增加. 2012年鄂尔多斯市生态赤字(2.738 4 hm2/人)低于1995年(3.438 2 hm2/人),生态效率亦明显较高,表明人类活动对自然资源的扰动、占用和对生态环境的影响均有所缓解,并且资源环境利用效率得到显著提升. 但该市生态赤字率仍然很高,伴随着外来人口的迁入,还需548.83×104 hm2的生物生产性土地面积才能满足2012年鄂尔多斯市常住人口对生物资源产品消费生态足迹的总需求. 研究显示,鄂尔多斯市生物资源产品消费结构的多元化转变在一定程度上可有效缓解其所产生的生态压力,生态效率的提高有助于进一步调解人地关系、改善生态环境.      

阿什河流域地下水脆弱性分区

为识别阿什河流域地下水易污区,基于DRASTIC模型,结合研究区水文地质特点和地下水源地特质,舍弃土壤类型和水力传导系数指标,新增抽水井群影响范围评价指标,得到适用于阿什河流域的DRATIE脆弱性评价体系.借助OpenGeoSys(OGS)软件,模拟研究区抽水与不抽水时的地下水流场,圈划出抽水时流场的变化区域,划分抽水井群影响范围.运用DRATIE模型对研究区进行脆弱性评价,绘制研究区地下水脆弱性分区图,并根据用水趋势进行脆弱性情景分析.结果表明:研究区地下水脆弱性主要为较低、中、较高3个级别;河漫滩和阶地区域较易受到污染,抽水井群影响范围内脆弱性为中等,1号井群每口井抽水量不宜超过3.23×10-2 m3/s,2号井群每口井抽水量不宜超过4.00×10-2 m3/s;其余地区较不易受到污染.研究显示,应严格控制水源地抽水量,以防阿什河水体倒灌;合理分配1、2号井群抽水量,可减小水源地脆弱性范围和等级.      

我国近海有毒微藻及其毒素的分布危害和风险评估

近年我国海域有害赤潮频发,赤潮优势种的变化显著,最近7a记录了51种引发赤潮的优势赤潮生物,其中由有毒微藻引发的赤潮增加。有毒微藻在我国海域广泛分布,至少3个株产麻痹性贝毒的亚历山大藻,5种能产生腹泻性贝毒软海绵酸毒素和鳍藻毒素、以及扇贝毒素的鳍藻在我国沿海都有分布;产生虾夷扇贝毒素的三种甲藻在北黄海常年存在。我国多种贝类中已发现麻痹性贝毒、软海绵酸毒素和鳍藻毒素、扇贝毒素、虾夷扇贝毒素和环亚胺毒素等多种微藻毒素。本文较系统的归纳综述了我国有害赤潮、优势种的变化趋势和分布特点,产生的藻毒素结构;我国双壳贝类等海洋生物中存在的微藻毒素的种类结构;首次利用风险商值法研究评估了我国贝类的健康风险。结果表明,只有春季来自福建的2个样品具有食用风险;但大连海区的贝类样品、评估值全都接近安全限值,可能表明具有某种区域性风险;在春末夏初,大窑湾的贻贝风险最大,其次是扇贝,牡蛎的风险最小;不同的贝器官,富集藻毒素的能力差别大,消化腺中的藻毒素含量远高于其它器官,不同的食用方式可能会导致不同的中毒风险。总体上,我国沿海常见种双壳贝类的麻痹性贝毒和虾夷扇贝毒素食用风险低。     

响应土壤阴离子类型的盐碱土古细菌群落多样性研究

为初步解析我国黑龙江苏打盐碱地（HA）、新疆荒漠盐碱地（XD）、山西平原盐碱地（SY）、江苏滨海盐碱地（JD）和天津滨海盐碱地（TB）5个地区的土壤古细菌群落结构多样性,以及其响应土壤不同阴离子类型的分布特征,采用基于Illumin-Hiseq平台的高通量测序技术获得489~604个古细菌可操纵分类单元（OTU）.OTU多样性分析结果表明XD的古细菌群落物种丰富度最高,SY和HA分别具有最高和最低的古细菌群落多样性和均匀度;OTU的物种注释结果表明HA以奇古菌门（Thaumarchaeota）为优势菌门,其他土壤均以广古菌（Euryarchaeota）为优势;综合5个样品古细菌群落结构、优势古细菌属和土壤阴离子进行的典范对应分析（CCA）结果显示,XD古细菌群落结构和Haloterrigena属（XD中最优势,相对丰度20.2%）明显的响应土壤SO₄^2-浓度;HA古细菌群落结构和Nitrososphaera属（HA中最优势,62.3%）明显的响应土壤HCO₃^-/CO₃^2-浓度和pH;JD、SY和TB古细菌群落结构、Halorubrum属（JD和TB中最优势,24.4%和15.6%）,和Natronomonas属（SY和JD中第二优势,8.1%和9.2%）明显的响应土壤Cl^-浓度.研究结果说明我国不同地域分布的盐碱土受其土壤阴离子类型及其浓度的影响,呈现不同的古细菌群落结构和分布特征.研究结果为我国不同类型盐碱土古细菌资源的挖掘提供依据,也为揭示我国不同类型盐碱土古细菌群落的生态功能提供参考.     

气候变化和人类活动对武江流域年径流及最大日流量影响的定量分析

针对气候变化与人类活动对流域年径流及最大日流量变化影响的定量识别问题,以华南湿润区武江流域为例,分别采用HIMS（Hydro-Informatic Modeling System）模型和敏感性系数法,从日和年尺度定量模拟和评估气候变化与人类活动对流域年最大日流量和径流变化的影响过程及贡献率。结果表明：HIMS模型在武江流域适用性良好,日尺度模型率定期和验证期的纳西效率系数分别为0.85和0.77,水量平衡误差绝对值分别为3.1%和3.3%;两种方法均表明气候变化是引起流域年径流量增加的主要因素,人类活动导致了流域径流量的减少,但贡献率较小。气候变化与人类活动导致了流域年最大日流量的增加,气候变化对年最大日流量增加的贡献率为94%,而人类活动的贡献率则为6%。相较于年均径流量,气候变化对年最大日流量的影响更为显著。     

专家笔谈：资源环境热点问题

重大的资源开发利用工程建设设想或实施往往容易引起社会各界的广泛关注。如何正确认识和科学评价各种资源环境热点问题是大家讨论的重点。文章认为任何重大资源开发工程必须遵循自然规律、生态规律、资源规律和经济规律,必须结合国家战略需求和地缘政治关系,开展前期深入的系统性综合调查,进行生态安全与资源工程安全评价和交叉学科论证,并对其科学价值、社会价值和经济价值等做出正确的判断。建议：未来的资源环境工程建设要谨防“大跃进”,要科学认识自然资源系统规律,守护好美丽的地球家园;要切实履行资源科学家的社会责任,提倡基于科学研究和科学态度的学术争鸣,科学问题最好还是由科学家去讨论;一些争议大的科研课题慎用公益性研发经费来支持。     

阴山北麓草原生态功能区防风固沙服务受益范围识别

风蚀是北方干旱与半干旱农牧交错带面临的严峻问题。论文以阴山北麓草原生态功能区为例,利用HYSPLIT模型模拟了当地生态系统提供的防风固沙服务流动路径,通过空间插值获得了功能区防风固沙服务的受益范围及其获得效益的相对大小,确定了受益范围内的土地覆被、受益人口及GDP。研究结果显示：1）2010年阴山北麓草原生态功能区的防风固沙服务大部分发生在春季,其流动路径主要往功能区东部和东南部区域延伸;2）防风固沙受益土地面积占全国土地面积的46%,主要位于功能区东部和南部地区;3）功能区受益的人口占当年全国总人口的75%,受益GDP占当年全国GDP总量的67%。未来可以根据受益区获得防风固沙效益的相对大小确定受益区不同区域横向生态付费金额,以补偿当地采取防风固沙措施导致的经济损失和投入,实现地区间公平,促进区域可持续发展。     

基于遥感影像的江西省水体资源和水产养殖结构空间异质性分析

为系统掌握江西省水体资源结构和水产养殖基本特征,论文通过遥感技术获取了2012年各县域的水体面积,并划分为不同的水体类型。通过全局和局域空间自相关,分析了89个县（市）水产养殖典型要素的空间异质性以及空间差异程度。针对空间关联及非均质性的现象,运用地理加权回归揭示了水体资源大小、养殖方式、平均单产水平和渔业专业养殖人员数量对养殖产量的影响程度。结果表明：江西省水体资源类型以大水面为主,占总面积的70%,其次为水库山塘,占21.26%,小型池塘面积占9%。水资源结构地区差异明显,北部区域以大水面为主,南部以山塘水库为主。养殖产量和面积表现出空间集聚分布特征（P<0.01）,但各县域的聚集性分布也表现出不同的模式,彭泽县、都昌县、鄱阳县、南昌市辖区、南昌县、丰城市、进贤县和余干县8个县域,均为高-高分布类型,养殖面积和产量分别占到总量的34.55%、35.42%。从养殖品种结构上,特种养殖产量主要集中在上饶市、九江市、南昌市和宜春市,占69.84%,但特种养殖产量所占比例与水体资源大小的相关性下降,水资源较少的东部山区丘陵地带依据区位特征发展鳖、蛙产业,特种养殖比例较高。从水产养殖驱动力分析,水体面积对养殖产量的影响程度最大（中位值为0.46）,其次是小型池塘面积（中位值为0.36）、专业养殖人口数量（中位值为0.26）,3个因素与养殖产量均为正相关,其中水体面积和小型池塘面积对养殖产量的影响程度从南向北递减,专业养殖人口对养殖产量的影响程度从南向北递增。影响程度的空间异质性变化可能与养殖方式和品种结构有关。平均单产水平对养殖产量的贡献较弱（中位值为 -0.003）,各地区影响强度差别不明显。分析结果有助于系统了解江西省水体资源分布和养殖结构,对优化产业规划布局有重要的指导意义。     

Capability of cation exchange technology to remove proven N-nitrosodimethylamine precursors

N-nitrosodimethylamine(NDMA) precursors consist of a positively charged dimethylamine group and a non-polar moiety, which inspired us to develop a targeted cation exchange technology to remove NDMA precursors. In this study, we tested the removal of two representative NDMA precursors, dimethylamine(DMA) and ranitidine(RNTD), by strong acidic cation exchange resin. The results showed that pH greatly affected the exchange efficiency, with high removal(DMA 78% and RNTD 94%) observed at pH pk_a-1 when the molar ratio of exchange capacity to precursor was 4. The exchange order was obtained as follows: Ca~(2+) Mg~(2+) RNTD~+ K~+ DMA~+ NH_4~+ Na~+. The partition coefficient of DMA~+to Na~+was 1.41 ± 0.26, while that of RNTD~+to Na~+was 12.1 ± 1.9. The pseudo second-order equation fitted the cation exchange kinetics well. Bivalent inorganic cations such as Ca~(2+)were found to have a notable effect on NA precursor removal in softening column test. Besides DMA and RNTD, cation exchange process also worked well for removing other 7 model NDMA precursors. Overall, NDMA precursor removal can be an added benefit of making use of cation exchange water softening processes.