基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明：1）研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm²/人,平均人均生态赤字为2.87 hm²/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2）2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3）基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4）影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

     

湿地甲烷排放估算模型的研究进展

湿地是大气甲烷（CH₄）的主要排放源,大气甲烷排放量的日益增加,给全球气候变化带来很大影响,准确估算湿地甲烷的排放量意义重大。目前湿地甲烷排放量估算模型主要有经验模型、机理过程模型和遥感参数模型,通过对三种模型的发展过程、应用状况及优缺点的对比分析和总结,分析了湿地甲烷排放、监测过程及模型估算方面的不确定性,指出了湿地甲烷排放估算的发展趋势,提出遥感参数模型将是湿地甲烷排放估算模型今后的发展方向。     

官厅水库和永定河沉积物中多氯联苯和有机氯农药的污染

利用气相色谱-电子捕获检测(GC-ECD)方法对官厅水库-永定河流域沉积物中26种多氯联苯(PCBs)同系物和13种有机氯农药进行了分析测定,在4个采样点均检出多氯联苯和部分有机氯农药.其中PCBs和有机氯农药总量的最高点均出现在永定河下游的三家店,分别为9.7ng*g-1和26.7ng*g-1,按照国际关于沉积物质量的同类研究结果,判定为轻度污染水平.HCH最高仅为4.50ng*g-1,属轻度污染,DDT浓度以八号桥和三家店样点最高,分别为23.2ng*g-1和26.7ng*g-1,属中度污染.有机氯农药总量分布为三家店＞八号桥＞官厅大坝＞雁翅,表明永定河下游多氯联苯和有机氯农药不仅来自官厅上游,也来自下游地区.     

Zinc tolerance and accumulation in Pteris vittata L. and its potential for phytoremediation of Zn- and As-contaminated soil

A field investigation and pot experiments were conducted to determine the potential of arsenic (As) hyperaccumulator, Pteris vittata L., to remediate sites co-contaminated with zinc (Zn) and As. We found that P. vittata L. had a very high tolerance to Zn and grew normally at sites with high Zn concentrations. In addition, P. vittata L. could effectively take up Zn into its fronds, with a maximum of 737 mg kg(-1) under field conditions. In pot experiments, the accumulated Zn concentration increased significantly as the Zn treatment was raised from 0 to 2000 mg kg(-1), with a maximum Zn accumulation of 0.22 mg pot(-1). Although the concentration of As in P. vittata L. was reduced by the addition of Zn, total frond accumulation of As was elevated when the Zn treatment was increased from 0 to 1000 mg kg(-1), with a maximum As accumulation of 8.3 mg pot(-1) in the presence of 1000 mg kg(-1) Zn. The high Zn tolerance, relatively high ability to accumulate Zn, and great capacity to accumulate As under conditions of suppression by high Zn suggest that P. vittata L. could be useful for the remediation of sites co-contaminated with Zn and As.     

沸石对降雨径流中氨氮的吸附特性

城市面源污染是重要水体污染源之一,降雨发生时,雨水径流会携带累积在路面、屋面的含有机物、氮磷、重金属等污染物质进入水体,其中氮磷是造成水体富营养化的重要因素。针对这一情况,采用不同种类沸石,对雨水径流中的氮磷进行了吸附研究,着重考察了沸石对氨氮的吸附动力学,吸附等温线特征,并考察了pH、共存阳离子以及COD对吸附能力的影响。结果表明,Na型改性沸石吸附性能优于其他2种,饱和吸附量达到9.09 mg/g,沸石的吸附过程符合准二级动力学模型。Mg2+、Ca2+对Na型改性沸石的影响较大,Na型改性沸石吸附氨氮的适宜pH为5~8。本研究为探索用物化方法来处理雨水提供了依据,Na型改性沸石可以作为吸附雨水中氨氮的优选吸附剂。     

中试厌氧膜生物反应器处理养猪废水

猪场养殖废水是一类有机污染物浓度高、悬浮物多、性质复杂的废水,在传统厌氧处理中存在消化污泥流失及处理效率低等问题。本研究采用中试规模外部浸没式厌氧膜生物反应器处理猪场实际废水,设计处理水量为1 m³·d⁻¹,在HRT分别为8、5、3 d的3个阶段连续运行4个多月,考察了厌氧膜生物反应器的沼气产量、运行稳定性、污染物去除效果及膜组件运行性能和清洗效果。结果表明,系统运行期间ORP在−486~−545 mV;随着HRT缩短,有机负荷由0.5~1.88 kg·(m³·d)⁻¹升高到5 kg·(m³·d)⁻¹,沼气产量逐渐增大,产率为0.38~0.45 m³·kg⁻¹。在整个运行过程中,VFA/ALK始终小于0.1,系统运行稳定。对TCOD、溶解性COD、氨氮、TN、TP去除率分别达到74%~86%、48%~68%、7%~12.8%、4.6%~16.7%、5%,其中溶解性COD去除率占总COD去除率的55%左右。系统运行期间初始膜通量设定为5 L·(m²·h)⁻¹,在HRT=8 d时,清洗周期为20 d,随后不断缩短,当HRT为3 d时,清洗周期仅为10 d。通过水冲洗与化学清洗相结合的方式可有效缓解膜污染,进而恢复膜通量。以上研究结果可以为厌氧膜生物反应器处理猪场养殖废水工程应用提供参考。     

粘虫颗粒体病毒及其增效因子对粘虫核型多角体病毒的增效作用

生物测定的结果表明,粘虫颗粒体病毒ＰｕＧＶ－Ｐｓ及其增效因子对粘虫核型多角体病毒ＰｓＮＰＶ均有明显的增效作用．粘虫颗粒体病毒不仅能提高粘虫感染ＰｓＮＰＶ的死亡率,而且ＮＰＶ、ＧＶ两种病毒混合感染使粘虫幼虫代谢发育受到抑制,表现为生长缓慢、体重减少等．增效因子的增效作用表现在能显著提高粘虫幼虫的死亡率,降低核型多角体病毒的半致死浓度ＬＣ５０,并缩短半致死时间ＬＴ５０．     

氧化铁改性砂联合生物预处理对氨氮的吸附特性

对含氨氮(NH3-N)的微污染原水,采用自制氧化铁改性石英砂(iron oxide coated sand,IOCS)滤料强化过滤与生物预处理技术联合,进行强化处理与吸附效果研究.结果表明,采用强化挂膜法,生物预处理反应器的生物膜成熟期约为7 d,其对氨氮的去除率为60%~70%,但反应器中存在亚硝酸盐氮积累的现象.IOCS与生物预处理技术联合,对NH3-N的平均去除率为84.67%,出水NH3-N浓度均低于0.5 mg/L,NO2--N含量趋于0;而普通石英砂(RQS)在同等条件下,对氨氮的去除效果不稳定,平均去除率为74.31%,出水NH3-N平均浓度未达标,对NO2--N平均去除率仅有33.29%.在4 m/h滤速工况下,与生物预处理技术联合,IOCS和RQS对NH3-N最高去除率分别为94.3%和82.72%.IOCS与RQS的表面形态结构存在明显差异:前者的表面结构更加复杂多孔,比表面积大,有利于生物牢固附着;后者表面较光滑,比表面积小,挂膜后生物易脱落.     

庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性

通过比较不同种源植物的土壤理化性质与生物学活性的差异及根际效应,探讨不同种源植物对庐山酸性山地土壤的环境适应性。在庐山植物园内选择引种多年的11种不同种源的常绿树种,在生长季节中采集根际土和非根际土,测定有机碳含量、碱解氮及有效磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性,并分析各树种根际土壤氮磷养分及酶活性的根际效应。结果表明,（1）不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶（P〈0.01）、有效磷（P〈0.05）和碱解氮（P〈0.01）存在明显差异,而脲酶没有差异。（2）根际与非根际土壤氮磷有效性和酶活性表现出不同的特征,大部分树种根际土壤有效磷及酸性磷酸酶存在一定的根际效应（R/S〉1）,例如红花木莲Manglietia insignis、桂南木莲Manglietia chingii及云南拟单性木兰Parakmeria yunnanensis的根际与非根际土壤有效磷含量存在显著差异（P〈0.05）,红花木莲、桂南木莲、巴东木莲Manglietia patungensis、红茴香Illicium henryi及红皮糙果茶Camellia crapnelliana与乡土树种云锦杜鹃Rhododendron fortunei根际与非根际土壤酸性磷酸酶存在显著差异（P〈0.05）。但是,根际与非根际土壤碱解氮和脲酶差异不明显,有的甚至出现脲酶的根际负效应（R/S〈1）,如巴东木莲和红花木莲等树种根际土壤低于非根际土壤（P〈0.05）。（3）不同种源树种影响下的土壤有效磷和酸性磷酸酶的根际效应（R/S比值）明显,原产西南地区的树种如桂南木莲、云南拟单性木兰和巴东木莲与华南地区的红花木莲、红茴香等土壤有效磷的根际效应（R/S〉1.5）比原产华东亚热带地区的深山含笑Michelia maudiae和云锦杜鹃更明显,相应的酸性磷酸酶的根际效应也较高。土壤脲酶和碱解氮的根际效应却不明显。（4）土壤有机碳与碱解氮、有效磷和酸性磷酸酶存在显著正相关关系（P〈0.01）,土壤碱解氮与有效磷（P〈0.01）和酸性磷酸酶（P〈0.05）具显著正相关关系,酸性磷酸酶与pH值（P〈0.05）显著负相关,说明根际土壤有机物质的积累对根际微区的理化环境及根际土壤养分活性具有重要影响。     

底泥浸出液对脊尾白虾抗氧化解毒酶及相关基因表达的影响

以脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)糠虾幼体为实验材料,研究底泥浸出液对抗氧化解毒酶和基因表达的影响。用长江口水域的底泥浸出液与过滤海水按等比例间距稀释成4个体积浓度水平(1∶4,1∶2,1∶1,1.5∶1),以过滤海水为对照组,每一个浓度组设3个平行样本,进行20 d的毒性实验。结果表明:实验进行20 d,底泥浸出液对糠虾幼体肌肉组织CAT酶活性有一定的诱导作用,浸出液浓度与CAT酶活性表现出正相关的剂量效应关系。实验开始10 d,不同浸出液胁迫下,GST酶活性均出现增加受到诱导,实验20 d后,GST酶活性下降受到抑制作用,但不同浸出液浓度胁迫下抑制和诱导效应关系不明显。虾类肌肉组织3种基因(CAT、GSTD和HSP70)表达量基本都表现为实验开始10 d时升高,而实验20 d后表达量下降,仅为10 d数值的百分之一左右,表明底泥浸出液对CAT、GSTD和HSP70的3种基因的mRNA转录水平表达在一定时间内有一定的诱导作用,但胁迫时间过长时,则产生较明显的抑制作用。