增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响

为研究模拟增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响,设置了包含增温和对照两个处理的随机区组试验.采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率、硝化速率、反硝化速率,并测定了根生物量、水溶性有机碳(DOC)、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根等指标.结果表明,在冬小麦-大豆轮作生长季,增温和对照处理的平均土壤CO2产生速率分别为(149.7±19.6)和(114.5±11.6) μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤硝化速率分别为(563.6±119.56),(399.9±98.2)μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤反硝化速率分别为(319.7±94.6), (216.2±44.7) μg/(kg·h).研究表明,无论是在冬小麦生长季还是在大豆生长季, 模拟增温均促进了土壤CO2产生速率,增温对大豆田土壤CO2产生速率的促进作用高于冬小麦田,并且这种促进作用主要体现在作物生长后期.模拟增温显著促进了冬小麦–大豆田的土壤硝化、反硝化速率,夏季增温对土壤硝化、反硝化速率的促进作用最明显.模拟增温对土壤中根生物量、DOC、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根含量无显著影响.     

夏季长三角地区臭氧非线性响应曲面模型的建立及应用

2013年8月上旬,长三角地区发生了一次大范围高浓度臭氧污染事件.本研究基于WRF-CMAQ空气质量模型系统,结合长三角地区大气污染物排放清单,构建了臭氧与其前体物之间的非线性响应曲面模型(Response surface modeling,RSM).基于RSM探讨了长三角地区O_3化学的敏感性特征,分析了上海市O_3的来源并预测不同情景下O_3的变化,提出O_3污染的最优控制方案.研究结果表明,长三角地区夏季O3主控因素区域差别较大,上海环科院、杭州卧龙桥、南京玄武湖等城区点位属于VOC控制型;徐州铜山、合肥肥西、丽水青田等郊区属于NOx控制型.O_3的敏感性特征在不同浓度水平下也呈现较大差异,随着O_3浓度水平的升高,各地区NOx敏感性均有所增加.从区域来源来看,远距离传输对平日上海O_3贡献较大,占50%以上;而在O_3污染日,本地及区域贡献为72.1%,而远距离传输贡献下降至27.9%.快速预测了110组减排情景,表明在本地及区域前体物均减排70%的情况下,2013年8月上海O_3浓度能完全达标.     

基于TM影像的石羊河流域土地利用变化研究

根据1999年和2010年两期影像数据,在遥感软件EDARS IMAGINE9.1的支持下对图像进行技术处理,通过计算机自动分类方法提取土地利用信息,将石羊河流域土地利用类型分为耕地、草地、林地、建筑用地、水域及未利用地,同时利用数学模型和景观生态学理论,分析了石羊河流域土地利用变化的时空特征和格局变化。研究结果表明,1999-2010年间耕地和未利用地的面积变化最大,变化量占到总流域面积的比例分别为3.94%和2.42%;水域、林地、耕地的土地利用动态度明显,依次为3.06%,1.82%和1.12%;11年间草地、耕地和水域的流转较为剧烈,变化速率较快;11年间石羊河流域的土地利用偏离度为持续缓慢下降的趋势,下降幅度达到0.04,土地利用活动对自然景观的干预趋于缓和;景观优势度增大,景观多样性和景观均匀度有所减少,人类活动对景观格局影响明显;人口、经济因素和政策因素在短时间尺度上对土地利用变化的影响较为显著。     

基于生态足迹分析的区域旅游可持续发展定量评价研究——以开封市为例

如何测度旅游业的可持续发展,一直是旅游学研究的热点,也是旅游研究方法中的难点.探讨了旅游可持续发展定量评价的生态足迹分析法,并以开封市为研究对象,对生态足迹模型在区域旅游业可持续发展定量评价中的运用进行了实证研究.研究表明:2004年开封市人均生态旅游足迹为0.02244 hm2,其中交通足迹最大,占到90.52%;其次是餐饮,为6.51%,其生态占用率为0.54.旅游发展基本处于一种可持续发展的状态下,旅游活动对旅游环境的压力基本在旅游承载力范围内,生态环境维持在良好的状态下,生态系统是安全的,但也必须注意环境的保护.采用综合指数法、模糊综合评判法,通过建立相应的评价模型分别对开封市2004年的旅游地生态安全状况进行评判,其结果分别为0.641和0.6496,二者均表明开封市旅游处于一种较为安全状态下,这说明研究的结果较为合理.     

间歇曝气下短程硝化耦合污泥微膨胀稳定性

污泥微膨胀耦合短程硝化是一种利用低溶解氧(DO)引发丝状菌有限繁殖和亚硝酸盐(NO-2-N)积累来协同提高氮的去除率并降低能耗的新工艺.为分析该工艺启动的可行性和长期稳定性,采用两个间歇式反应器(SBR)并通过调整曝气方式,考察低DO(0.3~0.8 mg·L-1)下污泥沉降性、亚硝酸盐累积率(NAR)、总氮的去除特性、优势丝状菌和硝化菌群的动态变化.结果表明,缺氧∶好氧=15 min∶30 min的间歇曝气运行方式下,可以实现NAR约为50%和稳定的污泥微膨胀,污泥体积指数(SVI)稳定在170~200 m L·g-1.实时连续曝气可以实现NAR为95%以上,并且NO-2-N的累积引发了以Type 0092型为优势丝状菌的污泥微膨胀,但无法长期维持.改变运行方式为间歇曝气,运行60 d左右可以实现短程硝化和微膨胀耦合及长期稳定维持,TN的去除率稳定在66%.FISH分析间歇曝气引发污泥微膨胀主要丝状菌是M.parvicella和Type 0092型.Q-PCR对硝化菌群定量分析得出SBR A初期和末期AOB占全菌的比例分别由0.53%提高到2.19%,NOB由17.5%降至3.2%.SBR B里AOB由0.51%提高到1.53%,而NOB由18.05%降至11.01%.     

炉渣与生物炭配施对福州平原稻田土壤团聚体及碳、氮分布的影响

土壤水稳性团聚体及土壤碳、氮含量是影响土壤肥力的关键因素.以福州平原稻田为研究区,在早稻和晚稻生长季,对对照、炉渣、生物炭和炉渣与生物炭配施处理下耕层和犁底层土壤团聚体分布及其稳定性,包括0.25 mm团聚体含量(DR0.25)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及土壤碳、氮含量进行了测定和分析.研究结果表明:早稻和晚稻不同土层,对照、炉渣、生物炭和配施4种处理团聚体均以0.25 mm粒级为主;0.25 mm水稳定性大团聚体数量随深度增加而增加,土壤团聚体的稳定性随土层加深而增强;早稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别减少了20.08%、15.12%和21.87%,D值增加了3.67%,炉渣和配施后差异不显著(p0.05);晚稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了23.00%、13.82%和16.75%,配施后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了16.77%、9.80%和15.37%,D值分别减少了3.75%和2.59%,炉渣施加后差异不显著(p0.05);炉渣、生物炭和配施3种处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的碳含量,生物炭和配施处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的氮含量(p0.05),3种处理都显著增大了早稻耕层土壤C/N比(p0.05),同时,土壤不同粒级团聚体碳、氮含量百分比主要集中在0.25 mm粒级大团聚体.     

基于微生物生物完整性指数的城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数(index of biotic integrity,IBI)已被广泛运用于河流生态系统的健康评价.然而,目前基于微生物的IBI评价方法很少,针对城市河道的相关研究更是缺乏.本研究采用Illumina高通量测序技术,对浙江省内5条城市河道的微生物群落多样性及组成进行了分析.通过典型相关分析(canonical correlation analyses,CCA)和Spearman相关性分析水质对微生物组成的影响,明确受水质变化影响显著的微生物类群,与特定功能菌群一并作为备选指标.对备选指标进行分布范围、判别能力及Pearson相关性分析,筛选出香农多样性指数、微生物分类单元数、疣微菌门相对丰度、绿菌门相对丰度和分支杆菌属相对丰度等参数指标,初步构建了适合浙江城市河道的微生物生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)指标体系.采用比值法对生物指标计分,评价结果显示:总计22个样点中,9个样点为"健康"等级,占总样点的40. 9%;10个样点为"亚健康"等级,占总样点的45. 5%; 2个样点为"一般"等级,占总样点的9. 1%; 1个样点为"较差"等级,占总样点的4. 5%.各采样点M-IBI值可有效反映水体受干扰程度,且与水质状况基本吻合(R=0. 753,P 0. 01),表明M-IBI可以较合理地评价城市河道生态系统健康状况.     

疏水缔合阳离子型高分子絮凝剂合成与性能研究

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、疏水单体CXDMC为原料,通过自由基水溶液共聚合法制备了疏水缔合阳离子型絮凝剂P(AM-DMC-CXDMC),考察了不同合成工艺条件下得到的不同结构的聚合产物的絮凝性能。研究结果表明,疏水单体种类、含量及絮凝剂浓度均对絮凝效果有较大的影响;疏水单体为C4DMC和C8DMC、疏水单体含量为1mol%、絮凝剂加量为20mg/L时,综合絮凝效果较好。用所制备的疏水缔合阳离子型絮凝剂和普通阳离子型絮凝剂P(AM-DMC)分别处理硅藻土模拟水与城市生活污水,结果发现,疏水缔合阳离子型絮凝剂处理效果优于阳离子型絮凝剂。     

2013年夏季典型光化学污染过程中长三角典型城市O3来源识别

城市化、工业化、机动化的高速推进以及大气活性物质的大量排放,使得长江三角洲地区在夏秋季节面临严峻的以高浓度O3为典型特征的光化学污染问题.然而,O3与其前体物之间的高度非线性反应过程使得其来源识别变得十分复杂,因此针对高浓度O3的控制途径仍不清楚.本文以2013年7月长三角地区发生的一次持续时间长、波及范围广、强度高的高浓度O3污染过程为研究案例,基于CAMx空气质量数值模型中耦合的臭氧来源追踪方法(OSAT),采用物种示踪的方法对长三角3个代表性城市上海、苏州、杭州近地面O3的污染来源开展了模拟研究,探讨了4个源区(上海、浙北、苏南和长距离输送)、7类排放源(工业锅炉和窑炉、生产工艺过程、电厂、生活源、流动源、挥发源和天然源)对上海、苏州和杭州城区地面O3的浓度贡献.研究结果表明:长距离输送以及区域背景产生的O3约在20×10-9~40×10-9(体积分数)之间;加上上海及苏南、浙北地区排放的前体物在长三角城区地区二次生成O3,可使O3上升至40×10-9~100×10-9(体积分数)乃至更高.模拟时段内日间8 h O3浓度的地区贡献分析结果显示,长距离传输对于上海、苏州、杭州的浓度贡献分别为42.79%±10.17%、48.57%±9.97%和60.13%±7.11%;上海城区O3来源中,上海本地污染贡献平均为28.94%±8.49%,浙北地区贡献约19.83%±10.55%;苏州城区O3来源中,苏南地区贡献约26.41%±6.80%;杭州城区O3来源中,浙北地区贡献约29.56%±8.33%.从各受点日最大O3小时浓度贡献来看,长距离传输贡献比例显著下降(35.35%~58.04%),而本地污染贡献上升.区域各类污染源贡献分析结果表明,长三角地区对O3污染贡献最为突出的几类污染源分别是工业锅炉和窑炉(浓度贡献约18.4%~21.11%)、生产工艺过程(19.85%~28.46%)、流动源(21.30%~23.51%)、天然源(13.01%~17.07%)和电厂排放(7.08%~9.75%).研究结果表明,工业燃烧排放、生产工艺过程中产生的VOC排放以及流动源大气污染物排放,是造成长三角区域夏季高浓度O3的主要人为源.     

2015年北京大气VOCs时空分布及反应活性特征

2015年在北京市城区东四、东南边界点永乐店、以及背景点定陵进行了全年连续VOCs监测,其中市区的大气VOCs年均摩尔分数为（48.93±31.03）×10^-9,东南边界的年均摩尔分数为（54.55±39.64）×10^-9,背景点定陵年均摩尔分数为（28.25±21.26）×10^-9.组分中烷烃占比最高,之后依次是含氧VOCs,烯烃、芳香烃、卤代烃和乙炔等物质.VOCs浓度整体呈现冬天高,夏天低,夜间高,白天低的特点.城区乙炔在春、夏、秋季浓度较高,冬季东南边界点乙炔浓度较高.在人为源干扰较小的背景点,含氧VOCs每天的中午以及每年的夏天阳光充足时浓度较高.VOCs中年均摩尔分数较高的物种主要是乙烷、乙炔、乙烯、乙醛、丙烷、丙酮、正丁烷、二氯甲烷等低碳物质.高碳物质中苯和甲苯年均摩尔分数相对较高.从甲苯/苯比值发现北京VOCs除交通源外受到其他多种源的共同影响.而乙烷/乙炔比值发现北京受到气团老化影响较严重,尤其东南边界受到周边老化气团传输的影响较大.从异戊烷占总VOCs比例变化上发现夏季高温使汽油挥发情况比其他季节严重.从活性上分析,东南边界的臭氧生成潜势最高,市区其次,定陵较低.对臭氧生成潜势贡献较大的物种是乙烯、丙烯、乙醛、间/对-二甲苯和甲苯,而摩尔分数较高的烷烃对臭氧生成潜势贡献不大.