Variation in Vegetation Structure and Soil Properties, and the Relation Between Understory Plants and Environmental Variables Under Different Phyllostachys pubescens Forests in Southeastern China

Biodiversity maintenance and soil improvement are key sustainable forestry objectives. Research on the effects of bamboo forest management on plant diversity and soil properties are therefore necessary in bamboo-growing regions, such as southeastern China’s Shunchang County, that have not been studied from this perspective. We analyzed the effects of different Phyllostachys pubescens proportions in managed forests on vegetation structure and soil properties using pure Cunninghamia lanceolata forests as a contrast, and analyzed the relation between understory plants and environmental variables (i.e., topography, stand and soil characteristics) by canonical correspondence analysis (CCA). The forest with 80% P. pubescens and 20% hardwoods (such as Phoebe bournei, Jatropha curcas, Schima superba) maintained the highest plant diversity and best soil properties, with significantly higher plant diversity than the C. lanceolata forest, and better soil physicochemical and biological properties. The distribution of understory plants is highly related to environmental factors. Silvicultural disturbance strongly influenced the ability of different bamboo forests to maintain biodiversity and soil quality under extensive management, and the forest responses to management were consistent with the intermediate-disturbance hypothesis (i.e., diversity and soil properties were best at intermediate disturbance levels). Our results suggest that biodiversity maintenance and soil improvement are important management goals for sustainable bamboo management. To achieve those objectives, managers should balance the inputs and outputs of nutrients and protect understory plants by using appropriate fertilizer (e.g., organic fertilizer), adjusting stand structure, modifying utilization model and the harvest time, and controlling the intensity of culms and shoots harvests.     

基于地形起伏度的贵州省土地利用/土地覆盖空间结构分析

分别应用高差、地表面积与投影面积的比值作为指标来衡量贵州省的地形起伏度,并基于此来分析土地利用/土地覆盖空间结构。结果表明,地形起伏对贵州省土地利用的控制性较强,各种用地不能形成规模,彼此交叉分布,空间上垂直分异明显;受地形起伏影响,贵州省的土地利用/土地覆盖结构混乱,土地利用困难、利用率低,土地整理工作难度大。     

石油污染土壤原位生物修复的强化实验研究

为研究添加营养物质和高效降解石油微生物对油污土壤生物修复的作用,通过分层土柱的方法,连续监测了不同条件下不同土层的含水率、石油烃含量、细菌数量及脱氢酶活性。结果表明:添加营养物质同时接种高效微生物可使降解效果明显改善,降解率比在自然条件下提高近50%,而单纯添加营养物质不接种高效微生物可使降解率比在自然条件下提高约25%。降解初期,上层土壤降解效果较好,而到中后期,中下层降解效果好于上层。微生物数量和脱氢酶活性与石油降解率之间存在良好的相关性,脱氢酶活性比微生物数量更能反映修复过程中微生物的存活状态。添加营养物质和高效降解石油微生物对油污土壤原位生物修复具有强化作用。     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

循环水养殖系统中流化床水处理性能及硝化动力学分析

为综合评价流化床生物滤器的水处理性能,选用玻璃珠和石英砂为生物填料,将两滤器应用于罗非鱼循环水养殖系统,探讨了其对养殖水体中营养盐和有机物的去除效果。结果表明,两滤器经过4周的流水挂膜后,生物膜稳定成熟,通过扫描电镜观察填料表面,发现挂膜前后载体表面发生了显著的变化。在优化工况下,以玻璃珠为填料的滤器对TAN的平均去除负荷达到了(346.8±150.5)g/(m3·d),显著高于以石英砂为填料的滤器,但两滤器对COD、BOD5和PO3-4-P的去除率无显著差别,去除率稳定于20%~21.4%、50.1%~58.4%和7.9%~31.9%之间,显示出较好的水处理性能,出水水质符合罗非鱼生长要求。最后,基于Monod方程,拟合了实际工况下以玻璃珠为填料流化床生物滤器的硝化动力学方程,为该滤器在循环水养殖系统中的高效运行和应用提供一定的技术支撑。     

水泥窑共处置废物过程中重金属的流向分布

为了探索水泥窑共处置危险废物过程中重金属流向分布规律,研究了不同温度条件下Cr、As、Pb在煅烧熟料、颗粒物和尾气中的残留率。在900、1 000、1 100、1 200、1 300和1 450℃温度条件下,将添加Cr、As和Pb化学试剂的生料分别进行煅烧,模拟重金属在水泥窑内不同温度带的煅烧过程。结果表明,6个温度条件下,Cr主要分布在熟料中并且呈现不规则变化;颗粒物中的Cr在1 200℃条件下分布量最大,所占比例为32.79%(w);在900℃和1450℃条件下,烟气中的Cr分布量最大,所占比例为0.24%(w)。6个温度条件下As主要分布在熟料中并且1 000~1 450℃条件下稳定在81%~83%之间;在900℃条件下,As在熟料中的残留率最大,所占比例为97%(w);在1450℃条件下,As在尾气中的分布达到最大值,所占比例为0.0023%(w)。6个温度条件下,Pb在熟料中的残留率随着温度升高而逐渐减少,挥发颗粒物中的含量呈现相反的趋势;尾气中Pb的含量随着温度的升高逐渐增加。     

改性膨润土联合混凝剂处理微污染水中有机物

采用十二烷基多糖苷季铵盐作为改性剂制备改性膨润土,研究了改性膨润土联合混凝剂去除有机物的效果,考察了有机改性剂用量、微波辐射功率、辐射时间、膨润土投加量、pH值对有机物去除效果的影响,探讨了改性膨润土的改性和去除机理。结果表明,经微波改性后,实现了十二烷基多糖苷季铵盐阳离子对膨润土的插层,增大了层间距,提高了膨润土的吸附性能。联合混凝剂投加改性膨润土能够改善絮凝性能,显著提高有机物的去除效果。在最佳条件下,改性膨润土与PAC联合后的强化混凝,对初始浓度15.3 mg/L的微污染水中有机物的去除率达到95%以上,吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

氨改性中孔活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附

为讨论表面改性对活性炭吸附特性的影响,用氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能进行了研究。通过高温氨气吹扫对活性炭进行表面改性处理,观察了改性后活性炭物化性质的变化,研究了氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附等温关系与动力学,并对吸附前后氨改性活性炭的形貌进行了分析。结果表明,氨改性后活性炭比表面积和总孔孔容均略有增大,活性炭中N元素含量明显增高,含氧官能团数量减少,零电荷点增大。氨改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显提高,吸附过程数据可用等温吸附方程描述,改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学。Pb(Ⅱ)在氨改性活性炭表面上的附着明显可见。通过红外光谱分析,活性炭表面含氮官能团与Pb(Ⅱ)发生缔合作用。     

改性丝瓜络纤维对水体日落黄的吸附特性

采用化学改性的方法将丝瓜络制备为阴离子吸附剂,并将其用于水体日落黄(SY)染料的吸附,分别考察了吸附剂的用量、日落黄染料的初始浓度(C0)、p H值、温度(K)、时间(T)5个因素对吸附效果的影响。通过模拟吸附等温曲线、吸附动力学以及热力学方程并通过比表面积(BET)和红外光谱(FTIR)分析改性丝瓜络吸附染料前后和丝瓜络改性前后的变化情况以此探究其吸附机理。结果表明,p H对吸附效果影响不明显;最大吸附量随温度升高而增大,在298 K温度时最大吸附量达到137 mg/g,是未改性丝瓜络的9.78倍。Langmuir方程拟合吸附过程描述最好,吸附类别为化学吸附。吸附过程符合伪二级动力学,是一个自发和吸热的过程。改性丝瓜络可以有效去除水体中的日落黄染料。     

假单胞菌好氧降解四溴双酚A的特性

为了解四溴双酚A(TBBPA)的好氧降解特性,采用选择富集法从活性污泥中分离出一株能够高效降解四溴双酚A的菌株。根据其形态、生理生化特性及16S rDNA核苷酸序列分析,该菌株被鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。研究结果表明,该菌株可通过好氧共代谢方式实现四溴双酚A的降解,葡萄糖是四溴双酚A降解的最佳碳源,其最优降解条件为葡萄糖8 g/L,牛肉膏0.5 g/L,pH值为7.0,培养温度为35℃,摇床转速为150 r/min。在该条件下其生物降解过程符合一级动力学模型,6 d后的降解率高达95.6%。LC-MS结果表明,四溴双酚A在好氧降解过程中会生成异丙苯酚类物质。