武汉东湖水生植被重建及水质改善试验研究

普遍存在的水体富营养化及水生植被衰退引起水生态系统崩溃和水质恶化,受损湖泊进行水生植被(特别是沉水植被)的修复/重建被认为是改善湖泊水质和湖泊生态恢复的重要手段。研究在严重富营养化的东湖水果湖边建立的围隔中开展,采用多种措施对围隔的底质和水质进行适当改善,依据自然湖泊中水生植被分布和植物种类组成的特点,选用14种常见的土著水生植物在该区进行移栽与群落构建。经过水生植被的重建,所移栽的14种水生植物全部存活,并建立起相对稳定的植被群落,而且经过随后4个月的水质监测,发现植被重建后围隔内的水质得到显著改善,尤其是水的色度、透明度和叶绿素含量改善最为明显,与围隔外(即东湖I站)相比,围隔内除NO3-外湖水中的各种营养盐含量以及底泥中TP的含量都不同程度的降低,其中以TPW降幅最大;PCA分析发现构建的植物群落结构主要受水体的TPW、氨氮浓度、电导率、水下消光系数以及底泥的TPS影响;pH、COND、ORP、TPs、DO、碱度、Kd、PO43-、NO3-、TPW和DIC这些主要的环境梯度对构建的水生植物群落中各层片上的各种优势物种体内TN、TP含量影响最大。总而言之,本研究实现了水体从"浊水态"向"清水态"的快速转换。这一结果表明在富营养湖泊中通过建立围隔,采用"化整为零"的策略逐步恢复水生植被是一个可行方案。此外,增加水生植物物种多样性可以增加植被恢复的成效。     

Mechanism of combination membrane and electro-winning process on treatment and remediation of Cu^2＋ polluted water body

Mechanism of treatment and remediation of synthetic Cu2+ polluted water body by membrane and electro-winning combination process was investigated. The influences of electrolysis voltage, pH, and electrolysis time on the metal recovery efficiencies were studied. Relationship between trans-membrane pressure drop ( P), additions ratio, initial Cu2+ concentration on operating efficiency, stability of membrane and the possibility of water reuse were also investigated. The morphology of membrane and electrodes were observed using scanning electron microscopy (SEM), the composition of surface deposits was ascertained using combined energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and atomic absorption spectrophotometer. The results showed that using low pressure reverse osmosis (LPRO), Cu2+ concentration could increase from 20 to 100 mg/L or even higher in concentrated solutions and permeate water conductivity could be less than 20 μS/cm. The addition of sodium dodecy/sulfate sodium dodecyl sulfate improved Cu2+ removal efficiency, while EDTA had little side influence. In electro-reduction process, using plante electrode cell, Cu2+ concentration could be further reduced to 5 mg/L, and the average current efficiency ranged from 9% to 40%. Using 3D electrolysis treatment, Cu2+ concentration could be reduced to 0.5 mg/L with a current efficiency range 60%–70%.     

资源型地区工矿企业空间集聚与区域转型——以山西省为例

工矿企业是资源型地区实现区域转型的关键要素,研究工矿企业空间集聚的格局特征及驱动机理对于揭示资源型地区转型的空间过程及空间效应具有重要意义。以山西省为例,基于煤矿企业点数据,综合采用多种GIS空间分析方法,分析1990—2017年经济转型阶段,山西省煤矿企业空间集聚的格局演变及区位指向变化。进一步构建负二项回归模型分析山西省煤矿企业空间集聚演变的影响因素,解释资源型地区转型发展的驱动机理。结果表明：（1）煤矿企业整体集聚变化相对稳定,但发展内涵发生显著变化,企业趋向大型化、现代化、可持续化发展。（2）煤矿企业空间集聚逐步与煤层埋深线的岩层走向相吻合,并且表现出低坡度指向性、临交通线指向性特征。（3）宏观尺度上,煤矿企业空间集聚呈现以点状集聚为主到点状集聚与沿煤层线带状扩散并存的演变趋势;微观尺度上,煤矿企业核密度降低区域与核密度增加区域具有地理邻近性特征,空间上表现为煤矿企业的远郊区化过程。（4）资源禀赋对煤矿企业区位选择的影响最显著,地形坡度、路径依赖、省道、企业所有制性质、固定资产投资、区域面积等对煤矿企业的区位选择也具有显著影响,但是作用方向和强度存在差异;城镇化水平、铁路、高速公路等对煤矿企业区位选择的影响不显著。回归结果表明资源型地区的转型发展受自然基底条件、产业发展基础、区域发展阶段等多重因素的影响。     

上海临港新城滴水湖生态系统健康评价

为了对临港新城的水利调度中心——滴水湖做出科学、全面的生态系统健康诊断,结合滴水湖表层水体和湖泊底泥的理化性质、生态特征指标和临港新城的社会发展状况,筛选构建最小数据集的指标,并依据各指标的特性选择合适的评分标准,再利用层次分析法得出指标的权重值,最后根据评价分级对滴水湖生态系统健康状况做出评价.本研究共筛选得到15个指标构成滴水湖生态系统评价模型的最小数据集,包含了水体DO、TP和底泥TOC、TP、Hg、As、Cu、Zn、Chl-a、浮游植物生物量(BA)、能质(Ex)、结构能质(Exst)、申港街道人口密度、滴水湖景区年接待游客量、绿化覆盖率等.评价结果显示,2012年冬季、2013年春季和夏季滴水湖生态系统健康指数分别为0.76、0.71和0.69,总体上处于"较健康"的稳定水平,与实际情况相符,也证明了滴水湖水体近年来处于中、轻度富营养化状态.研究表明,目前制约滴水湖生态系统健康的主要因子为底泥TP、BA和Exst,需要继续控制人为外源P排放入湖,提高上游来水水质,增加浮游生物量以提高生态系统的结构能质.     

天然水中离子对消毒过程中挥发性卤代烃生成的影响

以天然水中的腐殖酸为研究对象,用其活性片段苯二酚和天然水做对比,研究了氯化过程中挥发性卤代烃的生成机理,并分析了天然水体中常见离子对氯化反应的影响．结果表明,氯化过程中三卤甲烷和三卤乙烷是稳定产物,随着反应时间和加氯量的增加产生量增加;烯烃为不稳定的中间产物,实验过程中偶尔有检出;1,1,2,2-四氯乙烷为相对稳定的中间产物。随着反应时间和加氯量的增加先增加而后减少．天然水中的溴离子对挥发性卤代烃的生成有一定的促进作用;铵离子和镁离子对氯化产物有不同程度的抑制作用;碳酸根离子对不同的挥发性卤代烃产物有不同的影响．     

基于铁还原菌的微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)是未来理想的发电装置,而铁还原菌是目前MFC研究中重要的产电微生物.自然界中并无微生物产电的直接进化压力,而MFC电极与自然界中Fe(III)氧化物同为难溶性胞外电子受体,研究表明,铁还原菌对二者的还原有相似机制.基于铁还原菌的MFC具有无需外加介体,可利用多种有机电子供体作为燃料,能量转化率高等优点.本文分析了铁还原菌还原电极和还原Fe(III)氧化物机制的相似性,对近年来基于各种铁还原菌的MFC研究进展进行分述和总结,提出了铁还原菌MFC的发展趋势和研究方向.     

上海城市绿地空气负离子研究

通过测量上海城市外环林带和植物园空气离子、温度、相对湿度、风速及可吸入颗粒物浓度(PM10)等指标,研究分析了城市绿地空气离子与环境因子的相关关系。结果表明:上海外环林带旷地和道路中的空气清洁度指数(CI)为0.29和0.21,处于临界值;林中和林缘的CI分别为0.63和0.67,达到中等清洁程度;上海植物园中平均空气清洁度指数为0.64,最高达到0.83。一天中空气负离子含量的高峰值出现在7:00—8:00,18:00—19:00,低峰值出现在13:00—14:00。空气负离子浓度与空气相对湿度、风速成正相关显著,而与温度、PM10成负相关显著。空气湿度在对城市空气负离子的影响过程中起到了主要作用。建议建设以提高空气质量为目的的城市森林网络系统。     

氯代酰胺类除草剂降解菌的分离及降解性能

从生产乙草胺的农药厂废水生物处理池活性污泥中分离到一株氯代酰胺类除草剂降解细菌,命名为Y3B-1.根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列系统发育分析,将其鉴定为副球菌属(Paracoccus sp.).研究了菌株Y3B-1在不同条件下对多种氯代酰胺类除草剂的降解性能.结果表明:菌株Y3B-1能以乙草胺为碳源生长,并能降解乙草胺、丁草胺和丙草胺,3 d对这3种氯代酰胺类除草剂的降解率分别达到86.7%、65.5%和69.1%,不能降解异丙甲草胺.该菌降解乙草胺的最适温度为30℃,最适pH为7.0,对乙草胺的降解效果与接种量成正相关,对较低浓度的乙草胺有很好的降解效果,过高的起始浓度抑制其对乙草胺的降解,外加营养如酵母膏和土壤悬液则显著促进其对乙草胺的降解.图7参23     

巢湖东湖区入湖河流的水生植被群落结构和区系特征及其与环境因子的关系

采用野外调查方法结合典范对应分析(CCA),研究了巢湖东部湖区的入湖河道水生植被的群落结构特征和区系特征及其与环境因子的相关性.结果表明:共发现常见水生植物物种63种,隶属于28科54属,其中沉水植物4种,漂浮植物3种,浮叶植物2种,挺水植物10种,湿生植物44种.区系分析发现该区域的水生植被呈现隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属主要以世界分布属和北温带分布属为主,其次是泛热带分布属,分别占总数的35.19%、31.48%和12.96%;这54属水生植物的地理分布区类型共有中国种子植物所占的15个分布区类型中的10个,而缺少5个地理分布区类型.入侵种空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)分布广泛,河道呈现一定程度的堵塞状态;沉水植物物种则趋于单一化和分布面积狭小,尤其在水体污染严重的区域(如:双桥河流域和小柘皋河下游)几近衰退.CCA分析表明巢湖东部湖区入湖河道水生植物的空间分布主要受水体理化指标影响,而非水深的影响.总之,巢湖东部湖区入湖河道水质污染加重,水生植物群落结构极不合理、地理成分复杂程度偏低且具有明显的隐域性,沿河村镇的污水处理以及保护与恢复水生植物尤其沉水植物类群迫在眉睫.     

土壤柱气相色谱法研究土壤中有机污染物的热脱附行为

采用土壤柱气相色谱法研究了四种有机污染物在土壤上的热脱附动力学特征,以及容量因子(k')同有机污染物的主要理化参数的数学关联.结果表明,有机污染物在土壤上的慢脱附过程符合双常数方程;并且随温度的升高,lg k'和拖尾因子(Tf)均呈直线降低.lg k'与lg Kow,lg Koa和lg Koc以及沸点(TB)均呈极显著的直线相关,其中,lg k'与lg Koa和TB的相关系数值很高,分别为0.978和0.966,说明二者可以很精确的预测有机污染物在土壤中的热脱附速率.