喀斯特槽谷区土壤CO2浓度的短时变化及影响因素研究

龙潭喀斯特槽谷两侧顺、逆倾坡裸岩出露率、植被覆盖率存在较大差异,为探究龙潭槽谷两侧顺、逆倾坡土壤CO_2浓度的短时变化及其影响因素,于2017年6月～2018年5月用固态CO_2传感器法在槽谷两侧顺、逆倾坡土面上开展高分辨率土壤CO_2浓度动态监测,并同时对监测点进行土壤温度、土壤湿度连续自动化监测。结果表明:(1)强降雨事件中,除强降雨初期(1h内),土壤CO_2浓度出现短暂降低外,降雨事件整体上促进了土壤CO_2浓度的上升;(2)昼夜尺度上,白天土壤CO_2浓度大于夜晚,土壤CO_2浓度对气温的响应速度较土温快;一年四季中,土壤CO_2浓度波动幅度大小次序为夏季秋季春季冬季;(3)在短时天气变化下,裸岩出露率越高、植被覆盖率越低,土壤CO_2浓度与土温的相关性越强且在强降雨下的变化幅度越大。     

液化条件下沉积物中氮、磷的释放规律

湖泊、海岸沉积物中的氮(N)、磷(P)等营养物质可以通过静态扩散或沉积物再悬浮向水体中释放。沉积物再悬浮过程中N、P的释放量可能大于静态扩散的释放量,特别是沉积物液化时再悬浮过程会对水体中N、P浓度产生重要影响。本文利用波浪水槽试验,研究了沉积层中的N、P在静置固结阶段(I)、加波未液化阶段(Ⅱ)、加波液化阶段(Ⅲ)中的释放规律。试验结果表明:阶段I水中的总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)、总氮(TN)、溶解性总氮(TDN)浓度最低。阶段Ⅱ水中TP比阶段I提高了数倍,阶段Ⅱ水中TDP浓度比阶段I平均仅提高了0.2倍;阶段Ⅲ水中TP和TDP比阶段I分别提高可达59倍和25倍。阶段Ⅱ和Ⅲ水中TN、TDN均比阶段I提高了数倍。     

中国人口分布的水资源限制性与限制度研究

论文以人口分布的水资源限制性与限制度评价为核心,采用水资源承载指数和水资源限制度等模型,从全国、分省、分县等三个不同尺度,系统评价了2000 年和2010 年中国人口分布的水资源限制性与限制度,定量揭示了中国人口与水资源关系的地域格局与变化规律。结果表明:①1949-2010 年中国水资源承载力以水量盈余为主要特征,人水关系趋于紧张;从2000到2010 年,中国人口分布的水资源限制度由30.66 提升到35.25,中国人口分布的水资源限制度有所增强;②2000 年和2010 年,中国分省水资源承载力以水量盈余为主要特征,中国大部分省份人口分布的水资源限制度处于较低水平,但近10 a 水资源限制性大多有所增强;③2000 年和2010 年,中国约有3/4 左右的分县单元基本不受水资源限制,中国基于分县人口分布的水资源限制度整体较低,2010 年与2000 年相比,水资源限制性与限制度有所增强;④就空间分布来看,中国分省和分县水资源限制性与限制度整体呈现出北部强于南部、泛黄河流域强于长江流域的基本地理格局。     

河岸带加拿大一枝黄花化学计量学及入侵机理研究

通过对河岸带土壤与加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)全年各生长时期氮、磷质量分数的研究,分析河岸带土壤环境特性,以期探究加拿大一枝黄花成功入侵河岸带的机理.结果显示:研究区土壤中氮元素质量分数上层1.22mg/g,下层0.96mg/g、磷元素质量分数上层0.59mg/g,下层0.55mg/g,较全国土壤平均氮、磷质量分数均偏低,年际变化不明显.N/P平均值较低,且随季节变化逐渐减小.加拿大一枝黄花各部位氮磷质量分数为叶>茎>根.与其他草本植物相比,植株中氮质量分数稍低,磷质量分数则明显偏高.随植物生长期的变化,植株各部分氮磷质量分数均显示前期较高,中期有所下降,后期逐渐升高的趋势.加拿大一枝黄花N/P变化范围2.25~4.75,明显低于其他草本植物,主要原因在于植株有很高的磷质量分数以及土壤环境中氮素的匮乏,说明其生长受到氮素的限制.对植株茎、叶、根中氮、磷元素与N/P进行相关分析表明,茎、叶中磷质量分数与N/P具有显著负相关关系(P<0.05),而根中氮质量分数与N/P具有极显著正相关关系(P<0.01).说明了磷素主导了植物地上部分的生长,而氮素主导地下部分.研究区内土壤氮质量分数严重匮乏、磷质量分数也明显偏低,但加拿大一枝黄花植株中氮质量分数仅稍低于其他草本植物,磷质量分数却显著高于其他植物,可以认为其对氮、磷元素的吸收、积累能力远高于其他草本植物,这可能是加拿大一枝黄花得以在河岸带特殊环境中成功入侵的机理.     

低污染水生态净化组合技术应用

为有效提升低污染水体环境质量,采用生态净化组合技术,通过对环境基底改造、水质生物强化、水生植物恢复、水景观构建等处理技术的集成与优化,构建以活水为基础、以生态净化为核心、兼顾景观提升的低污染水体水环境组合整治系统. 结果表明,该组合技术成功恢复大型水生植物18种,水生植物覆盖率达90%,形成由挺水植物、浮水植物和沉水植物组成的良性水生态系统. 组合生态净化工程实施后,底泥pH由6.80~7.60升至7.30~7.90,E_h(氧化还原电位)由-210~-150 mV升至-62~31 mV,底质生境得到显著改善;水体透明度由15~35 cm显著升至83~145 cm,下层水体ρ(DO)由0.48~1.03 mg/L升至3.43~15.61 mg/L,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的削减率分别达到76%、85%和92%;水体浮游植物总数和总生物量分别减少了84.0%和90.6%,浮游植物群丛类型由富营养蓝藻(平裂藻)型转变为中-富营养混合型. 因此,水生态净化组合技术可有效净化低污染水的同时,还可提高水生态系统多样性.      

基于改进耗散结构理论的地铁隧道塌方演化过程分析

为了准确描述地铁隧道塌方的演化过程,首先分析了地铁隧道塌方演化的一般规律,从理论分析角度探寻能描述塌方演化过程的方法,针对传统的热力学耗散结构理论的缺陷,对其进行改进,表现在:1)熵是一个状态函数,不能直接输入或输出,只能依附于一定的能量之上,即以塌方“负熵变能”取代“负熵”描述塌方耗散结构的形成过程;2)负熵变能包括直接负熵变能和间接负熵变能,传统理论没有考虑间接负熵变能,引入广义负熵的概念,并以此推导塌方能量损伤演化方程.把改进的耗散结构理论引入到地铁隧道施工塌方孕险机理研究中,建立了塌方负熵变能(有序化能量)和广义负熵变能(广义有序化能量)损伤演化方程,并运用负熵变能对塌方耗散结构进行了分析.     

甲醛经口染毒致小鼠脏器损伤和炎症反应的研究

为探讨在单独染毒和卵清蛋白(OVA)联合致敏的条件下,甲醛灌胃染毒对小鼠造成的毒性效应,将雄性Balb/c小鼠随机分为7组:对照组(蒸馏水组);OVA致敏组;2mg/(kg·d) FA(甲醛)组;20mg/(kg·d) FA组;200mg/(kg·d) FA组;200mg/(kg·d)FA+ OVA组;200mg/(kg·d) FA+ OVA +MT(褪黑素)组,以蒸馏水和不同浓度甲醛溶液灌胃,连续21d. OVA致敏组,200mg/(kg·d) FA+ OVA组,200mg/(kg·d) FA+ OVA +MT组在第6,13,20d进行腹腔注射OVA致敏;此外,200mg/(kg·d) FA+ OVA +MT组,每天用1.0mg/mL褪黑素灌胃小鼠(小鼠灌胃剂量10mg/(kg·d)),连续21d.检测肝,肾和肺组织中活性氧自由基(ROS),丙二醛(MDA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量,并采用ELISA法检测肝组织中IL-4和IFN-γ的水平.结果表明,与对照组相比,甲醛浓度为200mg/(kg·d),小鼠肝脏ROS含量增加(P<0.05),MDA含量增加以及小鼠肾脏GSH含量降低,均有显著性差异(P<0.05).OVA作为致敏剂,甲醛浓度为200mg/(kg·d)时,肝组织中IL-4(Interleukin-4)含量增加(P<0.01),10mg/(kg·d)褪黑素能够降低200mg/(kg·d)甲醛+OVA染毒小鼠肝脏内ROS含量(P<0.05).综上,200mg/(kg·d)甲醛灌胃染毒能使小鼠产生氧化损伤和炎症反应, ROS, MDA水平上升(P<0.05),GSH水平下降(P<0.05),肝脏中细胞因子IL-4水平上升(P<0.01), IFN-γ水平下降(P<0.05).     

土壤团聚体与微生物相互作用研究

土壤团聚体是土壤生态系统中重要的组成部分,影响着土壤的物理、化学和生物学性质,它的形成是生命和非生命物质共同作用的结果,其中微生物是形成土壤团聚体最活跃的生物因素。土壤团聚体和微生物是不可分割的,前者是后者存在的场所,后者是前者形成的主要因素。土壤微生物通过直接改造或物理缠绕、分泌有机物或者改变土壤疏水性等机制影响土壤有机质的分异和土壤团聚结构的形成和稳定;同时,土壤团聚结构的动态变化又反馈控制土壤微生物活动和土壤有机质组分的分异作用,使得土壤团聚结构-土壤有机质组分-微生物群落结构的动态变化之间存在耦合作用。该文首先综述了微生物在土壤团聚体形成中的作用,发现不同种类的微生物对不同粒级团聚体的形成和稳定机制不同,真菌对大团聚体的形成和稳定性起重要作用,来自于植物和微生物的多糖在土壤微团聚体的形成和稳定中起关键作用;其次,微生物在不同粒径团聚体中的组成和分布不同,大团聚体中以真菌为主,微团聚体中以细菌为主;最后探讨了目前应用广泛的研究团聚体中微生物的技术手段和未来研究思路,以期为今后的科学研究提供理论和方法上的指导。     

上海市外环林带秋季不同区域土壤动物群落结构

为了解上海市外环林带土壤动物群落的生态特征,于2010年11月对上海市外环林带香樟群落的9个样点进行系统调查.结果表明,共捕获土壤动物5 792头,分属6门12纲26个类群,优势类群有轮虫纲(Rotatoria)、涡虫纲(Turbellaria)、线虫纲(Nematoda)、蜱螨目(Acarina)和弹尾目(Collembola).区域环境及建成年份对土壤动物密度都有着明显影响:城乡结合部土壤动物密度最高,工业区最低;建成年份越早,土壤动物密度越低.在垂直方向上,土壤动物存在明显的表聚性.各样点间群落相似性并没有明显的规律性,但区域环境对土壤动物相似性有一定影响.不同区域土壤动物多样性规律存在明显差异,建成年份与土壤动物群落多样性也具有明显相关性,城区样点建成年份越早,多样性指数越高,而工业区则相反.由此可见,区域环境对土壤动物存在一定影响,而外环林带的建立能够缩小不同区域之间的差异,为土壤动物群落创造适宜的小生境.     

大肠杆菌植酸酶的原核表达及酶学性质

将大肠杆菌植酸酶appA摹因重组于表达载体pET32a中,导人大肠杆菌Origami(DE3)构建工程菌Origami(DE3)-pET32aappA.对表达的appA重组植酸酶经Ni柱亲和纯化、SDS-PAGE分析表明,纯化后条带单一,酶的纯度较高.对其酶学性质的研究表明,该酶反应的比活力为3.36×106 U/mg;最适pH为4.5;最适温度为60℃ ;在80℃和85℃的耐干热能力超过耐湿热能力;在37℃下,Mg2+、Ca2+、Mn2+对酶活性有促进作用,CO2+、Cu2+、K+对酶活性有不同程度的抑制作用,而Fe3+和Zn2+对酶活性有强烈的抑制作用;此外,该酶还具有非常好的抗胃蛋白酶水解的能力和部分抗胰蛋白酶水解的能力.图8表1参21