青藏高原湖泊水质变化及现状评价

为探讨青藏高原湖泊水质变化及现状,于2016年9—10月在青藏高原面上东北部G315沿线,中部S301、S302、S206沿线,南部G219、G318沿线及叶如藏布流域采集湖泊水样,通过实验最终得到33个湖泊水样数据,包括22个构造湖和11个冰湖;同时,分析了湖泊水化学指标浓度、水化学组成和湖水矿化度空间分布,并与20世纪90年代以前湖泊矿化度做对比,以揭示青藏高原近几十年湖泊水质变化及驱动因素,探讨青藏高原湖泊水质现状.结果显示:(1)青藏高原湖泊水化学指标浓度和水化学组成差异显著,构造湖水样水化学指标浓度远高于冰湖水样.按离子总量分类,22个构造湖有6个淡水湖、4个微咸水湖、1个咸水湖、11个盐湖;而11个冰湖均属于淡水湖;按湖水化学类型分类,22个构造湖有6个为Ca~(2+)(Mg~(2+))-SO_4~(2-)型湖泊,16个为Na~+(K~+)-Cl~-型湖泊,而11个冰湖均为Ca~(2+)(Mg~(2+))-SO_4~(2-)型湖泊.(2)青藏高原湖水矿化度时空差异显著,自高纬向低纬湖泊矿化度降低,与20世纪90年代前对比研究发现,青藏高原部分湖泊矿化度较90年代前降低,湖泊水体呈淡化趋势,可能与青藏高原地区气候变暖、降水量和冰川融水增加、蒸发减少有关.(3)由于受地理环境、气候条件及水化学特性的共同影响,青藏高原大部分构造湖pH值、TDS严重超标,其次有6个湖泊也受到F-的污染;冰湖水体受到Fe、Mn、Cr、Ni的污染较为严重,尤其重金属元素Cr、Ni超标极为严重,可能与人类活动有关.     

磷酸改性水生植物生物炭吸附微囊藻毒素-LR及其影响因素

将水生植物制成生物炭是水生植物资源化利用的新方式,本研究将两种水生植物苦草和狐尾藻在不同温度下热解制备生物炭并用磷酸进行改性,探究了生物炭对水中微囊藻毒素（以MC-LR为例）去除的影响,并研究了其对MC-LR的吸附动力学及影响因素.同时,采用扫描电镜、元素分析、比表面及孔径分析、FTIR和XPS对生物炭进行表征.结果表明,生物炭表面含有丰富的含氧官能团,更高热解温度制备的生物炭具有更丰富的孔隙,对MC-LR的去除率也更高.生物炭对MC-LR的吸附符合准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型.离子强度对生物炭吸附的影响较小,而较高的pH、较大分子量的DOM会抑制吸附.磷酸改性能提高生物炭的吸附性能,并且减弱pH和DOM对生物炭吸附效果的影响.综上,利用水生植物制备的改性生物炭可用于吸附MC-LR,为控制水体中的微囊藻毒素污染提供了新的思路和理论依据.     

快速城市化区河流温室气体排放的时空特征及驱动因素

河流是大气温室气体重要的排放源,近十多年来全球城市化导致河流生态系统各要素发生改变,对河流水体温室气体排放产生影响.为研究快速城市化区不同土地利用方式下河流温室气体排放的时空特征及其影响因素,采用薄边界层模型法,于2014年9月(秋季)和12月(冬季)及2015年3月(春季)和6月(夏季)的晴天对重庆市区内梁滩河干、支流水体pCO_2、CH_4、N_2O溶存浓度进行监测.结果表明,梁滩河干、支流水体pCO_2范围为(23. 38±34. 89)～(1395. 33±55. 45) Pa、CH_4溶存浓度范围(65. 09±28. 09)～(6 021. 36±94. 36) nmol·L~(-1)、N_2O溶存浓度范围为(29. 47±5. 16)～(510. 28±18. 34)nmol·L~(-1); CO_2、CH_4和N_2O排放通量分别为-6. 1～786. 9、0. 31～27. 62和0. 06～1. 08 mmol·(m~2·d)~(-1);流域水体温室气体浓度空间格局与快速城市化带来的污染负荷空间梯度吻合,干流温室气体浓度与通量从上游向下游均呈先增加后降低,在城市化速度最快的中游出现峰值,其中城市河段CO_2和CH_4浓度约为非城市河段的2倍,同时支流水体自上游农业区向下游城市区呈显著增加;由于受到降雨、温度、外源输入的综合影响,河流CO_2排放通量呈秋季冬季夏季春季的季节模式,CH_4排放通量春季最高夏季最低,N_2O排放通量季节差异不显著.流域水体碳、氮含量均较高,水体CO_2的产生和排放不受生源要素限制,但受水温、pH、DO、叶绿素a等生物代谢因子影响; CH_4的产生和排放受水体碳、氮、磷含量和外源污水输入的共同驱动; N_2O的产生和排放主要受高N_2O浓度的城市污水排放影响.本研究认为流域快速城市化加快了河流水体温室气体排放,形成排放热源,因此城市河流温室气体排放对全球河流排放通量的贡献可能被忽视,在未来研究中应受到更多关注.     

羟胺强化亚铁活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的研究

采用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过硫酸盐(PS)体系降解对乙酰氨基酚(ACT),考察了Fe~(2+)、PS、HA投加浓度以及反应初始pH值对ACT降解效果的影响.结果表明,在反应时间为30 min,亚铁浓度为0.05 mmol·L~(-1), PS浓度为0.8 mmol·L~(-1)和初始pH为3.0的条件下,0.5 mmol·L~(-1) HA可将ACT的去除率从13%提高到90%.适量增加Fe~(2+)或HA浓度可以提高ACT的降解率,但是过高的Fe~(2+)和HA浓度会抑制ACT的降解.ACT的降解率随着PS浓度升高而提升,当PS浓度达到1.2 mmol·L~(-1)时,30 min内ACT几乎可以完全降解.ACT的降解效果随着pH的升高而降低.EPR实验表明Fe~(2+)/PS/HA体系中主要的自由基是SO■和HO~·.Na_2SO_3、NaNO_2和Na_2S_2O_3等常见的还原剂均能够强化Fe~(2+)/PS体系对ACT的降解效果,但是其对Fe~(2+)/PS体系的强化效果均比HA低.     

利用硅灰石原位改善厌氧消化微生物电解池的产气特性

厌氧消化-微生物电解池(Anaerobic digestion-Microbial electrolysis cell,AD-MEC)具有有机物降解速度快、降解率高的优点,但其所产沼气中依然存在CO_2含量较高的问题.为降低AD-MEC所产沼气中CO_2的含量,本研究将矿物碳酸化耦合入AD-MEC中,研究添加硅灰石对AD-MEC中CO_2的固定效果.实验结果表明,添加硅灰石可使AD-MEC中CO_2产生量减少40.0%,沼气中CO_2含量从10.0%±1.3%减少到4.5%±1.1%;X射线衍射(XRD)及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析表明了CaCO_3沉淀的生成,证明硅灰石介导矿物碳酸化固定了AD-MEC中的CO_2.此外,添加硅灰石使Ca~(2+)溶出,缓冲了pH,减轻了厌氧消化产酸阶段对产甲烷菌的抑制,促进了有机物的降解,可溶性化学需氧量(SCOD)去除率提高了11.2%,并使CH_4产量提高18.0%,CH_4产率达到305 mL·g~(-1),沼气中CH_4含量达到95.5%±1.2%.硅灰石的添加实现了AD-MEC中CO_2的原位捕获,同时增益了厌氧消化效果,提高了甲烷产量.     

遥感生态测量学进展

综述了当前遥感生态测量学的最新进展,重点讨论了数字相机在生态测量中的应用。其中对树冠盖度和树高测量的结果取得了显著的进展,进一步讨论了未来发展的方向。     

包气带中污染物的天然降解作用

通过包气带造纸污水中的降解试验,分析了污染物在包气带内经吸附、过滤、离子交换以及生物化学作用等净化机制,指出生物氧化作用和生物还原作用是包气带中两种主要的生物化学作用.污染物在包气带中迁移时,会在表层形成生物氧化带,在下部形成生物还原带.只有当生物还原带形成后,生化层才发育成熟,包气带对有机物能进行有效地降解和清除,具有良好的天然降解功能.并指出包气带的岩性、结构和包气带的厚度是影响包气带的降解能力重要因素.     

太湖蓝藻胞内有机质的微生物降解

蓝藻水华消亡时,藻细胞裂解会产生大量的胞内溶解性有机质（I-DOM）.本研究利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和三维荧光-平行因子分析法（EEM-PARAFAC）,考察太湖蓝藻I-DOM在微生物降解过程的组成变化,并研究了温度（20、25和30℃）和I-DOM初始浓度（5、10和20 mg·L^-1）对I-DOM生物降解的影响.结果表明,I-DOM能较好被微生物降解,14 d后,DOC的去除率为50%~74%.初始I-DOM主要包含类色氨酸组分C1（80%）,存在C2（一种广泛存在的类腐殖质,16.0%）和C3（微生物来源类腐殖质,3.7%）;几乎不含C4（微生物来源类腐殖质,0.3%）.微生物降解过程,这些组分既被消耗,同时又能被产生,呈现以下变化趋势：C1组分减少;C2组分变化趋势复杂,其先下降后增加,随后又下降;C3和C4先增加后减少.S_r、E₂：E₃和HIX指标的变化显示,降解过程中,溶液中DOM分子量增大,腐殖性增强.本实验条件的温度和I-DOM初始浓度范围均不改变各组分的变化趋势;3个温度中25℃条件下降解效果最佳;而随着I-DOM初始浓度的增加,I-DOM降解增强.结合笔者关于I-DOM光降解的研究,推断太湖水华消亡产生的DOM可能有以下的归趋：其中类色氨酸能被有效降解,而各类腐殖质难以完全降解;这些类腐殖质芳香性较强,极可能与金属物质发生作用而从水体中去除,被埋藏在沉积物中.本研究有助于探明太湖蓝藻水华消亡产生DOM的归趋.     

天鹅洲故道底栖动物群落特征及水质生物学评价

于2011年1月、5月、7月和10月按季度对天鹅洲长江故道底栖动物进行采样调查,并根据底栖动物群落结构对水质进行了生物学评价.结果表明:天鹅洲故道底栖动物有30种,其中水生昆虫14种,占46.67%;寡毛类8种,占26.67%;软体动物6种,占20.00%;其它类2种,占6.67%.优势种类为菱附摇蚊(Clinotanypus)、指突隐摇蚊(Cryptochironomus digitatus)、克拉泊水丝蚓(Limnodrilus claparedeianus)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri).底栖动物年均密度为558.37 ind·m-2,最大密度出现在冬季,春季最低;底栖动物年均生物量为14.03 g·m-2,最大生物量出现在秋季,春季最低.10个采样点中,其中8号年均密度最大,为1986.00 ind·m-2,7号年均生物量最大,为50.22 g·m-2,而6号年均密度和生物量都最小,分别为98.00ind·m-2和0.85 g·m-2.利用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(d)、科级生物指数(FBI)和综合生物污染指数(BI)对故道水质进行综合评价,显示故道水体处于中-重污染(Ⅲ-Ⅳ),相比2003~2004年(Ⅱ)其水质污染状况有所下降.