亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

基于生命周期评价的风力发电机碳足迹分析

本文以我国市场占用率最高的2 MW双馈式风力发电机为研究对象,采用生命周期评价(LCA)方法,核算其全生命周期过程的碳足迹和总能量需求,分析风力发电机不同生命周期阶段的环境影响,识别其减碳潜力.研究结果表明,风力发电机生产阶段、运输阶段、运行阶段和废弃处理处置阶段的碳足迹(以CO2-eq计,下同)分别为1701 t、61 t、255 t和-325 t;各生命周期阶段的总能量需求分别为10413 GJ、701 GJ、1561.95 GJ和-1081 GJ.风力发电机的碳足迹和总能量需求主要来源于生产阶段,废弃处理处置阶段材料的回收利用有效的降低了生命周期的碳足迹和总能量需求.生产阶段的碳足迹和总能量需求分别占全生命周期碳足迹和总能量需求的101%和90%;废弃处置阶段对碳足迹和总能量需求的贡献为-19%和-10%.每1k Wh风力发电的碳足迹和总能量需求分别为20.7 g和0.14 MJ,风力发电机的能量回收期为0.79年.敏感性分析表明,风力发电机的质量和废弃处置阶段的金属回收率都是风力发电机总能量需求和碳足迹的影响因素.     

运行参数对水蚯蚓生物吸持六价铬性能影响研究

水蚯蚓能通过摄食剩余污泥而使污泥减量,但剩余污泥中常含有各种重金属污染物.本文以颤蚓科蠕虫(Tubificidae)为研究对象,以六价铬为典型重金属污染物,考察运行工艺参数:初始铬浓度、p H、水蚯蚓投加量和温度对水蚯蚓吸持六价铬的影响.实验结果表明,在研究浓度范围内(0.1~8.0 mg·L-1),水蚯蚓对六价铬的吸持速率随铬浓度的增大而加快,单位质量吸持量从14.4 mg·kg-1(以干重计,下同)增加到312.7 mg·kg-1,但六价铬的吸持率却随Cr6+初始浓度的增加而降低;p H从6.0增加到8.0,水蚯蚓对六价铬的吸持速率随p H的上升而提高,吸持率和单位质量吸持量先明显增强,p H达到7.5后逐渐趋于平衡,即吸持最佳p H为7.5;水蚯蚓投加量从1.0 g(以湿重计,下同)增加到5.0 g时,吸持速率及吸持率均上升,但单位质量吸持量却随着水蚯蚓投加量的增加而减少;当温度在10~20℃范围内时,水蚯蚓对六价铬的吸持速率相对较慢,到25℃时,吸持速率明显加快,吸持率和单位质量水蚯蚓的吸持量的变化趋势与吸持速率的变化相一致,但当温度达到30℃,水蚯蚓会大量死亡,综合考虑,处理系统最佳温度宜控制在25℃.     

麦秆酸预处理后与猪粪混合发酵提高产气量的效应研究

为了研究不同水平的酸处理对麦秆混合发酵过程中各指标变化的影响,本试验通过测定不同醋酸浓度、时间处理后的麦秆与猪粪混合厌氧发酵进程中还原糖、挥发性脂肪酸(VFA)含量,以及p H值变化和甲烷产量,探究各指标的关系并优化得出最佳醋酸处理组合,以期为酸预处理混合发酵实现高甲烷产量提供可靠的理论依据.结果表明,醋酸处理后的麦秆通过与猪粪混合发酵可明显提高甲烷单位产量,增幅为124.28%~207.40%.发酵过程中还原糖、VFA、p H值间相互影响.通过响应面法建立模型,得到醋酸处理的最优组合为浓度3.35%、时间6.75d,最大甲烷单位产量751.97 m L·g-1(以VS计).     

铁还原菌shewanella oneidensis MR-1对根表铁膜中砷运移的影响

水稻根表铁膜是控制砷在根际-植物体系转运的重要区域,但是其中铁还原微生物对砷运移的作用并不清楚.实验以吸附砷磷的水铁矿以及野外采集水稻根系为研究对象,分析铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1还原铁膜内铁氧化物过程中,铁还原、砷释放和固定速率.研究表明铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1可以将水稻根表铁膜中的Fe(Ⅲ)快速还原为Fe(Ⅱ)并释放到溶液中.溶液中的砷在48 h内达到最大值18μmol·L-1,之后逐渐下降,120 h之后,与最大值相比减少了约60%.利用吸附砷的水铁矿模拟铁膜砷释放过程发现,微生物的固定作用是造成溶液中砷含量下降的主要原因之一.本研究表明,促进根际微生物的大量生长,可能是降低土壤环境中砷风险的途径之一.     

南方灵芝子实体的化学成分

南方灵芝[Ganoderma australe(Fr.)Pat.,Bull.]为一种常见的生长在阔叶树枯立木、倒木和伐桩上的灵芝属真菌,具有很好的药用和保健价值.采用硅胶、凝胶柱色谱、反相ODS柱和高效液相色谱等方法从野生南方灵芝子实体的乙醇提取物中分离到14个化合物,结合核磁共振(1H-NMR,13C-NMR)、质谱(MS)、红外(IR)、紫外(UV)等波谱技术将其分别鉴定为灵芝烯酸G甲酯(Methyl ganoderenate G,1)、灵芝烯酸G(Ganoderenic acid G,2)、灵芝烯酸A(Ganoderenic acid A,3)、灵芝烯酸A甲酯(Methyl ganoderenate A,4)、灵芝烯酸D(Ganoderenic acid D,5)、灵芝烯酸F(Ganoderenic acid F,6)、灵芝酸AP(Ganoderic acid AP,7)、7β,23α-dihydroxy-3,11,15-trioxolanosta-8,20E(22)-dien-26-oic acid(8)、Elfvingic acid A(9)、3β,5α-dihydroxy-(22E,24R)-ergosta-7,22-dien-6-one(10)、对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid,11)、3-羟基-4-甲氧基苯甲酸(3-hydroxy-4-methoxybenzoic acid,12)、油酸-α-单甘油酯(9-octadecenoic acid-2,3-dihydroxypropyl ester,13)及谷甾醇(β-sitosterol,14).其中,化合物1为新化合物,化合物1-9为从南方灵芝中首次分离得到的羊毛甾烷型三萜化合物.     

岷江上游高山森林冬季河流中凋落叶碳、氮和磷元素动态特征

高山森林河流中凋落叶元素释放动态不仅是生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,而且是森林养分流失的主要过程,并可能与冬季雪被和冻融导致的水环境变化密切相关.以岷江上游高山森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为对象,采用凋落叶分解袋法,研究冬季不同冻融时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流中凋落叶碳(C)、氮(N)和磷(P)元素动态特征.康定柳、方枝柏和四川红杉凋落叶C(14.6%-47.7%)、N(22.3%-58.5%)和P(4.8%-20.5%)元素在整个冬季均表现为明显的释放现象,而高山杜鹃凋落叶C(-7.3%)和N(-62.7%)表现为明显的负释放(富集)现象,P(0.7%)表现为微量的释放现象.整体而言,凋落叶分解过程中C、N和P元素在冬季的冻结初期、冻结期和融化期整体表现为释放—富集—释放的模式,但康定柳和方枝柏凋落叶N表现为富集—富集—释放模式,方枝柏凋落叶P表现为释放—富集—富集模式.同时,凋落叶C、N和P元素的释放率受河流水温、p H、电导率和C、N、P营养元素等水体环境因子的显著影响.这些结果表明高山森林河流水环境特征显著影响了凋落叶分解过程中元素动态及其相关的物质循环过程,但影响程度受到凋落叶种类和基质质量的控制.     

中国森林凋落叶氮、磷化学计量特征及控制因素

建立中国森林凋落叶养分浓度及其化学计量比数据库,分析养分浓度及其化学计量比与主要环境因素之间的关系,对预测中国森林生态系统生物地球化学循环具有重要意义.通过收集已报道的中国森林凋落叶氮(N)、磷(P)浓度及其相关变量,探讨地理因素(纬度,LAT)、气候因素(年平均气温,MAT和年平均降水量,MAP)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶N、P和N/P的影响.结果显示,N浓度和N/P随LAT的升高而降低,P浓度随LAT的升高而升高;N浓度和N/P随MAT和MAP的升高而升高,而P浓度随MAT和MAP的升高而降低;常绿树种和落叶树种N浓度差异不显著,落叶树种P浓度比常绿树种高53%,而N/P比常绿树种低57%;相反,阔叶树种N浓度比针叶树种的高37%,而P浓度和N/P在两者之间没有显著差异.综上,中国森林凋落叶N、P及N/P受环境因素和叶特性综合影响,特别是气候因素对凋落叶P浓度和N/P的影响尤为显著,这为预测全球气候变暖背景下森林物质循环提供了理论依据.     

超高压工程电缆绝缘油对海洋生物的生态毒性效应

随着超高压联网工程建设项目不断增多,取得巨大经济效益的同时,其电缆安全性日益受到关注。采用标准实验方法,研究电缆绝缘油对8种占据不同生态位的海洋生物(费氏弧菌(Vibrio fischeri)、牟氏角毛藻(Chaetoceros mueleri)、卤虫(Artemia sp.)、蒙古裸腹溞(Moina mongolica)、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)、裸项栉鰕虎鱼(Ctenogobius gymnauchen)、双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum))的急性毒性,同时进行了电缆绝缘油对裸项栉鰕虎鱼14 d延长毒性实验和电缆绝缘油对蒙古裸腹溞的慢性毒性。结果表明,电缆绝缘油在50%饱和溶解浓度下未对费氏弧菌产生明显的发光抑制作用;对牟氏角毛藻、凡纳滨对虾、裸项栉鰕虎鱼、双齿围沙蚕和菲律宾蛤仔等5种生物未表现出急性毒性影响,其LC50均大于饱和浓度;对卤虫的96 h-LC50为17.07%,LOEC为12.5%,NOEC为6.25%;对蒙古裸腹溞96 h-LC50为29.75%,LOEC为25.0%,NOEC为12.5%;电缆绝缘油对卤虫和蒙古裸腹溞有剧毒。对裸项栉鰕虎鱼成鱼14 d延长毒性LC50大于500 000 mg·L~(-1);对蒙古裸腹溞母溞存活数的NOEC为625μg·L~(-1),LOEC为1 250μg·L~(-1);对母溞存活期的NOEC为312μg·L~(-1),LOEC为625μg·L~(-1);对产胎数的NOEC为625μg·L~(-1),LOEC为1 250μg·L~(-1);对产幼溞数的NOEC为625μg·L~(-1),LOEC为1 250μg·L~(-1)。