应用O/E模型评价淮河流域典型水体底栖动物完整性健康的研究

本研究尝试采用我国已有的季风气候区底栖动物观测值(O)/期望值(E)比值模型,在无足够数量参照样点的情况下,建立淮河流域O/E指数健康评价指标体系,评价淮河流域典型水体底栖动物物种组成完整性现状.于2014年夏季(8月)和秋季(11月)分别调查了淮河流域20和25个典型水体的底栖动物和水质指标.O/E模型评价结果表明,监测点位在PC(Probabilities of Capture)0和PC≥0.5条件下,夏季和秋季的物种期望丰富度分别约为25和9.所有25个点位中,仅1个点位为健康,其余为一般或较差;模型控制自然梯度后O/E0和O/E50值均没有显著的季节性差异(p=0.565和0.229).环境胁迫因子(TN、EC、CODCr和p H)和土地覆盖数据(水体比例、湿地比例、裸地比例、森林比例和草地比例)对秋季O/E50和O/E50-null的解释量高于夏季,TN是能够解释淮河流域典型水体夏季O/E指数变异最多的环境因子,p H和CODCr是能够解释秋季O/E指数变异最多的环境因子.研究表明,在缺少有效参照点位构建评价指标体系的情况下,在淮河流域应用已经构建的季风气候区底栖动物O/E指数模型进行健康评价是比较可靠的方法.     

一株石油降解赤红球菌(Rhodococcus rubber)特性及处理含油废水研究

从石油污染土壤筛选出一株高效石油降解菌JC-106,经细菌形态学、生理生化及16S r DNA序列分析鉴定为赤红球菌(Rhodococcus rubber).在温度15~40℃、初始p H 6~8、盐度0~4%条件下培养生长良好.该菌能利用十二烷、二十四烷、正辛烷、邻苯二酚、蒽、萘为唯一碳源生长.在较低温度下能有效降解原油,在15和35℃培养15 d对原油降解率分别为41.61%和58.18%,GC-MS分析发现原油组分中正构烷烃(C14~C44)降解率达到96.13%.在含1000 mg·L~(-1)原油的人工废水中加入2%(V/V)赤红球菌JC-106菌悬液,采用SBR间歇式活性污泥法处理含油废水,15 d后出水COD、NH_4+-N、TP平均去除率分别为96.49%、96.88%、99.15%,原油去除率为92.43%,对照组原油去除率仅为53.80%.JC-106在含油废水中稳定生长,数量维持在4.8×1010~1.0×1011cfu·mL~(-1)左右.     

间歇曝气SBR与传统SBR处理养猪沼液的比较研究

采用间歇曝气序批式反应器(intermittently aerated sequencing batch reactor,IASBR)和传统序批式反应器(SBR)处理养猪沼液,研究进水中化学需氧量(COD)与总氮(TN)比值(COD/TN)和运行负荷对污染物去除效果的影响.结果表明,在进水COD/TN约为2.2、氨氮负荷为(0.12±0.04)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率分别为97.2%±4.4%、81.5%±7.5%、88.5%±2.4%,优于SBR的78.3%±19.6%、79.8%±4.9%、86.6%±3.2%;当氨氮负荷提高至(0.18±0.02)kg·(m3·d)-1时,IASBR中的氨氮、TN和有机物去除率略有降低,分别为92.4%±7.3%、77.5%±5.3%、86.4%±2.2%,但仍然优于SBR中的相应去除率78.1%±15.4%、61.8%±11.2%、81.8%±5.6%.在氨氮负荷为(0.20±0.01)kg·(m3·d)-1下,提高进水COD/TN至约3.0,则IASBR和SBR的污染物去除能力较进水COD/TN为2.2时有显著提升,IASBR中氨氮、TN和有机物去除率分别达到99.6%±0.2%、91.5%±2.9%和92.0%±0.9%,仍然高于SBR的90.2%±1.4%、83.0%±1.9%、90.2%±0.5%.总体而言,相较SBR,IASBR对TN和氨氮的去除更高效、耐冲击负荷能力更强,因此对养猪沼液等低碳氮比的废水更为适用.     

集雨种植下不同沟垄比对土壤呼吸的影响及其对水热因子的响应

为探明不同宽度沟垄集雨种植下土壤呼吸对土壤水热因子的响应机制,对比研究了沟垄比分别为20 cm∶40 cm(P40)、30 cm∶30 cm(P30)、40 cm∶20 cm(P20)的沟垄集雨种植和平作种植(CP)下冬小麦的土壤呼吸动态变化,及其与土壤温度和水分的关系.结果表明,4个处理的土壤呼吸速率在越冬期最低,返青期开始升高,扬花期前后达到峰值,之后逐渐降低.沟垄集雨处理土壤呼吸速率表现为P40P30P20,垄宽增加使呼吸速率提高1.2%~18.4%;苗期和越冬期,沟垄集雨种植提高了土壤呼吸速率,表现为P40P30P20CP,其中苗期3个沟垄集雨处理均显著高于CP(P0.05),越冬期P40处理显著高于CP;苗期和越冬期沟垄集雨种植提高了土壤温度,拔节期至成熟期CP土壤温度高于沟垄集雨处理;沟垄集雨种植能有效蓄水保墒,随着垄宽的增加集雨效果越好,苗期至拔节期降雨稀少,7.6 cm和12 cm土层土壤含水量均表现为P40P30P20CP.相关分析表明,土壤呼吸与温度的相关系数达极显著水平(P0.01),P40和P30的土壤呼吸与水分的相关系数小于P20和CP;水热双因子二次方程模型能解释呼吸变化的61.7%~74.1%,温度指数模型能解释50.3%~68.2%.本研究结果为沟垄集雨种植的生态效益评估提供理论依据.     

施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.     

太湖流域城乡用地扩张对河网的空间占用机制初探

城乡景观改变了河网结构的自然演进,致使河流洪水调蓄、生物多样性等功能退化。论文提出基于区域尺度分析城乡用地扩张对河流干扰的空间概念——城乡内河,直接把流域河流集合体的拓扑结构与城乡用地联系起来,并通过城乡内河密度URRD和490个小流域单元,揭示太湖流域城乡发展最快时期用地扩张对河网的空间影响机制：URRD值从1985年的57.10 m/km²增长到2010年的122.28 m/km²,翻了一番,等级结构由低级主导到高级领先,明显沿重点发展轴线以城镇为核心向四周蔓延,局地呈现负增长;分析表明,URRD与河网密度RD相关弱,与城乡用地密度URD相关显著,但不同URD阶段URRD-URD相关系数不同,即URD 0~15%和25%~40%区段URRD-URD相关最高;通过小流域样本统计与典型样本案例分析,初步揭示城乡内河的分布差异是不同增长阶段新增城乡用地空间增长模式差异（相对河网的位置与集聚性）的结果,由此建议针对不同城乡发展阶段采取保护、防卫、创建等城乡-河流整体协调的空间策略。     

基于选择实验法的城市生态系统服务价值评估——以四川温江为例

对城市生态系统服务价值的全面认知是实现城市生态系统可持续发展的基础。论文以四川温江为例,首先,基于选择实验法,构建城市生态系统服务功能属性指标和设置属性水平,了解温江居民对不同状态水平的选择偏好;然后,采用Mixed Logit模型对居民城市生态系统服务效用函数进行拟合,探讨生态系统服务各属性隐含价格和居民补偿剩余;最后,对温江城市生态系统服务价值进行评估。结果表明：1）温江居民对于城市生态系统服务功能偏好由高到低分别为城市小气候、水环境、空气质量、城市噪声污染和休闲娱乐文化。2）各生态系统服务功能属性指标隐含价格分别为：为了在5 a内实现温江城市生态系统服务功能各指标预设目标,空气质量达标天数比率每提高1%,当地居民支付意愿为399.45元/(人·a);河流综合污染指数每下降1%,当地居民支付意愿为564.03元/(人·a);一类地区环境噪声比每降低1%,当地居民支付意愿为295.25元/(人·a);夏季最高温度比每提高1%,当地居民支付意愿为630.81元/(人·a);人均公共绿地面积比重每提高1%,当地居民支付意愿为219.29元/(人·a)。3）为在5 a内实现目标,温江居民的整体人均意愿支付成本为113.59元/(人·a),据此可以计算得出目前温江城市生态系统服务全价值为3 733.08万元/a。     

基于水量变化的塔里木河统一管理成效评价

为科学明确评价塔里木河统一管理成效,论文基于源流及干流的来水与耗水量数据,利用非参数检验、周期叠加模型等构建人类活动对源流区水量影响分离模型,进而结合距平百分比和变异系数等参数,对比分析统一管理措施对塔里木河利用管理水平的影响,结果表明：1）人类活动对源流区水资源的影响程度在1994—2001、2002—2010、2011—2013年呈减弱趋势,流域过度引水的现象得到一定的好转,源流区水资源利用水平和管理效能提高;2）实施统一管理后,干流来水保证度提高,干流来水距平百分比的变异系数由-4.67减小至0.33,源流与干流来水距平百分比差异的平均值由-19.6%变为-4.9%,且源流干流来水差异值累积距平曲线由上升转为下降,源流和干流来水的波动性减弱,尤其是干流来水波动性要弱于源流,同时源流及干流来水更具协调性,管理部门对塔里木河径流的调度和管控能力明显提升,统一管理成效显著。     

基于平稳与非平稳GEV模型的鄱阳湖流域极值降水模拟

论文基于鄱阳湖流域降水数据,采用平稳和非平稳GEV模型进行极值降水的模拟和分析。检测各站年最大1 d降水量序列（AMS1）的非平稳特征,将时间作为位置参数的协变量进行非平稳AMS1序列的GEV模拟。结果表明：1）鄱阳湖流域AMS1序列的形状参数基本均大于0,服从Fréchet分布;位置和尺度参数的空间分布较一致,形状参数则有差异。2）在较高重现期下由轮廓似然方法估计的置信区间比Delta方法更准确;重现水平的轮廓似然函数曲线在较高重现期之下呈较显著不对称性。3）不同重现期下的鄱阳湖流域极值降水等值线图的空间分布特征,与位置和尺度参数的分布图更为接近,与形状参数的差别则较大。4）基于非平稳GEV模型得到赣县站随时间变化的极值降水设计值,其在1951年的100 a一遇设计值到2010年下降为接近50 a一遇,预示着未来发生极值降水和洪灾的风险加大。     

烟台夹河河口海水混合过程的地球化学特征研究

海(咸)水混入是河口河水重要的地质过程,深刻地影响河水地球化学过程。本文系统采集夹河河口水样,分析海淡水混合过程的地球化学特征。结果表明,远离河口段(J10~J14)为淡水性质,主要受水-岩作用及人类活动等影响;近河口段(J1~J8)海水混入严重,F~-、Cl~-、Br~-、SO~(2-)_4、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、盐度等明显较高,主要受海水混入影响。近河口段存在Na-Ca离子交换过程,约占Na~+总量的0.9%~1.5%,离子交换量随海水混入比例增加而增加,Na~+离子交换量与K~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Br~-、F~-、SO~(2-)_4离子交换量相关,且河水离子含量与盐度回归系数略低于与盐度、Na~+交换量回归系数,表明河口段河水离子交换影响河水地球化学特征。