城乡河湖水系连通工程的生态环境效应

城乡河湖水系在防洪排涝、水量保障、水质改善、景观文化等方面发挥着巨大的功能和价值。在高强度人类活动和气候变化影响下,河湖水系受到了多重胁迫,严重影响了河湖生态功能的正常发挥。为了复苏河湖生态,国内外开展了大量的河湖水系连通工程实践。尽管城乡河湖水系连通工程取得了系列成就,但其直接或间接带来的滞后性的生态环境负面影响也相继显现,在部分区域加剧了原有的生态环境问题。因此,以城乡河湖水系演变与驱动为切入点,重点关注城乡河湖水系连通工程对水量、水质、水热、水盐、水生态等带来的正负生态环境效应,并提出了未来的主要研究趋势。研究可为未来城乡河湖水系连通工程减缓或消除负效应、强化正效应提供科学基础。     

FISH方法解析大辽河入海口沉积物中微生物的垂直分布特征

取大辽河人海口柱状沉积物,通过寡核苷酸荧光探针原位杂交(FISH)方法分析了沉积物中微生物数量及种群的垂直分布特征,并考察了沉积物理化特性对微生物丰度的影响.结果表明,用5-(4,6-二氯三嗪基)氨基荧光素(简称DTAF)染料染色及EUB338探针杂交检测出的微生物细胞总数及细菌数量随沉积物深度呈现相同变化趋势.在沉积物表层(0-5cm)和中间层(23.5-29.5 cm)数量相对较高.细胞总数为7.9×108-20.1×108cell·cm-3,细菌数量为5.1×108-14.4×108个·cm-3,细菌检出率平均值为75.4%.用ALF1b、BET42a和GAM42a探针检测出α-、β和γ-变形杆菌在柱状沉积物中的普遍存在,α-、β和γ-变形杆菌检出量占细胞总数的25.O%-65.6%,其中以γ-变形杆菌为优势菌,其检出率为9.8%-40.8%.用ARCH915探针检测出的古细菌数量占细胞总量的1.0%-11.8%.总体看来,沉积物中微生物数量与沉积物的粘土含量呈正相关,在一定程度上受总有机碳影响,但与汞含量关系不明显.     

觉华岛海域人工鱼礁生态系统能量传递与功能研究

人工鱼礁是海洋牧场建设的重要组成部分,阐明其系统结构特征及能量流动规律是评估人工鱼礁资源养护和生态修复的重要基础。本文以辽东湾觉华岛海域人工鱼礁生态系统为研究对象,基于2019年春、夏、秋季的生物资源调查,通过稳定同位素技术和生态通道（Ecopath）模型构建了该人工鱼礁系统的生态通道模型,揭示了人工鱼礁建设的生态修复效果。研究结果显示,该生态系统以牧食食物链占主导,营养级为1～4.10,最高营养级为鲬,关键种为日本蟳。系统总能量传递效率为6.28%,35.08%的能量未进一步利用,流入碎屑。总初级生产/总呼吸为2.98,显示该系统为自养演替;联结指数为0.28,系统杂食指数为0.32,Finn's循环指数为6.08%,平均能流路径长度为2.49,说明该系统的生态系统规模、物质再循环率、复杂度及稳定性均较高,但仍处于发育阶段,距离成熟系统仍有一定差距。     

人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应研究进展

明确人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应极为重要,可为流域高质量发展提供支撑。从流域水土环境历史演变特征、流域水土环境演变过程机理、流域水土环境效应评估三个方面概述了国内外针对人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应方面的研究现状及其发展动态,分析了目前研究的不足,并指出未来的研究应从流域整体的角度出发探讨流域水土环境演变规律及人类活动对其的影响,同时关注流域水土环境演变的未来影响。     

水体颗粒物的粒径和组成对多环芳烃生物降解的影响

采用模拟实验方法,研究黄河水体颗粒物的粒径和组成对苯并[a]芘和的生物降解速率的影响及影响机制.结果表明,苯并[a]芘和在水/颗粒物混合体系的降解符合一级动力学规律,颗粒物的存在促进了二者的生物降解,并且中沙(7～25μm)的促进作用最大,细沙(<7μm)次之,粗沙(>25μm)最小.在中沙、细沙和粗沙体系中,苯并[a]芘的一级动力学常数分别为0.024 8d^-1、0.021 2d^-1、0.019 2d^-1,的一级动力学常数分别为0.028 8d^-1、0.026 1d^-1、0.021 8d^-1.其影响机制主要包括:①颗粒物的存在促进了体系中多环芳烃降解菌的增长,且中沙和细沙体系中微生物增长快于粗沙体系.②多环芳烃(PAHs)吸附于颗粒物表面,其解吸作用使得颗粒物附近PAHs的浓度相对较高,且由于微生物也主要生长于水/颗粒物界面,这样使得微生物和PAHs接触的机会增大.由于中沙和细沙体系中颗粒物对微生物和PAHs的吸附作用均远大于粗沙体系,因此使得中沙和细沙体系中PAHs的降解速率大于粗沙体系.另外,与中沙相比,细沙对PAHs的吸附作用更强,解吸相对困难,从而使细沙体系中PAHs的降解速率低于中沙体系.     

全国非点源污染分区分级

从非点源污染产生和迁移的水文过程机理出发,结合中国<水资源分区>和<中国水文区划>,提出了全国非点源污染分区分级体系;在地理信息系统(GIS)空间数据库支持下,基于非点源污染负荷产生和迁移的规律分析,在全国范围内进行了非点源污染分区分级,进而初步绘制全国非点源分区分级图,确定了全国非点源污染负荷估算模型的空间框架.全国非点源污染分区分级体系包括5级,非点源污染一级区为中国主要十大流域;主干河流自然流域分区作为非点源污染的二级区,共80个;在二级区基础上,依据非点源污染产生的水文气候特征,划分三级区共214个;在三级分区内,以影响非点源污染产生、迁移和转化的产汇流条件、社会经济结构、地形条件等为指标,划分非点源污染的四级分区322个;五级分区以非点源污染类型为标准进行划分.     

低温下浮水植物型表面流人工湿地中有机氮的去除

在以有机氮(ORN)为主要氮组分的富营养化水体中,采用批量培养方式对比研究了水温为6.8～7.2 ℃时浮水植物系统(水葫芦和浮萍)、泡沫板系统(无生命覆盖系统)及空白系统(无覆盖物系统)中氮组分的转化与去除,并探讨了水温为9.5～13.1 ℃时水葫芦系统中不同起始ρ(COD_Cr) (27～148 mg/L)对污染物去除的影响. 结果表明:不同系统对比试验中,水葫芦和浮萍系统ORN的去除率分别为83%和63%,总氮(TN)的去除率分别为50%和59%,高于泡沫板系统(ORN去除率为39%,TN去除率为39%)和空白系统(ORN去除率为48%,TN去除率为43%),2种植物系统中COD_Cr的去除率分别为75%和54%,与空白系统(63%)相差不大,但高于泡沫板系统(38%). 随着起始ρ(COD_Cr)的提高,水葫芦系统中水体缺氧状况加剧,ORN去除率由85%下降到66%,同时TN去除率由19%提高至45%.      

北京城区道路灰尘重金属和多环芳烃污染状况探析

研究了北京市不同功能区道路灰尘中重金属Cd、Hg、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和16种多环芳烃(PAHs)的分布状况和污染水平.结果表明,北京市道路灰尘中重金属Cd、Hg、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的浓度的平均值分别为710 ng/g、307 ng/g、85.0μg/g、78.3μg/g、41.1μg/g、69.6μg/g和248.5μg/g,显著低于世界上已有调研的大多数城市和国内的沈阳市和上海市;道路灰尘中∑16PAHs的浓度的平均值为0.398μg/g,也大大低于国内已有调研的邯郸市、天津市和上海市.弗里德曼非参数检验表明各功能区道路灰尘中重金属含量存在显著差异:居民居住区和绿化区域道路灰尘上重金属和PAHs的吸附量较小,而在机动车密度较大,车辆行驶较慢的城市交通区的道路灰尘上重金属和PAHs的污染都较严重.道路灰尘重金属浓度ZnCrCuPbNiCdHg,这种污染状况与世界其他各大城市是一致的.地积累指数评价法表明北京市道路灰尘上Cd、Zn和Cu处于中度污染水平,Cr和Pb处于轻度污染水平,Ni处于无实际污染水平.∑16PAHs的污染水平在不同功能区的差异比较大:公园道路灰尘为无污染至轻度污染水平,居民区道路灰尘处于中度至严重污染水平,交通密集区PAHs处于严重污染至极度污染水平.重金属和PAHs的质量负荷主要集中在粒径300μm的道路灰尘上,因此城市清扫车在去除地表颗粒物时不仅应当关注小尺度的颗粒物,应该通过升级除尘装备,尽量去除300μm以下的道路灰尘.     

邻苯二甲酸酯在河流沉积物上的不可逆吸附行为

采用平衡吸附实验和循环吸附/解吸实验,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸双-(2-乙基-己基)酯(DEHP)在长江和黄河沉积物样品中的吸附特性和不可逆吸附作用.平衡吸附实验结果表明,DMP和DEHP在沉积物上的lgKoc均高于文献报道值,说明沉积物对PAEs的吸附不仅包括在有机质上的分配作用,而且还存在其他吸附过程.循环吸附/解吸实验结果表明,沉积物对DMP和DEHP的吸附包括可逆的线性吸附和不可逆的非线性吸附.DMP和DEHP在4种沉积物样品上的最大不可逆吸附量分别为125.19～337.37μg/g和515.89～591.41μg/g,且最大不可逆吸附量与沉积物的比表面积,阳离子交换量,黑炭含量等呈正相关.DMP可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkroecv)为3.69～4.98L/kg,该值仍大于文献报道的Koc值,说明除在有机碳上的分配作用外,DMP还存在其他的可逆吸附机制.DEHP的lgkorecv为4.12～5.31L/kg,与文献报道值接近,说明DEHP的主要可逆吸附机制为在有机碳上的分配作用.尽管DMP和DEHP的性质差异较大,但二者在4种沉积物上不可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkiorcr)接近常数(6.46±0.38)L/kg.由于PAEs在沉积物上存在不可逆吸附,在建立沉积物质量基准时需要考虑其最大不可逆吸附量.     

漳卫南运河地表水中溶解态多环芳烃的污染特征、风险评价与来源辨析

研究了漳卫南运河流域地表水中USEPA16种优先控制的多环芳烃(PAHs)的分布特征和污染来源,2008年4月、10月水中PAHs总量分别在31.7～74.5ng.L-1、45.3～99.0ng.L-1之间,与国内外其他河流相比,整体处于较低污染水平.四女寺污染最严重;河口污染最轻.整体上看,10月份PAHs浓度比4月份略有增加.从16种多环芳烃单体的组成来看,漳卫南运河PAHs以2环、3环、4环为主.本研究提出了新的∑PAHs生态风险评价方法,结果表明,4、10两个月份最高风险商值(RQ∑PAHs(MPCs))均为0,最低风险商值(RQ∑PAHs(NCs))值分别在34.7～111.0、20.4～88.8之间,平均值分别为58.4、49.8.∑PAHs在7个采样点均呈现低生态风险,且4月份生态风险略高于10月份,风险最高值出现在4月份的四女寺,最低值出现在10月份的河口.源解析结果显示,漳卫南运河流域PAHs的含量和分布主要受煤炭及薪柴燃烧的影响,四女寺和河口地区受到一定的石油污染的影响.