北京河流大型底栖动物空间格局及其环境响应研究

大型底栖动物群落结构及多样性对于区域河流环境状况具有重要的指示意义。基于2014年5月—2015年8月间北京市河流大型底栖动物群落结构调查数据,分析底栖动物的生物多样性特征和空间格局。调查共发现大型底栖动物151种(或分类单元),隶属于5门9纲67科127属,水生昆虫占绝对优势。聚类分析表明76个采样点可被分为4组,组1主要包含北部山区的潮白河水系,具有较为典型的山溪型河流底栖动物特征,组2主要包含永定河山峡段和北运河水系的清河,组3主要包含大清河水系和北运河水系的温榆河、北沙河、南沙河等,二者具有城市河流兼有山溪型河流底栖动物的特征,组4主要包含北运河水系,具有典型的城市河流底栖动物特征。优势种分析表明:组1的优势种为热水四节蜉(Baetis thermicus)、秀丽白虾(Exopalaemon modestus)和网栖石蛾(Cheumatopsyche sp.),组2为直突摇蚊(Orthocladius sp.)、钩虾(Gammarus sp.)和长足摇蚊(Tanypus sp.),组3为摇蚊科幼虫(larvae of Chironomidae)和寡毛类(Oligochaeta),组4是以中华摇蚊(Chironomus sinicus)为代表的摇蚊幼虫。功能摄食类群研究表明:组1以收集者和滤食者占绝对优势,相对丰度分别为60%和29.6%;组2、组3、组4均以收集者占绝对优势,相对丰度分别为97.7%、90%、97.5%。物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数的组间差异性显著(P0.05)。研究表明,北京河流大型底栖动物受河流自然环境变化的影响显著,形成了典型的山区-城市底栖动物空间格局,山区河流中保持了较高的生物多样性,城市河流及其过渡区的大型底栖动物退化明显,大型底栖动物能够明显指示环境状况的变化并可指导河流环境的保护与恢复。     

复氧集土池对稻田退水面源污染控制的研究

为提高稻田退水中溶解氧含量,并拦截稻田退水中土壤颗粒,文章设计研发了集扰流增氧与土壤颗粒拦截于一体的稻田排水口复氧集土池装置。通过室内模拟试验筛选出溶解氧增加效率、浊度降低效率最优的复氧集土池形式和尺寸;通过田间试验测试复氧集土池装置对稻田退水中溶解氧增加、浊度降低及氮磷污染物拦截的效果。室内模拟溶解氧增加效率试验结果表明,三角堰形式复氧集土池溶解氧增加效率均高于平板形式复氧集土池(p0.05),且0.30 m高度三角堰形式复氧集土池溶解氧增加效率最高,为13.79%。室内模拟浊度降低效果试验结果表明,0.30 m高度三角堰形式复氧集土池浊度降低效率最高,为71.40%。田间试验结果表明,0.30 m高度三角堰形式复氧集土池在田间试验中溶解氧平均增加效率为7.45%,浊度平均降低效率为56.64%,总氮、总磷降低效率分别为31.02%、74.05%。通过室内模拟试验确定复氧集土池的最佳尺寸(长×宽×高)为0.30 m×0.20 m×0.30 m;在田间试验中其复氧效果可以增加7.45%,浊度降低56.64%,单位体积退水中总氮、总磷负荷削减量为261.09、160.77 mg/m~3,单位体积退水中总氮和总磷污染物拦截率为31.02%和74.05%。复氧集土池可促进稻田退水的水质净化,简单易行,在高标准农田建设中具有推广价值。     

辽河三角洲湿地价值的初步评价

应用生态学理论对辽河三角洲湿地价值进行全面评价,运用市场价值法和影子工程法评价辽河三角洲的生态系统服务功能,研究成果为人们从价值观的角度认识湿地的作用提供科学依据。     

辽宁浑河流域不同土地类型地表径流和壤中流氮、磷流失特征

采用人工模拟降雨的试验方法,研究了辽宁浑河流域主要土地利用类型的土壤在地表径流和壤中流中所产生的氮、磷流失特征。结果表明,（1）地表径流和壤中流氮、磷流失特征差异显著,地表径流氮、磷输出浓度均表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征;壤中流氮、磷输出浓度在整个径流过程中保持相对稳定。（2）在整个降雨径流过程中,耕地与草地氮、磷流失均以地表径流为主,随壤中流流失的氮、磷占输出量的比例较小。（3）耕地与草地中地表径流和壤中流氮、磷流失差异表明,土壤的水分下渗滤减机制对氮、磷流失具有很大的削减作用,草地中对总磷的削减作用尤为显著,可达90%以上。     

基于生态环境需水的大凌河生态系统服务功能价值评估

目前对河流生态系统服务功能价值的评估,均没有考虑河流生态环境需水的问题。河流的来水量如果达不到河流生态环境需水量,河流的生态系统服务功能将不能正常发挥。对大凌河生态系统服务功能进行分类,用市场价值法、代替花费法和机会成本法经行计算,并且在计算供水功能价值、贮水功能价值和输沙功能价值时考虑了河流的生态环境需水,其它功能的实现也是在满足河流生态环境需水的基础上。结果表明：直接使用价值为92.64亿元/a,间接使用价值为215.17亿元/a,总价值为307.81亿元/a。通过分析,得出大凌河河流生态系统的核心服务功能是调蓄洪水功能、水产品功能和栖息地功能,应在充分发挥核心功能的同时兼顾其它功能。     

芦苇湿地生态系统对造纸废水中铅的净化研究

采集辽宁双台河口芦苇湿地芦苇样品,于沈阳农业大学实验场的试验池内进行了对废水中Pb净化的模拟试验.分析了芦苇生长季内,造纸废水、湿地土壤和芦苇组织中的Pb分布特征.结果表明,芦苇灌溉20%浓度的造纸废水,对Pb的去除率最高;芦苇在拔节期阶段,去除效果最好.对于同一生长期,在10cm水深处Pb的含量最少,净化效果最明显;在10~40cm深度土壤对Pb的热力学吸附差异显著.随着采样深度的增加,土壤在10cm深处对Pb的吸附量最大,净化效果最明显.芦苇组织中Pb的分布特征为,在芦苇整个生长期内,芦苇根组织对Pb的吸收量最大,其次为茎组织,而叶组织对Pb的吸收量最小.     

接触氧化除铁除锰工艺中微生物的协同作用

以辽宁农村地区二个典型接触氧化除铁除锰水厂为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对工艺各单元的微生物群落结构进行分析.结果发现,接触氧化除铁除锰工艺各处理单元中的微生物群落结构显著不同,Proteobacteria(43.86%)是接触氧化除铁除锰工艺中的优势菌门,Gallionella和Flavobacterium是主要的除铁锰功能菌属.相关性分析结果表明,Rhodoferax(0.71%)和Sulfurospirillum(0.75%)等菌属与菌落总数,铁和锰浓度之间呈显著正相关关系,说明尽管其相对丰度较低,但仍在系统中发挥着不可或缺的作用.通过分子生态网络与拓扑特性的深入分析以及COGs功能预测,揭示了Gallionella,Flavobacterium,Pseudomonas和Rhodoferax等菌属间的协同作用关系.不同处理单元对微生物群落结构产生了显著影响,但对这些微生物的代谢影响较小,表明形成的微生物共存系统相对稳定,对水中铁锰离子的高效稳定去除有着重要作用.     

国内外农用地膜使用政策、执行标准与回收状况

农用地膜覆盖技术具有良好的增温、保墒、除草等作用,已成为中国农业生产上不可或缺的农艺措施,为作物增产增收和保障中国粮食安全做出了巨大贡献。由于长期重使用、轻回收,随着农用地膜的用量和覆膜年限增加,废旧地膜在土壤中的残留量逐年增多,残膜污染已严重影响农业生产和自然环境,成为影响中国农业可持续发展的突出问题。中国的农用地膜污染防治工作总体起步较晚,虽然取得了一定成效,但还面临着政策不健全,监管有难度,执行不到位,回收、替代技术不成熟等困难和问题,防治任务依然艰巨。文章通过深入分析欧美与日本发达国家农用地膜推广使用方面的相关政策及标准,总结归纳了国内外农用地膜管理和回收经验,为今后制定出台适应中国国情的农用地膜管理政策提供参考。建议:(1)推进全程监管,出台相关法律规章,明确生产、流通、使用等各环节的监管责任,建立全程监管体系,从源头上杜绝脱标地膜进入市场、铺进农田;(2)推进源头减量,开展地膜覆盖技术适宜性评价,强化地膜使用控制,对水热资源条件较好的地区,减少地膜覆盖或不再使用地膜,对资源禀赋较差的地区,提高地膜使用效率,降低使用强度;(3)推进回收利用,推动完善政府扶持、市场主导的农膜回收利用体系,探索农膜回收利用长效机制,推动建立区域性绿色补贴政策;(4)推进技术创新,依托科技平台,加大新产品、新设备的研发力度,加强可降解地膜产品和技术跟踪,制定完善评价标准体系。     

改性秸秆-铝盐复合絮凝剂的制作与应用

以铝盐、作物秸秆为主要原料,用氢氧化钠、氯乙酸通过碱化和醚化对秸秆进行改性,在一定条件下与铝盐合成了一种新型的无机天然有机复合絮凝剂（定名为SPA）,研究了其对高岭土模拟废水的吸光度和浊度去除性能,并对几个主要影响因素作了考察。结果表明：SPA对该模拟废水有较好的处理效果,5 mL SPA/1 L高岭土悬液的投量就可以获得吸光度和浊度88%以上的去除率,室温即可达到最佳处理效果,且pH值适应范围广,大约为3～9。还进行了SPA和铝盐对市政污水的处理效果的对比分析,试验结果表明：对其出水的吸光度去除率、浊度去除率和SS去除率来说,SPA都比铝盐的处理效果好;SPA对COD的去除效果比铝盐略差,但是在低投量时其COD去除率为65%,可以满足污水初级处理的要求。     

浑河流域底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

应用大型底栖动物生物完整性指数(Benthic Index of Biological Integrity, B-IBI)评价河流健康已成为河流生态系统管理的重要方法。根据2010年5月对浑河流域62个采样点的底栖动物调查数据,基于采样点的水质等级、栖息地质量综合评估指数、人类干扰强度和河岸土地利用评估等标准,选择同属于辽河水系的太子河流域的8个采样点作为参照点,构建浑河流域B-IBI生物完整性指数。通过对34个生物参数的分布范围检验、判别能力分析以及相关性检验,最终确定浑河流域B-IBI生物完整性指数由总分类单元数、EPT(蜉蝣目Ephemeroptera、襀翅目Plecoptera、毛翅目Trichoptera)相对丰度、耐污类群相对丰度、最优势类群分类单元数、直接收集者相对丰度以及香农威纳多样性指数6个参数构成。根据各参数值随干扰增强的变化趋势,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。结果表明:浑河流域B-IBI平均得分为2.56,河流健康状态处于一般状态;62个采样点中,9个处于健康状态,13个处于亚健康状态、22个处于一般状态、10个处于差状态,8个处于极差状态;从流域空间尺度上来看,河流健康状态从上游区到下游区逐渐变差。相关性分析表明,B-IBI与水温、电导、溶解性固体总量、硝酸盐、总氮、五日生化需氧量等水环境指标呈现显著负相关,表明B-IBI指数对于水质污染具有较好的指示性作用。综上所述,浑河流域由于受城市工业区的分布影响,大型底栖动物生物完整性呈现出明显的空间分布差异,上游区河流生物完整性较好、中下游底栖动物群落呈现出明显的退化趋势。