于桥水库沉积物-水界面氮磷剖面特征及交换通量

于桥水库是天津市重要的饮用水源地,但近年来呈现富营养化加重趋势,而其内源负荷及污染分布特征尚不清楚.本研究利用Peeper(pore water equilibrium)技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析于桥水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样分析沉积物中易释放态氮及磷的赋存特征,并利用原柱样静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明:(1)沉积物中活性磷、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分别为0.5~6.5、0.5~10.9、2.2~16.2和0.05~0.6 mg·kg~(-1),在垂直方向随深度增加营养盐含量降低,而在空间分布上差异显著.(2)上覆水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度较低,间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度远大于上覆水,表明于桥水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N具有在0~5 cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.(3)静态释放结果表明,PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N从沉积物间隙水扩散至上覆水中,其释放通量分别为1.1~13.3 mg·(m~2·d)~(-1)和20.6~250.5 mg·(m~2·d)~(-1);NO-3-N交换通量在-20.4~33.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间,NO_2~--N交换通量在-7.4~0.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间.PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N为于桥水库主要的沉积物内源向上覆水释放营养盐,总体释放速率在空间上呈现南高北低、淋河口和水坝前较高的释放特征.与类似研究比较可知,于桥水库沉积物-水界面通量相对较高,表明沉积物是于桥水库上覆水营养盐的重要来源.     

植物配置与进水碳氮比对沉水植物塘水质净化效果的影响

将3种常见湖泊沉水植物苦草(Vallisneris spiralis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)组合构建7种沉水植物稳定塘,分析植物组合对水体氮、磷、有机物去除效果;在此基础上,模拟不同碳氮比(C/N)条件下的沉水植物塘对污水的净化效果,进而探讨碳氮比对沉水植物去污效果的影响.结果表明:(1)7种沉水植物组合对氮、磷均具有一定的净化效果,其中苦草和轮叶黑藻组成的沉水植物塘净化效果最好.(2)3种C/N(1.89、5.93、12.09)条件下,苦草黑藻植物塘的去污效果有所差异,当C/N=5.93时,对污染物的综合去除效果最佳.因此对于沉水植物稳定塘而言,沉水植物组合能取得比单类植物更好的净水效果,并且通过添加适量碳源物质,调整污水的碳氮比,可以提升沉水植物塘的净水效果,研究结果对于实际工程构建稳定塘净化污水具有理论指导意义.     

生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落多样性及相互作用的影响

为了研究生物炭对施粪肥土壤中根际真菌群落结构及相互作用的影响,通过黑麦草盆栽试验,比较了添加2%生物炭处理和仅施粪肥条件下,根际真菌的群落演替及分子生态网络. Illumina MiSeq测序结果表明,添加生物炭处理与不添加生物炭的对照处理中真菌的α多样性指数(Shannon指数)无显著差异.两种处理情况下,子囊菌门(Ascomycota,59. 64%～84. 80%)、担子菌门(Basidiomycota,1. 90%～5. 87%)和接合菌门(Zygomycota,4. 34%～16. 11%)均为主要菌群.分子生态网络分析表明,相比不添加生物炭的对照组,添加生物炭后的土壤真菌群落具有更复杂的联系且显著增强了种间积极的相互作用(P 0. 05). Mantel检验分析表明,添加生物炭处理中植物根系与真菌丰度和种间相互作用显著相关(P=0. 001).植物根系是影响真菌丰度和相互作用关系的最重要的因素.     

2009~2018年太湖湖泛强度变化及其影响因素

基于2009~2018年的每年4~10月对太湖湖泛易发区的逐日巡查成果,以及相关太湖气象、水文、水质和水华监测资料的综合分析,揭示了太湖湖泛发生的环境条件及年际差异性特征,分析了影响太湖湖泛强度年际变化的因素及防控途径.结果表明,2009~2018年10 a中太湖共发生大小湖泛事件75次,平均湖泛面积1.35 km²,最大面积9.20 km²,平均持续时间3 d,最长持续16 d;湖泛发生引起了水体有机质、氮和磷等水质指标明显增高;湖泛的发生均在水温20℃以上,发生首日均处在5~9月;年际湖泛强度变化较大,2017年湖泛强度最大,2018年次之,而2014年湖泛强度最小;年际湖泛强度与蓝藻水华强度及5~9月的湖水平均温度显著正相关,而与水体营养盐等指标关系不密切,表明年际气候条件的波动对湖泛情势影响很大;湖泛的形成与河口区蓝藻水华的堆积关系密切：除了5次草源性湖泛外,70次藻源性湖泛均发生在入湖河口附近水域,河口区的底泥污染状况及底泥悬浮状况可能对湖泛的发生具有促进作用.根据形成湖泛的腐烂物质、来源、发生地点和持续时间的不同,可将湖泛分为藻源性湖泛和草源性湖泛这2种类型,藻源性湖泛又可分为港源型、迁移型和原发型这3种.结果表明,控制蓝藻水华强度是降低湖泛风险的根本途径,而避免河口区蓝藻水华过度堆积及厌氧分解的措施,如对蓝藻水华的及时打捞、工程措施形成的局部流场改变、蓝藻水华的离岸打捞工程和滨岸水华堆积区的应急曝气工程,以及河口区的污染底泥疏浚等工程措施,是降低湖泛发生风险的工程措施选项.     

藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环影响

通过室内静态实验培养装置模拟了蓝藻细胞大量聚集、沉降死亡后对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环的驱动作用.结果表明,藻细胞沉降到沉积物表面50min内,溶解氧就消耗殆尽,形成厌氧、强还原环境,使得界面处大量的铁锰氧化物和硫化物发生厌氧还原.实验进行到第4d沉积物-水界面处Fe2+、Mn2+含量达到峰值,含量分别为4.40mg/L、2.35mg/L;实验结束时Fe2+含量表现下降,浓度仅为3.37mg/L;Mn2+急剧降低,浓度为0.97mg/L.而S2-含量变化则表现为第2d达到最高,含量为0.63mg/L;此后浓度一直降低,实验结束后浓度为0.12mg/L.在实验结束后测定的0～1cm处沉积物的ORP值为-150mV,表明沉积物处于强还原状态.藻体死亡引起的黑水团现象,在驱动沉积物中Fe、Mn、S发生强烈的生物地球化学过程的同时,也将对水体生态环境产生极大的影响.     

藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面氮磷变化的驱动作用

利用自制的静态模拟实验装置,通过连续抽取间隙水来研究藻细胞沉降在沉积物表面后对水-沉积物界面处的N、P变化的驱动作用及影响效果.结果表明,藻细胞沉降后,在50 min内就完全消耗掉水-沉积物界面处的溶解氧,同时水体出现严重的发黑、发臭现象;形成的厌氧、强还原环境,使得死亡的藻细胞在界面处发生强烈的厌氧矿化作用,界面处的水溶性PO34--P、NH 4+-N在实验的第2 d开始向上覆水中扩散,含量不断增加.至实验结束时(实验第8 d),界面处PO34--P、NH 4+-N的含量分别达到4.00 mg/L、39.45 mg/L,分别为同期对照实验样柱中的10倍和241倍(对照样柱中的PO43--P、NH 4+-N的含量分别为0.42 mg/L、0.16 mg/L).藻细胞的厌氧矿化加剧了氮磷营养盐向上覆水的扩散,在加重水体营养盐含量的同时,也为藻华的再次发生提供了物质基础.     

滇黔桂地区土壤有机碳储量与影响因素研究

土壤有机碳(SOC)库在陆地生态系统中具有重要作用.由于土壤剖面数量和采用的土壤图比例尺等的限制,目前土壤有机碳库估箅尚存在很大不确定性.为了提高SOC库估算的精确性,利用798个土壤剖面及1:50万土壤图估算了滇黔桂地区(云南省、贵州省和广西壮族自治区)的SOC储量,并采用逐步回归分析和通径分析方法分析了影响SOC密度的主要因子.结果表明,滇黔桂地区表土层(0-20 cm)和土壤剖面(0-100 cm)的SOC储量分别为4.39 Pg和10.91 Pg;SOC密度分别为56.2Mg·hm-2和139.8 Mg·hm-2.高于全国平均水平.环境因子(海拔、经度、纬度、气温和降雨)、成土母质和土地利用方式对表土层和土壤剖面SOC密度变异性的解释度分别为37.9%和30.7%;环境因子为影响SOC密度的主要因子.环境因子中.气温对SOC密度的影响大干降雨,其中气温和降雨的变化分别主要由海拔和纬度的变化引起的.除气温和降雨外,还有其它随海拔或经纬度而变化的因子也对SOC密度产生显著影响,这种影响要大于降雨的影响.     

云南抚仙湖流域磷化工对农田土壤和农作物的影响

通过对云南抚仙湖流域磷化工厂附近农田和区域内地表径流污染物含量进行调查分析,结果表明距磷化工厂越近,农田灌溉水、土壤、农作物中污染物含量越高。磷化工生产排放的废水和废渣淋溶废水严重污染了附近农田灌溉水,从而造成农田土壤氟、磷积累,最高分别超过对照农田土壤氟、磷含量35和37倍。相关分析结果表明农作物茎、叶蓄积的高浓度氟、磷主要来源于受磷化工排放废水和废渣污染的农田土壤。     

贵州近50年来的径流过程时空演变特征及驱动因素诊断

本文以贵州10个径流站覆盖近50年的实测月径流资料(1956~2000)及19个气象站同期实测资料为基础,结合Mann-Kendall趋势分析和流量历时曲线FDCs等方法,分析了时间变异点(1986年)前后贵州8大主要流域的径流过程的年度和季节变化、洪枯水变化规律及其演变的空间特征。结果表明:(1)从时间规律上看,贵州主要江河近50年间径流变化大部分测站呈现小幅增加趋势,个别下游水文站径流呈明显增加趋势;(2)1987~2000年期间贵州的汛期径流和1956~1986年期间相比更加集中了;(3)贵州大多数水文站月径流洪水指标(Q5)在1986年后有不同幅度增加,而枯水指标(Q95)1986年后涨跌互现。与之对应的洪水指数(Q5/Q50)及枯水指数(Q95/Q50)也存在类似规律;(4)从空间规律上看,贵州西北部地区和东南部地区径流减少,其它地方(主要集中在乌江上游)增加。贵州1986年前后近50年时期内的降水及蒸发的空间规律与其径流变化空间规律是基本吻合的,说明贵州过去近50年来的径流过程变化主要是由气候变化引起的。本文的研究结果对保证并促进贵州地区区域水资源、生态与环境和谐健康的可持续发展具有非常重要的战略意义和科学价值。     

运用Jayaweera-Mikkelsen模型对太湖地区水稻田稻季氨挥发的模拟

运用密闭气室通气法测定了太湖地区典型水稻田lysimeter实验中肥料施用后的稻季氨挥发动态变化和总损失量,并使用Jayaweera-Mikkelsen氨挥发模型验证了测定结果.田间测定结果表明,施用普通尿素和控释尿素后的氨挥发显著不同,在水稻生育期普通尿素的氨挥发损失达施入N量的29%～35%,不同施N水平间差异显著;而不同用量的控释尿素的氨挥发损失则相对一致,仅为施入N量的5%.模型高估了生育期的氨挥发总量,特别是在普通尿素高挥发时期造成了较大偏差.对尿素处理,模型预测值与实测值的比率为2.95～4.19;对控释尿素处理,预测值对实测值有正负偏差,比率为1.19～1.40.运用预测值与实测值的级数商评价了模型的实用性.通过灵敏度分析,对模型中的参数NH 4-N的浓度进行了修正,引入了限制条件.修正后的模型能够很好地满足对高挥发量的预测,模拟结果比率为1.12～1.28.实测田面水中的NH 4-N浓度不能代表模型中参与计算的实际浓度,可能原因是藻类活动对NH 4-N浓度和氨挥发过程产生的影响.