Modeling Long‐Term Trends of Chlorinated Ethene Contamination at a Public Supply Well

A mass‐balance solute‐transport modeling approach was used to investigate the effects of dense nonaqueous phase liquid (DNAPL) volume, composition, and generation of daughter products on simulated and measured long‐term trends of chlorinated ethene (CE) concentrations at a public supply well. The model was built by telescoping a calibrated regional three‐dimensional MODFLOW model to the capture zone of a public supply well that has a history of CE contamination. The local model was then used to simulate the interactions between naturally occurring organic carbon that acts as an electron donor, and dissolved oxygen (DO), CEs, ferric iron, and sulfate that act as electron acceptors using the Sequential Electron Acceptor Model in three dimensions (SEAM3D) code. The modeling results indicate that asymmetry between rapidly rising and more gradual falling concentration trends over time suggests a DNAPL rather than a dissolved source of CEs. Peak concentrations of CEs are proportional to the volume and composition of the DNAPL source. The persistence of contamination, which can vary from a few years to centuries, is proportional to DNAPL volume, but is unaffected by DNAPL composition. These results show that monitoring CE concentrations in raw water produced by impacted public supply wells over time can provide useful information concerning the nature of contaminant sources and the likely future persistence of contamination.     

河西走廊中段荒漠绿洲土壤生态化学计量特征

为探究荒漠绿洲土壤C、 N、 P和K的含量变化及生态化学计量特征,阐明其对环境因子的生态学响应,选择河西走廊中段张掖临泽荒漠绿洲10块样地,采集表层土壤样品,测定土壤C、 N、 P和K含量,揭示不同生境中土壤养分含量变化和化学计量比的分布特征以及与其他环境因子间的相关关系.结果表明：(1)土壤C在各样点分布不均匀且具有明显的异质性(R=0.761,P=0.06).其中,ω(C)在绿洲平均值最高,为12.85 g·kg^-1,过渡带次之,为8.65 g·kg^-1,荒漠最低,为4.1 g·kg^-1;(2)土壤K含量除在盐碱地含量较低外,在荒漠、过渡带和绿洲之间均无显著变化且含量较高;(3)土壤C∶N平均值为12.92,C∶P平均值为11.69,N∶P平均值为0.9,均低于全球土壤平均水平(13.33、 72.0、 5.9)和中国土壤平均水平(12、 52.7、 3.9);(4)土壤含水量为影响荒漠绿洲土壤C、 N、 P、 K和生态化学计量特征的最大影响因子,贡献率为86.9%,其次为土壤酸碱度和土壤孔隙度,贡献率分别为9.2%...     

Spatial and Temporal Patterns of Low Streamflow and Precipitation Changes in the Chesapeake Bay Watershed

Spatial and temporal patterns in low streamflows were investigated for 183 streamgages located in the Chesapeake Bay Watershed for the period 1939–2013. Metrics that represent different aspects of the frequency and magnitude of low streamflows were examined for trends: (1) the annual time series of seven‐day average minimum streamflow, (2) the scaled average deficit at or below the 2% mean daily streamflow value relative to a base period between 1939 and 1970, and (3) the annual number of days below the 2% threshold. Trends in these statistics showed spatial cohesion, with increasing low streamflow volume at streamgages located in the northern uplands of the Chesapeake Bay Watershed and decreasing low streamflow volume at streamgages in the southern part of the watershed. For a small subset of streamgages (12%), conflicting trend patterns were observed between the seven‐day average minimum streamflow and the below‐threshold time series and these appear to be related to upstream diversions or the influence of reservoir‐influenced streamflows in their contributing watersheds. Using multivariate classification techniques, mean annual precipitation and fraction of precipitation falling as snow appear to be broad controls of increasing and decreasing low‐flow trends. Further investigation of seasonal precipitation patterns shows summer rainfall patterns, driven by the Atlantic Multidecadal Oscillation, as the main driver of low streamflows in the Chesapeake Bay Watershed.     

降水变化对荒漠草原土壤呼吸的影响

全球气候变化使得降水格局发生显著改变.土壤呼吸作为土壤碳库向大气释放CO₂的重要途径,其对降水变化的响应可能会影响陆地生态系统碳循环进程,并对全球气候变化产生反馈作用,但目前关于土壤呼吸对降水变化的响应没有一致的结论.以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制实验减水40%（-40%）、减水20%（-20%）、自然降水、增水20%（20%）和增水40%（40%）,探究降水变化对土壤呼吸动态的影响及其与土壤含水量、土壤温度、地上生物量、土壤有机碳、微生物量碳和碳氮比（有机碳总氮比）等因素的关系.结果表明,在3 a期间不同降水处理下土壤呼吸的日变化呈现较一致的单峰和双峰模式.土壤呼吸随降水量的增加均呈增加趋势,且相较对照,土壤呼吸在降水控制实验第二年（偏湿年份）和第三年（偏干年份）表现出显著差异,表明降水变化对土壤呼吸产生了遗留效应.同时,相比对照,偏湿年土壤呼吸在-40%处理下显著最低,在40%处理下显著最高,土壤呼吸对减水处理的负响应强于对增水处理的正响应;偏干年土壤呼吸在增水处理下显著高于对照,且对增水处理的正响应明显强于减水处理.此外,土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比是显著影响土壤呼吸的环境因子,且随降水量的增加而增加;土壤呼吸随土壤含水量、地上生物量、土壤有机碳和碳氮比的增加而增加,随微生物量碳的增加而减少,其中土壤含水量对土壤呼吸的解释率最高,这表明土壤含水量是控制荒漠草原区土壤呼吸的主要环境因子.无论在偏湿或偏干年份,降水变化下,植物生物量输入幅度均低于土壤呼吸输出幅度,表明降水变化可能不利于土壤碳固存,尤其偏干年份降水变化对碳库输出的影响更强.因此,荒漠草原区不同干湿年份降水变化对土壤呼吸的影响可能对生态系统碳循环过程产生不同的影响,进而为区域碳预算评估提供参考.     

城市降雨屋面、路面径流水文水质特征研究

为研究城市硬质下垫面径流的水文过程与污染物浓度变化特征,对北京市2006年6-8月的4场降雨进行路面和屋面水文、水质过程同步分析.结果表明,径流曲线与降雨过程线形状类似,波动幅度相对较小,滞后于降雨过程线5～20 min,屋面径流系数在0.80～0.98之间;路面径流系数在0.87～0.97之间.径流污染物的浓度是由累积排放规律决定的,路面径流的污染物浓度高于屋面径流,径流中COD、TN、TP的浓度均超过地表水环境质量标准V类水要求.各类污染物之间的相关性均处于显著性水平R=0.1以上,屋面径流颗粒物与有机物和阴离子之间的相关关系较大(＞0.5),而与氮磷等营养物质的相关系数较小(＜0.5);路面径流中,TN、1P与颗粒物的相关性有所增加.径流中各类物质大多存在初期冲刷现象,并受到污染物种类、下垫面特征、降雨强度和雨型等因素的影响.SS初期冲刷现象较其它几类污染物更为明显,路面较屋面更容易形成初期冲刷,低强度降雨不容易形成有机物和营养物质的初期冲刷现象.控制初期径流污染是北京市径流管理的有效措施.     

磷脂脂肪酸(PLFA)法检测蒙古沙冬青根围土壤微生物群落结构

为了评价和管理干旱和半干旱地区的植物生长,需要了解荒漠土壤资源空间分布和土壤微生物功能.本试验在乌海、磴口和阿拉善采取蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法结合Sherlock微生物鉴定系统,研究了蒙古沙冬青根围土壤微生物群落空间分布特征.结果表明,蒙古沙冬青根围土壤微生物PLFA有较高的多样性,3样地土壤共检测到41、31和48种磷脂脂肪酸,土壤优势PLFA为16:0、16:0 10-methy1、18:1ω9c和16:1ω7c,均以16:0(表征细菌)含量最大,16:0 10-methy1、18:1ω9c和16:1ω7c在各样地含量有所差异.蒙古沙冬青根围土壤微生物群落结构有明显空间异质性:土壤微生物以革兰氏阳性细菌(G+)为主,AM真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌(G-)和真菌均表现为阿拉善乌海磴口,而放线菌PLFA总含量表现为乌海阿拉善磴口.在土壤真菌生物量中,AM真菌所占比重最大,尤其在磴口和阿拉善AM真菌占到真菌生物量91%和92%,说明AM真菌是荒漠土壤微生物系统中重要组成成分.RDA分析表明,AM真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和放线菌与土壤磷酸酶、总球囊霉素、氨氮和p H正相关.G+/G-与脲酶、有机碳和易提取球囊霉显著负相关,而真/细菌与易提取球囊霉素,脲酶和有机碳显著正相关.研究说明土壤磷酸酶、总球囊霉素、氨氮和p H是影响土壤微生物PLFA变化的重要因子.同时,土壤微生物群落变化规律可用于检测土地荒漠化和土壤退化状况.     

渭河流域陕西段的生态安全分析

流域生态安全的研究对干旱、半干旱地区十分重要,而水资源的安全则是实现流域生态安全的基本途径.分析结果表明,20世纪90年代以来,渭河流域以河川径流显著减少,河流水质急剧恶化及下游洪水频发,泥沙淤积为主要表现的生态安全问题日益突出.水资源的过度开发利用和废污水的无序排放以及潼关高程不断抬升,行洪能力降低等是诱发生态安全问题的主要因素.以流域生态安全为目标,以水资源可持续开发利用为入手点,提出了解决渭河流域生态安全问题的可能对策.     

基于水量平衡的流域生态耗水量计算——以海河为例

论文提出一个基于水量平衡的流域生态耗水量的计算方法。以海河流域为例,利用流域多年年降雨、入海水量、引黄水量、地下水超采水量、工业用水量、农业用水量、生活用水量、工业废污水排放量和生活污水排放量等资料,得出1956～1998年流域生态耗水量的多年变化。计算结果显示,虽然流域在1956～1998年的43年间环境发生明显变化,然而流域生态耗水总量没有呈明显的上升或下降趋势。最后通过对比研究,给出了论文提出的算法与基于当地水资源的算法结果的物理解释。     

新街-恩格阿娄铁路工程建设的水土流失量预测

拟建的新街-恩格阿娄铁路穿过水土流失强度大的鄂尔多斯剥蚀丘陵区和毛乌素沙漠区,铁路建设的施工过程会增大沿线的水土流失量。本研究采用模式预测法对施工期内不同的施工单元和地类的水土流失量进行了估算。结果表明,工程建设区域内原地貌背景水土流失量为3.79×10^4t,在施工期间如果不采取任何防护措施,工程建设可能造成的水土流失量为7.47×10^4t,可能造成的新增水土流失量为3.69×10^4t,主体工程新增的水土流失量最大,达到2.4×10^4t,占可能新增的水土流失总量的65%左右,取土场次之,占28%左右,施工场地及营地新增的水土流失量最小,不到新增水土流失总量的1%。在水土流失防治上,重点防治区段是主体工程区、取土场和临时堆土区,本文对不同的施工单元提出了包括工程措施、植物措施和临时防护措施在内的水土流失防治对策。     

森林植被变化对流域水文影响的争论

针对“森林能否增雨、森林能否减少年径流量、调节枯水径流以及能否削减洪峰”等问题，综述了各种观点，分析了出现分歧的原因。作者认为森林对降水量的影响不大，森林植被的存在一般减少年径流量，而对调节枯水径流以及削减洪峰等的作用则因地带、因流域尺度而异。研究方法的局限性、研究对象的复杂性以及区域差异和尺度的影响，是导致争论的主要原因。正确评价森林的水文效应，应该注意地带性差异、尺度的影响以及不同森林的类型等。