辽河保护区植被覆盖度时空动态变化及驱动因素

基于500 m分辨率MODIS NDVI数据和Landsat TM/OLI影像构建了辽河保护区2000—2018年的30 m植被覆盖度(fractional vegetation coverage,FVC)数据集,分析了辽河保护区划定前(2000—2009年)和划定后(2011—2018年)植被覆盖时空动态变化及其驱动因素。结果表明:2000—2018年,辽河保护区植被覆盖度整体呈微弱的增加趋势,2000—2009年植被覆盖度呈增加趋势,斜率为0.67%/a,而2011—2018年植被覆盖度呈波动下降趋势,斜率为-0.27%/a,植被覆盖度降低区域主要分布在地势较低洼的河道两侧;相对于2010年,辽河保护区植被在2012—2014年呈轻微的恢复趋势,但2015—2018年又出现了退化趋势。对比植被覆盖度的模拟值和实际值发现,2011—2018年人类活动对植被覆盖度的贡献率增至1.12%,其中2014年人类活动对植被恢复的作用明显。总体而言,辽河保护区划定以来,植被覆盖度呈先上升后下降趋势,主要是由于气候变化引起的;人类活动对植被恢复的作用为正向,植被恢复中人类活动贡献率高达8.42%。     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

北方滨海人工湿地水生生物群落重建效果评估——以天津临港湿地二期生态重建工程为例

为准确评估滨海人工湿地生态重建成效,科学指导工程改进方案,以重建近1年的天津临港湿地二期生态重建工程为例,通过调查重建前(2020年)和重建后(2021年)湿地水生生物群落组成变化,评价湿地生物群落重建效果。结果表明：经过近1年的生态重建,鱼类群落和底栖动物群落均得到不同程度恢复;鱼类的种类由重建前的未检出增加到10种,除泥鳅、梭鱼等增殖先锋物种未得以恢复外,其他增殖鱼类均长势良好;随着物理生境改善和先锋物种的直接投加,底栖动物数量由重建前的11种提高到重建后的28种,生物多样性明显提高;在类群组成上,底栖动物群落以自然恢复的摇蚊幼虫为主,人工投放的大型底栖物种恢复进程相对缓慢;鱼类增殖放流加剧了对浮游动物的捕食压力,造成浮游动物生物量降低和个体减小,进而导致浮游植物群落的快速响应和结构变化。基于上述研究结果,提出了水生生物群落重建优化调控建议。本研究成果可为北方滨海人工湿地重建提供借鉴。     

锰氧化物改性生物炭基质材料对典型喹诺酮类抗生素的吸附及其在人工湿地的应用

以废弃花生壳为原料,制备锰氧化物改性生物炭球（MBCB）用于去除水中的环丙沙星（CIP）和恩诺沙星（ENR）,探究MBCB对CIP和ENR的吸附特性及在人工湿地中的应用效果.结果表明,负载锰氧化物的MBCB对CIP和ENR的吸附过程分别符合准一级和准二级动力学模型,混合吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich等温模型都可以较好地拟合MBCB对CIP和ENR的吸附过程,在25℃条件下,通过Langmuir模型拟合出的对CIP和ENR的最大吸附量分别为3.84 mg·g^-1和2.01 mg·g^-1.MBCB对CIP和ENR的吸附过程主要受到内扩散和边界层扩散的控制,是自发的吸热过程,氢键和静电相互作用参与到吸附过程当中.添加MBCB作为基质的人工湿地对CIP和ENR的平均去除率达70.7%和62.9%,分别为对照组的1.625倍和1.719倍.同时,添加MBCB的湿地微生物丰度和多样性所受影响相对较小,这说明MBCB能缓解人工湿地中CIP和ENR的毒性,保证人工湿地对抗生素的去除效果.     

上海崇明县植被覆盖度动态变化遥感监测研究

植被覆盖度是用于描述和评价生态系统的重要参数。基于1989、2001、2006年的TM/ETM+遥感数据,以上海市崇明县为研究区域,利用改进的像元二分模型,估算出不同时期内崇明县的植被覆盖度,并对其变化进行了定量分析。结果表明:1989-2001年,植被覆盖度负向变化地表约10.17%,正向变化约20.58%,乡镇和湿地区域正向变化的面积大于负向变化,农场区域则相反;2001-2006年,负向变化约29.1%,正向变化约12%,农场和湿地区域正向变化的面积大于负向变化,乡镇区域则相反,并且随着城市化进程的深入,各土地用地类型的植被覆盖度变化在一定程度上都呈现出生态退化的趋势。     

生物沸石人工湿地强化硝化处理污水处理厂二级出水研究

以生物沸石人工湿地(CW)中试装置处理实际城镇污水处理厂二级出水,通过273 d的运行,探讨了生物沸石人工湿地强化硝化处理二级出水的性能及温度对其硝化率的影响。结果表明:生物沸石人工湿地能够快速高效地去除二级出水中的氨氮,正常运行阶段氨氮平均去除率达90.5%,出水氨氮平均浓度低于0.5 mg/L。系统重启恢复快、周期短,12 d后氨氮平均去除率达到70%以上。低温阶段(低于13 ℃),生物沸石人工湿地对氨氮的平均去除率依然保持在67.6%。温度对强化硝化效果有显著影响,当水温从低于15 ℃缓慢升至25 ℃以上时,生物沸石人工湿地的氨氮平均硝化率从28%升至62%;强化硝化出水无明显的亚硝态氮积累现象,除低温阶段,出水亚硝态氮平均浓度为0.16 mg/L。氨氮主要是被微生物强化硝化成硝态氮。     

四川彭州铜尾矿库植被特征分析与植物群落演替初探

本文分析了四川彭州铜矿尾矿库的植被特征、群落特征与演替。在该尾矿库上自然定居的高等植物共91种,隶属38科79属,以菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae）植物为主。形成6种相对稳定的群落类型;在2003年弃耕后形成的地段分布有史蒿＋小飞蓬群落（Artemisia argyi＋Conyza conadensis Comm．）、艾蒿＋打破碗花花群落（Artemisia argyi＋Anemone hupehensis Comm．）、艾蒿群落（Artemisia argyi Comm．）和白车轴苹群落（Trifolium repens Comm．）;在经过30～40年自然演替的地段分布有芭茅＋羊耳菊群落（Miscanthus sinensis＋Inula cappa Comm．）和羊耳菊＋千里光＋密蒙花群落（Inula cappa＋Senecio scandens＋Buddleja officinalis Comm．）;在近十年内新形成的地段现主要覆盖地衣和葫芦藓（Funaria hygrometrica）。通过对群落结构和不同地段植被特征的对比,对本铜尾矿库的演替现状和规律进行了分析,井讨论了人为影响对演替进程的影响,提出了人工恢复措施的建议。     

人工湿地系统在河网水质污染治理中的应用初探

姚北平原河网水体榨菜废水污染严重,根据废水的排放特点,分卤水落水前、卤水落水期和卤水落水后3个典型时段对河网水质进行监测,结果表明,其污染类型为有机污染。基于榨菜废水排放的分散性和不定期的特点,提出人工湿地系统治理榨菜废水污染的方案设想,并就工艺流程、耐盐型水生植物等进行了初步探讨。     

纳米氧化锌粒径效应对人工湿地运行性能的影响

为考察ZnO NPs粒径效应对人工湿地运行性能的影响,在进水COD约为216.00 mg·L^-1、总氮约为11.10 mg·L⁻¹和总磷约为3.84 mg·L⁻¹的条件下连续运行126 d,对暴露于不同粒径ZnO NPs(10.00 mg·L⁻¹)的人工湿地脱氮除磷性能、填料渗透系数、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产量和特性以及微生物群落结构和多样性的变化进行了研究。结果表明：与对照组(未投加ZnO NPs)相比,进水中投加15、50和90 nm ZnO NPs后,人工湿地对COD的去除率分别下降了8.73%、7.55%和6.97%;氨氮和总氮的去除率分别下降了21.96%和10.95%、17.75%和10.00%以及15.34%和3.78%。高通量测序结果表明,ZnO NPs粒径越小,对硝化菌属Thauera的抑制作用越明显。投加ZnO NPs后,其释放的Zn²⁺会与水中磷酸盐结合生成磷酸锌等不溶物,同时会增加异养硝化菌Acinetobacter的相对丰度,从而导致总磷的去除率比对照组提高了42.49%~56.38%。此外,与对照组(97.18 mg·g⁻¹)相比,投加15、50和90 nm的ZnO NPs后EPS的产量分别增加到212.97、156.30和128.53 mg·g⁻¹。EPS分泌量的增大,导致填料渗透系数快速降低,在运行83 d后分别下降了71.17%、67.83%和37.50%。     

基于SNADPR作用的复合式人工快速渗滤系统的运行性能及微生物学特征

将基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用的人工快速渗滤(CRI)装置与反硝化除磷(DPR)型CRI装置耦合为基于同步短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化和反硝化除磷(SNADPR)作用的复合式人工快速渗滤(H-CRI)系统,探究了其运行性能及微生物学特征。当H-CRI系统按照内循环潮汐流模式连续运行时,反应装置在水力负荷为0.18 m3·(m2·d)−1的条件下对生活污水中有机物、TN、$ {\rm{N}}{{\rm{H}}_4^ +} $-N和TP的去除率分别可达(94.39±1.32)%、(97.87±0.43)%、(99.00±0.32)%和(95.96±2.79)%。其中,CANON反应与生物蓄磷作用分别是系统脱氮除磷的主要途径,两者去除的氮磷量分别占H-CRI系统脱氮除磷总量的(72.13±6.12)%和(82.29±5.58)%。结合分子生物学实验结果可知,适宜的耦合模式有助于实现H-CRI系统中好氧氨氧化微生物、厌氧氨氧化菌、反硝化菌和聚磷菌群的有效协作,进而可促进SNADPR反应体系在其中形成并强化,实现对生活污水中有机物及氮磷元素的高效同步去除。