Study on Disturbances and Its Effects on Nature Reserves

1 INTRODUCTION Nature reserves are special regional ecological systems. They are the cornerstone for the protection of ecosystems on a global scale (Fuentes et al., 2000), and a necessary method to protect biological resource, species, and the diversity of the ecosystem (Zhang, L.Y., et al., 2002). Since the 1970s the research for designing, planning, and managing various kinds of nature reserves has seen rapid development. Many sorts of disturbance factors occurring in nature reserves, …     

摇蚊幼虫与霍普水丝蚓扰动对河流沉积物中氮、磷、氧释放的影响

定量研究河床沉积物中的生物扰动对污染物的影响效应,对于维护河流健康具有重要的理论指导作用.基于室内实验模拟摇蚊和霍普水丝蚓对河床沉积物的扰动过程,研究两种生物扰动作用对沉积物中氮、磷释放以及生物扰动对上覆水中溶解氧的影响.在相同的沉积物环境中分别放入单一物种,实验结果显示,相对于空白组,摇蚊幼虫组的上覆水中氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为2.32、0.787、0.105 mg · L^-1,霍普水丝蚓组的氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为0.72、0.462、0.063 mg · L^-1,表明摇蚊幼虫和霍普水丝蚓的扰动作用均能促进沉积物中氨氮、总氮、总磷向上覆水中的释放,且摇蚊幼虫对污染物释放的作用效果比水丝蚓更明显;当摇蚊幼虫和水丝蚓混合放入后,摇蚊幼虫对沉积物中氨氮、总氮、总磷释放起主要促进作用;在混合实验组(摇蚊23条,霍普水丝蚓47条)中,氨氮、总氮、总磷的平均净增量均低于单一物种的摇蚊组和水丝蚓组,表明在该组中,摇蚊幼虫和霍普水丝蚓在沉积物中共同扰动作用对氮、磷释放的促进效果减弱;对上覆水中溶解氧浓度而言,摇蚊所占比例越高,溶解氧浓度就越低,且上覆水中的溶解氧浓度变化,会影响生物扰动对沉积物氮、磷释放的效果.     

底泥间歇扰动-沉降过程对静止水体中生物有效磷的影响

通过模拟试验研究了底泥间歇扰动-沉降过程(每天底泥扰动10 min,然后静置沉淀1 430 min,共持续17 d)上覆水中生物有效磷(BAP)的变化规律.结果表明,每次底泥扰动后0 h,BAP含量显著升高,并在第1 d(第1次扰动)达到最高值(2.82mg.L-1);然而,随着静置沉淀时间的延长(1、6、24 h),BAP呈逐渐下降的趋势.另外,随着底泥扰动次数的增加,各采样时段(0、1、6、24 h)的BAP均明显降低,但每次扰动后0 h时的BAP含量仍远高于其它时段(1、6、24 h),这主要是由于底泥扰动导致BAPP的"瞬间释放"所致,试验过程中此时段的BAPP/BAP平均值高达95.3%.随着静置沉淀时间的延长,这一比值逐渐降低.试验开始后的第5 d,每次底泥扰动后0、1、6、24 h时的TDP达到平衡浓度(0.053、0.062、0.051、0.045 mg.L-1),而且TDP在BAP中所占的比重也逐渐降低.说明底泥扰动抑制了BAPP向TDP的转化,"延缓"了静止水体富营养化发展进程.底泥中内源磷形态分析也表明,底泥扰动后,难释放态磷占总磷的百分比由原底泥中的72.8%升至77.3%,其主要与闭蓄态铁铝结合态磷含量增加有关.说明底泥扰动促使易释放态磷向难释放态磷转化.     

鄂西铁矿地质环境抗扰动能力评价指标体系构建

矿山地质环境抗扰动能力评价是以矿山地质灾害为研究对象的针对性评价.通过对矿山地质环境评价的主要指标体系类型进行归纳,厘清了矿山地质环境抗扰动能力的基本概念、内涵属性及影响因素.在分析鄂西铁矿地质资料数据的基础上,构建了以采空区塌陷、崩塌-滑坡、岩溶塌陷为主要考察类型的鄂西铁矿地质环境抗扰动能力评价指标体系.     

曝气扰动对泥水界面硝化-反硝化性能的影响

采用自制河道模拟装置,探讨了曝气扰动深度为10、15、25和35 cm时泥水界面硝化-反硝化的耦合性能,目的为曝气治理黑臭河道装置的优化实施和解决"氮超标"难题提供参考。结果表明,随扰动深度增加,泥水界面紊动程度呈现先下降后增加的趋势,其中泥水界面处扰动深度为10 cm时流态最激烈(Re为3 044),扰动深度为25 cm时流态最平缓(Re为1 713);与静止对照工况对比,曝气扰动促进了NH+4-N的硝化转化,4种曝气条件稳定时上覆水氨氮浓度都在0.50mg/L以下,表明曝气有利于对底泥释放氨氮的控制;复氧速率与硝化速率随扰动深度的增加而减小;从总氮的控制角度来看,曝气扰动深度为25 cm时最有利于硝化-反硝化作用的耦合,上覆水总氮削减率达到51.5%,泥水界面硝化率与反硝化率分别达到(41.6±3.1)%和(32.1±0.7)%。     

基于参数敏感性分析的轻质非水相液体在非均质包气带中迁移模拟研究

利用TOUGH2程序构建室内实验尺度多相流数值模型,基于扰动分析法,对模型中的介质孔隙度、绝对渗透率、残余水饱和度(S_wr)、残余非水相(NAPL)饱和度(S_nr)、进气值参数(α)进行敏感性分析,在此基础上设计中砂夹粗砂层和夹细砂层两种非均质条件情景,探究轻质非水相液体(LNAPL)以不同速率泄漏以及地下水位波动时的迁移过程。结果表明：(1)模型参数敏感度呈绝对渗透率>S_nr>α>S_wr>孔隙度的规律,S_nr、α、S_wr与LNAPL稳定饱和度呈正线性相关,绝对渗透率与其呈负线性相关。(2)主要由于介质间绝对渗透率的差异,中砂介质中的细砂夹层阻滞、粗砂夹层促进LNAPL迁移,泄漏速率的增大致使细砂夹层阻滞作用更为显著。(3)地下水位波动扩大LNAPL横、纵向污染范围,降低夹层内LNAPL饱和度,水位上升,细砂夹层下界面、粗砂夹层上界面阻滞LNAPL抬升,主要由于介质绝对渗透率的差异,两种非均质情景对地下水位波动的响应特征不同。     

扰动状态下pH值对内源磷生物有效性的影响

为了阐明底泥扰动状态下pH值对内源磷生物有效性的影响机制,以富营养化河流的底泥和上覆水为材料,通过实验室试验模拟了不同初始pH值条件下,底泥扰动对上覆水中溶解性磷酸盐(SRP)和底泥中生物有效磷(BAP)含量的影响。结果表明,底泥扰动显著降低了上覆水中SRP含量,其去除率随着初始pH值升高而降低。去除率从大到小依次排序为,pH5>pH7>pH9.5.SRP的去除与较低初始pH值条件下生成的非晶型铁氧化物有关。基于不同形态磷的迁移活性,采用NH4Cl-P+%BD-P(非闭蓄态Fe-P)+NaOH-nrP估算BAP是合理的.由此计算可知,BAP占总磷(Tot-P)的百分比随着初始pH值升高而降低。不同初始pH值条件下,BAP占Tot-P的百分比为33.36%(3种初始pH值条件下的平均值),该值远小于通过传统方法计算的BAP含量占Tot-P的百分比(平均为85.04%)。但由于2种方法中计算的BAP占Tot-P的百分比的变化趋势恰好相反,其与藻类可利用磷的变化密切相关。     

扰动对湖泊沉积物磷释放的模拟试验研究

为研究风浪扰动对城市河道型湖泊沉积物磷释放的影响,该文以西安市雁鸣湖沉积物为研究对象,进行了室内振荡器模拟风浪的试验。试验结果表明,水体中各形态磷（TP、DTP、DOP、PP、SRP）含量总体趋势均随扰动频率的增大而增加,随扰动持续时间而减少,变化趋势最明显的是TP和PP含量。上覆水中PP含量最多,占磷总量的57.1%～93.9%,SRP含量最少,仅占1.5%～4.9%,PP占TP的百分比随着振荡频率的增大而增加,相反,DTP和DOP占比均随振荡频率的增大而减少,SRP占TP的百分比随着振荡频率的增大没有明显的变化趋势。此外,扰动频率越大,TP和PP的吸附/解吸达到平衡所用的时间越长,而对其他3种溶解态磷的吸附/解吸平衡时间影响较小。     

大气扰动下人－机系统建模与仿真

建立了人、机、大气环境扰动的动力学模型。形成一个便于仿真计算的人－机－环境系统模型，针对驾驶员完成俯仰跟踪任务，研究了大气扰动对驾驶员控制特性和人－机闭环特性的影响。