水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

~(14)C在陆地生态系统碳循环研究中的应用及进展

深刻理解陆地生态系统碳循环有助于提高未来气候预测的准确性。~(14)C是陆地生态系统碳循环研究中广泛应用的重要工具,本文对~(14)C在土壤有机碳周转时间和平均停留时间的评估、陆地生态系统释放CO_2的源解析、河流有机碳的源解析及陆地生态系统碳循环对气候变化和土地利用的响应等四个方面的应用及进展进行了细致的介绍,最后展望了~(14)C应用于陆地碳循环研究发展趋势,并对国内相关研究的开展提出了几点建议。     

南海表层海水参与卡尔文循环的固碳基因多样性研究

为揭示南海北部表层海水中参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其与环境因子的关系,本研究以卡尔文循环中的关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubis CO)的Ⅰ、Ⅱ型基因(cbbL、cbbM)作为分子标记,采用Illumina Miseq高通量测序技术对海水中的固碳基因多样性进行分析,并结合多元统计分析的方法,探讨了固碳基因多样性与环境因子的关系.结果显示,在南海北部表层海水中,含cbbL基因固碳基因主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中,优势亚群分别是γ-变形菌亚门(45.3%)、蓝细菌(30.9%)和β-变形杆菌亚门(23.8%);而含cbbM基因的固碳菌群未检测到;近岸的A9站位与其他站位物种组成有一定的差异,异着色菌属(Allochromatium)、硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Thiohalomonas)为其特有菌属.相关性和冗余分析(RDA)结果显示,含cbbL基因的固碳基因丰度与水温、盐度呈显著负相关(p0.01),与硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐呈显著正相关(p0.01).     

成都市中心城区春季大气颗粒物PM_(2.5)的污染特征研究

于2012年5月11日至5月15日同时对成都中心城区及其大气环境监测对照点都江堰灵岩寺大气PM2.5进行采集,并分析其中的化学组分。研究结果表明:成都市中心城区PM2.5的总体质量浓度大于灵岩寺,且各化学组分的质量浓度也均大于灵岩寺。两站点PM2.5中OC/EC均大于2,有2次有机碳的存在;中心城区WSOC和TN日均浓度大于灵岩寺,同时发现中心城区TN日变化趋势与灵岩寺一致,WSOC变化不明显;水溶性二次离子(SO2-4、NO-3和NH+4)浓度相对较高,中心城区SO2-4/NO-3值比灵岩寺小,说明成都市机动车尾气是主要排放源。     

全自动消解测定土壤/沉积物中的有机碳

基于传统方法重铬酸钾氧化-分光光度法的原理,应用全自动消解仪测定土壤/沉积物中的有机碳。通过优化反应条件,将复杂的前处理过程自动化,可同时分析大批量样品。实验结果表明:该方法在0~24 mg线性关系良好,相关系数大于0.999。测定高、中、低3种浓度的样品,其相对标准偏差均小于4%;高浓度和低浓度的加标回收率分别为95.9%~106%和91.7%~105%。当取样量为0.5000 g时,检出限为0.0586%,方法指标满足对样品的准确分析。对比现有实验方法,该方法具有高效、节能、准确、安全等优点。     

基于Miseq测序与碳平衡的生物滴滤床降解甲苯研究

在甲苯进气浓度为1 640 mg/m3,进气负荷为198.11 g/(m3·h),系统停留时间(EBRT)为30 s的条件下,生物滴滤床对甲苯的去除率达到84%,去除负荷为166.41 g/(m3·h)。碳平衡计算表明:22.27%的输入碳源为微生物所同化,59.52%的碳以CO2形式排出,仅有2.46%的碳溶于营养液中。在出口气体中,以CO2形式存在的碳占79.08%,其余则以甲苯形式存在。经Miseq-16S rRNA测序平台分析可知,该生物反应器中的优势菌属为假单胞菌、丛毛单胞菌和红球菌属,优势菌门为变形菌门、拟杆菌门和酸杆菌门。其中,变形菌门和拟杆菌门在反应器中所占比例在经过驯化之后显示出相反的变化趋势。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

草海沉积物营养元素分布特征与控制因素

选取贵州草海这一典型高原湖泊湿地作为研究对象,在代表性湖区共布设17个采样点,采集了表层沉积物和沉积物柱芯,对沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征及控制因素开展了对比研究。研究结果表明,草海表层沉积物营养盐分布主要受外源输入和湖泊初级生产控制:表层沉积物TOC、TN含量平均值分别为232.98mg/g和25.21mg/g,远高于国内其他湖泊,且呈现湖心高、近岸区低的分布特征,由于氮较高的迁移性和生物可利用性,草海沉积物TN明显受湖泊水生植物生长控制,主要以有机质形式赋存于沉积物中;表层沉积物TP含量平均值为1.03mg/g,其空间分布特征显著不同于TOC、TN,在湖心、东南湖区和出水口其含量较低,主要受外源输入控制,且主要以沉淀、吸附等无机形态赋存于沉积物中。草海沉积物柱芯中TOC、TN、TP含量总体上呈现随深度增加先迅速降低而后趋于稳定的变化趋势,但不同湖区其含量差异较大,反映了人为干扰强度和沉积环境的差异。草海流域外源污染物输入和沉积物较高的营养盐内负荷是其水体富营养化面临的主要威胁,一方面应采取有效手段消减外源污染物输入,另一方面应通过合理的生态修复措施控制内源营养盐释放。草海繁茂的沉水植物增强了水体自净功能,优化草海水生植物种群结构、恢复草型健康湖泊生态系统对保护草海生态环境具有重要意义。     

规模化人工湿地的温室气体释放通量

基于规模化人工湿地工程——武河湿地的野外原位监测试验,采用静态箱-气相色谱法研究了人工湿地中温室气体(N₂O、CH₄和CO₂)释放特征与规律. 结果表明,武河湿地工程的N₂O和CH₄平均释放通量分别为14.35和35.54 mg/(m2·d),表现为N₂O、CH₄的释放源,但其释放通量低于城市污水处理厂;湿地(主要包括水体和土壤生物呼吸)的CO₂平均释放通量为2 889.4 mg/(m2·d). 人工湿地沿程N₂O、CH₄和CO₂释放特征有所不同,平均释放通量呈先升后降规律,在布水渠处N₂O释放通量最大,为51.92 mg/(m2·d);而6#溢流堰处CH₄释放通量最大,为182.03 mg/(m2·d). 人工湿地中温室气体释放亦具有明显的季节变化规律,表现为春夏季高于秋冬季.      

钙钛矿LaMnO3负载贵金属在催化氧化碳烟中的作用

采用共沉淀法制备钙钛矿LaMnO₃,并用浸渍法在LaMnO₃上负载不同的贵金属得到系列催化剂.利用程序升温氧化反应对催化剂催化氧化碳烟的性能进行了测试.程序升温还原(H₂-TPR)、BET、XRD、SEM和FT-IR等表征手段对催化剂进行了表征.结果表明,当Pd的负载量在0.5%时,催化剂Pd/LaMnO₃的催化性能最好,和单独的LaMnO₃相比,最高燃烧速率温度降低了40℃.当负载量较小和较多时,碳烟起燃温度反而会比LaMnO₃高.在5种贵金属负载的催化剂中,其中Pd催化性能最好,依次为Au、Ru、Pt和 Rh.TPR测试表明贵金属的负载有助于钙钛矿中Mn⁴⁺的还原,对高温时Mn³⁺的还原作用不大.XRD衍射角向低角度出现了少许偏移,显示负载在表面的贵金属部分进入钙钛矿LaMnO₃的晶格结构中,使其晶粒增大;BET和SEM结果表明催化剂在反应后出现了轻微团聚现象.IR图谱显示反应前后,主要特征红外吸收带没有明显变化, 表明催化剂具有较好的结构稳定性.适量的贵金属在钙钛矿LaMnO₃上负载,能够有效地提高催化燃烧碳烟的活性.