Assessment of the sources and transformations of nitrogen in a plain river network region using a stable isotope approach

The great spatial and temporal variability in hydrological conditions and nitrogen(N)processing introduces large uncertainties to the identification of N sources and quantifying N cycles in plain river network regions. By combining isotopic data with chemical and hydrologic measurements, we determined the relative importance of N sources and biogeochemical N processes in the Taige River in the East Plain Region of China. The river was polluted more seriously by anthropogenic inputs in winter than in summer. Manure and urban sewage effluent were the main nitrate(NO-3) sources, with the nitrification of N-containing organic materials serving as another important source of NO-3. In the downstream, with minor variations in hydrological conditions, nitrification played a more important role than assimilation for the decreasing ammonium(NH+4-N) concentrations.The N isotopic enrichment factors(ε) during NH+4utilization ranged from- 13.88‰ in March to- 29.00‰ in July. The ratio of the increase in δ18O and δ15N of river NO-3in the downstream was 1.04 in January and 0.92 in March. This ratio indicated that NO-3assimilation by phytoplankton was responsible for the increasing δ15N and δ18O values of NO-3in winter. The relationships between δ15N of particulate organic nitrogen and isotopic compositions of dissolved inorganic nitrogen indicated that the phytoplankton in the Taige River probably utilized NH+4preferentially and mainly in summer, while in winter, NO-3assimilation by phytoplankton was dominant.     

华北平原灰霾天气下大气气溶胶的单颗粒分析

为分析灰霾期间单颗粒气溶胶化学组成和混合状态,于2014年12月9日—2015年1月10日,使用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）表征华北平原郑州市中牟县的气溶胶颗粒.结果表明:灰霾期（H1:20141213T19:00—20141215T10:00;H2:20150102T10:00—20150106T03:00）和清洁期（C1:20141215T18:00—20141217T18:00;C2:20141231T16:00—20150101T20:00）大气颗粒物种类相同,主要分为有机碳（OC）、元素碳（EC）、生物质燃烧颗粒（BB）、元素碳有机碳（ECOC）、钾二次颗粒（K-Secondary）、矿尘（Dust）以及重金属颗粒（HM）7类.C1时间段,ECOC颗粒占比最高,占总颗粒数的49.8%;其次是OC和EC颗粒物,二者分别占总颗粒数的16.5%和10.8%.H1时间段,K-Secondary颗粒的占比（31.3%）最高;其次是OC和EC颗粒,二者分别占总颗粒数的23.1%和20.2%.清洁期与灰霾期质谱差分结果表明,清洁期颗粒物中含有C₃H+、C₄H₃+、C₅H₃+等有机碳碎片峰,而灰霾期颗粒物中NO₃-、HSO₄-、NO₂-等组分的信号强度显著大于清洁期.混合状态分析表明,从清洁期到灰霾期的过程中,主要颗粒物与NO₃-和HSO₄-的混合程度显著增强.清洁期与灰霾期单颗粒化学组成与混合状态的对比分析表明,清洁期新鲜排放的含碳气溶胶在灰霾期不断老化,单颗粒中二次无机组分增加,气溶胶整体老化严重.此外,灰霾期（H2）EC颗粒占总颗粒数的比例增至18.1%,并且与NO₃-、HSO₄-二次组分的混合状态增强,使平均能见度降低为4.0 km.研究显示,郑州大气能见度主要受化学组分、颗粒物混合状态和污染物质量浓度的影响.      

河套平原湖泊陈普海子沉积物粒度与元素分析

通过对河套地区不同类型沉积物进行粒度和元素分析，根据区域陈普海子沉积岩芯的年代和环境代用指标结果，借助于判别分析技术，结合历史文献资料，揭示区域近300a来两个典型时段的环境变化.结果表明，约1850a受黄河河道变迁引起的洪水活动影响，陈普海子岩芯55~50cm（CP1）沉积物表现为灰黄色黏土层，其粒度参数、分布曲线与黄河岸边缓流沉积物相似，两者的中值粒径和众数数值分别为3.8，7.7μm和4.4，5.0μm，元素及其比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr（数值分别为7.1、21.5、102.7和6.2、20.7、87.8）的得分散点分布在判别得分散点图的同一区域，与其它类型沉积物的分布区域明显分离，元素比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr可作为湖泊沉积指示洪水活动的环境代用指标；自1995年以来，由于区域人类活动，沙荒土地大规模开垦，致使风沙活动增强，岩芯15cm以上（CP2）沉积物粒度参数、分布曲线与风积物相似，两者的中值粒径和众数数值分别为20.1，19.6 μm和41.6，45.7 μm，元素的得分散点分布在判别得分散点图的同一区域，研究结果与文献记录具有较好的一致性.     

人类活动对松嫩平原生态环境的影响

探讨人类活动对松嫩平原的影响 ,有助于了解生态环境退化的过程与机制 ,对于退化生态环境的改善意义重大。本文在分析松嫩平原生态环境的脆弱性、人类活动史、人类的活动方式及人类活动对生态环境影响的基础上 ,指出人类活动干扰并破坏了生态环境的缓冲因子 ,使退化因子的作用因失去缓冲因子的制衡而加强 ,引起土地沙化和盐渍化。文章还论述了生态环境的脆弱性、外部干扰和生态环境退化之间的关系以及松嫩平原生态环境的演化机制 ,从而引导人类遵从自然规律     

松嫩高平原土地利用格局变化时间尺度特征研究

土地利用格局变化的时间尺度是其尺度依赖性和敏感性表达的重要基础。论文以松嫩高平原典型区域巴彦县为研究区,运用GIS、RS技术,结合Matlab编程,采用K-L变换将多波段的遥感影像提取为单波段图像作为原始信号数据,在研究区土地利用格局最优空间尺度下,应用快速傅里叶变换对小波分析模型进行改进,探寻研究区土地利用格局变化研究的适宜时间尺度,进而明确适宜时空尺度下土地利用格局变化的波动性特征,并采用土地利用转移矩阵对其时间尺度的划分结果进行检验。结果表明：1）研究区土地利用格局变化在10~20、30~40和40~50 a均有明显的波动性特征,表明10~20、30~40和40~50 a是研究区土地利用格局变化的3个重要时间尺度。2）1979—2015年研究区土地利用格局变化研究的最优时间分析尺度为36 a,土地利用格局在12.33 a左右具有明显的波动性变化特征,可将研究区时间域划分为3个发展阶段：发展初期1979—1991年、发展中期1991—2003年、发展近期2003—2015年。3）在空间上,研究区土地利用格局变化的全局化时间尺度和土地利用格局变化的局部化时间尺度具有较高水平的一致性。4）论文建立的基于小波分析的土地利用格局变化时间尺度识别方法可行并具有准确性,研究区旱地、林地和建设用地等主要土地利用类型在1979、1991、2003和2015年4个重要时间节点上的变化发生了明显的趋势性转换。     

宋元时期江汉-洞庭平原聚落的变迁及其环境因素

宋元是江汉—洞庭平原聚落发展的重要时期,聚落点增多,规模扩大,空间分布出现了较明显的分化、聚合与转移。影响聚落变迁的环境因素很多,着重分析了地貌、水文和自然资源因素：四面高、中间低的地势,使规模较大的聚落集中在平原的周缘地带,中部低地聚落分布较稀、规模较小、变动较强;水系发达、河湖交错,使大多数聚落分布在江河沿岸,往往也是水运交通线旁;丰富的水产资源和矿产资源,使专业性聚落应运而生。聚落的发展变迁反映出宋元时期江汉—洞庭平原的人地关系基本和谐,同时,人类活动对环境造成不利扰动的问题也开始出现。     

成都平原土壤铅污染及其评价

采用随机布点方法在成都平原采集了0~20cm耕层土样及20~40cm的底层土样共98个。分析了成都平原土壤铅含量状况,同时用地质累积指数法进行了污染程度评价,并对污染土壤的分布规律以及铅在土壤中的迁移进行了探讨。结果表明：成都平原大多数农田土壤已经受到不同程度的铅污染。在86个耕层土样中,只有20个样点没有受到铅污染。受铅污染的样点中,污染级别为1~4级,以1、2级为主,属无污染到中污染的过渡状态和中度污染。其中1级污染有33个样点（占总样点数的38.4 %）,2级污染有30个样点（占总样点数的34.9 %）。个别样点已接近或达到了强度污染的水平。污染土壤的分布与污染源的位置关系密切,与土壤的理化性质也有一定的关系;铅主要累积在0~20cm的耕层土壤,同时也发生了一定的迁移,其数量与土壤理化性质有关。     

CO_2倍增对黄淮海气候生产力影响的数值模拟

将ＣＯ２倍增后ＧＣＭｓ的输出结果输入到ＡＲＩＤ　ＣＲＯＰ模型,模拟了ＣＯ２倍增后黄淮海地区冬小麦及夏玉米的气候生产力变化情况．结果表明：ＣＯ２浓度倍增后,黄淮海地区冬小麦气候生产力南部升高,北部降低,总体平均下降８．７％左右;夏玉米气候生产力与目前状况相比则普遍表现为降低,平 均比目前下降３０％～４５％。研究结果还表明：ＣＯ２倍增后,降水减少是引起冬小麦气候生产力降低的 主要原因;而黄淮海地区温度升高,引起夏玉米生育期缩短,进而导致干物质减少,则是夏玉米气候生产力降低的主要原因。针对模拟结果,文章提出了相应的对策及措施．     

Field scale interaction and nutrient exchange between surface water and shallow groundwater in the Baiyang Lake region, North China Plain

Fertilizer input for agricultural food production, as well as domestic and industrial surface water pollutants in the North China Plain, increases pressures on locally scarce and vulnerable water resources. In order to: (a) understand pollutant exchange between surface water and groundwater, (b) quantify nutrient loadings, and (c) identify major nutrient removal pathways by using qualitative and quantitative methods, including the geochemical model PHREEQC, a one-year study at a wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) double cropping system in the Baiyang Lake area in Hebei Province, China, was undertaken. The study showed a high influence of low-quality surface water on the shallow aquifer. Major inflowing pollutants into the aquifer were ammonium and nitrate via inflow from the adjacent Fu River (up to 29.8 mg/L NH₄-N and 6.8 mg/L NO₃-N), as well as nitrate via vertical transport from the field surface (up to 134.8 mg/L NO₃-N in soil water). Results from a conceptual model show an excess nitrogen input of about 320 kg/ha/a. Nevertheless, both nitrogen species were only detected at low concentrations in shallow groundwater, averaging at 3.6 mg/L NH₄-N and 1.8 mg/L NO₃-N. Measurement results supported by PHREEQC-modeling indicated cation exchange, denitrification, and anaerobic ammonium oxidation coupled with partial denitrification as major nitrogen removal pathways. Despite this current removal capacity, the excessive nitrogen fertilization may pose a future threat to groundwater quality. Surface water quality improvements are therefore recommended in conjunction with simultaneous monitoring of nitrate in the aquifer, and reduced agricultural N-inputs should be considered.     

江汉平原石家河谭家岭遗址新石器时代环境考古

通过对位于江汉平原北部石家河古城内谭家岭遗址地层孢粉、碳氮地球化学和磁化率代用指标的综合分析表明,石家河文化早期(4.6—4.4 ka BP),孢粉浓度较高且种类多,特别是喜暖湿的孢粉科属含量较大,植被覆盖较好,说明遗址及周边地区受人类活动干扰较少;TOC、TN和C/N偏高,δ~(13)C_(org)偏低,表明当时以C_3植物为主,气候较为温暖湿润;该时期遗址区域可能积水较多,磁化率值总体较低,发生过水域面积增大但持续时间不长的变化,石家河古城在防御洪水及外敌入侵方面发挥了较大作用。石家河文化中晚期(4.4—4.0 ka BP),孢粉种类和浓度减小,TOC、TN和C/N也持续减小,δ~(13)C_(org)则偏高,气候凉干,降水减少,遗址区域积水减少并逐渐演变成古人的居住用地,受人类活动影响磁化率值明显增高;由于河湖、地下水位下降,石家河古城防御洪水与外侵的功能消失并逐渐废弃。4.2 ka BP前后气候持续凉干,极端灾害事件频繁发生,影响了当地农业和渔猎业的发展,使得石家河文化发展停滞,这是导致本区石家河文化衰落的重要环境因素。