水位波动和植被恢复对三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构的交互影响

水库消落带是典型的生态脆弱敏感区.水位波动是影响消落带土壤环境的主要因素,植被恢复是消落带土壤保育的重要手段.然而,在水库消落带中,水位波动和植被恢复对土壤微生物群落结构的交互影响尚不清楚.为此,选取三峡水库消落带中不同水位高程的撂荒草地和人工林地为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术探究土壤原核微生物群落组成和多样性,并探讨驱动土壤原核微生物群落结构的主要环境因子.结果表明,消落带的低水位高程中土壤原核微生物α多样性最高,其中163 m高程的Pielou_e指数、Shannon指数和Simpson指数显著高于168 m高程,Chao1指数和Shannon指数显著高于173 m高程.但撂荒草地和人工林地的土壤菌群α多样性并无显著差异.同时,水位波动和植被恢复均对土壤原核微生物的群落组成产生显著影响,不同样地中生物标志物类别具有明显差异.值得注意的是,植被恢复模式差异对土壤原核微生物群落结构的影响强于水位波动.此外,层次分割结果显示土壤pH是三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构变化的主要驱动因子.以上结果可深化对水库消落带土壤微生物群落结构的认识,并为水库消落带生态系统的恢复重建提供科学参考.     

Remediation of 2,4-dichlorophenol-contaminated groundwater using nano-sized CaO2 in a two-dimensional scale tank

• Nano CaO₂ is evaluated as a remediation agent for 2,4-DCP contaminated groundwater. • 2,4-DCP degradation mechanism by different Fe²⁺ concentration was proposed. • 2,4-DCP was not degraded in the system for solution pH>10. • The 2,4-DCP degradation area is inconsistent with the nano CaO₂ distribution area. This study evaluates the applicability of nano-sized calcium peroxide (CaO₂) as a source of H₂O₂ to remediate 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) contaminated groundwater via the advanced oxidation process (AOP). First, the effect and mechanism of 2,4-DCP degradation by CaO₂ at different Fe concentrations were studied (Fenton reaction). We found that at high Fe concentrations, 2,4-DCP almost completely degrades via primarily the oxidation of •OH within 5 h. At low Fe concentrations, the degradation rate of 2,4-DCP decreased rapidly. The main mechanism was the combined action of •OH and O₂^•−. Without Fe, the 2,4-DCP degradation reached 13.6% in 213 h, primarily via the heterogeneous reaction on the surface of CaO₂. Besides, 2,4-DCP degradation was significantly affected by solution pH. When the solution pH was>10, the degradation was almost completely inhibited. Thus, we adopted a two-dimensional water tank experiment to study the remediation efficiency CaO₂ on the water sample. We noticed that the degradation took place mainly in regions of pH<10 (i.e., CaO₂ distribution area), both upstream and downstream of the tank. After 28 days of treatment, the average 2,4-DCP degradation level was ≈36.5%. Given the inadequacy of the results, we recommend that groundwater remediation using nano CaO₂: (1) a buffer solution should be added to retard the rapid increase in pH, and (2) the nano CaO₂ should be injected copiously in batches to reduce CaO₂ deposition.     

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。     

煤矿火区快速封闭泄爆门研究

目前煤矿发生火灾事故后,火区封闭时间过长极易引发瓦斯爆炸等次生灾害,且煤矿现有的阻隔爆技术存在许多 不足,针对这些问题,研发一种用于煤矿火区的快速封闭泄爆门。通过对泄爆门的结构设计、封闭与泄爆机制及有益效 果等方面进行阐述,并采用流体力学FLUENT软件计算得出不同数量泄爆窗的泄爆门与监控泄爆门前截面的压力、速度之 间的变化情况。结果表明:6个泄爆窗比2个泄爆窗的封闭时间快1 200 ms,快速封闭时间节省了68.57%。随着泄爆窗的 增多,瓦斯爆炸冲击波压力和传播速度都大幅度降低。当煤矿发生火灾事故封闭火区时,快速封闭泄爆门不仅具有快速 密闭功能,也同时具有泄爆功能,为煤矿安全提供新的隔爆技术。     

Simple model of sludge thickening process in secondary settlers

In wastewater treatment plants (WWTPs), a secondary settler acts as a clarifier, sludge thickener, and sludge storage tank during peak flows and therefore plays an important role in the performance of the activated sludge process. Sludge thickening occurs in the lower portions of secondary clarifiers during their operation. In this study, by detecting the hindered zone from the complete thickening process of activated sludge, a simple model for the sludge thickening velocity, u _s = aX ^b (a = 0.9925SSVI _3.5, b = 3.541ln(SSVI _3.5)+12.973), describing the potential and performance of activated sludge thickening in the hindered zone was developed. However, sludge thickening in the compression zone was not studied because sludge in the compression zone showed limited thickening. This empirical model was developed using batch settling data obtained from four WWTPs and validated using measured data from a fifth WWTP to better study sludge thickening. To explore different sludge settling and thickening mechanisms, the curves of sludge thickening and sludge settling were compared. Finally, it was found that several factors including temperature, stirring, initial depth, and polymer conditioning can lead to highly concentrated return sludge and biomass in a biologic reactor.     

我国海岛潮间带贝类体中重金属含量及其评价

以2007年5月~2008年10月我国典型海岛潮间带贝类体内重金属检测结果为基础,探讨了我国海岛潮间带贝类体中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg)含量水平.结果表明,研究区各海岛潮间带贝类体内以Zn、Cu较高, Pb、Cd和Cr较低, Hg最低;与上世纪九十年代初的数据比较,变化不明显.根据《海洋生物质量》标准,评价了各海岛潮间带贝类体中重金属污染水平.分析表明各种重金属含量均有一定程度的超标, Zn超标较严重, Cu和Cd次之,其余较轻.原因可能与陆源污染物排放和贝类对不同金属的富集能力有关.     

论湖滨带的结构与生态功能

湖滨带作为陆地和湖泊之间的过渡带,是健康湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分,属于生态交错带的一种. 明晰湖滨带的结构与生态功能对湖滨带及湖泊的水环境改善与生态修复十分重要. 随着水环境因子的梯度变化,湖滨带的空间结构在横向、纵向和轴向分布上都表现出明显的圈层结构特点. 横向结构由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成;纵向结构由空气、水体、底泥构成;轴向结构则是不同岸段湖滨带的景观变化和层次结构,体现整个湖滨带的全貌和湖滨带类型的组合. 湖滨带的时间结构体现在湖滨带生物及其生境条件随着时间推移的演化规律上,并在“时-空结构”中和人的积极存在紧密联系在一起. 影响时间结构的因素包括生物节律、气候因子、水动力等. 湖滨带在生态环境方面的功能可归纳为6项:污染物截留与净化、捕集和抑制藻类、提高湖滨带的生物多样性、提供野生动植物栖息地、控制沉积和侵蚀、调蓄洪水.      

煤层瓦斯压力测定的合理封孔注浆压力研究

煤层瓦斯压力测定是煤矿安全生产基础参数测定的重要内容之一,测压成功的关键是封孔技术。当围岩裂隙较发育时需要采用压力注浆封孔,注浆压力就成为封孔的技术关键。为了确定一定围岩岩性条件下的合理封孔注浆压力,采用数值模拟的方法对测压钻孔塑性区大小进行了仿真模拟,并根据浆液渗流规律和钻孔围岩性质之间的关系建立了浆液流动数学模型,得出了合理的注浆压力为4MPa,结合新型“两堵一注”囊袋式封孔装置与CPD8M型煤层瓦斯压力自动测定仪进行了现场应用,结果表明4MPa的注浆压力满足平煤十三矿试验现场围岩条件下的封孔要求,对同类条件下瓦斯压力测定具有一定的指导意义。     

池杉在三峡水库消落带生态修复中的适应性

冬季淹没和夏季干旱的交替作用会导致三峡水库消落带生态系统质量下降. 为了探索有效的生态系统修复方式,选用池杉树种开展了消落带林泽工程试验,并采用统计分析和RDA(冗余分析)排序对水淹胁迫下池杉的生长响应进行了研究. 结果表明:种植在海拔169 m以上的池杉经历两轮冬季淹水后成活率约为84.52%;树高、冠幅和枝叶密度平均变化量较小,分别为0.10 m、0.04 m和-0.11%,而胸径和枝下高变化明显,平均改变量分别为0.78 cm和-0.64 m;树高、胸径、冠幅和枝叶密度等指标变化率在没顶和部分淹水情况下存在显著差异. 部分淹水时,池杉对水淹胁迫的适应能力较强,随着淹水深度的增加,各生长指标变化量均呈下降趋势,部分植株有枯梢,没顶和部分淹水情况下枯梢率分别为43.56%和11.76%. RDA结果表明,水力条件和初始生长特征共同对淹水后池杉生长变化产生影响,二者对池杉生长指标变化的总体解释率为31.20%,独立解释率分别为11.90%、14.40%,共同解释率为4.90%. 池杉作为适应三峡水库消落带水位变动的本土耐淹树种,其经历水淹后的生长变化不仅与水位变动有关,同时也与其淹水前的生长状态有关. 研究结果有助于三峡水库消落带类似生态修复工程的进一步深入开展.      

基于面向对象的海岸带土地利用信息提取研究

针对海岸带复杂多样的土地利用信息,选取山东省乳山市海岸带为研究区域,运用 Landsat TM遥感影像数据,基于面向对象分类方法,利用不同地物的光谱、形状、纹理和空间关系等特征,通过多尺度分割、隶属度函数法和标准最邻近分类法提取研究区土地利用信息,并对分类结果进行精度评估。结果表明：①隶属度函数法和标准最邻近分类法结合,提取出乳山市海岸带12 种土地利用类型信息,很好地区分了盐田和养殖水面、林地和园地,可提取出主要的道路和河流等细长线状地物;②将提取结果与最大似然法对比,面向对象分类方法提取精度达到82.50%,Kappa系数为0.809 1,分别比最大似然法提高了11.44%和0.105 5,很好地避免“同物异谱”和“异物同谱”对分类精度造成的影响,有效地避免了“椒盐”现象。面向对象分类方法提取中分辨率遥感影像精度较高,为海岸带土地利用信息的快速、准确提取提供了有效的技术手段。