Nested patterns in hyporheic meta-communities: the role of body morphology and penetrability of sediment

Nestedness has been regarded as a common pattern of species distribution especially in terrestrial systems and vertebrate faunas. However, a significantly lower degree of nestedness has been reported for aquatic invertebrates. We analyzed the vertical distribution patterns of taxa in the upper 70 cm of the hyporheic zone. This biotope is abundantly inhabited by epigean fauna, which is morphologically pre-adapted to life within the limited space of sediment interstices. We tested the hypotheses that in the vertical profile of the hyporheic zone sediment acts as a physical barrier (filter), allowing only the morphologically pre-adapted and adapted (i.e., smaller, narrower, more flexible) taxa to penetrate to deeper layers. We demonstrated that this mechanism can promote a strongly nested and colonization-driven pattern at higher taxa levels. The sediment filter (1) constricted the body width: 0.50 mm appeared to be the upper limit for successful sediment colonization at the study site, and (2) favored elongated taxa against small sized taxa. We tested also the assumption that distribution of fine sediment affects the accessibility of hyporheic zone for fauna (“filter density”) and thereby influences nestedness. However, we found that nestedness could be sufficiently explained by the depth itself. Our study offers a possible explanation of depth patterns in hyporeic meta-communities as a result of morphological characteristics promoting nestedness at higher taxa level.     

不同粒径的大气细颗粒物对A549细胞的毒性研究

研究了不同粒径的大气细颗粒物对人肺癌上皮细胞A549的生物学效应,探讨了大气中细颗粒物粒径与细胞毒性的关系。采集杭州市大气中不同粒径的细颗粒物,制备成不同粒径的颗粒物总悬浮液,将A549细胞暴露于该制备液24 h后,测定细胞活力(MTT法)和培养液上清液中的LDH含量;并选择最佳浓度为后续暴露剂量,测定ROS生成量,评价不同粒径大气细颗粒物对细胞损伤效应。此外,还采用RTPCR测定凋亡基因P50、BAX、BCL-2表达情况。不同粒径的细颗粒物均显著抑制A549细胞活力,LDH显著增多,并存在剂量-效应关系;最佳染毒质量浓度为10μg/m L;ROS的生成量和各个凋亡基因的mRNA表达量均高于对照组。大气中不同粒径的细颗粒物均能对A549细胞产生毒性,并且随粒径增加,颗粒物对细胞的毒性呈降低趋势。     

西辽河不同粒级沉积物对重金属镉的富集特征

为估算随泥沙颗粒迁移的重金属镉(Cd)的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对Cd的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对Cd的富集系数从大到小依次为黏粒(6.65)、粉粒(4.13)、细砂(0.92)、粗砂(0.90)。黏粒级沉积物对Cd属于重度富集,粉粒级沉积物对Cd属于中度富集。其原因有二:细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质比例较高,稳结态腐殖质的腐殖酸组成以胡敏酸为主,胡敏酸在复合体表面形成了S-HA-Cd三元配合物,增加了黏土矿物表面吸附位。西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态镉质量分数可分别按沉积物原样的6.65和4.13倍估算。     

顺层或逆层岩质急倾斜边坡坡角的确定

为了解当岩体具有急倾斜构造和水平裂隙发育时,由该岩体形成顺层和逆层边坡情况下,不同坡角对该边坡稳定性的影响,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行了模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟了非连续性和连续性的岩体构造形式。构建了坡角为40°、50°、60°、70°和80°的顺层和逆层边坡,并对边坡稳定性进行了模拟。模拟结果表明,岩层的重力作用在逆层时有利于岩体外倾,顺层时抑制外倾。相同坡角时顺层较逆层更为稳定。大变形裂隙区的出现位置与岩体构造有很大关系。提出的修建边坡坡角建议为顺层时坡角不应大于60°,逆层时坡角不应大于50°。     

球接管容器气体爆炸尺寸效应的试验研究与数值分析

为了解尺寸对球形容器连接管道甲烷-空气混合物爆炸的影响规律,利用Fluent软件,采用κ-ε湍流模型、涡耗散模型(简称EDC模型)、壁面热耗散、热辐射模型及SIMPLE算法,建立了球形容器连接管道内甲烷-空气混合物爆炸的数值模型,对容器与管道内甲烷-空气预混气体爆炸的尺寸效应进行了数值模拟。结果表明:随管道内径增大,球形容器内最大爆炸压力逐渐增大,管道末端最大爆炸压力变化无明显规律;而随管道长度增加,球形容器内最大爆炸压力逐渐减小;改变管道内径,较大体积球形容器内最大爆炸压力均大于较小体积球形容器内最大爆炸压力,最大爆炸压力上升速率的规律则相反,容器体积对管道末端最大爆炸压力的影响无明显规律。     

粒径与前驱体对活性炭催化臭氧氧化的影响

利用煤质、木质、椰壳3种前驱体活性炭制得6种粒级共18种活性炭样品,作为催化剂进行催化臭氧降解草酸的效果研究.结果表明,减小活性炭粒径对催化臭氧氧化效率提升效果显著,160~300目活性炭催化臭氧氧化降解草酸速率常数是10~20目颗粒活性炭的9.2~19.0倍.煤质160~300目活性炭催化臭氧氧化降解效果最佳.活性炭粒径的倒数与催化臭氧氧化伪一级动力学速率常数呈线性关系.对官能团的滴定表明,活性炭表面的羟基数量与催化臭氧氧化一级动力学速率常数存在较为明显的指数关系.     

民用燃煤排放分级颗粒物中碳组分排放因子

中国是全球碳质气溶胶最重要的贡献者之一,民用燃煤排放占有很大的比重.排放因子的不确定性直接影响碳气溶胶排放清单的准确性.本研究基于室内模拟燃烧实验和稀释通道采样系统,采用FA-3型9级撞击采样器采集了3种蜂窝煤(考虑明烧和闷烧)和包括烟煤与褐煤在内的4种块煤燃烧排放的九级粒径颗粒物,采用热光法分析了不同粒径颗粒物中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量,计算得到排放因子.结果表明:(1)对于蜂窝煤的明烧与闷烧,PM2.1中OC排放因子分别为0.07g·kg~(-1)和0.10 g·kg~(-1),EC的排放因子为0.002 g·kg~(-1)和0.001 g·kg~(-1);闷烧排放的有机碳颗粒物高于明烧;元素碳排放因子低于明烧.块煤排放PM2.1中OC与EC排放因子分别是1.4 g·kg~(-1)和0.02 g·kg~(-1),高出蜂窝煤排放一个数量级.(2)粒径分析结果表明,民用煤燃烧排放的颗粒物及其载带的碳组分集中在细颗粒物上,碳组分的质量中值粒径均小于2.5μm,总碳(OC+EC)的排放因子粒径分布表明蜂窝煤燃烧排放的碳组分富集于≤0.43μm粒径段,块煤富集于0.43~0.65μm粒径段.     

太湖西部流域滨岸带土壤磷形态空间分布与影响因素比较

为了揭示不同流域滨岸带的生态功能,于2015年夏季采集太湖西部苕溪流域和天目湖流域不同滨岸带（林地、耕地、草地、荒地）土壤,利用连续顺序提取法获得无机磷形态,分析土壤磷形态的空间分布特征、影响因素以及土壤磷形态与地下水中TDP（总溶解性磷）的联系.结果表明:苕溪滨岸带的磷形态含量总体上高于天目湖滨岸带,但组成方面有所差异.滨岸带土壤的NH₄Cl-P（弱吸附态磷）、BD-P（还原态磷）、NaOH-P（金属氧化物结合态磷）含量随土壤深度的增加而降低,HCl-P（钙结合态磷）含量随土壤深度的增加而增加,耕地表现得最为明显.从高地到滨水带,草地和荒地的磷形态含量有略微增加的趋势,而林地和耕地的磷形态含量均降低,耕地同样表现得最为明显.苕溪滨岸带磷形态含量的水平变幅大于天目湖滨岸带.相关性分析表明,土壤NaOH-P对地下水中TDP的贡献较大,有机质、黏土矿物和碳酸盐对磷形态有明显的影响;苕溪滨岸带土壤性质对其磷形态的影响较弱,而天目湖滨岸带比较明显.因此,苕溪和天目湖流域不同滨岸带土壤磷形态的空间分布存在差异,影响因素也不同;土壤磷形态与地下水中TDP有明显关系,尤其是NaOH-P.      

青藏高原东部黄土粒度分布的端元模型研究

为了探讨青藏高原东部黄土粒度指标蕴含的物源和沉积信息,运用参数化端元分析模型对青藏高原东部地区采集的大量表土和马兰黄土样品粒度数据进行了分解。结果得到五个Gen.Weibull分布端元,分别是:(1)众数粒径为1~2μm和7~9μm的远源端元,可能由高空西风搬运而来;(2)众数粒径为35~45μm和60~80μm中远源端元,可能主要由高原季风搬运而来;(3)众数粒径为180~560μm的砂粒组分端元,可能主要为近源和局地来源。因此研究区黄土为多物源、多搬运动力下的风成沉积物。进一步比较端元间的众数粒径、标准偏差以及含量占比的差异,揭示了沉积区的地理位置、地形地貌等环境因素差异对黄土沉积有重要影响。此外,研究区与邻近的黄土高原西缘黄土粒度端元的特征差异指示了青藏高原东部黄土在搬运动力、物质来源及其贡献方面与西部黄土高原明显不同。     

前处理方法对马兰黄土粒度测量影响的实验研究

采用9种不同的前处理方法对延安新区马兰黄土样品进行了粒度分析,以探讨不同前处理方法对马兰黄土粒度测量结果的影响。结果表明,除去有机物、碳酸盐或加分散剂后,马兰黄土的粒度分布发生明显变化,表现为中值粒径和平均粒径显著减小,粒度分布曲线向细粒方向偏移;马兰黄土中含有一定量的有机质,会影响粒度测量结果。因而,在粒度测量前处理时,需要加双氧水去除有机质;在使用盐酸进行前处理时,可能与矿物发生反应,使得所测粒径变大,且使细颗粒含量减少。综合考虑除去有机物、碳酸盐和加分散剂,前处理方法 7使样品中值粒径、平均粒径和细粒含量变化最为显著。因此,对马兰黄土进行粒度分析时,建议使用方法 7,即给样品加入15 m L浓度为10%的H_2O_2溶液(除去有机质)煮沸使其充分反应,冷却后给烧杯注满蒸馏水,静置24 h,抽去蒸馏水,加入15 m L浓度为4%的(Na PO_3)_6(分散剂)溶液后测量。