Using empirical models of species colonization under multiple threatening processes to identify complementary threat‐mitigation strategies

Approaches to prioritize conservation actions are gaining popularity. However, limited empirical evidence exists on which species might benefit most from threat mitigation and on what combination of threats, if mitigated simultaneously, would result in the best outcomes for biodiversity. We devised a way to prioritize threat mitigation at a regional scale with empirical evidence based on predicted changes to population dynamics—information that is lacking in most threat‐management prioritization frameworks that rely on expert elicitation. We used dynamic occupancy models to investigate the effects of multiple threats (tree cover, grazing, and presence of an hyperaggressive competitor, the Noisy Miner (Manorina melanocephala) on bird‐population dynamics in an endangered woodland community in southeastern Australia. The 3 threatening processes had different effects on different species. We used predicted patch‐colonization probabilities to estimate the benefit to each species of removing one or more threats. We then determined the complementary set of threat‐mitigation strategies that maximized colonization of all species while ensuring that redundant actions with little benefit were avoided. The single action that resulted in the highest colonization was increasing tree cover, which increased patch colonization by 5% and 11% on average across all species and for declining species, respectively. Combining Noisy Miner control with increasing tree cover increased species colonization by 10% and 19% on average for all species and for declining species respectively, and was a higher priority than changing grazing regimes. Guidance for prioritizing threat mitigation is critical in the face of cumulative threatening processes. By incorporating population dynamics in prioritization of threat management, our approach helps ensure funding is not wasted on ineffective management programs that target the wrong threats or species.     

应用相平衡分配法建立湘江衡阳段沉积物重金属质量基准

采集湘江衡阳段29个站点的表层沉积物样品,测定沉积物中4种重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)含量及赋存形态、以及孔隙水中重金属含量,根据相平衡分配法的基本理论,考虑参与沉积物-水相平衡分配的重金属组成,实测法计算重金属的沉积物-水相平衡分配系数(Kp),分别引用美国EPA制定保护水生生物不受重金属慢性毒性影响的基本连续浓度(CCC)和我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅰ类水质标准,建立两种湘江衡阳段沉积物重金属质量基准(SQC)进行对比分析,其中基于美国CCC建立的湘江衡阳段沉积物重金属质量基准与国内外研究成果相比可比性较好,4种重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)的SQC值分别为64.62、55.57、1 360.40和2.34μg.g-1,此SQC具有保护长期生活于沉积物中的底栖生物不受重金属慢性毒性影响的意义.通过单因子评价法将湘江衡阳段沉积物中重金属总量与沉积物质量基准值(SQC)进行比较,结果表明,湘江衡阳段沉积物中Cd和Pb含量水平对底栖生物具有较大的慢性毒性影响,Cd污染不容忽视.     

基于主成分分析法的陕北地区可持续发展对比研究

基于可持续发展基本理论,选取60项指标建立陕北地区可持续发展评价指标体系,采用软件SPSS(19.0)进行主成分分析,分别对延安市、榆林市2000—2014年的可持续发展水平、可持续发展潜力和可持续发展协调度进行动态对比分析。结果表明延安市、榆林市发展基本趋于一致:可持续发展水平较高,但可持续发展潜力明显不足,可持续发展协调度较低;制约其可持续发展的主要因素在于资源发展动力不足、产业结构单一、环境的恶化及治理的低效。     

外源Ca2+对SBR启动期活性污泥胞外多聚物的动态影响

利用无机物如Ca~(2+),加快活性污泥反应器启动,强化活性污泥絮体性能和结构稳定性,受到越来越多的重视.采用序批式反应器,研究进水中添加Ca~(2+)对反应器启动期活性污泥沉降性能和胞外多聚物的影响.结果表明运行至28 d,与进水中不添加Ca~(2+)的反应器(对照反应器)相比,进水中添加150 mg·L~(-1)外源Ca~(2+)的反应器中活性污泥MLSS和MLVSS值分别高出了89.6%和75.6%,SVI值则降低了47.9%;活性污泥胞外多聚物总量增加了76.4%,多糖增加了28.8%,蛋白质减少了31.6%,添加150 mg·L~(-1)外源Ca~(2+)的反应器中污泥胞外多聚物中多糖/蛋白质值为68.8,对照反应器的活性污泥胞外多聚物多糖/蛋白质值仅为36.6.三维荧光光谱和红外光谱分析表明外源Ca~(2+)导致活性污泥胞外多聚物组分发生了变化.实验结果为进水中添加外源Ca~(2+)改善活性污泥沉降性能提供了基础数据.     

石油污染土壤生物修复过程中氮循环功能基因的动态检测

氮循环相关功能微生物在土壤发挥其生态功能中起着重要的作用.为定量分析其中的固氮细菌、反硝化细菌和硝化细菌在石油污染土壤生物修复过程中的演变情况,采用了实时定量PCR技术对其相关功能基因nifH、narG和amoA的拷贝数进行检测.结果表明,污染土壤中nifH、narG和amoA基因拷贝数及其占总16S rRNA基因拷贝数的比例远低于正常土壤,修复后土壤中的同类分析结果与正常土壤接近.表明石油污染物破坏了氮循环相关菌落结构,而生物修复则使其得以恢复.进一步分析了不同修复方式下氮循环功能基因的恢复情况以及土壤中石油烃降解率.也表明同时添加秸秆和菌剂具有最好的修复效果,处理40 d后其nifH、narG和amoA基因拷贝数（以干土计）分别恢复到2.68×106、1.71×106和8.54×104g-1,石油烃降解率达到48%.投加真菌-细菌复合菌剂的效果优于只投加细菌菌剂的效果.本研究结果表明氮循环功能基因的动态监测可以从基因和物种水平上反映土壤修复的效果,为土壤修复的监控和效果评估提供参考.     

近海沉积物对粪固醇的等温吸附和热力学研究

采用大连湾近海表层沉积物为吸附剂,粪固醇为吸附质,通过批量平衡法,研究了近海沉积物对12种粪固醇的吸附行为.结果表明,12种粪固醇在24 h吸附达到平衡后,5种粪固醇的指纹值变化趋于稳定;用Henry、Freundlich、Langumir、Dubinin-Radushkevich(D-R模型)、Temkin这5种等温吸附模型来拟合,其中Langumir模型不适合拟合沉积物对粪固醇的吸附数据,其他4种模型均能较好地拟合.D-R模型拟合效果表明,12种粪固醇的吸附平均自由能在7 071.1～9 128.7 J.mol-1之间,12种粪固醇的吸附过程主要是物理吸附的作用.Temkin模型拟合效果表明,加氢胆固酮(Kf=8.89×106)的Kf值最大,说明沉积物吸附加氢胆固酮之间的作用最大,加氢胆固酮更容易被吸附.热力学参数吸附焓ΔH0<0,熵变ΔS0<0,ΔG0<0呈现出放热反应,自发过程的特征.     

河套灌区土壤水和地下水动态变化及水平衡研究

为探究田间土壤水及地下水在不同作物种植区、不同灌期等情况下的动态变化规律与水平衡特征,以春小麦、玉米、向日葵为典型作物,在河套灌区选取4块2亩的试验田,于2009年4-11月采集田间土壤及地下水样品进行研究.结果表明,不同作物地块间土壤含水率的变化差别主要集中在5-9月的作物生长期.夏灌灌水量不足,土壤含水率呈下降趋势,田间土壤水分变化属于“蒸腾蒸发消耗型”;秋浇期内水量充足,各地块各土层含水率均明显增加,田间土壤水分呈“入渗补给型”.各地块地下水埋深月均变化趋势基本一致,由于优先流的存在,地下水对灌溉降水响应快.本文定量研究了区域土壤水和地下水的变化规律,揭示了灌区水平衡要素间的相互转换关系,可为灌区科学合理的水资源管理提供理论依据.     

微波辐射对污水处理厂动态流活性污泥性能的影响研究

通过微波辐射对污水处理厂动态流活性污泥性能进行实验研究,考察了微波辐射3min内污泥沉降性能、脱水性能的变化,探讨了微波辐射对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,低强度的微波辐射对活性污泥相关性质的影响不显著,没有从根本上改善活性污泥的结构.适宜的微波辐射能显著改善活性污泥的沉降性能和脱水性能,500、700和900W微波辐射的适宜辐射时间分别为180、150和60s,此时,活性污泥的比阻为0.3×109S2·g-1左右,较原活性污泥减小了88%,泥饼含水率由原活性污泥直接抽滤的85.2%降低到70.0%.VSS溶解率和上清液COD都随着辐射功率及辐射时间的增加而升高.适宜的微波辐射能促进污泥的团聚絮凝,过度的辐射会破坏活性污泥结构,使活性污泥颗粒细小化,混合液黏度增大,导致脱水性能变差.通过动态流动下微波辐射对活性污泥性能影响的研究,可为微波辐射在活性污泥处理的实际应用提供理论依据.     

基于SD-CA-GIS的环境累积效应时空分析模型及应用

环境累积效应分析强调环境变化的时空放大作用,突出环境要素之间的时空交互作用,从而对环境分析方法的能力提出了挑战.因此,本文在对传统环境分析方法归纳、分析和总结的基础上,以地理信息系统(GIS)为基础平台,集成系统动力学(SD)和元胞自动机(CA)的优点,建立了能够分析时间累积、空间累积效应的SD-CA-GIS模型.以山西潞安矿区作为研究区域,在分析矿区社会、经济、工程和环境等因子之间时空交互作用的基础上,构建了SD-CA-GlS模型.考虑到矿区土地利用变化的特殊性,从影响矿区土地利用变化的驱动因子出发,预测和模拟了矿区2006-2030年土地利用变化的累积状况.结果发现,由于煤炭资源开采等人类干扰活动的影响,研究区在研究时段内,工矿用地、居民用地和交通用地呈现累积性增加,其它土地利用类型累积性减少.同时,由于不同阶段人类活动干扰的种类和强度变化,使得不同土地利用类型的空间扩展变化存在一定的差异.上述研究表明,该模型能够同时考虑时间累积效应和空间累积效应的动态变化,能为环境累积效应的分析和评价提供有效的帮助.     

表面活性剂及其组合洗脱污染土壤中的硫丹

采用序批实验和并行解吸法,研究了添加和不添加Na2SiO3两种情况下,非离子表面活性剂和阴/非离子混合表面活性剂对污染老化土壤中α-、β-硫丹的洗脱效果与动力学特征.结果表明,不添加Na2SiO3时,α-、β-硫丹的洗脱率顺序为Tween80/SDS>Tween 80>Triton X-100.Triton X-100/SDS在100～500 mg·L-1和800～1 000 mg·L-1时的洗脱率分别低于和高于相应浓度的Triton X-100;添加Na2SiO3后,硫丹的洗脱率顺序为Tween 80/SDS>Tween 80>Triton X-100/SDS>Triton X-100,4种洗脱模式对硫丹的洗脱能力均显著提高,其中α-硫丹的洗脱率分别是不加Na2SiO3的1.17～2.73、1.87～4.02、1.85～6.56和1.87～2.85倍.硫丹的洗脱过程可用4参数2室一级动力学模型描述,存在明显的快速洗脱和慢速洗脱阶段;β-硫丹的洗脱速率和洗脱率均低于相应处理的α-硫丹,表明β-硫丹较难从土壤中洗脱;添加Na2SiO3可增大硫丹的快速和慢速洗脱速率常数,减少慢速洗脱的百分率.与其它洗脱模式比较,添加Na2SiO3的Tween 80/SDS能够高效、快速洗脱污染土壤中的硫丹,是一种优良的混合洗脱剂.