Modeling individual and population dynamics in a consumer–resource system: Behavior under food limitation and crowding and the effect on population cycling in Daphnia

In population modeling, a considerable level of complexity is often required to provide trustworthy results, comparable with field observations. By assuring sufficient detail at the individual level while preserving the potential to explore the consequences at higher levels, individual-based modeling may thus provide a useful tool to investigate dynamics at different levels of organization. Still, population dynamics resulting from such models are often at odds with observations from the field. This may be partly caused by a lack of focus on the individual dynamics under conditions of food stress and starvation. I developed a physiologically structured, individual-based simulation model to investigate life history of Daphnia and its effect on population dynamics in response to the productivity of the system. In verifying model behavior with available literature data on life history and physiology, I paid special attention to the dynamics of food intake and the verification of individual level results under conditions of food limitation and starvation. I show that the maximum filtering rates under low food levels used in the current model are much closer to measured filtering rates than the ones used in other models. Being consistent with results on physiology and life history from experiments at a wide range of food availability (including starvation), the model generates low amplitude or high amplitude population density cycles depending on the productivity of the system, as observed in field and experimental populations of Daphnia and with the minimum population densities being one to two orders of magnitude lower in the high amplitude than in the low amplitude cycles. To generate results which are not only qualitatively but also quantitatively comparable to experimental and field observations, however, a crowding effect on the filtering response has to be incorporated in the model.     

137 Cs在我国滨海核电周边海洋生物的富集及生态风险研究

铯-137(~(137)Cs)是滨海核电站液态流出物中主要人工放射性核素和重要监控指标之一,易被水生生物累积,有关核电周边海域内海洋生物的核素富集状况备受关注。通过分析海洋生物富集放射性~(137)Cs的方式、生物富集系数的种群特征、人工放射性核素在生物体内的辐射剂量率状况,结果显示:1)滨海核电周边海域内~(137)Cs的放射性水平较低; 2)海洋生物对于~(137)Cs的富集未呈现显著的种群规律; 3)目前对放射性铯的富集能力较高的生物主要是底栖生物; 4)核电厂周边海域内海洋生物通常未达到可导致电离辐射损伤的辐射剂量率水平。随着滨海核电在我国的大力发展,对能够快速反映环境放射性状况的指示生物的筛选、生物放射性质量安全及其生态健康风险需进一步关注。     

西藏高温地热显示区氟分布及富集特征

通过对西藏高温地热显示区内12个主要地热田采集的地热、地表水样共30组测试和分析可知,研究区氟含量0.34~19.2mg/L,地下热水中氟含量均高于2.0mg/L,研究区南部氟含量较北区偏高.氟含量高区,地热显示较明显.氟离子在水化学类型为Cl-Na或Cl×SO4-Na等Na型水中富集程度高于HCO3-Na×Ca或HCO3-Ca等Ca型水.研究区高氟地热水的富集机制主要有:深部地热流体的升流混合作用,补给水向下渗流过程中含氟硅酸盐矿物、萤石的溶滤作用.两种机制相比,深部热流的混合作用对地下水形成高浓度F-的贡献更大,但矿物的溶滤作用相对而言更为普遍些.研究区砷的富集机制与氟相似,这也使得二者在空间分布上具有共生性.应加强高氟高砷区地热水的管理与防护,防止其污染地表水环境.     

淮河蚌埠段采样点鱼虾贝类重金属的富集

应用WFX-110型原子吸收分光光度法测定淮河蚌埠段污染较重采样点鱼虾贝类不同组织中重金属(Cu,Mn,Zn,Fe,Ni,Cd和Pb)的含量.结果表明:在同一组织中w(Fe),w(Zn),w(Cu),w(Mn)和w(Ni)高于w(Cd)和w(Pb),变化趋势为日本沼虾>河蚌>鱼;鱼虾贝类不同组织重金属含量变化趋势为w(Fe)>w(Mn)>w(Zn)>w(Ni)>w(Cu)>w(Pb)>w(Cd).w(Cu),w(Mn),w(Zn)和w(Fe)在肠、鳃、肝胰脏等组织中较高,在精巢、肌肉等组织中较低;w(Ni),w(Cd)和w(Pb)在肝胰脏、鳃等组织中较高,在肌肉、脑等组织中较低.其中,日本沼虾和河蚌对重金属元素的富集能力明显强于淡水鱼类;而肝胰脏和鳃是鱼虾贝类体内重金属富集的主要部位;其食用部分w(Cd)和w(Pb)均超过无公害食品水产品中有害物质限量(NY 5073—2006)和人体卫生消费标准,因此不宜食用,表明淮河蚌埠段采样点附近生物受重金属影响明显.      

南京市不同功能区大气降尘的沉降通量及污染特征

选择南京市的钢铁工业区、工业与居民混合区、交通干道、居民生活区、风景区、城市郊区6种典型城市功能区,按月定期收集降尘,计算沉降通量.应用ICP-AES分析降尘中元素的含量,比较其化学组成和污染物特征.结果表明,研究期间南京市降尘沉降通量为3.39～65.95g/(m²·月),工业区降尘通量显著高于其他区域,说明其局部来源的贡献超过了区域背景;不同功能区降尘中地壳元素绝对含量均较高,为主要的成分,而一些污染元素(Cu、Zn、Pb、Ni、As)的含量在工业混合区和钢铁工业区则相对较高.降尘中Ca、Cu、Zn、Pb的富集系数均>10.北方远程来源的降尘对南京地区的影响很大,特别是对该地区的土壤“复钙”作用有很大的影响.     

长春市大气降尘中重金属的分布特征和来源分析

对长春市不同区域的33个大气降尘中的重金属进行了分析测试,结果表明:大气降尘中重金属含量的大小依次为Fe>Mn>Zn>Pb、Cu>N i>Cd。降尘中重金属的空间分布为工业区>交通区>商业区>文化区、居民区>农村地区。相对于新城区和农村地区,老城区降尘中重金属的含量较高。富集因子的计算分析表明,Pb、Cd明显受到人为活动的影响,Pb主要来自汽车尾气,Cd主要来源于工业尘;人为活动对Cu、Zn、Mn的贡献占一定比例,但不大;N i为天然源。长春市大气降尘已经受到一定程度的重金属污染,但与国内其他城市相比,降尘中重金属的含量处于较低的水平。     

Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响

外来植物紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵我国西南地区并造成了严重的生态灾难,通过研究Pb、Cd及其复合污染对紫茎泽兰生长及吸收富集特征的影响,有助于从生态学角度为紫茎泽兰的综合防控提供依据。采用模拟Pb、Cd污染土壤培养法研究了不同浓度Pb、Cd及其复合污染作用下紫茎泽兰的生长响应及重金属吸收、富集和迁移特征变化。结果表明：低浓度的Pb、Cd对紫茎泽兰的生长有促进作用,高浓度则表现出一定的抑制作用,生物量,株高,根长均明显减少。紫茎泽兰体内Pb、Cd吸收量与污染土壤具有良好的相关性,随处理浓度增加明显增大,极端浓度Pb、Cd胁迫下紫茎泽兰各器官Pb、Cd积累量与对照相比显著增加,1000 mg·kg-1处理时紫茎泽兰根、茎、叶的Pb质量分数均分别高达603.69、568.31、598.85 mg·kg-1;100 mg·kg-1 Cd处理时其根、茎、叶的Pb、Cd累积量依次为165.21、93.59、152.79 mg·kg-1。说明紫茎泽兰对Pb、Cd具有较好吸收累积及转运能力,可作为重金属污染地区的一种理想的修复植物。     

陕西某地区地下水Cr(Ⅵ)异常的水化学特征及其富集因素分析

以42组水化学测试数据为基础,结合野外调查资料,分析研究区Cr(Ⅵ)异常地下水的分布规律和水化学特征,探讨Cr(Ⅵ)富集的影响因素.结果表明Cr(Ⅵ)异常地下水主要位于基岩含水层,水化学类型以HCO3-Na、HCO3-Na·Ca型为主,随地下水埋深的增加,Cr(Ⅵ)浓度、γNa+/γCl-系数逐渐增大,γCa2+/γHCO-3系数逐渐减小;与正常水相比,Cr(Ⅵ)异常地下水的p H、溶解氧、离子强度的平均值分别由7.2、4.3 mg·L-1、0.011 mol·L-1变为7.6、5.5 mg·L-1、0.028 mol·L-1,溶解氧增加有利于Cr(Ⅲ)的氧化,p H升高、离子强度降低可以促进Cr(Ⅵ)的活化,这些是促使含水介质中Cr(Ⅵ)的解吸、迁移和富集的主要水化学因素.     

天津采暖期大气PM2.5中重金属元素污染及其生态风险评价

为揭示天津地区大气中重金属污染的潜在风险,分析了天津采暖期城区和武清大气PM2.5中重金属元素水平,并分别采用富集因子法和潜在生态风险指数法对重金属污染风险进行了评价.结果表明,天津城区大气PM2.5中重金属元素的浓度水平排序为Zn>Ti>Mn>Pb>Cu>Cr>Co>As>Cd>Hg,武清则为Zn>Ti>Pb>Mn>Cr>Cu>Co>As>Cd>Hg; Cu,Zn,Pb和Cd等元素的富集因子高于10,表明其系人为污染元素;重金属元素污染评价显示Ti和Mn基本无污染,As、Cr、Co等元素存在一定污染, Cu、Zn、Pb和Cd等元素潜在生态风险高,Cd生态危害程度极强,总体潜在生态风险指数分别为1381.1(城区)和1251.1(武清),达到极强程度.     

亚硝酸盐氧化菌(NOB)的富集培养与其污泥特性分析

为了解亚硝酸盐氧化菌(NOB)特性,以某中试SBR的剩余污泥为接种污泥,以NO2--N为底物,采用逐步提高进水NO2--N浓度的方式,通过控制高游离亚硝酸(FNA)浓度联合高DO浓度对NOB进行富集培养.65d后,荧光原位杂交(FISH)技术分析结果显示NOB占细菌总数的80%以上[Nitrobacter(NOB的一个种,菌体呈杆状或梨状):80%; Nitrospira(NOB的一个种,菌体呈螺旋状):5%],表明成功富集培养出NOB为优势菌种的活性污泥.并且自然形成颗粒污泥,MLSS约为700mg/L,MLVSS/MLSS为0.278,SVI约为6mL/g.富集后污泥SVI较低的原因可能是污泥无机化程度高,污泥以无机盐沉淀为晶核形成颗粒污泥.试验结果表明,该污泥能够处理NO2--N浓度为1000mg/L的污水,比硝化速率为131.03mg/(g MLVSS·h),比耗氧速率为169.5mg O2/(g MLVSS·h).