夏季太湖草/藻型湖区N2O生成与迁移特征及其影响因素

多生态类型湖泊N_2O生成与排放的空间异质性给准确地估算湖泊N_2O通量及评估湖泊N_2O排放的重要性带来了很大的不确定性,有关多生态类型湖泊N_2O生成与排放特征及内在机制的研究相对较少.本研究对夏季太湖典型草/藻型湖区水-气界面N_2O通量、水体溶存浓度以及水-土界面N_2O通量进行了原位观测及室内分析,并针对影响N_2O生成与排放的主要环境因子进行了室内微环境实验.结果表明,夏季水-气界面N_2O通量、水体溶存N_2O浓度及水-土界面N_2O通量大致上呈现为挺水植物湖区藻型湖区沉水植物湖区,水-气界面通量分别为(115.807±7.583)、(79.768±1.842)和(3.685±0.295)μmol·(m2·h)-1;水体溶存N_2O浓度分别为:(0.051±0)、(0.029±0.001)和(0.018±0)μmol·L~(-1),水-土界面通量分别为:(178.275±3.666)、(160.685±0.642)和(75.665±1.016)μmol·(m2·h)-1;空间差异原因可归结为生长的植物以及水体中无机氮浓度的差异.水-土界面微环境实验结果表明,外加硝酸盐及有机碳源可以显著增加沉积物N_2O生成潜力,而上覆水中高浓度NH+4-N会抑制沉积物N_2O生成,随温度升高,沉积物N_2O生成速率显著增加,这表明夏季水-土界面N_2O的生成与排放主要受硝酸盐及有机碳的限制,同时也受温度的影响.     

太湖草、藻型湖区沉积物-水界面厚度及环境效应研究

在太湖草、藻型湖区采样,分别测定了1,3,5,10,15cm 5层沉积物和沉积物表面以上5,20,35cm处及水表面以下20cm处4层水的多项指标.结果表明:草型湖泊水柱中SS总、SS有机、Ch1-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区;草型湖区水柱中SS总、SS有机、TN、TDN和TP都呈现出越往下浓度越高的趋势,而藻型湖区各水层间差异不明显.两类湖区沉积物的TN、TP、TOC和粒径都在3～5cm处出现拐点;草型湖区沉积物溶解氧层厚度(＜1mm)小于藻型湖区(＜2.5mm).可见在不同的生境类型以及不同的指标体系下,沉积物-水界面的厚度也相应不同.     

氰化钠生产中聚合废料的利用

对氰化钠生产中的聚合废料进行了吸附试验和氰化钠含量分析，试验结果表明，聚合废料中含有２８％左右的氰化钠，其中黑褐色杂质可用活性炭吸附脱除。生产规模试验证明，用聚合废料为原料生产的硫氰酸钠，产品质量可达到装置设计指标，满足腈纶装置的使用要求。     

九龙江口湿地表层沉积物微观形貌特征与成因分析

基于沉积物N2吸附脱附曲线,通过不同植被沉积物采样、扰动模拟和化学清洗实验,分析河口滨海湿地表层沉积物的微观形貌特征与形成原因.研究表明,光滩(A)的沉积物比表面积最低(17.07m2/g),表面分形维数也是最低(2.5177);互花米草(E)沉积物的比表面积和表面分形维数次之,分别为20.82m2/g、2.5354;而湿地中间的红树(D)、互花米草(B)及其二者混交(C)的3种沉积物的比表面积和表面分形维数较高.其原因可能是光滩(A)和互花米草(E)由于靠近河边,受到河流与潮水影响较大,较其他长有植被且离河流较远的沉积物,更易受到扰动与污染,空间填充能力弱化所致.相关关系分析表明,沉积物比表面积与表面分形分数同沉积物无机氮磷形态显著正相关,这表明沉积物比表面积和表面分形维数较低的沉积物,其表面吸附能力和空间填充能力较弱,而使得吸附的无机氮磷形态污染物减少.另外,受扰动的沉积物具有较低的比表面积和表面分形维数,污染程度较轻的沉积物具有较高的比表面积和表面分形维数.可见,受潮汐、河流扰动和污染程度的不同是九龙江口湿地表层沉积物微观形貌差异形成的主要原因.     

Simultaneous measurement of aqueous redox-sensitive elements and their species across the soil-water interface

The redox-sensitive elements, such as iron, manganese, sulfur, phosphorus, and arsenic, shift their speciation every millimeter (mm) across the soil-water interface in the flooded soil environments. Monitoring of element speciation at this high-resolution (HR) within the SWI is still difficult. The key challenge lies in obtaining sufficient porewater samples at specific locations along the soil gradient for downstream analysis. Here with an optimized inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method and a HR porewater sampler, we demonstrate mm-scale element profiles mapping across the SWI in paddy soils. High-concentrations of iron and manganese (> 10 mg/L) were measured by ICP-MS in an extended dynamic range mode to avoid signal overflow. The iron profile along the SWI generated by the ICP-MS method showed no significant difference (p < 0.05) compared to that measured independently using a colorimetric method. Furthermore, four arsenic (arsenite, arsenate, monomethylarsonic and dimethylarsinic acid), two phosphorus (phosphite and phosphate) and two sulfur (sulfide and sulfate) species were separated in 10 min by ion chromatography -ICP-MS with the NH₄HCO₃ mobile phase. We verified the technique using paddy soils collected from the field, and present the mm-scale profiles of iron, manganese, and arsenic, phosphorus, sulfur species (relative standard deviation < 8%). The technique developed in this study will significantly promote the measurement throughput in limited samples (e.g. 100 μL) collected by HR samplers, which would greatly facilitate redox-sensitive elements biogeochemical cycling in saturated soils.     

潘家口水库温室气体溶存、排放特征及影响因素

以大型深水水电类水库潘家口水库为例,于2020年春季（5月）、夏季（8月）在研究区设置33个采样点,采用顶空平衡-气相色谱法和经验模型法对水柱温室气体浓度和水-气界面扩散通量进行了观测及估算,并分析了潘家口水库温室气体浓度及通量的主要影响因素.结果表明：春季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（1.11±1.60）μmol/（m²·h）,（1333.31±546.43）μmol/（m²·h）,（76.65±19.54）nmol/（m²·h）.夏季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（0.62±1.13）μmol/（m²·h）,（746.08±1152.44）μmol/（m²·h）,（141.18±256.02）nmol/（m²·h）.潘家口水库温室气体排放呈现出大的时空异质性,空间上春季和夏季各温室气体通量均表现为干流大于支流;季节上CH₄与CO₂扩散通量表现为春季大于夏季,而N₂O扩散通量夏季大于春季.统计分析表明CH₄扩散通量主要受电导率、风速等环境因子影响,CO₂扩散通量受风速、pH及DOC影响,N₂O扩散通量主要受水柱NO₃^--N、NO₂^--N的影响.     

藻源性黑水团环境效应Ⅲ:对水-沉积物界面处Fe-S-P循环的影响

利用静态模拟实验装置研究了藻源性黑水团发生过程中沉积物表层上覆水和沉积物间隙水中Fe-S-P的变化过程.结果表明:加入藻细胞后很快形成厌氧、还原环境,使得沉积物中Fe-S-P发生强烈的生物地球化学变化;实验第1d,表层上覆水中的Fe2+、SO42-、S2-含量高达4.993,242.0,387.57mg/L,为对照样柱中的1.8倍、2.2倍和18.8倍;在沉积物4cm处其浓度分别为8.5,40.0,65.3mg/L.随后,沉积物表层上覆水中Fe2+、S2-含量表现出一个先快速增加、随后降低的趋势,其浓度分别在实验的第3,2d达到最大值为11.1,634.6mg/L. 沉积物中PO43--P浓度受Fe-P解析等具有滞后性,从实验的第2d后开始直至实验结束时表现为其含量持续增加,到实验结束时其浓度为39.450mg/L,为对照样柱中的242倍.上覆水和间隙水中Fe-S-P含量的变化,反映了藻华聚集形成的厌氧环境中发生了剧烈的生物地球化学反应,从而使得沉积物中形成的Fe2+、S2- 和 PO43--P不断向上覆水体中扩散,对形成黑水团的水体生态系统的恢复造成阻碍和不良影响.     

液/液界面电化学及在环境监测分析中的应用

介绍了液/液界面电化学四种基本结构和主要实验方法,综述了液/液界面电化学分析方法在环境监测分析中的应用。作为一种新方法测定离子载体及能与其形成络合物的金属离子组分的浓度,它具有简便、快捷、经济实用等特点。     

生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用

综合评述了生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用研究进展和热点问题,并进行了展望。国际上十分重视水层-底栖界面耦合过程的研究并已有一定基础,生物扰动作为海洋生态学的重要内容之一早在20世纪50—60年代就已开展了工作,但直到10余年前才真正开始定量研究,进入了实验模拟、现场观测与建立模型相结合的新阶段。国内的生物扰动研究尚处于起步阶段,加上技术方法落后,一直未能取得突破性进展。目前国内外关于水层-底栖界面生物扰动效应研究基本上都在海洋中开展,尤其在河口、近岸和浅海水域进行,湖泊和河流研究明显薄弱。作为水生态动力学的重要分支和前沿领域,生物扰动研究具有广阔前景。急需针对我国水域特点,引进先进的现场观测和室内测试手段,进一步揭示水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动机制,更精准和更详细地掌握水域中各种物质的生物地球化学循环的全过程,为控制水体内源污染释放、富营养化治理和生态建模等提供科学依据。     

Democratising planetary boundaries: experts,social values and deliberative risk evaluation in Earth system governance

ABSTRACT

Recent debates about the concept of planetary boundaries recall longstanding concerns about whether ecological limits are compatible with ecological democracy. The planetary boundaries framework (originally set out in Rockström et al., 2009a, 2009b) defines values for key Earth-system processes such as climate change and biodiversity that aim to maintain a ‘safe’ distance from thresholds or levels that could endanger human wellbeing. Despite having a significant impact in policy debates, the framework has been criticised as implying an expert-driven approach to governing global environmental risks that lacks democratic legitimacy. Drawing on research on deliberative democracy and the role of science in democratic societies, we argue that planetary boundaries can be interpreted in ways that remain consistent with democratic decision-making. We show how an iterative, dialogical process to formulate planetary boundaries and negotiate ‘planetary targets’ could form the basis for a democratically legitimate division of labour among experts, citizens and policy-makers in evaluating and responding to Earth-system risks. Crucial to this division of evaluative labour is opening up space for deliberative contestation about the value judgments inherent in collective responses to Earth-system risks, while also safeguarding the ability of experts to issue warnings about what they consider to be unacceptable risks.