改造滤岸对城市降雨径流中氮磷去除的中试研究

选择煤渣、锯末、沸石、麦饭石、土壤和马尼拉草构建了城市河岸带改造滤岸中试模型,并对其去除城市降雨径流中氮磷污染物能力进行了研究.结果表明,改造滤岸对表面径流和下渗径流中NH4+-N和TP具有良好的净化效果和较强的去除能力;NH4+-N平均去除率分别为66.5％和83.7％,TP平均去除率分别为42.6％和96.2％,出水水质分别可达国家地表水Ⅳ类和Ⅲ类水标准,模型稳定后对表层径流和下渗径流中TN的去除率可达20％左右;模型对NH4+-N、TN和TP的处理负荷分别为634.1～1114.5 mg-m-2·h-1、102.2 ～594.2mg· m-2·h-1和20.6～ 209.0 mg·m-2· h-1,表面径流大于下渗径流.模型内碳源(锯末)以及其他介质的添加虽然能够提高氮的转化能力,但也会影响模型对TN的去除率;下凹断面和末端断面对氮磷的去除率和去除负荷间存在一定的差异,但随着模型的稳定其差异逐渐降低.模型对氮磷的处理负荷与入水氮磷浓度呈显著正相关,说明模型具有一定的抗冲击能力.     

三峡库区澎溪河流域消落带土壤有机磷生物有效性研究

选取了澎溪河流域六个点位消落带土壤和岸边土壤,以NaOH-EDTA提取土壤中有机磷,并采用酶水解技术表征有机磷生物有效性。结果表明：①消落带土壤NaOH-EDTA提取液中总磷含量为74.55～140.54 mg/kg,无机磷含量为49.91～104.23 mg/kg,有机磷含量为14.61～36.31 mg/kg。消落带土壤有机磷含量低于岸边土壤。②消落带土壤有机磷中总可酶解有机磷（EHP）含量均值为6.23 mg/kg,占土壤有机磷含量的26.7%。消落带土壤EHP含量与有机磷含量呈极显著正相关（n=6,p<0.01）。③消落带土壤EHP含量、活性单酯磷含量与土壤有机质含量呈显著正相关（n=6,p<0.01）,土壤有机质含量是影响有机磷生物有效性的重要因素。④消落带土壤与岸边土壤EHP组分特征相同,含量由高到低依次为类植酸磷、活性单酯磷、二酯磷,但消落带土壤EHP含量显著低于岸边土壤。周期性的干湿交替会造成消落带土壤有机磷向库区水体释放,消落带土壤有机磷地球化学循环对库区水体的潜在影响不容忽视。     

巢湖湖滨带植被特征及其退化原因分析研究

于2009年和2010年对巢湖湖滨带植被进行了详细踏查,结果表明:(1)植被群落结构单一,多样性较差,大都集中分布于浅水、河口、滩地,受水质和水位影响显著;(2)挺水植物有5科6属6种,以芦苇(Phrag-mites australis)为优势种;(3)浮叶植物3科3属3种;以野菱(Trapa incisa)和荇菜(Nymphoides peltatum)为优势种;(4)漂浮植物2科2属2种;主要是凤眼莲(Eichhornia crassipes)和浮萍(Lemna minor);(5)沉水植物4科5属8种;以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)为优势种;(6)湿生和陆生植物27科76属101种;以禾本科为主,菊科、蓼科植物次之。调查结果与历史资料(1954年-2007年)对比,得出巢湖流域土地利用格局、江湖建闸等水利工程、围湖造田与堤坝建设等人为活动以及富营养化与蓝藻水华等综合因素严重破坏了巢湖湖滨带健康的生态系统,加剧了湖滨带植被的衰退。本研究可为巢湖湖滨带植被的恢复提供理论指导。     

三峡库区消落带干湿交替表层沉积物磷分布特征

通过研究分析经历完整反季节干湿交替周期的三峡库区消落带沉积物中磷的赋存形态及含量变化,揭示了消落带沉积物磷的源/汇转化趋势。结果表明:三峡库区消落带本底土壤、覆水沉积物以及落干沉积物无机形态磷分布均呈现一致规律,即钙磷>闭蓄态磷>铝磷>铁磷>可交换态磷,反映出三峡库区短期反季节干湿交替对无机形态磷分布规律影响不大。消落带反季节干湿交替有利于表层沉积物中活性较高的有机磷、活性磷累积,有利于相对稳定的闭蓄态磷、钙磷释放。     

黄土高原生态系统过渡带土地覆盖的时空变化分析

在全球气候变化及其生态环境效应研究中,生态系统过渡带作为气候变化和人类活动的敏感区域,其土地覆盖的时空变化分析逐渐成为土地利用科学研究的热点问题。基于GIS的时空分析方法,在对Holdridge生命地带模型的判别标准进行改进的基础上,构建了生态系统过渡带的时空分析模型。在建立土地覆盖正向和逆向转换规则的基础上,构建了土地覆盖正向和逆向转换指数模型。并以黄土高原为案例区,在定量识别生态系统过渡带类型及其空间格局的基础上,定量评价了各种生态系统过渡带类型土地覆盖的转换情况。模拟分析结果表明,黄土高原地区共有14种生态系统过渡带类型,其总面积占整个黄土高原的25.21%。在1985-2005年期间,黄土高原生态系统过渡带内的耕地面积平均每10 a减少0.93%,而湿地和水体、林地、草地的面积则平均每10 a分别增加3.47%、0.24%、0.06%。整个过渡带区域土地覆盖的转换率从28.53%降低到21.91%,且其正向转换和逆向转换面积总体上均呈减少的趋势。另外,黄土高原生态系统过渡带区域和非过渡带区域的土地覆盖转换率对比分析显示,过渡带区域土地覆盖的转换率高于非过渡带区域。     

土地利用变化的水土资源平衡效应研究——以西辽河流域为例

北方农牧交错带作为我国传统农区与牧区的交汇和过渡地带,是我国东、中部地区的重要生态屏障地区。选取北方农牧交错带东缘的西辽河流域为案例区,运用遥感、地理信息系统等方法,构建水分亏缺模型,定量计算了西辽河流域不同土地利用情景下的水分亏缺态势,揭示了北方农牧交错带土地利用变化的水土资源平衡效应,研究表明:①1995-2005年,西辽河流域土地利用整体特征未发生重大改变,土地利用表现为耕地面积有所增加、草地面积相对减少的局面;②西辽河流域水土资源平衡总体呈现中度水分亏缺的特征,亏水量较大的区域相对集中在西辽河冲积平原中部地区;③1995-2005年10 a间的土地利用变化使得西辽河流域严重缺水地区面积增加1/4,水分亏缺态势进一步加剧。     

三峡库区消落带典型草本植物淹水浸泡后可溶性有机碳的释放特征

三峡库区消落带出露时草本植被生长旺盛,每年9月底蓄水后植物被淹没并开始腐解,导致有机体分解释放大量可溶性有机碳(DOC),可能对水质产生负面影响.研究选取三峡库区消落带典型草本植物,通过室内模拟浸泡实验,测定上覆水中DOC浓度变化过程,计算其释放速率与通量,旨在查明消落带草本植物淹水后DOC的释放特征,为库区植被修复与管理提供基础数据.结果表明,几种典型草本植物浸泡后上覆水的DOC浓度变化反映出草本植物淹水后DOC释放呈先增后减,后期趋于平稳的变化过程,在15 d左右达到峰值,表明消落带草本植物淹水浸泡后DOC随植物腐解快速释放,随后释放基本稳定,几种典型草本植物的DOC释放过程符合动力学过程.草本植物浸泡后DOC的释放浓度(最大为苦蒿的486.88 mg·L-1±35.97 mg·L-1,最小为稗子的4.18 mg·L-1±1.07 mg·L-1)、释放量(最大为苦蒿的50.54 mg·g-1,最小为水蓼的6.51mg·g-1)存在显著差异,主要受植物基质的影响,特别是植物基质的C/N值.实验浸泡植物的DOC释放量与相应草本植物基质的C/N值呈显著线性关系.     

长江干流岸线缓冲带生态构建方案研究—以长江江阴段为例

河流生态缓冲带指河流与陆地之间一定区域内的立体植被带。缓冲带生态构建是驻点跟踪研究推进长江经济带水生态环境改善的重要措施之一,对长江生态保护修复具有重要意义。基于土地利用遥感分析,得出长江干流江阴岸线缓冲带主要存在岸线开发强度高、水质难以稳定达标、生境破碎化严重、生物多样性较低等生态环境问题。针对上述问题,提出缓冲带分区分类生态构建方案：自然生境保护段以生态保护为主,可作为缓冲带生态构建的参照状态;生境生态修复段以块石抛岸带和废弃码头带为例,营造生境条件,恢复以芦苇为建群种的水生植物群落,起到截留污染和恢复生态景观的效果;城镇生境维持段因地制宜,采用生态沟塘、下凹式绿地等措施进行污染物的截留和净化。方案可为长江下游干流岸线缓冲带生态规划与建设提供参考和借鉴。同时研究表明,2006年起江阴市人均GDP超过10 000美元,即超过环境库兹涅茨曲线倒U形的拐点,江阴市于2012年率先启动沿江产业结构调整以及江阴岸线缓冲带生态建设,该过程符合环境库兹涅茨曲线。     

水循环周期对生态床内氮形态转化过程的影响

构建复合生态床修复北方景观水体,通过控制出水循环周期,研究不同循环速率下水体氮在系统内的转换及不同转换过程之间的关系,深入分析复合基质生态床修复景观水的过程及作用机理.结果表明,当循环周期为1 h和1.5 h时,溶解氧经首次循环由7提高至11左右,并始终保持较高水平;C/N由进水时4～6提高至出水时6～10,C/N的升高说明系统中N的相对去除率高于C,循环促进了氮及有机物的去除.出水循环提高了NH⁺₄-Ｎ、NO^-₂-Ｎ及TN的去除率, 且循环速率的提高使得硝化作用进行得更加迅速和彻底,补充了氮从系统中去除的好氧反硝化途径.当循环周期为1.5 h和1 h时,NH⁺₄-Ｎ与NO^-₂-Ｎ去除过程间的相关系数值分别为0.885 3和0.968 5;NO^-₂-Ｎ与TN去除过程间的相关系数随循环速率加快而增加,最高为0.942 4.当循环速率加快,NH⁺₄-Ｎ的氧化与NO^-₂-Ｎ的氧化2个过程间的传递更加迅速, 缩短了氮在系统中的转化途径,且循环速率越快,整个转化越迅速.     

三峡库区消落带土壤剖面中重金属分布特征

通过对三峡库区消落带土壤的研究,探讨了土壤剖面中重金属的分布特征.结果表明:紫色土淋溶层（A层）w（Cd）和w（Hg）平均值,母质层（C层）w（Cd）,w（Zn）和w（Hg）平均值均高于全国同类、同层次土壤的平均水平;石灰岩土A层及C层的重金属质量分数平均值均低于全国同类、同层次土壤的平均水平.从上游至下游,w（Cu）和w（Zn）平均值呈降低趋势,其他重金属质量分数的变化不明显.城区附近土壤重金属质量分数明显高于其他地区.土壤中w（Cd）,w（Cr）,w（As）,w（Hg）和w（Ni）服从正态分布（Sig.>0.05）,土壤pH与w（Cd）和w（Cu）之间具有正相关关系（显著性水平为0.01）.土壤中w（Cd）与w（Cu）,w（Cd）与w（Ni）,w（Cu）与w（Zn）,w（Cu）与w（Cr）,w（Pb）与w（Zn）,w（Pb）与w（As）,w（Pb）与w（Hg）,w（Pb）与w（Ni）,w（Zn）与w（Ni）和w（Hg）与w（Ni）之间具有一定的正相关关系;w（Cd）与w（Pb）,w（Cd）与w（Zn）,w（Cd）与w（As）,w（Cu）与w（Ni）和w（Hg）与w（Cr）之间具有一定的负相关关系.