Simulated dynamics of carbon stocks driven by changes in land use, management and climate in a tropical moist ecosystem of Ghana

Sub-Saharan Africa is large and diverse with regions of food insecurity and high vulnerability to climate change. This project quantifies carbon stocks and fluxes in the humid forest zone of Ghana, as a part of an assessment in West Africa. The General Ensemble biogeochemical Modeling System (GEMS) was used to simulate the responses of natural and managed systems to projected scenarios of changes in climate, land use and cover, and nitrogen fertilization in the Assin district of Ghana. Model inputs included historical land use and cover data, historical climate records and projected climate changes, and national management inventories. Our results show that deforestation for crop production led to a loss of soil organic carbon (SOC) by 33% from 1900 to 2000. The results also show that the trend of carbon emissions from cropland in the 20th century will continue through the 21st century and will be increased under the projected warming and drying scenarios. Nitrogen (N) fertilization in agricultural systems could offset SOC loss by 6% with 30 kg N ha⁻¹ year⁻¹ and by 11% with 60 kg N ha⁻¹ year⁻¹. To increase N fertilizer input would be one of the vital adaptive measures to ensure food security and maintain agricultural sustainability through the 21st century.     

紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

溶解性有机氮乙酰胺氯化生成饮用水THMs的影响因素研究

氯化消毒可以有效杀灭细菌,但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBPs).溶解性有机氮(DON)是DBPs的重要前体物,为考察DON对THMs的影响,首次选取乙酰胺(AcAm)作为前体物DON的代表物质,采用Plackett-Burman和Box-Behnken方法设计试验,考察了AcAm初始浓度、加氯量、pH、温度、溴离子浓度和反应时间等因素对三卤甲烷(THMs)生成的影响.结果表明,在AcAm生成THMs的过程中,AcAm初始浓度、pH和反应温度3个因素的影响程度较小,溴离子、有效氯和反应时间3因素的影响较大,其中溴离子的影响最为显著.溴离子浓度一定时,改变有效氯的含量,生成的THMs总量变化不大,溴离子对THMs的生成有一定的催化作用,控制溴离子的浓度是减少AcAm生成THMs的有效措施.在有效氯为8.77 mg/Ｌ、溴离子为0.77 mg/Ｌ及接触时间为6.20 h的条件下,THMs存在最大生成量为45.82 μg/L.随着反应时间的推移,溴分配系数n呈上升趋势,控制消毒反应时间,是减少THMs致癌风险的有效方法.同时探讨了AcAm生成THMs的反应路径,表述了溴离子的催化作用机制.     

氯对模拟管壁生物膜的氧化特性研究

以载片上培养的大肠杆菌生物膜为对象,研究了氯对模拟管壁生物膜中大肠杆菌的灭活效果,同时考察氯氧化生物膜后水中生物可同化有机碳(AOC)、生物可利用磷(MAP)和细菌生长潜能(BRP)的变化情况.结果表明,氯可以有效灭活悬浮态的大肠杆菌,而对生物膜中的大肠杆菌的灭活效率远低于悬浮菌;在相同CT值下,较高浓度的氯对悬浮态和生物膜中大肠杆菌的灭活效果要高于低浓度的氯.氯对生物膜的氧化作用会使生物膜中物质溶出,增加了水中AOC和MAP浓度,如当氯的浓度为1.0 mg/Ｌ(CT值为100 mg·min/L)时,水中AOC由20.78 μg/L增加到120.17 μg/L,MAP含量由0.11 μg/L增加到0.17 μg/L;氯的氧化作用会增加水的细菌生长潜能（BRP）,BRP随着CT值的增加而增加,如当氯投量为1.0 mg/Ｌ(CT值为100　mg·min/L)时,BRP可达到1.10×10⁷ CFU/mL.     

2种水生植物根际溶液磷素时空变异及有机酸分泌

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和香蒲(Typhalatifolia)2种水生植物根际土壤溶液磷素含量的时空变异和根系分泌有机酸种类及数量的差异,从植物吸收磷素、根系分泌有机酸和根际土壤pH值变化等角度探讨了植物磷素高效净化的根际调控机制.结果表明,2种水生植物的根际溶液磷素含量均明显低于非根际溶液;喜旱莲子草的根际溶液磷酸根离子质量浓度(2.53 mg.L-1)显著低于香蒲的根际溶液(5.43mg.L-1)(p<0.05),且喜旱莲子草根系对土壤溶液磷酸根的影响范围大于香蒲.与香蒲相比,喜旱莲子草分泌了较多的苹果酸(浓度27.33μmol.L-1),在活化土壤磷素、促进根系对磷素的吸收方面起了更大的作用.喜旱莲子草吸收磷素的根际效应强于香蒲.     

气溶胶质谱仪在研究有机气溶胶环境微界面过程中的应用

有机气溶胶非均相和多相反应是复杂的微界面过程,它涉及气体的吸附、扩散、反应和解吸,传统的化学分析仪器不能提供完整实时的微界面过程的化学反应信息.气溶胶质谱仪是近年来发展起来用于实时分析颗粒物化学组分的重要仪器,它弥补了传统化学分析仪器,如GC/MS在实时分析上的不足,为研究有机气溶胶非均相化学反应的微界面过程提供了新的方法.本文旨在介绍气溶胶质谱仪的结构及其在研究有机气溶胶环境微界面过程中的应用.     

水溶性有机质对土壤及底泥中汞吸附行为的影响

以重庆市2种耕作土(黄壤和中性紫色土)及鱼塘底泥为试验材料,分别添加提取自腐殖土的DOM(DOMh),提取自稻草的DOM(DOM)和提取自污泥堆肥的DOM(DOMa),研究DOM对土壤及底泥中Hg的吸附行为的影响.结果表明.DOM对土壤及底泥中汞的吸附行为均有一定的抑制作用,这种抑制作用与DOM种类和试验材料的性质有关.添加不同来源的DOM,对Hg的抑制作用具体表现为:DOMh>DOMr>DOMa;添加同一种DOM时,对Hg吸附的抑制作用表现为鱼塘底泥>紫色土>黄壤.     

微波消解-紫外分光光度法测定水中总氮

在分析比较前人实验方法的基础上,采用微波消解一紫外分光光度法测定水中总氮含量.对几种常见态氮溶液进行消解,如硝态氮、亚硝态氮和铵态氮,在确定消解时间后,作出校准曲线,并进行精密度检验.结果表明,该方法与国家标准方法相比具有操作简单、省时、消解完全、精密度较高等优点.     

不同磷源形态对中肋骨条藻和东海原甲藻生长及磷酸酶活性的影响

研究了磷酸二氢钠（NaH₂PO₄）、三磷酸腺苷二钠盐（adenosine disodium triphosphate,ATP）、 6-磷酸葡萄糖（glucose 6-phosphate,G-6-P）和β-甘油磷酸钠（sodium β-glycerophosphate,G-P）对中肋骨条藻 （Skeletonema costatum）和东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）的生长以及磷酸酶活性的影响.结果发现,中肋骨条藻和东海原甲藻均既可利用无机磷酸盐又能利用有机磷化合物生长繁殖,且有机磷化合物的作用比无机磷酸盐的作用稍高.对于中肋骨条藻, 8 d后的细胞密度分别为48×10⁴（NaH₂PO₄）、 73×10⁴（ATP）、 63×10⁴（G-6-P）和54×10⁴（G-P）cells/mL;对于东海原甲藻, 10 d后4种磷源形态下的细胞密度分别为8.7×10⁴、 15.5×10⁴、 12.4×10⁴和9.5×10⁴ cells/mL. 2种藻在4种形态磷源下的磷酸酶活性在前3～4 d均呈下降趋势,而后变化不同.以NaH₂PO₄为磷源的处理组, 2种藻的碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AP）和酸性磷酸酶（acid phosphatase,AcP）活性均呈现升高趋势;3种有机磷处理组比较,对于中肋骨条藻,ATP和G-6-P为磷源的处理组酶活性较低且AP活性无明显变化趋势,AcP活性在试验后期呈微弱的升高趋势,以G-P为磷源的处理组酶活性最高且有升高趋势,至第8 d时,以ATP、G-6-P和G-P为磷源处理组的AP活性分别为0.004×10^-5、 0.014×10^-5和0.029×10^-5 U/cell,AcP活性分别为0.006×10^-5、 0.011×10^-5和0.018×10^-5 U/cell,对于东海原甲藻,酶活性变化趋势与中肋骨条藻相同,至第10 d时, 3种磷源处理组的AP和AcP活性顺序也为ATP相似文献   

基于树种蓄积量的中国森林VOC排放估算

以中国森林优势树种为对象,应用《全国森林资源统计》提供的林分优势树种蓄积量资料和Guenther提出的光温影响模型,估算各优势树种的VOC排放量,建立了中国森林生态系统的VOC排放清单,并探讨了森林源VOC在不同时空和不同龄级林分中的分配规律.结果表明,中国森林VOC总排放量为8 565.76 Gg,其中异戊二烯5 689.38 Gg(66.42%),单萜烯1 343.95 Gg(15.69%),其他VOC 1 532.43 Gg(17.89%);不同树种的VOC排放量差异较大,栎类、云杉、马尾松等为主要贡献树种,贡献率分别为45.22%、6.34%和5.22%;西南和东北地区为中国森林VOC主要排放区域,云南、四川、黑龙江、吉林、陕西5省排放最多,分别占全国总量的15.09%、12.58%、10.35%、7.49%和7.37%;森林VOC排放存在非常强的季节性变化,夏季排放量最大,占全年的56.66%;不同龄级林分对VOC排放的贡献有所不同,中龄林贡献最多,占森林排放总量的38.84%.