基于稳定同位素示踪的流域颗粒有机物质来源辨析

为有效控制流域水质污染,保证饮用水水源的水质安全,通过采集和测定流域内土壤、植物以及河流断面水体悬浮颗粒有机质(POM)在枯水期和丰水期的碳、氮稳定同位素值和C/N比值,对石头口门水库汇水流域水体POM的来源进行研究.结果表明,水体中POM主要来源于土壤有机质,其贡献为69.2%,藻类等大型水生生物和浮游植物的贡献分别为23.1%和7.7%.流域水体中POM的来源存在时空差异.丰水期,浮游植物和藻类等大型水生植物的贡献均为15.4%,而枯水期后者的贡献提高到了30.8%.水体POM主要来源于双阳河和饮马河下游的土壤有机质,说明该区域土壤侵蚀较重,易发生非点源污染;岔路河和饮马河上游支流小黄河,水体POM以浮游植物的贡献占主导,其贡献分别为86.3%和94.8%,这些区域侵蚀较弱,非点源污染发生的风险小;大中型水库区域的POM主要由藻类等大型水生植物贡献,表明悬浮颗粒物在进入水库后可能发生了明显沉积.     

中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

活性炭滤池中微生物特征及其对溶解性有机碳的去除作用

采用异养菌总数计数（HPC）法检测了北京地区J水厂活性炭滤池中微生物量,并分析了活性炭滤池进出水中有机物的组成、活性炭的吸附作用及微生物作用对溶解性有机碳(DOC)去除的贡献率.结果表明,不同炭龄、不同运行周期活性炭滤池中的微生物量有显著的差异.由于溶解性可生物降解有机碳（BDOC）占溶解性有机碳（DOC）的比例较小,且受微生物数量、活性等因素的影响,微生物对DOC的去除效果极为有限,在1.5年和5年炭龄活性炭滤池中对DOC的去除率仅占总去除率的18.8%和26.4%.此外,微生物对较为敏感的嗅味物质2-MIB和geosmin去除作用也不显著,去除率在15%以下（初始浓度为100ng·L-1）;在使用5年活性炭滤池中,微生物对2-MIB和geosmin去除率为12%和14%,分别占总去除率的32%和29%.因此,北京地区地表水净水厂活性炭滤池中微生物对有机物控制的贡献率较低,对DOC的去除主要以活性炭的吸附为主.     

烧失量法测定土壤有机质含量的实验条件探究

烧失量法是测定有机质含量的可靠手段,以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用于土壤学、地质学、湖泊学等研究中。但由于对煅烧过程的研究较少,煅烧条件的选择不统一,使得不同实验条件下测定结果的可比性较差。本研究使用带烧失称重系统的马弗炉,对中国北方有机质含量不同的三种类型土壤进行了烧失量测定实验,通过观察土壤重量随温度和时间变化的连续失重过程,对煅烧温度、煅烧恒温时长、样品量及升温速率等实验条件进行了系统研究,确立了烧失量法适宜的实验条件组合。实验结果表明:升温速率宜选择3℃/min;样品量建议选用3~5 g,有机物含量低的样品可适量增加;不同类型土壤的适宜煅烧温度略有差别,黑土和栗钙土建议选用550℃,而黑垆土选用500℃或550℃;恒温2h可获得较为稳定的烧失量结果。     

融雪对土壤溶解性有机质溶析作用的影响

利用土壤浸提实验和土柱淋洗实验,考察了化学离子的种类与浓度对进入融雪径流的土壤溶解性有机物(DOM)的含量和光谱学特性的影响,以及不同化学特征的积雪融化过程中土壤DOM的释放规律.土壤浸提实验结果表明,随着Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中的溶解性有机碳(DOC)浓度显著降低;随着Cl~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中波长254 nm处的紫外吸光度(UV-254)逐渐降低;随着Na~+和Mg~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中单位浓度DOC的紫外吸收值(SUVA)值逐渐升高.NO_3~-、SO_4~(2-)和Na~+的浓度过高或过低时,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸和类富里酸荧光峰强度较低;随着Cl~-、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸荧光峰强度逐渐降低.土柱淋溶实验结果表明,类腐殖酸和类富里酸荧光物质是土壤淋滤液中的主要荧光物质.与纯水相比,融雪水作为淋洗液导致土壤淋滤液中DOC浓度的降低,以及类微生物代谢产物荧光峰强度的增高.冻融交替抑制DOM自土壤解吸进入淋滤液,并且导致土壤淋滤液中芳香族化合物相对含量的降低.     

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%;在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L);c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.      

排水造林对小兴安岭湿地土壤溶解性有机碳生物降解和淋溶的影响

以小兴安岭湿地为研究对象,分析了不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤溶解性有机碳(DOC)含量变化及生物降解特征,探讨了排水造林时间对土壤DOC及无机氮(NH+4-N+NO-3-N)淋溶动态变化的影响.结果表明:1排水造林时间对土壤DOC含量变化影响显著(p0.05).2003年(PS03)、1992年(PS92)、1985年(PS85)排水造林后的人工兴安落叶松湿地土壤DOC含量均低于未排水造林的天然兴安落叶松苔草湿地(XATC),且排水造林时间越长,土壤DOC含量越少.2在生物降解过程中,土壤DOC的变化趋势表现为初期降解速率较快,而后逐渐减慢并趋于稳定.其中周转时间为1 d的易降解DOC所占比重表现为:PS92XATCPS03PS85,表明排水时间达到一定阈值后,易降解DOC部分可能会转化为难降解部分.3在淋溶过程中,随着淋溶次数的增加,淋出液中DOC含量呈现为先增加后减小的趋势,淋溶1 d后,不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤DOC的淋失率表现为:PS85PS92PS03XATC,表明排水造林时间越长,土壤DOC淋失率越大,因此长时间的排水造林改造可能进一步影响土壤养分的贮量及其有效性.     

黄土高原及周边地区土壤有机质对现代土壤磁化率的影响

磁化率是黄土-古土壤序列古气候研究的一个重要指标。本文调查了黄土高原及周边地区三种类型土壤的磁化率、土壤有机碳含量、有机碳同位素组成和碳氮比值等指标。样品采集自黄土-沙漠过渡区、黄土塬面和森林地区,代表了黄土高原地区主要的土壤类型。结果显示:黄土塬面、林区、黄土-沙漠过渡区土壤的磁化率变化区间分别为26.6×10~(-8)—61.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)、68.6×10~(-8)—107.5×10~(-8) m~3?kg~(-1)、8.5×10~(-8)—44.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)。黄土塬面土壤有机碳含量在0.05%到0.62%之间变化,而林区土壤的有机碳含量在1.19%到3.35%间变化。黄土塬面的土壤C/N比值也较低,在0.6到6.1之间变化,林区样品C/N比值在6.2到11.83之间变化。黄土-沙漠过渡区土壤磁化率较低,森林地区土壤磁化率较高,土壤磁化率与有机碳含量、C/N比值呈正相关关系。笔者认为有机质含量增加对土壤的磁化率增强有明显贡献。有机质含量较高时,更适宜土壤中磁性细菌的生长。同时,较高的有机质含量指示着较高植被覆盖,这也对土壤中磁性矿物增加有一定贡献。燃烧有机质还会使非磁性矿物更易转化为磁性矿物。这些因素都会增强土壤的磁化率。     

5种复垦植物对铁尾矿养分及微生物的影响

利用沙枣、柽柳、白柠条、杨柴和八宝景天等5种植物用于铁尾矿现场小区试验,研究植物生长2a后对于铁尾矿养分及微生物的影响。结果表明:沙枣可显著促进铁尾矿中氮素积累,白柠条和八宝景天对速效氮提升效果较好。白柠条、杨柴、八宝景天3种植物根际铁尾矿中全磷含量较高;白柠条根际尾矿中速效磷含量最高。铁尾矿中有机质含量以柽柳和杨柴2种植物最高。杨柴根际铁尾矿中细菌、真菌和放线菌的数量在5种植物中均居首位,而八宝景天根际铁尾矿中3种微生物数量均最低。微生物总数由高到低依次为:杨柴沙枣白柠条八宝景天柽柳。总之,杨柴和沙枣2种植物可以提升铁尾矿养分及微生物数量上,更适于作为铁尾矿上生态重建植物。     

长江口邻近海域表层沉积物中正构烷烃的分布特征和来源分析

通过对长江口邻近海域表层沉积物中正构烷烃（n-alkanes）的含量进行调查,结果表明:沉积物中烷烃的含量范围介于17.3×10-9~2132.3×10-9之间,平均值821.2×10-9。靠近长江口附近烷烃含量较低,除S5和S6站位,沿长江冲淡水自西向东方向,烷烃浓度自近岸至外海大致呈降低趋势。沉积物样品中烷烃的碳优势指数CPI_13-22和CPI_23-32分别介于0.43~0.72和1.13~2.81之间;除长江口近岸S5、S7站位,陆源有机质和海源有机质比值（TAR_HC）均显著小于1,低分子量烷烃与高分子量烷烃的比值（LMW/HMW）范围介于2.07~54.85之间,烷烃的生物标志物参数表明,沉积物中烷烃多为短链烷烃,且短链烷烃（C < 25）中的偶碳烷烃占优势,主要来源于海洋自生有机体的输入。