从地气耦合角度讨论沙漠的成因

沙漠的成因是干燥气候和强大风力的产物.中国的大沙漠多在地壳运动相对稳定的地区,如塔里木地区、准噶尔地区、阿拉善地区、鄂尔多斯地区以及内蒙古东部地区等,因此可以认为,可能还有地下因素参与了沙漠的形成.其形成机制可能是:地壳运动稳定地区地下的携热水汽或其他携带热量的气体不易逸出,这样就不易在稳定地区大气中造成低气压状态,因而不易吸引冷热气团来交会降雨以及不易形成水汽的垂直对流降雨,这些后果叠加在更大范围的气候干燥背景上,使这些地区更加干旱,于是形成大沙漠.这种沙漠的扩展又在一些原来不是沙漠的农业区形成沙漠或沙地.     

城市污水厌氧氨氧化工艺的菌群分析与效能评估

厌氧氨氧化（Anammox）是一种高效低耗的新型生物脱氮技术,在城市污水处理中具有广阔的应用前景.在城市污水脱氮系统中,厌氧氨氧化菌（AnAOB）是否存在、丰度如何及Anammox脱氮效能如何,是进行Anammox评估的重要指标.本研究重点介绍了在生物脱氮系统中进行AnAOB菌种测定和菌群结构分析的分子生物学技术及Anammox脱氮贡献率的计算方法 .结果发现,对于AnAOB的菌种测定和菌群结构分析,可采用实时荧光定量聚合酶链锁反应（qPCR）、16S rRNA高通量测序和宏基因组测序等分子生物学技术;Anammox脱氮贡献率可通过物料衡算法和¹⁵N同位素示踪法计算.同时,对这些评估方法存在的一些局限性也进行了阐述.总体而言,如何科学、有效、全面地评估Anammox在生物脱氮系统中发挥的作用仍是一个需要长期探究的课题.但随着相关研究的不断深入,检测手段和分析方法也会得到不断优化,这将为Anammox工艺的理论研究及工程应用提供重要支持.     

渭河流域关中段地下水硝态氮来源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源及迁移转化特征,本文在水化学分析的基础上结合氮氧稳定同位素技术及SIAR模型对渭河流域关中段地下水补给来源、地下水中氮污染特征进行了判断.结果表明,渭河流域关中段地下水的主要水化学类型为HCO₃-Ca+Mg型,地下水由降水快速入渗补给和地表水入渗补给.地下水氮污染以硝态氮形式为主,在所采集的34个地下水水样中,硝态氮含量的变化范围为0.154~36.717mg/L,平均含量为6.17mg/L,其中硝态氮含量超过Ⅲ类地下水标准的采样点共有2个,超标率为5.9%.氮循环的主导作用为硝化作用.地下水δ¹⁵N-NO₃^-含量的变化范围为+6.08‰~+16.42‰,δ¹⁵O-NO₃^-含量的变化范围为+9.38‰~+12.514‰,硝态氮污染主要受到人类活动的影响,土壤有机氮、粪便及污废水和大气沉降是地下水硝态氮的主要贡献者,平均贡献率分别为44.65%、40.03%和15.32%.     

用苔藓氮含量和氮同位素值指示庐山大气氮沉降

对庐山风景区不同海拔高度(263～1 400 m)上31个石生苔藓(Haplocladium microphyllum)氮含量〔w(TN),以干质量计〕和氮同位素值(δ15N)进行了分析. 苔藓w(TN)与海拔高度(L_altitude)的关系〔w(TN)=3.11-7.85×10-4L_altitude〕表明,在庐山风景区,随着海拔高度的升高,苔藓w(TN)呈逐渐下降趋势. 根据前人研究的苔藓w(TN)与大气氮沉降量的定量关系,估算出庐山山顶和山脚的大气氮沉降量分别为24.61和41.72 kg/(hm2·a). 苔藓δ15N在-4‰～-2‰范围出现的频率最高,表明庐山风景区大气氮沉降主要来源于农业或自然土壤中氮的释放.      

Equation for isotope accumulation in products and biomass as a way to reveal the pathways in mesophilic methanol methanization by microbial community

Isotope-labelling of substrate is used to reveal the methabolic pathways of substrate transformation by microbial community. In this paper, in order to describe the batch mesophilic anaerobic methanization of ¹³C-labelled methanol and microbial ecology analysis (Li et al., 2008), an equation for the isotope accumulation in products and biomass was included into the basic mathematical model based on stoichiometric chemical reactions. The higher was the isotope level in substrate, the larger fraction of ¹³C accumulated in products and biomass. Acetate, total organic and inorganic carbon (TOC, TIC) concentrations and methane production were used for the model calibration, whereas ¹³C enrichment of acetate, TIC and biomass were used for model validation. In the model, chemical transformations including methanol and acetate oxidation, homoacetogenesis, hydrogenotrophic and aceticlastic methanogenesis were considered. The rate-limiting reactions were methanol and acetate consumption. According to the model, homoacetogens performing acetate formation and oxidation were competed with hydrogenotrophic methanogens for hydrogen. Biphasic methane production was due to hydrogenotrophic methanogenesis in the first phase and due to acetiticlastic and hydrogenotrophic methanogenesis following acetate oxidation in the second phase.     

环境因素对干旱-半干旱区城市银杏叶片碳同位素组成的影响

影响植物碳同位素组成的环境因素较多,在环境参数越复杂的地区控制因素则越多。城市环境相对于自然环境来说,不仅气象因素对植物同位素组成有较大的影响,而且,城市环境中人为因素如大气污染物、城市建筑等均可以影响植物的碳同位素组成。根据对兰州市校园中银杏（Ginkgo biloba）各向叶片生长期（四月至十月）的碳同位素组成分析,了解影响叶片同位素组成的环境参数特征,通过CANOCO统计分析确定各参数之间的相关性。分析表明,城市中大气污染物质量浓度的变化对植物同位素组成的影响较大（两者的相关性为r=0.550）,降水、光照、温度等也是影响植物碳同位素组成的重要因素。由于受到各个环境因素的综合影响,除有效湿度（两者的相关性为r=0.761）外,其它各种因素与叶片碳同位素组成之间的相关性并不强。而环境参数对植物叶片碳同位素组成影响主要由叶片气孔的开闭进行。     

淮河中下游沉积物PAHs的稳定碳同位素源解析

对淮河中下游水相、悬浮物、沉积物中的PAHs(多环芳烃)进行定量分析,在探讨其分布特征的基础上,利用单体烃稳定碳同位素技术揭示研究区沉积物中PAHs的来源. 结果表明:水相中正阳关的ρ(PAHs)最高,达5.01 ng/mL;悬浮物和沉积物中以蚌埠闸的w(PAHs)最高,分别为9.85和1 175.02 ng/g. 沉积物中PAHs的δ13C在-39.4‰~-17.6‰之间.正阳关、平圩、洛河和蚌埠闸等采样点的高环PAHs的δ13C比低环PAHs的小,表明高环PAHs富集12C（轻碳同位素）,显示燃煤源为主要污染源;但这4个采样点PAHs的δ13C与燃煤烟尘相比存在一定差异,表明除燃煤源外可能还存在着少量其他污染源. 双沟镇高环PAHs的δ13C比低环PAHs的大,表明高环PAHs富集13C（重碳同位素),可能是微生物作用所致.      

淡水水体中氮污染源的识别——利用硝酸根中氮和氧同位素组成

氮营养盐污染在全球很多区域都是一个备受关注的环境问题,尤其是以农业为主的区域和人口密集的区域,因此,关于水体中氮污染源识别技术尤为重要.硝酸根离子中的氮、氧同位素组成在过去的十几年中频繁地应用于识别淡水水体中氮污染源的研究中.本文总结了已知氮污染源中氮、氧同位素组成的特征变化区间,阐述了影响氮、氧同位素组成的主要因素,描述了3种氮、氧同位素组成主流的测试方法,展望了未来定量测算各种氮污染源贡献比例的前景.在实际研究中,还将氮、氧同位素组成和水体化学特征结合,则可以有效地识别淡水水体的氮污染源.随着检测精度的不断提高,各种代表性端元污染物同位素值经验区间也变得更加准确.     

光照时间对外源性磷在模拟水生态系统中迁移的影响

采用同位素示踪法,模拟研究不同光照时间对外源性无机磷酸盐在水体,铜绿微囊蓝细菌和底泥中迁移的影响.外源性磷在加入水体后先是一种物理化学的快速分配,然后其在水体中的迁移主要受微囊蓝细菌的生长状况的影响.延长光照时间能加快微囊蓝细菌的生长速率和提高微囊蓝细菌的密度.水体中外源性磷的浓度随时间下降,蓝细菌中外源性磷的最大浓度与光照时间无关,只有蓝细菌中超积累了一定数量的外源性磷,随后的对数生长就与细胞磷的含量无关.延长光照时间能增加微囊蓝细菌中总的外源性磷数量,随着蓝细菌的衰亡,外源性磷不断向底泥迁移,最终绝大部分外源性磷都迁移到底泥中.     

广州机动车尾气中乙醛稳定碳同位素特征和排放因子

为了获得机动车排放源中乙醛的δ13C(稳定碳同位素丰度)特征及其影响因素,进行不同负荷下的发动机台架试验,采集不同怠速下的机动车尾气样品. 利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)分析乙醛δ13C值,并与ρ(乙醛)进行分析. 结果显示:①在发动机燃烧过程中,乙醛的生成和消除反应同时存在. 在发动机低负荷运行时,乙醛的δ13C分馏值为负(-1.4‰~-0.4‰),表明生成反应占主导;而在高负荷运行时,分馏值为正(0.5‰~1.3‰),表明消除反应占主导. ②乙醛的δ13C值与其质量浓度无明显相关性,主要受发动机燃烧温度和尾气净化装置的影响. 整车尾气中乙醛的δ13C值在-29.1‰～-24.4‰之间,平均值为-26.5‰±1.6‰. 其中,汽油车为-25.9‰~-24.4‰,平均值为-24.9‰±0.5‰;柴油车为-29.1‰~-27.0‰,平均值为-28.0‰±0.6‰. ③南方机动车尾气排放源与植物排放源中的乙醛的δ13C值范围不同,表明δ13C值可用于大气乙醛的源解析. 通过机动车尾气中c(乙醛)/c(CO₂)估算广州汽油车和轻型柴油车乙醛的排放因子,二者分别为(13±16)和(169±106)mg/L.