人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果研究

人工湿地是一种新型的污水处理工艺。以沈阳市浑南新区人工湿地示范工程为研究对象,分析了人工湿地污水处理系统对氮磷的净化效果,探讨了垂直流湿地系统以及自由表面流湿地系统对氮磷的净化机理。结果表明:垂直流湿地对总氮有一定的净化效果,但稳定性较差。氨氮和总磷的去除率在运行期间始终保持较高水平,平均去除率分别为97.75%和81.03%;表面流湿地对总氮的净化受温度影响,湿地植物对氮磷的净化受生长环境和季节的影响。     

不同河岸植物带对非点源污染河水污染物降解的试验研究

利用2种植物带(芦苇、香蒲与芦苇)对受非点源污染河水进行植物带处理污染物的降解效果模拟试验研究。结果表明,植物带处理污染物的降解效果明显优于无植物带,且以混合植物带效果最好。香蒲与芦苇植物带对COD、TN、TP和NH3-N去除率的周平均值分别为31.62%、37.84%、30.65%和34.31%。植物带能够截留地表径流中的颗粒物,提高水域中的溶解氧含量,对防止水土流失与改善流域水质均有显著作用。     

不同河岸植物带对非点源污染河水污染物降解试验研究

利用2种植物带（芦苇、香蒲与芦苇）对受非点源污染河水进行植物带处理污染物的降解效果模拟试验研究。结果表明：植物带处理污染物的降解效果明显优于无植物带,且以混合植物带效果最好。香蒲与芦苇植物带对COD、TN、TP和NH3-N去除率的周平均值分别为31．62％、37.84％、30．65％和34．31％。植物带能够截留地表径流中的颗粒物,提高水域中的溶解氧含量,对防止水土流失与改善流域水质均有显著作用。     

芦苇湿地与玉米旱地近地层小气候特征对比

湿地—大气之间通过物质和能量交换并相互作用形成特有的区域小气候特征,本文采用小气候梯度观测法对比分析了2015年辽河三角洲芦苇湿地与同纬度锦州地区玉米旱地的近地层(0—30 m)小气候特征。结果表明:2015年辽河三角洲芦苇湿地年平均气温为9.91℃,比玉米旱地年平均气温低0.58℃,湿地在春季、夏季和秋季具有降温作用,冬季具有保温作用。芦苇湿地和玉米旱地年平均气温的日变化范围分别为7.50—12.92℃、6.16—15.59℃,芦苇湿地平均气温振幅和层次间气温差小于玉米旱地,玉米旱地存在明显的逆温现象;芦苇湿地年平均相对湿度为64.58%,比玉米旱地年平均相对湿度高7.97%,芦苇湿地月相对湿度主要受水文和植被蒸腾作用的综合影响,芦苇湿地和玉米旱地平均相对湿度的日变化范围分别为51.78%—74.38%、41.00%—73.00%,二者均存在逆湿现象但高度不同;芦苇湿地春季风速为玉米旱地的两倍以上,风速随高度升高呈指数增大,芦苇生长季湿地具有较高的粗糙度,随高度降低风速下降明显,挡风作用明显好于玉米旱地。太阳辐射影响地表湍流是玉米旱地风速日变化的主要影响因子,芦苇湿地风速日变化体现了海陆热力差异的特点。芦苇湿地由于地表有水层覆盖,植被蒸散能力较强,叶面积指数较高,减小近地层气温和相对湿度的变化速率,可有效降低风速,调节区域小气候的生态功能比玉米旱地强,本文研究可为辽河三角洲湿地对区域气候形成的影响及其生态环境效益评价提供参考。     

盘锦芦苇湿地空气动力学参数动态特征及其影响因素分析

应用盘锦芦苇生态系统观测场的涡度相关通量观测系统和小气候梯度系统的观测资料,估算了芦苇下垫面的空气动力学参数,并分析了其影响因素。结果表明:芦苇湿地零平面位移d和粗糙度Z0的季节变化总体呈现先增加后减少的单峰曲线变化规律。Z0和d均在9月达到最大,分别为0.24 m和1.85 m;12月达到最小,分别为0.03 m和0.02 m。芦苇湿地的Z0和d的季节变化主要受叶面积指数(LAI)、株高(h)及风速的影响。d随h的增加而单调增加,Z0随着h的变化遵循二次曲线,d/h、Z0/h与LAI之间的复相关系数分别为0.99和0.78。研究亦表明,大气稳定度和风向也对d和Z0有一定的影响。     

盘锦芦苇湿地水热通量计算方法的比较研究

利用2005年7月盘锦芦苇湿地生长旺季的小气候梯度系统30 min观测资料和开放式涡动相关系统10Hz原始观测资料,比较并分析了廓线法、波文比能量平衡法与涡动相关法计算的芦苇湿地生态系统水热通量。结果表明:廓线法与波文比能量平衡法计算的芦苇湿地生态系统水热通量与涡动相关法得到的芦苇湿地生态系统水热通量具有较好的相关性,但是涡动相关法存在能量不平衡。分析盘锦芦苇湿地生态系统水热通量的日变化发现,能量平衡各分量基本上以正午为中心,呈倒“U”型分布。用波文比法计算得到的芦苇湿地生态系统日感热通量最大值为164.25 W.m-2,日潜热通量最大值为294.18 W.m-2。降雨之后,芦苇湿地生态系统水热通量都有所增加,尤其是潜热通量增加显著,且峰值出现时间提前。     

气候变化对七星河湿地芦苇生长量影响的分析

基于实际的气候、芦苇监测资料,分析了气候变化对湿地芦苇生长量的影响。结果表明生长季温度高,光照充足且时间长有利于芦苇的光合作用及干物质积累。芦苇对降水的响应也是正相关的,降水多有利于芦苇的生长发育,生物量增加。     

盘锦湿地芦苇群落生物量动态特征研究

基于2005年4～9月盘锦湿地芦苇生态系统的观测资料,分析了盘锦湿地优势植物芦苇的群落学特性。结果表明:地上生物量峰值出现在7月,4～7月茎重与叶重呈显著的正相关;地下生物量存在明显的季节和垂直变化,其中0～30 cm的芦苇须根最大值出现在7月,根茎最大值出现在6月,30～40 cm深度为生物量变化在垂直剖面的分界线;根冠比以7月为最低,分层营养物质在30 cm以下积累。     

盘锦湿地芦苇群落土壤呼吸作用动态及其影响因子分析

采用LI-6400-09土壤呼吸室对盘锦湿地芦苇群落土壤呼吸作用,于2004年7月—2005年12月进行连续野外观测。结果表明:非淹水状态下,湿地芦苇群落土壤呼吸作用具有明显的日变化和季节变化特征;淹水状态下,湿地芦苇群落土壤呼吸作用接近于0。2005年潮汐造成的洪水减少了2/3的土壤呼吸作用。2004年和2005年芦苇群落土壤呼吸作用最大值都出现于洪水退去后。影响湿地芦苇群落土壤呼吸作用空间异质性的主导因子是生物因子,而在同一时间影响湿地芦苇群落土壤呼吸作用的主导因子是温度和水分。     

盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量参数化方案研究

基于2005年盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量和微气象梯度的连续观测,研究了芦苇湿地近地面层湍流通量参数化方案。结果表明,盘锦芦苇湿地近地面层经常维持弱稳定和弱不稳定层结。在不稳定层结(-0.4     

高炉矿渣基质人工湿地除磷特性研究

本文以冶金废物高炉矿渣作为人工湿地基质,研究了其对生活污水中磷的去除效果。等温吸附/解吸实验表明,高炉矿渣的磷素理论饱和吸附量为3333mg•kg-1,是砂子（270mg•kg-1）的12倍左右;高炉矿渣基质的磷吸附解吸率为0.68%,也远小于砂子的7.59%。复合垂直流湿地各基质层对磷的吸附量实验表明,表层基质层磷含量远高于其它层,各基质层磷含量沿水流方向和基质深度呈逐渐降低的趋势;表层添加高炉矿渣的湿地单元,表层基质对磷的吸附效果远高于对照。结果表明,高炉矿渣基质具有较强的磷吸附能力,作为人工湿地基质是可行的,建议根据表层基质磷吸附饱和情况,随着植物的收割适当更换表层基质,延缓湿地的除磷年限。     

不同水力负荷的垂直流湿地对生活污水处理效果研究

以沈阳浑南垂直流人工湿地模拟系统为研究对象,考察了湿地模拟系统对生活污水的处理效果,重点研究了不同水力负荷的影响。结果表明,垂直流湿地模拟系统对生活污水具有较好的处理效果,出水NH₄⁺-N、TP、COD_Cr和BOD₅均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准;水力负荷为0.156 t/m²•d时,是垂直流湿地模拟系统运行的最佳负荷。     

若尔盖高寒湿地夏季近地面水平热平流对地表能量闭合度的影响研究

近地面能量不闭合问题一直以来都是陆面过程研究的一个重要的科学问题,且在非均匀湿地下垫面的近地面尤为突出.利用中国科学院若尔盖高原湿地生态系统研究站花湖观测场的地面风场和温度场数据,计算了由湿地下垫面热力非均匀性引起的水平热平流,并分析了考虑水平热平流后地表能量平衡的变化.结果表明:2017年夏季若尔盖湿地近地面水平热平...     

Hydrologic Response of a Wetland to Changing Moisture Conditions: Modeling Effects of Soil Heterogeneity

Prediction of the effects of external influences such as climate change on wetland systems requires the prediction of hydrologic effects. Because wetland soils are typically heterogeneous, it is particularly important to understand the extent and connectedness of hydraulically conductive soil units, since water flow may be concentrated in such units while bypassing others of lower conductivity. However, subsurface hydrologic models typically do not represent heterogeneity adequately, being limited by sparse parameterization of soil properties. Conventional techniques for mapping units of soil within wetlands are highly laborious, requiring soil coring and laboratory testing. As an alternative, we developed a portable piezocone driver and highly sensitive piezocone designed to map wetland soil units with centimeter-scale resolution in the vertical and meter-scale resolution in the horizontal dimension. This system successfully delineated several different layers of peat, sand, and limnetic sediments, and their degree of interconnectedness in an eight-meter-thick peat deposit. Monitoring of wetland response to precipitation, changes in stream stage, and overbank flooding was then used in conjunction with the piezocone data and a two-dimensional flow model to constrain the hydraulic properties of the soil units. Thus parameterized, a standard subsurface flow model was able to realistically simulate a variety of hydrologic processes relevant to climate change, including wetland-stream water exchange, the movement of wetland porewaters to the root zone of plants, and wetland desaturation under dry conditions.     

基于Grimm180粒子仪对塔克拉玛干沙漠沙尘暴的定量观测

为了得到沙尘粒子和沙尘质量浓度的实时定量特征,利用Grimm180粒子仪在塔克拉玛干沙漠对沙尘暴进行了实时观测。通过分析Grimm180粒子仪在2018年5月20日和24日两次沙尘暴过程观测的数据得到:在浮尘、扬沙和沙尘暴期间,PM_2.5的质量浓度值随时间变化不大,一般PM_2.5浓度值<1500μg·m^-3,而PM₁₀在不同阶段的变化比较明显,数值在2000~6000μg·m^-3。沙尘粒子谱和沙尘质量浓度谱的分布形状在浮尘、扬沙和沙尘暴基本相同,当粒子直径>0.35μm时,粒子数浓度随直径的增大近似符合M-P分布。从浮尘到扬沙再到沙尘暴,小粒子区(D≤1μm)的占比越来越小,而中粒子区(1μm10μm)的粒子数越来越多并且占比越来越大。当粒子直径为0.35μm左右时,粒子数浓度达到最大值;当粒子直径在25~32μm时,沙尘质量浓度的值最大。在浮尘和扬沙阶段,PM_2.5/PM₁₀>25%;每分钟1 L体积内的沙尘粒子总数大约是4×10⁵,最大沙尘质量浓度<20μg·L^-1。在沙尘暴阶段,PM_2.5/PM₁₀<15%;每分钟1 L体积内的沙尘粒子总数>5×10⁵,最大沙尘质量浓度>25μg·L^-1。这些结论为准确地分析沙尘暴的定量特征提供了科学依据。     

风沙灾害对策勒绿洲棉花生物量的影响

为定量评估风沙灾害对策勒棉区棉花生物量的影响,2011—2012年以新陆中21号为供试品种,在中国科学院新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站农民常规栽培模式田内进行有、无防风沙网防护对棉花最终产量影响的对比观测试验,发现频繁的风沙天气对棉花产量形成的影响分两个阶段,前期营养生长阶段,棉花植株抗逆性弱,而此时该地区风沙活动频繁,植被盖度低,平均风速较大,因此该时段棉花遭受风沙危害后其出苗率明显降低,导致后期严重缺苗;棉花营养生长和生殖生长并进时期抗逆性增强,绿洲植被覆盖度增加,起沙风频次减少,从而导致风沙对棉花生长的影响减弱,仅使棉花植株发育期延迟,地上部分单位面积上的生物量在防护网内比网外多52%,但单株生物量仅多4%。     

中世纪温暖期气候变化的花粉化石记录

麦里泥炭剖面高分辨率花粉化石记录表明,东北科尔沁沙地在相当于中世纪温暖期阶段夏季降水量曾显著增加,主要表现为沙丘上的乔木和草本植物均获得了繁茂的生长,花粉沉积速率明显上升。作者推测,在中世纪温暖期中,欧亚大陆作为一个整体夏季温度可能暖于今天,这可能通过增强夏季风环流使中国东北夏季雨量增多,为沙丘植物茂盛生长提供了有利条件。     

气溶胶对陆生植物生长的影响研究进展

陆生植物生长过程受太阳辐射、热量、水分、土壤等多重因素的影响,气溶胶粒子通过对太阳辐射的散射和吸收,并作为云凝结核和冰核,改变云的物理特性及生命期对上述环境因子产生影响,进而影响植物的生长。气溶胶的直接影响主要表现为气溶胶覆盖植物叶片,影响植物的呼吸作用、气孔导度及对阳光的利用率等;间接影响主要表现在气溶胶可降低入射太阳辐射量并降低光合作用及净初级生产力,但同时又会增加散射辐射量,增加植物可利用光合有效辐射,产生相互矛盾的结果;气溶胶还通过影响降水和气温,进一步影响植物对光、水、热的利用等方面。气溶胶对植物的生长影响以间接影响为主,直接影响较少。其次,各种大气气溶胶对植物的伤害作用超过大气气溶胶对植物生长促进作用。在人为气溶胶中,硫酸盐、黑碳及粉尘对植物生长以抑制作用为主,而氮化物中氮沉降既可以促进植物生长,含氮气溶胶形成的酸雨及光化学烟雾又会抑制植物生长。自然气溶胶中,火山气溶胶对植物生长产生的影响差异较大,沙尘总体对植物产生不利影响,而生物气溶胶及宇宙尘埃的影响研究还较少。     

干旱和复水对羊草碳氮分配的影响

植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。