提高水体净化能力控制湖泊富营养化

建立了湖泊污染物质动力学方程,根据我国湖泊和美国O keechobee湖资料,确定了控制藻类暴发的总磷阈值为0.035m g/L,总氮阈值为0.350m g/L(滇池)和1.050m g/L(太湖);用实测资料,计算得到需要削减的外污染源滇池为总磷、总氮各78%,太湖为总磷69%、总氮56%。提出通过提高水体净化能力可以控制湖泊富营养化的理论依据和如下技术路线:提高湖泊净化率,使其超过输入的污染率,在湖内实现浓度低于控制藻类水华暴发所需要的磷、氮阈值;因地制宜综合运用到太湖、巢湖、滇池等一类大、中型湖泊,加强管理,就可以在占湖泊7%(滇池)和4%(太湖)的湖面上,依托科学布设控制其生长的凤眼莲,将其规模化地加工为有益产品,从而有效地去除湖泊中的营养盐,将水体综合净化率比现有净化率在滇池提高4.6倍,在太湖提高2.1倍,实现控制湖泊富营养化目标,并同步地在约3~4倍相应面积上修复健康水生态系统。     

互花米草海向入侵对土壤有机碳组分、来源和分布的影响

在江苏盐城新洋港互花米草(Spartina alterniflora)盐沼选择光滩(MF),互花米草入侵la(SAF-1),3a(SAF-3),5a(SAF-5)和12a(SAF-12)样地,采集0-20 cm表层土壤样品,分别测定土壤有机碳(SOC)、顽固性有机碳(RC)和活性有机碳(LC)含量,碳氮比(C/N),土壤有机碳和顽固性有机碳的δ13C值,分析互花米草海向入侵过程中土壤有机碳组分、分布及来源变化.结果表明:(1)SOC、RC、LC含量分别介于0.82-7.60 mg/g,0.58-4.02 mg/g和0.23-3.58 mg/g,由海向陆呈递增趋势:SAF-5＞SAF-12＞SAF-3＞MF＞SAF-1.入侵12 a的SAF-12样地表土SOC储量最大,年均碳汇积累速率为1.8 t/hm2.(2)互花米草来源SOC、RC和LC含量分别为0.06-3.01 mg/g、0.04-1.06 mg/g和0.03-2.00 mg/g,各占5.75％-47.40％、6.77％-31.77％和3.20％-64.40％.互花米草来源SOC、RC、LC由海向陆均呈递增趋势:SAF-12＞SAF-5＞SAF-3＞ SAF-1＞ MF.(3)互花米草植物来源SOC、RC、LC含量、比例与入侵时间显著正相关(P＜0.01).互花米草入侵对LC的影响较大,对RC的影响较小.(4)随着入侵时间的增长,互花米草来源有机碳的输入显著改变了土壤SOC组分.以上结果表明,短期内互花米草海向入侵能够提高土壤碳汇能力.     

玄武湖菹草种群的发生原因及人工收割对水环境的影响

利用以沉水植物为主的水生植物进行水体生态修复是目前研究的热点问题, 为研究南京玄武湖2005-2006年的菹草(Potamogeton crispus)种群发生的原因及人工收割对水体的影响, 对玄武湖不同湖区定期监测其透明度、溶解氧、pH、TN、TP等水质指标, 并进行分析, 结果表明: 对湖泊蓝藻水华的应急处理, 使水体透明度提高179.5%, DO含量增高24.1%, TN、TP分别降低54.1%、74.5%, pH由9.1降至8.7, 水质改善是菹草种群萌发并能大规模生长的主要原因。而菹草生长阶段短期内对菹草进行大规模收割使水体DO含量降低42.1%, 透明度下降51.5%(P0.05), 收割虽从水体中携带走部分氮、磷营养盐, 但差异不显著(P0.05), 且收割后TP出现升高现象。故在对草藻型湖泊生态修复过程中, 可先期通过物理或化学手段改善水体透明度、调节pH、降低营养盐, 使其满足水生植物萌发及幼苗生长的需求, 为水生植物后期存活并生长打下基础, 在后期生态管理过程中, 应逐步收割植株, 缓慢从水体携带营养盐, 以达到改善水质, 恢复及重建水生生态系统的目的。       

曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟

以污染河道为研究对象,模拟研究污染河道在曝气充氧(底泥曝气,ES组;水曝气,EW组)条件下氨挥发的特性,探讨主要影响因素及其作用过程.研究表明,污染河道水体具有一定氨挥发潜力,在实验室模拟条件下,氨挥发速率平均为2.51mg·m-2·h-1,相当于0.50 kgN· hm-2·d-1;曝气污染河道水体的氨挥发有一定的促进作用,与对照相比(EC组)氨挥发速率和累积氨挥发量存在显著差异(P＜ 0.05);不同曝气方式对氨挥发过程影响不同,氨挥发速率存在显著差异(P＜0.05);至实验结束,EW组的累积挥发量为2809.76 mg/m2,分别是ES组和EC组的1.17和2.25倍;各实验组的氨挥发累积量用一级动力学方程能很好地拟合,根据模型可以预测氨挥发量;同一温度条件下,pH值、铵氮浓度和通气频率是影响氨挥发的主要因素;曝气可以通过增加通气频率和提高水体pH值来促进氨挥发进行;在曝气作用下随着硝化过程的进行对氨挥发有一定的限制作用;曝气条件下,氨挥发作用在硝化过程启动阶段最为明显.     

互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征

在江苏盐城互花米草(Spartina alterniflora)盐沼建立以下样地:光滩(Mudflat)、互花米草建群1a(S.alterniflora flat 2011)、5a(S.alterniflora flat 2007)、12a(S.alterniflora flat 2000)、23a(S.alterniflora flat 1989)以及碱蓬(Suaeda salsa flat 1989),采集表层土壤样品,分析土壤中的活性有机碳(可溶性有机碳、微生物量碳)特征,并利用核磁共振波谱法测定土壤总有机碳的结构图谱,研究互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征。结果表明:(1)互花米草建群后,盐沼表层土壤有机碳含量显著增加(P0.05),在0.82—7.6 g/kg之间,各样地表层土壤有机碳含量为:互花米草滩(5.57 g/kg)碱蓬滩(2.4 g/kg)光滩(1.05 g/kg);可溶性有机碳含量为:互花米草滩(36.08 mg/kg)碱蓬滩(17.43 mg/kg)光滩(6.92 mg/kg);微生物量碳含量为:互花米草滩(52.51 mg/kg)碱蓬滩(18.27 mg/kg)光滩(13.56 mg/kg)。互花米草建群后,土壤中活性碳库含量显著增加(P0.05)。(2)土壤有机碳结构以烷氧碳和芳香碳为主,其中芳香碳的平均比例(35.85%)最高,其次为烷氧碳(32.83%)和羧基碳(20.62%),烷基碳的平均比例(10.36%)最低,其中建群5a的互花米草样地(SAF2007)土壤芳香碳、烷氧碳、烷基碳含量最高,建群23a的互花米草样地(SAF1989)土壤羧基碳含量最高。(3)互花米草盐沼土壤中烷基碳/烷氧碳为:SAF2007(0.44)SSF1989(0.43)SAF2000(0.28)SAF2011(0.27)SAF1989(0.22);疏水碳/亲水碳为:SAF2007(0.97)SSF1989(0.87)SAF2000(0.85)SAF2011(0.83)SAF1989(0.81)。烷基碳/烷氧碳在建群5a后达到最高值0.44,烷基化程度最高;疏水碳/亲水碳达到最高值0.97,土壤碳库稳定性高于其它样地。     

苏北海滨湿地互花米草种群繁殖方式

在江苏盐城新洋港滩涂由海向陆建立样地:光滩(Mudflat)、零星米草斑块(SAP)、稳定米草滩下边缘(SAFI)、2003年米草定居处(SAF03)、1989年米草定居处(SAF89)、碱蓬滩(SS)及禾草滩(Grass flat),在每个样地分别建立6个样方,构建原地栽培系统(长1 m×宽1 m×深0.7 m),其中3个用于无性繁殖体栽培,3个用于有性繁殖体栽培,对互花米草的种子萌发、无性分株及实生苗的定居、生长、繁殖进行了研究。结果表明:(1)受海浪物理冲刷、淹水胁迫、受潮浸频率及土壤水分的影响,实验系统各样地种子萌发率均较低,只有样地SAFI处互花米草种子萌发率为17.8%,显著高于其他样地(P0.01)。SAP、SAFI、SAF03、SAF89和Grass flat处实验最初栽培的互花米草无性分株植株存活率较高(大于60.0%)且样地间差异性不显著(P0.05);Mudflat处无性分株存活率极低(7.8±2.2)%,SS处无性分株全部死亡(0.0%)。无性分株和实生苗相比较,除Mudflat和SS样地二者存活率接近,其余样地的无性分株成活率均远高于有性分株。(2)互花米草无性分株在SAP、SAFI和SAF89样地中的株高、叶长、叶数、叶宽和叶厚均较高;实生苗在SAFI处长势较好,其他样地植株矮小、基径细或者死亡。无性分株生长指标显著高于实生苗。(3)各样地成功定居的无性分株均有结实植株,而实生苗只有Mudflat和SAFI处结实。样地Mudflat、SAP、SAFI、SAF03、SAF89和Grass flat无性分株分蘖数分别为21.7、23.0、25.5、6.8、9.0和4.1,实生苗的分蘖数除在Mudflat处达到14.0外,在其他样地均未分蘖。(4)各样地互花米草的无性分株单株生物量显著大于实生苗。两种繁殖方式地上生物量分配都呈现出向海陆两边递减的趋势,而地下生物量分配表现出相反的情况。综合对比各项指标,可以看出,在研究区内互花米草无性繁殖方式的定居成功率、生长、繁殖等指标均优于有性繁殖方式。研究区内互花米草种群的维持和扩张以无性繁殖方式为主。     

透明度胁迫对菹草(Potamogeton crispus)生长的定量影响及其生长动力学模型

在实验室研究了不同水体透明度对沉水植物菹草生长的影响,结果表明,在实验条件下,当水体透明度低于12cm时,菹草由于水下光照不足而无法存活;透明度为15cm时菹草的生物量明显低于透明度为70cm(对照)、35cm和20cm 3种情况下的生物量,表明在透明度为15cm时,菹草的生长受到了明显的抑制.实验期间,菹草生物量变化的回归分析表明,不同透明度下菹草的生长均符合逻辑斯谛曲线.采用逻辑斯谛方程描述菹草的生长规律,结合实验结果,确定不同水体透明度下菹草的生长参数,结果显示:水体透明度对菹草生长的内禀增长率rm影响较大,而对菹草生长的环境容纳量k无明显影响.综合考虑水体透明度对菹草生长的影响,建立考虑水深和透明度因素的菹草生长动力学模型,该模型可预测出在外部水环境因素作用下菹草的动态生长过程.     

衰亡期沉水植物对水和沉积物磷迁移的影响

通过室内模拟的方式,分别研究了秋季黑藻、苦草和春季菹草的衰亡过程,分析了沉水植物在衰亡期间水、沉积物中磷与环境因子[pH、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)]的相互作用.结果表明:沉水植物黑藻和菹草在衰亡期间能显著提高水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的含量;苦草在衰亡期对水体各形态磷含量影响不显著,且各形态磷含量的变化相对较小(TP,0.04-0.06 mg/L);环境因子的变化对水中磷含量影响显著,黑藻和菹草水体中TP的含量和环境因子pH、DO和Eh均呈负相关,而苦草组水中各形态磷的含量受环境因子影响不显著.实验期间不同植物组沉积物中总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量均呈上升趋势.沉积物IP的含量主要受NaOH-P的影响,OP对TP的影响要大于IP,沉积物OP与OM(有机质)的含量存在显著正相关.     

南京市香樟树皮重金属含量及分布特征

重金属易在大气细颗粒物中富集,经呼吸道进入人体肺泡沉积,危害人类健康。该研究以南京市香樟树皮为对象,选取文教区、交通区、工业区、风景区和商业区5个功能区,探究了不同季节香樟树皮中重金属Cr、Pb、Cu和Zn含量的分布特征,比较了树皮和叶面颗粒物中不同重金属含量的空间分布差异。结果表明:南京市商业区和工业区重金属污染较严重。不同功能区香樟树皮重金属含量具时空分布差异,树皮中重金属含量基本呈秋季冬季春季夏季的季节变化特征,各功能区重金属含量表现为商业区(CA)文教区(CEA)≈工业区(TA)交通区(IA)风景区(SA)。与树皮相比,叶面颗粒物重金属含量较高,商业区叶面颗粒物重金属含量最高,风景区含量最低。经Pearson相关性分析,工业区和文教区香樟树皮中Cr元素具显著相关性(P0.05),Cu与Zn相互对应呈显著相关,表明这两种元素可能具有相似来源;工业区和交通区树皮中Pb具极显著相关性(P0.01)。植物监测可以指示和预测大气重金属污染水平,能反映地区污染情况。     

水体浊度对菹草萌发及萌发苗光合荧光特性的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60NTU和90NTU的混浊水体,将菹草（Potamogeton cripus）石芽分别种植于上述水体中,测定萌发率和萌发苗的株高、叶片数,并利用水下饱和脉冲荧光仪（DIVING-PAM）测定萌发苗的光合荧光特性。结果表明,水体浊度对石芽萌发率没有显著影响,但对萌发速率有一定影响;随着浊度的升高萌发苗株高和叶片数均显著降低（p＜0．05）;菹草萌发苗的有效荧光产量Yield也随水体浊度升高而降低,表明在高浊度水体中萌发苗天线色素吸收光子供给PSⅡ反应中心的效率下降;高浊度导致萌发苗吸收光能用于光化学电子传递的份额（qP）减少,第23天时90NTU水体中的妒为对照的91．4％;水体浊度上升导致qN显著升高,表明在高浊度、低光照胁迫下,萌发苗接收的光能更多的以热的形式耗散掉了,以避免光系统PSⅡ受到过剩光能的伤害;浊度升高引起电子在光合链中的传递速率（ETR）显著下降,第23天时在30、60NTU和90NTU水体中ETR分别为对照的93．3％、88．5％、75．8％,导致参与CO2固定的电子减少,光合作用降低。快速光响应曲线测定结果表明．萌发苗ETRmax和最小饱和光照强度随水体浊度的增加呈下降趋势,光响应能力随水体浊度的增加而显著下降,特别是在90NTU水体中萌发苗的光合作用能力下降显著。因此,在浅而混浊的水体中（水深70cm,浊度低于90NTU）,菹草石芽均能萌发,但是,水体浊度对萌发苗光合作用、生长速率有一定抑制作用。