不同植物组合人工湿地中磷去向特征研究

人工湿地技术是农业面源污染治理的重要技术措施，而磷的去除是污水治理的主要难点。以亚热带丘陵区为研究区域，以农村养殖废水、生活污水及农田排水混合形成复合污水为治理对象，通过野外小区试验，研究了浮水植物绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）与挺水植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）、水生美人蕉（Canna glauca）、梭鱼草（Pontederia cordata）所构建的浮水植物+不同挺水植物种植模式人工湿地，以探讨不同植物组合模式对人工湿地磷的处理效果与去除途径的影响特征。3—9月结果表明：植物组合湿地对于农村污水中磷素具有显著的处理效果，以无机磷的去除为主。湿地进水总磷（TP）浓度为2.16~5.93 mg·L^-1，各植物组合出水TP浓度为0.34~0.48 mg·L^-1，低于城镇污水排放一级A标准（0.5 mg·L^-1），以绿狐尾藻+梭鱼草湿地的除磷效果最好；不同组合模式人工湿地总磷负荷变化范围为45.50~47.13 g·m^-2·a^-1，绿狐尾藻+梭鱼草组合湿地达47.13 g·m^-2·a^-1，显著高于对照湿地中的39.62 g·m^-2·a^-1；底泥吸附与沉淀是植物组合湿地磷素去除的主要途径，其占湿地除磷总量的72.44%~75.62%。水生植物TP积累量9.65~12.51 g·m^-2·a^-1，占湿地除磷总量的21.00%~26.54%；试验中，植物组合人工湿地比绿狐尾藻湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少1.71%~4.89%，增加植物吸收比例0.97%~6.28%。较对照湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少18.11%~21.29%。植物组合有利于延缓底泥吸附饱和时间和提高植物对磷的吸收率。     

前期灌溉养殖废水和再生水对土壤吸附镉能力的影响

为揭示前期不同非常规水源灌溉后土壤吸附镉（Cd）能力的变化及其影响因素，采用吸附动力学试验、等温吸附试验及Cd形态解吸试验，以去离子水为对照，研究了养殖废水和再生水灌溉后潮土和红壤吸附Cd能力的变化规律和影响因素。与对照相比，不论Cd初始浓度高低，再生水灌溉均显著减少了两种土壤对Cd的吸附；养殖废水灌溉在低Cd浓度时（5 mg·L^-1和10 mg·L^-1）显著降低了两种土壤对Cd的吸附，但在高Cd浓度时（25 mg·L^-1和50 mg·L^-1）增加了两种土壤对Cd的吸附。Freundlich模型能够较好地拟合所有土壤对Cd的吸附，拟合结果也表明养殖废水灌溉土壤对Cd吸附能力较强，而再生水灌溉土壤对Cd的吸附能力较弱。两种土壤吸附的Cd均以络合态为主，养殖废水和再生水灌溉主要通过影响土壤pH、黏粒含量、盐分和Cu含量而影响土壤吸附的络合态和交换态Cd含量，进而改变土壤对Cd的吸附能力。再生水灌溉后土壤对Cd的吸附能力降低，而养殖废水灌溉后土壤对Cd的吸附能力变化因Cd初始浓度而异。     

互花米草入侵对滨海湿地重金属的富集迁移效应

为探究互花米草（Spartina alterniflora）入侵对滨海湿地沉积物重金属的富集迁移效应,为滨海湿地生态保护与合理利用提供依据,在山东省日照市黄家塘湾滨海湿地选取不同互花米草入侵年限的斑块,以5 cm为间隔采集0～30 cm沉积物样品和互花米草样品,分析沉积物和互花米草不同部位中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd的含量,并采用地累积指数法、潜在生态风险评价法、生物富集系数及转运系数等方法进行评价。结果表明：湿地沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd 的含量范围为5.94～31.94 mg(kg^-1,18.59～56.87 mg(kg^-1,4.76～30.36 mg(kg^-1,0.021～0.083 mg(kg^-1,整体低于研究区域重金属环境背景值;但Cu、Pb在0～15 cm内存在轻度污染;与光滩湿地相比,互花米草入侵湿地沉积物中重金属含量增加,且随互花米草入侵年限增加,沉积物重金属含量呈增加趋势,在上层（0～15 cm）表现尤为显著;互花米草不同部位对重金属的累积存在一定差异,大致表现根>叶>茎;不同重金属在根部的富集效应表现为Cd > Zn > Cu > Pb,互花米草对重金属转运效应为Pb > Zn > Cu > Cd。相关分析表明,沉积物中重金属的累积与互花米草入侵对湿地沉积物粒度组成、有机质含量及pH的改变密切相关。不同重金属在沉积物-植物体系的迁移转运差异则主要与互花米草各部位对重金属元素的吸收差异有关。     

胶体态及溶解态有机质对土壤镉吸附的影响

为研究外源细颗粒态有机质对土壤重金属吸附特征的影响,以紫色土坡耕地、冬水田和水旱轮作田土壤为对象,通过吸附动力学试验和等温吸附试验,探索猪粪源胶体态有机质（COM,10~0.45 μm）和溶解态有机质（DOM,<0.45 μm）及其不同初始浓度对土壤镉（Cd）吸附行为的影响。结果表明：准二级动力学方程能更好地描述3种利用方式土壤对Cd的动态吸附（R²>0.90）,Langmuir模型能更好地拟合Cd的等温吸附（R²>0.95）,供试土壤对Cd的吸附均为强烈的非线性（Freundlich模型非线性指数<0.42）化学吸附。3种利用方式土壤对Cd的吸附强度顺序为水旱轮作田>冬水田>坡耕地,Cd吸附强度与土壤pH、有机质和粉粒含量正相关。猪粪源DOM比COM更能抑制土壤Cd的吸附,且二者均对水旱轮作田土壤吸附Cd的影响最明显。猪粪源COM和DOM初始添加浓度（0~100 mg·L^-1,以C计）对土壤Cd吸附量的影响呈现较快（<30 mg·L^-1,以C计）降低和平稳非显著增加的特征。对于重金属污染的耕地土壤,在施用外源有机肥时,应同时注重外源DOM和COM对土壤中重金属的潜在活化效应,尤其是降雨径流中重金属的动态变化。     

小麦秸秆生物质炭对碱性土壤中油菜生长和镉吸收的影响

为探讨小麦秸秆生物质炭对镉（Cd）污染碱性土壤的修复效果,采用序批式吸附试验和Cd污染土壤盆栽试验,研究了小麦秸秆生物质炭施用（1%,m/m）对碱性土壤吸附Cd的影响,以及对Cd污染土壤中油菜生长和Cd吸收的影响。结果表明：Cd在生物质炭上的吸附等温线非线性较强,生物质炭对Cd的表面吸附起主导作用,Cd在生物质炭上的分配系数（K_d）是在土壤上的1.5~3.0倍。生物质炭施用可促进土壤对低浓度Cd的吸附,0.1 mg·L^-1平衡浓度下K_d值提高了19.5%;生物质炭施用可抑制土壤对高浓度Cd的吸附,在10 mg·L^-1条件下K_d值降低了37.2%。生物质炭施用对土壤pH值影响不显著,但缓解了Cd污染对油菜生长的抑制作用,油菜生物量最高提高了45.0%,也抑制了油菜对Cd的富集,油菜富集Cd的量最高降低了40.6%;CaCl₂、Mg（NO₃）₂、NH₄OAC、HCl、DTPA和BCR1作为提取剂提取出土壤中Cd的量与油菜地上部分吸收Cd的量相关性较强（线性回归方程决定系数R²> 0.8）,而Mg（NO₃）₂萃取出土壤中Cd的量更能预测油菜地上部分吸收Cd的量。研究表明,小麦秸秆生物质炭有利于降低碱性土壤中Cd的生物有效性,但并非通过提高土壤pH值和吸附能力来实现。     

苯甲酸钠对铜、铅、镉胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响

以“扬麦16”为试验材料,研究苯甲酸钠对复合重金属胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,2.4 mmol·kg^-1复合重金属胁迫下,小麦出苗延迟,且幼苗生长受到显著抑制。与清水对照（处理0）相比,喷施2～4 g·L^-1的苯甲酸钠溶液,小麦的叶绿素含量及叶绿素荧光参数F_v/F_m、 F_v/F₀和根系活力显著增加（P < 0.01）。进一步分析发现,喷施2～4 g·L^-1苯甲酸钠处理通过增加游离脯氨酸、可溶性蛋白含量和提高超氧化物歧化酶（SOD）活性缓解了小麦幼苗的毒害,最终降低叶片中丙二醛（MDA）含量,但喷施苯甲酸钠溶液浓度越高（＞6 g·L^-1）反而会抑制幼苗生长甚至对幼苗产生毒害。相关分析性表明,当苯甲酸钠施用浓度为1.97～3.12 g·L^-1（2016年）、1.58～3.27 g·L^-1（2017年）时,小麦叶绿素及其组分含量、根系活力、SOD活性、可溶性蛋白和游离脯氨酸含达最大值,当其浓度为2.59 g·L^-1（2016年）、3.02 g·L^-1（2017年）,MDA含量最小。综上,喷施（1.58～3.27 g·L^-1）的苯甲酸钠能减轻复合重金属胁迫对小麦幼苗的毒害。     

铁改性生物炭对水稻土中砷/铁还原的影响

为探讨铁改性生物炭对水稻土中砷（As）/铁（Fe）形态转化的影响,本研究以湖南某矿区周边As污染稻田土壤为研究对象,研究对照组（CK）、生物炭（CS）、铁改性生物炭（CFS）和蒽醌-2,6-二磺酸盐（AQDS,AS）4个处理对As/Fe形态转化及微生物群落结构的影响。结果表明：培养至49 d时,各处理中释放的As（Ⅲ）浓度为CS（383.6 μg·L^-1）>AS（335.7 μg·L^-1）>CK（296.9 μg·L^-1）>CFS（109.7 μg·L^-1）;Fe（Ⅱ）浓度为CFS（166.3 mg·L^-1）>AS（155.1 mg·L^-1）>CS（123.8 mg·L^-1）>CK（72.43 mg·L^-1）。CK、CS、CFS、AS处理中溶解性有机碳（DOC）分别被利用了52.37%、56.96%、55.29%、53.52%;3个处理组液相层中DOC的腐殖化程度显著高于CK。16S rRNA基因测序结果表明,优势微生物为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,约占细菌总量的70.0%;CFS处理组中As/Fe还原菌（Clostridium、Geobacter和Anaeromyxobacter）的相对丰度显著高于其他处理。研究表明,施加铁改性生物炭会改变DOC的生物利用性及微生物群落结构,从而调控水稻土中As（V）/Fe（Ⅲ）的还原,为水稻土As污染修复提供理论基础。     

东洞庭湖沉积物重金属污染及生态-健康风险

沉积物是水体中重金属污染的源和汇,为探究东洞庭湖最新的沉积物重金属污染状况、生态风险及健康风险,采集东洞庭湖湿地保护核心区、城陵矶港口区、航道区、城镇居民区、旅游区、农场和芦苇场7个功能区63个表层沉积物样品,测定As等10种重金属的含量,并采用地累积指数法、富集因子法和Hakanson潜在生态风险指数法以及美国EPA健康风险评价法对其污染程度和人体暴露风险进行评估。结果表明,As、Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr和Zn的平均含量分别为14.53、6.49、70.39、19.66、27.91、933.26、42.36、41.48、93.83 mg·kg^-1和164.91 mg·kg^-1。地累积指数评价结果显示,Cd处于偏重度污染程度等级（I_geo=3.39）,其余均为轻度污染（0<I_geo<1）;富集因子法评价结果表明,Cd为中度富集（EF=2.78）,其余重金属均为轻度富集（EF<1）;潜在生态风险指数法评价结果显示,Cd的风险程度为极高风险（Eⁱ_r=662.13）,其余重金属均为低风险（Eⁱ_r<10）;从不同功能区来看,重金属潜在生态风险由高到低排序为：湿地保护核心区>芦苇场>航道区>旅游区>农场>城镇居民区>城陵矶港口区,表明重金属更易于在植物根际土壤中沉积与滞留。健康风险评价结果表明,表层沉积物对成人的非致癌指数均在可接受范围内（HI<1）,而As、Cd、Pb对儿童造成的非致癌风险在沿东洞庭湖东岸的航道区超过了可接受水平。综合来看,与已报道的国内其他浅水湖泊相比,东洞庭湖表层沉积物的重金属污染处于较高污染水平。     

复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果 及其微生物群落结构特征

试验探究了复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果及其微生物群落结构特征。结果表明，当水力负荷为0.35 m³·(m²·d）^-1时，系统对TN、NH₄⁺-N、COD和TP去除效率分别为（89.84±7.64）%、（98.67±1.31）%、（61.63±16.01）%和（70.21±8.00）%。湿地中一共发现11个主要菌门、18个主要菌纲和33个主要菌属，变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）是其中的优势菌门，它们在各级湿地中表层和底层的相对丰度分别是57.26%、61.37%、91.60%、93.22%、88.78%、88.02%。蓝藻菌纲（Cyanobacteria）、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) 、芽孢杆菌纲(Bacilli)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)是其中优势菌纲，约占主要菌纲的70%。共有17个优势菌属，在各级湿地中的分布情况不同，其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度最高，集中分布于第三级湿地，其次是Leptolyngbya、席藻属（Phormidium），在第一、二级湿地中广泛分布。复合潜流人工湿地具有良好污水净化效果，系统中有机物和氮素的去除主要依靠微生物作用，磷素的去除主要依靠基质吸附沉淀作用。     

膨润土中硫酸盐还原菌对As和N的还原作用

通过微宇宙实验,探究厌氧条件下不同硫酸盐还原菌（Desulfovibrio vlugaris Miyazaki,SRB）活性、外源氮添加量和有机物对膨润土固-液体系中砷（As）和氮（N）形态及浓度的影响,以及二者间的联系。结果表明：与超纯水环境相比,在适宜SRB生长的标准培养液中,As （Ⅴ）从第0天就开始还原成As （Ⅲ）,在第7天时As （Ⅲ）达到1 947 μg·L^-1,明显高于超纯水环境中的As （Ⅲ）浓度（1 341 μg·L^-1）。同时,生物还原作用下3种不同细菌生长环境中的NO₂^-和NH₄⁺都有升高的趋势。在没有外源N添加的控制组,几乎检测不到As （Ⅲ）,而在低氮和高氮两种N水平的实验组中,As （Ⅲ）浓度分别高达427 μg·L^-1和1 341 μg·L^-1,成铵作用和反硝化作用随着N源的输入也变得明显。高低两种水平乙酸钠的添加极大地提高了As （Ⅴ）的还原量,得到的平均As （Ⅲ）浓度分别为控制组的2.0倍和2.5倍。但腐植酸的加入使得As（Ⅴ）还原量减少。进一步实验探究NO₂^-和As（Ⅲ）的关系,其实验结果显示：亚硝酸钠直接加入As （Ⅴ）溶液共存体系后,可在5 h内将As （Ⅲ）的浓度由低于检测范围提高至14.6 μg·L^-1,因此NO₂^-可以作为反应中的电子供体,直接参与As （Ⅴ）还原反应。     

Optimization by simulated annealing

There is a deep and useful connection between statistical mechanics (the behavior of systems with many degrees of freedom in thermal equilibrium at a finite temperature) and multivariate or combinatorial optimization (finding the minimum of a given function depending on many parameters). A detailed analogy with annealing in solids provides a framework for optimization of the properties of very large and complex systems. This connection to statistical mechanics exposes new information and provides an unfamiliar perspective on traditional optimization problems and methods.     

鱿鱼钓渔船队优化及仿真规划

首先运用全局最优化方法,在环境参数取预测均值时,对不同鱿鱼钓淦船队方案进行了全局最优化论证,然后又在计入了不确定因素影响的情况下,运用仿真方法对鱿鱼钓渔船队进行了多方案,多目标的仿真选优,得出了满意的鱿鱼钓淦船队编队方案,其论证方法及结合可作为中国各大渔业公司参考。     

模拟酸雨对植物形态学效应的影响

以不同pH值的溶液模拟酸雨对6种南方城市常用的绿化植物进行处理,来研究酸雨对植物叶面积、单叶质量、根冠比等形态学效应的影响。结果表明,6个树种的3个形态学指标都受到一定的影响。①pH为5.0,4.0和3.0的模拟酸雨降低了广玉兰Magnoliagrandiflora,樟树Cinnamomum camphora,桂花Osmanthus fragrans的叶面积。②pH为5.0,4.0和3.0的模拟酸雨降低了广玉兰、樟树、桂花的单叶质量,使杜鹃Rhododendron simsii叶片的单叶质量增加。③模拟酸雨促进樟树、红花木Loropetatum chinensevar.rubrum地下部分的生长,使二者的根冠比增大;与此相反,皋月杜鹃Rhododendron indicum的根冠比在模拟酸雨的作用下减小。④从植物形态学角度上看,广玉兰和桂花2个树种不适于在自然降水pH≤4的环境中生存,皋月杜鹃不适于在自然降水pH≤3的区域生存。图1表2参13     

树冠空间结构对微气候影响的模拟

随着城市化水平的提高,人们对于健康舒适的公共空间的要求也日益增加。为了更加科学地从空间结构的角度对微气候环境提出改善策略,运用ENVI-met模拟软件,以理想状态下的纯乔木林环境为研究对象,针对南京市的气候条件,分析5种常见的乔木树冠形态（圆柱形、圆球形、倒卵形、三角形和倒三角形）和3种平面布局形式（规则散点式、集中块状式、自然集群式）对微气候环境的温度、湿度及人体热舒适度（PMV指数）的影响。研究表明:树冠形态和布局形式对群落的降温增湿效应具有显著影响（P < 0.05）。“上大下小”型的倒卵形和倒三角形树冠的乔木群落降温增湿强度最高、人体热舒适度体验也最好。集中块状式布局的群落降温增湿强度要明显高于规则散点式和自然集群式,但自然集群式布局时人体热舒适度体验更好。     

甲磺隆在人工水生生态系统中的环境行为

应用人工水生生态实验装置和放射性同位素示踪技术,并应用高效液相色谱仪,研究了14C-甲磺隆在模拟水生生态系中的迁移和分配。45d的追踪实验结果表明,甲磺隆主要留存于水体中,进入底泥中的量只占施药总量的28．56%。甲磺隆母体在水体中的残留变化符合下述方程:y＝74．912e-0．059x,R＝0．95,半衰期约为 12 d。4种水生生物对14C-甲磺隆的富集系数从高到低的顺序为:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)＞紫背浮萍(Spirodela polyrhiza)＞石螺(Bellamya purificata)＞尼罗罗非鱼(Tilapianilotica)。金鱼藻和紫背浮萍对甲磺隆的积累随时间的延续而明显增加,在尼罗罗非鱼体内富集程度为内脏＞头部＞躯干,石螺外壳为表面吸附,而内脏对甲磺隆的富集25d达到平衡。     

模拟法庭实践路径研究

模拟法庭作为高校法学专业实践教学的重要形式,对学生具有职业训练的良好效果,具有重要实践价值。模拟法庭实践过程包括学生做好庭审前的充分准备、正式进行开庭审理的模拟以及模拟后的评价与总结。为确保模拟法庭实践活动的顺利进行,指导教师要重视教学实施准备环节的以下注意事项:提前组织学生观摩真实庭审活动,结合学生观摩庭审活动进行讲解与引导,给学生提供合适的模拟案件材料,以及明确学生实践中需要遵循的要求、程序和任务。此外,为达到模拟法庭实践效果的最大化,高校有待改进模拟法庭教学硬件以及有待细化指导老师对学生模拟实践成绩的评定标准。     

Sulfur: simulated long-range transport in the atmosphere

One way to examine the question of whether or not air pollutants are transported over distances on a continental scale is by numerical simulation. A simple atmospheric transport and accumulation model, together with mean wind data and an estimated source distribution in Western Europe, were used in this study. The results suggest that Great Britain and Central Europe contribute to the observed concentrations of sulfur in Northern Europe.     

Cloud condensation nuclei from a simulated forest fire

Measurements made downwind of a simulated forest fire showed that the concentration of cloud condensation nuclei active at a supersaturation of 1 percent was increased by a factor of about 2.5. Smaller increases were observed at lower supersaturations.