我国河流N_2O饱和度与释放系数变化及其与河流氮水平的关系研究

通过选择我国3个不同流域的河流,研究了河流N2O饱和度与释放量的时空变化及其与河流氮水平的关系,并评估了IPCC关于河流N2O的释放系数。结果显示,河流硝态氮和氨氮的浓度变化范围分别为0.023～5.24（均值1.29±0.822）mg N.L-1和0.020～40.3（均值2.54±5.47）mg N·L-1;相应地,河流N2O饱和度和释放量的变化范围分别为90%～8213%（均值407%±1010%）及0.250～1960（均值58.3±221）μg N.m-2·h-1。不同河流N2O饱和度均呈现明显的季节变化特征,N2O饱和度几乎持续处于过饱和状态,表明河流N2O是大气N2O的源。不同类型的河流,其氮浓度水平、N2O饱和度与释放量均有显著差异,城市纳污型河流——南淝河,其氨氮浓度、N2O饱和度和释放量显著高于其他河流,均值分别达（12.5±6.10）mg N·L-1、1760%±2620%及（363±548）μg N m-2·h-1。研究发现,除南淝河外,所有径流主导型的河流,其N2O饱和度与NO3-含量存在显著线性正相关关系,说明高NO3-含量的河流能增加N2O的表观产量。除南淝河以外的河流N2O释放系数变化范围为0.05%～0.87%,均值为0.20%,较为接近IPCC的参考值0.25%。但我们的研究建议采用修正后的河流N2O释放系数（均值为0.10%）,该系数更能体现河流释放N2O的实际情况。     

巢湖藻类组成与环境因子典范对应分析

2008年5月—2009年5月对巢湖藻类组成及水质的季节变化进行了逐月调查研究。鉴定的藻类共6门31属48种,其中绿藻比例最高,占47.9%。藻类优势种群为蓝藻门的铜绿微囊藻（Microcystic aeruginosa）,出现频度为90.9%。3个采样点藻类群落组成没有明显差异,藻类物种丰富度指数（Margalef值）和藻细胞密度的变化范围分别为0.10~1.84和（12.65~825.00）×106 cell.L-1,且冬季值较低。同时,叶绿素（1.30~41.10μg.L-1）和总磷（0.06~0.48 mg.L-1）含量分别在秋季和夏季显著高于其他季节。典范对应分析（CCA）显示,藻类种群分布受水环境因子的影响较为明显。整体上,TP是影响巢湖藻类种群分布的重要因素。     

小兴安岭天然阔叶混交林生长季CO_2通量特征分析

森林生态系统CO2通量的研究已成为全球变化研究的热点之一。本文采用开路式涡度相关系统对小兴安岭天然阔叶混交林CO2通量进行为期1a的连续观测（2008年）,分析了生长季（5-9月）CO2通量的变化特征。结果表明,在生长季,天然阔叶混交林系统的CO2通量变化范围为-0.46～0.42mg.m-2.s-1;最大吸收量出现在6月份的9：00,最大释放量出现在7月份的5：00。白天气温低于26.63℃时,碳吸收量随气温的升高而加大;但气温超过26.63℃后,则呈相反趋势。夜晚气温在13.50℃时的碳释放量最大。2008年整个生长季呈现白天碳吸收,夜晚碳释放的现象,总体表现为碳吸收,吸收总量为212.32g.m-2。     

骆马湖东部沉积物中氮磷含量和碱性磷酸酶活性季节变化

骆马湖是江苏省四大淡水湖泊之一,是南水北调东线工程重要蓄水库。2008年6月、10月及2009年4月对骆马湖东侧10个采样点的沉积物分层采样进行了分析,结果表明,骆马湖沉积物中,不同深度总氮含量变幅在0.13～2.91mg.g-1,平均（0.86±0.50）mg.g-1,季节变化不显著;总磷含量变幅为0.03～0.41mg.g-1,平均（0.19±0.10）mg.g-1,春季〉夏季〉秋季,季节变化显著;碱性磷酸酶活性最高为592.39mg.kg-1.h-1,最低为44.59mg.kg-1.h-1,平均（233.83±132.70）mg.kg-1.h-1,春季〉夏季〉秋季,季节变化显著,与总磷含量呈正相关。研究结果可初步揭示骆马湖沉积物中氮、磷和碱性磷酸酶的分布状况、变化规律,为骆马湖的治理与管理提供科学依据,为南水北调过水湖泊的水质安全问题提供参考。     

东平湖表层沉积物中磷的吸附容量及潜在释放风险分析

利用沉积物磷吸附指数（PSI）和磷吸附饱和度（DPS）研究了东平湖表层沉积物的磷吸附容量,并讨论了沉积物中磷的潜在释放风险。结果表明,表层沉积物的磷吸附指数变化范围为30.3～45.2[mg P·（100g）-1]·（μmol·L-1）-1,表现出从湖心、湖东向湖北、湖南逐渐增大的扇形特征;而磷吸附饱和度变化范围为6.5%～24.1%,与磷吸附指数变化趋势恰好相反。磷吸附指数与沉积物中草酸铵提取的铁（FeOX）含量呈极显著正相关,与草酸铵提取的铁铝总量呈显著正相关,磷吸附饱和度与沉积物中草酸铵提取的磷（POX）含量呈显著正相关。此外,磷释放风险指数（ERI）变化范围为14.9%～67.5%,表明东平湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。     

遮荫条件下O_3胁迫对冬小麦气孔导度影响的模拟

为了探究在遮荫条件下地表O3浓度增加对冬小麦气孔导度的影响,开展了两种不同强度遮荫与开顶式气室（OTC）相结合的大田试验,设置3个处理组：O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（60±5）%遮荫的处理组（T1）;O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（20±5）%遮荫的处理组（T2）;O3浓度为（100±9）nL.L-1不作遮荫的处理组（CK）。利用SC-1型气孔导度仪测定了3个处理组冬小麦不同生育期的气孔导度值。综合分析了生育期和O3胁迫,以及水汽压差（VPD）、温度（T）、光照（PAR）环境因子的变化对冬小麦气孔导度的影响,采用修正后的Jarvis非线性气孔导度模型模拟了3个处理组的气孔导度值。结果表明：遮荫对大田环境因子均产生了影响,其中,T1、T2处理组8：00—16：00点的平均温度和水汽压差较CK相比分别下降了5.6℃、4.1℃和0.84kPa、0.74kPa;用该模型得到的气孔导度模拟值与观测值进行了比较,R2=0.88,表明模型模拟效果良好;同时,根据O3吸收通量模型计算出T1、T2和CK处理组在整个O3熏蒸时期,冬小麦O3累积吸收通量分别为14.92、15.52、16.23mmolO3.m-2,并由此建立了O3吸收通量（x）与干物质损失（y）的关系分别为：y=1.0-0.038x和y=1.0-0.022x,表明在相同O3胁迫条件下,遮荫导致了冬小麦O3累积吸收通量的差异,在60%和20%遮荫条件下,O3吸收通量增加10mmol.m-2,与CK相比,其干物质累积损失分别为38.0%和22.0%。     

天鹅湖瀉湖沉积物铁形态的空间分布特征及释放潜力

研究了山东半岛天然瀉湖-荣成天鹅湖沉积物总铁(TFe)及不同形态铁的含量及其时空分布特征,利用Zr O-Chelex DGT技术对代表性湖区表层沉积物有效态铁(DGT-Fe)进行了原位测定,以探究沉积物中铁向上覆水体的释放潜力。结果表明,表层10 cm沉积物TFe含量为11.255～45.135 g kg-1,其中西北部含量高于东南部。各样点沉积物铁形态含量均表现为:残渣态铁(Res-Fe)易还原铁氧化物(Ox1-Fe)可还原铁氧化物(Ox2-Fe)可吸附性铁(Abs-Fe)、磁铁矿(Mag-Fe)、碳酸盐铁(Carb-Fe),即Res-Fe和Ox1-Fe为沉积物铁的主要赋存形态。从垂直分布来看,0～10 cm表层沉积物各形态铁含量波动较大,10～30 cm层次沉积物含量变化较小。活性较强的Ox1-Fe含量在河流入湖口处(西北部和西端)较高,表层含量高于深层,在0～10 cm层次呈随深度增加而增加的趋势。3个湖区沉积物DGT-Fe含量在0.001～0.305 mg L-1变化;在湖的西北部和中心湖区水土界面下0～-3.4 cm层次沉积物DGT-Fe含量较低且垂向变化平缓,呈略微上升趋势,之后随深度迅速增加。3个湖区DGT-Fe在水土界面的扩散通量均为正值,湖北部、中心和南部扩散通量分别为0.0112 mg m~(-2)d-1、0.0173 mg m~(-2)d-1和0.0015 mg m~(-2)d-1。说明沉积物铁可向上覆水体释放,其中藻类大量分布的湖中心释放潜力最大。     

西北干旱区两种不同栽培管理措施下棉田CH4和N2O排放通量研究

采用静态箱-气相色谱法对西北干旱区当前普遍采用的膜下滴灌和传统的无膜漫灌两种栽培管理下土壤CH4和N2O通量日变化和季节变化特征进行了研究。结果表明,随时间的推移,无膜漫灌栽培管理措施下棉田土壤CH4日变化通量呈先降后升趋势,而膜下滴灌栽培处理CH4排放通量日变化则呈现先升后降趋势;在整个生长季节,无膜漫灌和膜下滴灌土壤CH4季节变化规律不太明显,前者吸收大气CH4 45.2～52.5 mg m-2 a-1,后者释放CH4通量为0.7～23.1 mg m-2 a-1。两种栽培管理措施下棉田土壤N2O通量的日变化和季节变化均随时间的推移均呈现先升后降趋势,但是,无膜漫灌日均排放N2O通量显著高于膜下滴灌。在整个生长季节,无膜漫灌土壤N2O释放量(N2O 99.3～320.0 mg m-2 a-1)显著高于膜下滴灌(N2O60.0～259.0 mg m-2 a-1)。以上结果说明,膜下滴灌栽培管理措施可以改变旱田传统无膜漫灌栽培土壤与大气CH4的交换方向,促进土壤CH4向大气的排放,但对N2O通量日变化和季节变化规律不产生影响,显著降低土壤N2O的排放量。     

宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月—2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO4^3--P的扩散通量进行了估算。结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·m^-2·d-^1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源。     

亚热带毛竹林土壤热通量变异特征

选取2010年12月1日—2011年11月30日的土壤热通量实测数据,通过研究,分析了亚热带（浙江省）毛竹林土壤热通量与三层土壤温度、三层土壤含水量以及净辐射的关系。结果表明：土壤热通量有明显的季节变化特征,而日变化均为“S”形,有一个峰值和一个谷值,月均值差异较明显。年尺度上土壤是热源,土壤热通量为-7.52 MJ m-2,占全年净辐射的-0.289%,正向最大值出现在7月（18.71MJ m-2）,负向最大值出现在1月（-19.33MJ m-2）。不同时间尺度和不同土壤深度进行回归关系分析,在月尺度上,土壤热通量与土壤5 cm温度的相关性最好,达极显著水平;在日尺度上,土壤热通量与土壤5 cm含水量相关性达极显著水平,但相关系数不高;在月尺度上月均值土壤热通量与净辐射极显著相关,在半小时尺度上相关性也为极显著水平,且时间上无延滞现象。     

乌梁素海和岱海上覆水中碳的形态分布及其制约机制

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊上覆水中TIC、DIC、TOC、DOC的地球化学特征为基础,分析和探讨了2个湖泊上覆水的水化学特征和TIC、DIC、TOC、DOC的空间分布格局及其制约机制。结果表明,乌梁素海和岱海湖泊的水化学特征均属蒸发-浓缩类型,湖泊水体离子组分特征受控于流域的蒸发-浓缩作用及蒸发盐岩的风化作用;岱海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为（0.93-1.16）×10^4、（0.78-0.90）×10^4、（0.07-0.63）×10^4、（0.07-0.48）×10^4 μmol·L^-1,乌梁素海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为（0.18-1.00）×10^4、（0.03-0.81）×10^4、（0.10-0.51）×10^4、（0.04-0.32）×10^4 μmol·L^-1,2个湖泊上覆水中TIC和DIC含量的差异性是湖泊富营养化类型、自然地理区划、水文地质背景及水量收支方式等因素综合作用的结果;岱海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC受N、P、Si等3种营养盐的共同影响,乌梁素海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC主要受N的影响。     

刚毛藻分解对荣成天鹅湖沉积物磷释放的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发和非暴发区域分别采集沉积物进行室内加藻模拟试验,定期监测上覆水的溶解氧（DO）、pH、化学需氧量（COD）和可溶性磷（SRP）等指标的变化,并分析了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响。结果表明,避光培养过程中,刚毛藻分解使上覆水体的DO含量大幅降低,形成厌氧环境（0~0.14 mg.L-1）;COD含量则明显增加,各处理最大值变化在0.59~6.93 mg.L-1之间。刚毛藻分解可明显促进沉积物中磷的释放,培养期间上覆水SRP的含量大幅上升,变幅为0.01~1.51 mg.L-1;暴发区沉积物＋10 g藻和沉积物＋30 g藻处理的最大释磷量分别为沉积物处理的2.06倍和1.91倍。不同湖区沉积物磷的释放能力存在较大差异,暴发区沉积物的释磷量明显高于非暴发区,沉积物释放是前者上覆水磷含量增加的主要来源,而在非暴发区藻类分解释放的磷高于沉积物中释放的磷。     

乌梁素海和岱海的水-沉积物系统中有机磷分布特征

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊为研究对象,系统探讨了2个湖泊上覆水和沉积物中有机磷（Or-P）的地球化学特征。结果表明,乌梁素海和岱海上覆水中溶解性有机磷（DOP）的含量范围分别为0.02～0.12mg·L^-1和0.01～0.03mg·L^-1,2个湖泊上覆水中DOP均占TDP的60%以上,是上覆水中TDP的重要组成部分和主要存在形态;乌梁素海和岱海沉积物中有机磷（Or-P）的平均含量分别为19.25～69.40mg·kg^-1和168.21～178.41mg·kg^-1;2个湖泊上覆水中DOP含量明显高于英格兰Tamar河口区,2个湖泊沉积物中Or-P的含量低于长江中下游浅水湖泊。据估算,乌梁素海和岱海上覆水中的DOP库分别达到12t和10t;这2个湖泊沉积物中Or-P的差异性反映了湖泊环境及生态类型对Or-P生物有效性的重要影响,揭示有机磷库是不容忽视的潜在生物有效磷源。     

固体碳源填充床反应器反硝化性能的研究

为了优化固体碳源填充床反应器的运行条件,以PLA/PHBV颗粒为碳源和生物膜载体,研究了水力负荷与硝态氮负荷对反应器反硝化性能的影响,并用扫描电镜观察碳源表面生物膜的形态。结果表明,在进水硝态氮浓度为100 mg·L-1,水力负荷为1.71~8.39 m3·m-2·d-1时,反硝化速率呈现先增加后降低的趋势,最大值为40.53 mg·L-1·h-1;随着水力负荷的提高,出水硝态氮浓度逐渐增加,而COD浓度逐渐降低;维持水力负荷在3.54 m3·m-2·d-1以下,可保证反应器的出水满足我国饮用水标准对硝态氮与亚硝态氮浓度的要求;维持水力负荷为5.30 m3·m-2·d-1,反应器的反硝化速率与进水硝态氮负荷线性相关（R2=0.937）,而硝态氮负荷对出水的COD浓度未发生明显影响;维持进水硝态氮负荷不高于0.16 kg·m-2·d-1,可保证反应器出水的硝态氮与亚硝态氮浓度满足国家标准。通过扫描电镜照片可以看出,PLA/PHBV颗粒表面的生物膜以球菌和杆菌为主,成簇定植在碳源颗粒表面。     

广州市兽用抗生素的环境残留研究

畜禽废物中的抗生素可造成土壤及水体的抗生素污染,利用高效液相色谱及高效液相色谱-串联质谱分析了广州市代表性养殖场畜禽废物、施用畜禽粪土壤和鱼塘水中尼卡巴嗪、喹乙醇、四环素类、磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类抗生素的含量。结果发现：猪粪、鸡粪中抗生素含量最高的均为四环素类,分别为123.76、14.59 mg.kg-1;含量最低的均为氯霉素类,分别为2.35μg.kg-1、0.08 mg.kg-1;小猪猪粪中抗生素的含量明显高于大猪。鱼塘水中抗生素含量较高的是四环素（5.16μg.L-1）与磺胺对甲氧嘧啶（4.78μg.L-1）,土霉素在所有样点中均未被检出。施用禽畜粪土壤中四环素类、喹诺酮类含量较高,分别为70.40、49.77μg.kg-1;磺胺甲基嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺甲噁唑、甲砜霉素、氯霉素、喹乙醇均未被检出。粪样中的抗生素可导致土壤和水体的抗生素污染,TCs、QNs和NCZ可能对生态环境和人类健康安全的威胁更大。     

笼养肉鸡不同季节CH4和CO2排放研究

为研究规模化肉鸡场温室气体排放系数,给我国畜牧业温室气体清单编制和选择减排技术提供依据,选择山东某商业化肉鸡养殖场,对肉鸡生产过程中CO2和CH4的排放情况进行了研究。利用多功能气体分析仪对肉鸡舍CH4和CO2的浓度进行测定,肉鸡舍通风量测定则采用风机风量现场测定系统,根据不同季节连续5d测试结果计算提出肉鸡的CH4和CO2排放因子。结果表明：肉鸡在36-42d龄间的CH4和CO2的排放因子分别为（0．276＋0．19）g·d^-1·bird^-1（58．9＋37．2g·d^-1·AU^-1）,154．4＋45．7g·d^-1·bird^-1（33．5＋8．0kg·d^-1·AU^-1）,不同季节CH4排放因子存在显著差异,夏季最高为0．552g·d^-1·bird^-1,冬季最低为0．111g·d^-1·bird^-1,春季和秋季分别为0．187g·d^-1·bird^-1和0．254g·d^-1·bird^-1;CO2排放因子夏秋季节差异不显著,分别为186．8g·d^-1·bird^-1和179．8g·d^-1·bird^-1,但显著高于春季（163．4g·d^-1·bird^-1）和冬季（87．4g·d^-1·bird^-1）;分析表明,鸡舍通风量与CH4排放因子呈现显著线性相关关系,以CO2形式损失的碳（C）占总饲料碳（C）投入的56．1％,是碳（C）损失的主要部分,仅有占饲料碳（C）投入0．27％的碳以CH4形式损失。     

牛粪单级干发酵产气中试研究

在中温37℃条件下,以牛粪为研究对象,采用连续式单级干发酵技术对其进行180d产气中试试验研究,结果表明：（1）根据产气速率、TS、pH值及氨氮浓度变化在时间上可划分为启动阶段、稳定阶段、抑制阶段和恢复阶段,各阶段产气速率、pH值及氨氮浓度存在明显差异;（2）在启动阶段系统pH降至5.5左右,酸化现象明显,采用NaOH溶液调节每日回流渗滤液的方法解决酸化问题;（3）在稳定阶段系统平均产气速率为55.37L·d-1,牛粪产气潜能（以VS计）为79.9L·kg-1,HRT为40～20d,系统未出现酸化现象;（4）中试运行至第90d后出现严重的氨氮抑制现象,此时氨氮浓度达2500mg·L-1以上,产气速率下降至23.1L·d-1,只有高峰期的40.2%,采用稀释回流液的方法,30d后氨氮浓度降低至1689mg·L-1,产气速率为45.5L·d-1。