西安城市河岸带土壤溶解性有机质荧光特性

以浐河西安段为研究区域,基于野外调查及三维荧光技术进行光谱分析,探究了城市河岸带土壤溶解性有机质结构特征及其来源。结果表明:综合荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)均显示西安浐河土壤DOM具有较强的生物来源属性;经光谱分析,土壤DOM三维荧光光谱中出现了A、C和D等荧光峰,分别代表类富里酸、类腐殖酸和可溶性微生物代谢产物,且以腐殖质类物质为主(占55. 8-66. 7%),且荧光强度随土层深度增加呈下降趋势。相关分析表明,土壤SOC、p H、AP、NO-3-N等性质影响其DOM荧光特性;FI和BIX可综合表征DOM来源与结构组成。由因子特征分类分析表明,外源有机物的输入对表层20cm土壤DOM来源及其性质有主要影响,植被类型及根系作用对其亦有一定影响。     

小叶杨、沙蒿、沙柳和毛白杨落叶溶解性有机质的紫外与荧光性质对比研究

以鄂尔多斯地区的小叶杨(Populus simonii)、沙蒿(Artemisia desertorum)和沙柳(Salix psammophila)以及豫中平原地区的毛白杨(Populus tomentosa)植物落叶提取的溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)为研究对象,通过对DOM理化指标的测试,结合紫外-可见和三维荧光光谱技术,对DOM中的有机物结构特征和含量关系进行了对比研究。研究结果表明:四种植物DOM中DOC和COD显著相关(r~2=0.96),且DOC、COD、富里酸及腐殖酸的荧光峰强均与pH呈现较好的线性负相关关系。单位有机碳总荧光峰强可以用来较好地指示植物DOM含量。对于在干旱地区的植物落叶DOM中芳香族蛋白类有机物含量均明显高于毛白杨,并且沙柳DOM中含有羰基和共轭羰基的官能团,而毛白杨的荧光类有机质则以腐殖酸类物质为主,其总荧光峰强要明显低于其他三种植物。土壤等因素的区域性差异对植物的盐分含量有很大影响。     

新疆奎屯排碱渠生物膜胞外聚合物与As(Ⅲ)的络合作用

新疆奎屯地区是地质背景高砷区,排碱渠水体砷（As）污染严重,排碱渠中普遍发育的生物膜胞外聚合物（EPS）与As之间的络合会影响砷的迁移扩散,进而影响到砷的生物毒性和生态风险。目前,排碱渠中普遍发育的生物膜EPS对水中As的迁移转化及行为归宿的影响还完全不清楚。本文结合荧光猝灭滴定技术和等温微量热滴定技术研究了该地区普遍发育的藻生物膜EPS与As（Ⅲ）之间的相互作用。荧光猝灭实验表明：排碱渠生物膜EPS有3个荧光峰：峰A属于含芳环基团的蛋白质Ⅱ;峰B属于溶解性的微生物类蛋白质;峰C属于类腐殖酸。峰A和峰B统称为类蛋白质物质,其中峰B被确定为类色氨酸物质。类蛋白物质与As（Ⅲ）具有较强的结合作用,而类腐殖酸物质与As（Ⅲ）几乎没有结合能力。EPS与As（Ⅲ）荧光淬灭作用属于静态淬灭和动态碰撞淬灭,同时存在的复合淬灭机制。EPS中含芳环基团的蛋白质Ⅱ和类色氨酸物质与As（Ⅲ）的结合常数lg Kb分别为3.82和2.22,说明As（Ⅲ）与前者的结合强度比后者大一个数量级,前者与As（Ⅲ）形成络合物的稳定性稍微大于后者。As（Ⅲ）可以与含芳环基团的蛋白质Ⅱ的多类位点结合,且在多类结合位点之间存在拮抗竞争作用,而类色氨酸物质中只有一类位点参与As的络合。等温微量热滴定实验结果经过Independent模型拟合,求得了EPS和As（Ⅲ）络合反应的热动力学参数：ΔH、ΔG、ΔS。负的焓变ΔH和负的吉布斯自由能ΔG证明EPS与As（Ⅲ）间的络合反应是一个自发进行的放热反应。随着络合反应进行,反应体系的无序度增加,反应为熵驱动。排碱渠生物膜EPS中的类蛋白质在As（Ⅲ）的迁移转化及其生态风险中起着重要作用,而EPS中的类腐殖酸物质不会对As（Ⅲ）的环境行为产生显著影响。     

库布齐沙漠北缘苔藓结皮土壤酶活性及腐殖质组成特征

生物结皮是流动沙地固定的显著标志，土壤酶活性和腐殖质含量变化是衡量干旱脆弱沙漠生态系统恢复程度的重要指标。以流沙为对照，选择固沙10年、20年、30年苔藓结皮样地，探究不同固沙年限苔藓结皮土壤酶活性及腐殖质组分变化特征。结果表明：与对照相比，随固沙年限增加，苔藓结皮中酶活性增加1.3～9.4倍，胡敏酸(HA)含量从0.84g/kg增加到2.47g/kg,富里酸(FA)从0.62g/kg增加到2.28g/kg,胡敏素从0.86g/kg增加到5.57g/kg。冗余分析结果显示，腐殖质组分含量在前两轴累积能够解释土壤酶活性的94.25%,土壤腐殖质组分对土壤酶活性的重要性影响排序为富里酸> HA/FA>胡敏素>胡敏酸，且富里酸、HA/FA、胡敏素与土壤酶活性呈极显著正相关关系(P<0.01)。说明富里酸、HA/FA、胡敏素是影响苔藓结皮土壤酶活性的关键因子。综上，苔藓结皮固沙年限的增加，可有效提高土壤酶活性、改善土壤腐殖质组分特征，对促进风沙土形成演变和脆弱生态系统恢复具有重要作用。     

新疆博斯腾湖表层沉积物粒度空间分布特征

结合数理统计学方法,通过对新疆博斯腾湖表层沉积物的粒度组成、粒度参数、粒度频率曲线等粒度特征的分析,探讨湖泊表层沉积物的粒度空间特征及其影响因素。结果表明:在博斯腾湖表层沉积物粒度组分中,细粉沙质(4~16μm)组分为优势粒级,含量为19.2%~62.1%,平均值为40.1%。粒度组成空间特征总体表现为:以湖泊西北角为中心的环状分布,表明受清水河、黄水沟等的影响以及顺反时针环流的影响,由西北部向西南部和东南部延伸,细颗粒组分含量逐渐增加,粗颗粒组分含量逐渐减少,南岸堆积大量黏土组分。沉积物样品可分为两类,指示不同湖区的沉积环境:(1)开阔湖区:沉积物粒度频率曲线虽以多峰为主,但是形状大体一致,存在显著的众数粒径为6~20μm的主峰,在500μm和1μm左右各有一个低峰,为负偏态,表明沉积物处于悬移搬运作用为主的静水低能沉积环境;(2)河口区:沉积物粒度频率曲线为多峰型,表现为众数粒径为70~100μm的主峰,部分还存在2~10μm的次峰,以及在500μm和1μm左右各有一个低峰,表明此区处于滨岸湖浪和河流混合作用的高能沉积环境。通过分析粒度特征的空间分布,揭示不同湖区的现代沉积环境和水动力条件的差异,为进一步研究湖泊污染物输入、扩散等反映现代生态环境的研究提供科学参考。     

基于荧光光谱和二维相关分析技术探究硝磺草酮对玉米的生理效应

为明确硝磺草酮胁迫对玉米的生理效应及其在玉米田使用的安全性，采用紫外可见吸收光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱和二维相关分析 (2D-COS) 技术，研究了不同浓度硝磺草酮对玉米叶片中叶绿素及类胡萝卜素含量，根、茎、叶鲜重和根系分泌物荧光物质的影响。结果表明:当硝磺草酮质量浓度为5和10 mg/L时，胁迫10及14 d后，玉米叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量以及根、茎、叶鲜重均显著降低。同步荧光光谱、三维荧光光谱和2D-COS技术分析揭示，玉米根系分泌物中类蛋白和类腐殖质的荧光强度发生了显著变化，并且随着硝磺草酮浓度升高、胁迫时间延长，上述变化越明显；但其225~235 nm处的类蛋白荧光峰强度在胁迫7、10和14 d时反而增强，结合2D-COS分析发现，280~325 nm处的类蛋白荧光基团先与硝磺草酮进行结合。研究表明，硝磺草酮质量浓度高于5 mg/L，胁迫10 d后对玉米的正常生长会产生不利影响，研究结果可为评价硝磺草酮在玉米田使用的安全性提供理论依据。     

基于主成分分析的土壤养分综合评价

基于蓝田县农耕区2012年924份土壤样本数据：有机质、碱解氮、速效钾、有效磷4个养分指标,通过主成分分析（PCA）法进行土壤含量综合评价;将各土壤养分指标作为协变量,根据相关性强弱控制进入模型的先后次序,对主成分分析综合得分（IFI）进行协同克里格（COK）插值,并将结果按自然裂点法（jenks）分为5类进行空间评价。土壤养分综合评价结果为：IFI值在22.88～87.51,平均值为47.10,标准差为10.72,变异系数为22.76%,属中等变异程度;空间评价结果为：样区土壤养分含量IFI有由孟村-金山镇一线向西北和东南降低的趋势,IFI值多为中等偏下,即在中等及其以下的土壤养分含量空间分布中占全区面积的73.63%,高养分含量土壤占全区面积的21.2%,极高养分含量土壤占全区面积的5.17%。     

渭河陕西段潜流带污染特征及其对河水的影响

河流潜流带沉积物间隙水是影响河流水质的重要因素,为探究其污染物迁移转化对河水的影响,通过现场采样和室内实验测试分析,2013年6月和12月对渭河陕西段4个研究点沉积物中含水率、有机质(OM)的特征和总氮(TN)、总磷(TP)在沉积物中的垂直变化规律进行分析,并分别对TN、TP、有机质在沉积物、间隙水和河水的迁移转化进行相关性分析。结果表明：① 有机质含量在垂直方向上大体呈现随深度增加而波动下降的趋势,但眉县在12月的10 cm以下反而随深度增加而上升;② 沉积物中TP、TN在夏季的平均含量分别为18.55 mg·kg-1和13.52 mg·kg-1,在冬季的平均含量分别为6.48 mg·kg-1和2.91 mg·kg-1,含量偏高,属严重污染,且夏季污染程度高于冬季。沉积物、间隙水和河水TP、TN含量的比较表明,三者之间存在“汇”与“源”的关系,沉积物间隙水TP、TN含量高于河水TP、TN含量,具有向河水释放的趋势;③ 相关性分析表明,间隙水与河水中的TP、TN和有机质存在显著相关性,而和沉积物中的TP、TN相关性不明显,夏季各介质氮磷间的相关性较冬季显著。     

阿拉尔-和田沙漠公路机械防沙体系内风沙沉积的粒度特征

对阿拉尔-和田沙漠公路沿线机械防沙体系内外地表风沙沉积物进行了系统采样,运用沉积物的粒度分析方法,以流沙区为对照,对比分析了沙漠公路机械防沙体系中阻沙区和固沙区内风沙沉积物的粒度特征。研究发现:(1)从流沙区到阻沙区,再到固沙区,风沙沉积物的粗砂、中砂含量逐渐降低,极细砂、粉砂含量逐渐增加,阻沙区内风沙沉积物的平均粒径减小了31.0%,固沙区内风沙沉积物的平均粒径减小了47.2%。(2)流沙区、阻沙区和固沙区内蠕-跃截点的平均值分别为1.296Φ、1.647Φ、2.188Φ,跃-悬截点的平均值分别为3.893Φ、4.089Φ、4.292Φ,各运动组分的截点均向细端偏移,并且各运动组分的含量也发生了变化,阻沙区和固沙区内蠕移组分含量分别降低了2.378%、5.837%,悬移组分含量分别增加了4.26%、4.294%。(3)固沙区沙粒的分选性最好,偏度SK的平均值为-0.059,表现为近对称,峰态KG为0.939-0.987,表现为中等峰态。     

基于最小数据集的贺兰山东麓葡萄园土壤肥力评价

在宁夏贺兰山东麓银川芦花台、青铜峡甘城子和永宁黄羊滩3个葡萄产区选取具有代表性的酿酒葡萄园,通过测定表征土壤肥力的16个指标,利用主成分分析建立贺兰山东麓葡萄园土壤肥力质量评价的最小数据集,并结合模糊数学评价各产区葡萄园土壤肥力质量。结果表明,研究区16个土壤理化指标中速效磷为强度变异,碱解氮、速效钾、有效铜、交换态盐基钙、胡敏酸、富里酸、腐殖质、硒、有效硼、有机质、胡敏素、全钙、全硼和全铜为中等变异,pH值为弱变异。不同产区相比较,银川芦花台土壤有机质、胡敏素、有效硼和速效磷含量比青铜峡甘城子和永宁黄羊滩分别高53.7%、20.3%、17.2%、334.8%和44.4%、19.9%、13.8%、15.4%;永宁黄羊滩土壤腐殖质、富里酸、胡敏酸、碱解氮、速效钾、全钙、交换态盐基钙、全铜和有效铜含量比银川芦花台和青铜峡甘城子分别高13.1%、6.1%、9.9%、5.9%、25.8%、4.5%、63.7%、36.1%、30.6%和31.9%、25.5%、45.4%、77.7%、30.8%、10.9%、59.3%、28.6%、79.3%;土壤pH值比银川芦花台和青铜峡甘城子分别低4.28%和4.95%;青铜峡甘城子土壤全硼含量比银川芦花台和永宁黄羊滩分别高12.6%和14.4%。通过主成分分析,贺兰山东麓葡萄园土壤肥力评价的最小数据集为有机质、pH值、速效磷、全硼和有效硼5个指标。综合评价,银川芦花台土壤肥力指数为0.543,属于中等肥力;青铜峡甘城子和黄羊滩土壤肥力指数分别为0.343和0.460,属于低等肥力。通过相关性分析,全部数据集指标建立的SFI值(SFI-TDS)与最小数据集指标建立的SFI值(SFI-MDS)间呈极显著正相关,相关系数达到0.914,故利用最小数据集指标能够代替全部数据集指标评价宁夏贺兰山东麓葡萄园土壤肥力状况。     

Organochlorine pesticides and polycyclic aromatic hydrocarbons in water and sediment of the Bosten Lake,Northwest China

We evaluated organic pollution in Bosten Lake, Xinjiang, China, by measuring the concentrations and distributions of organochlorine pesticides(OCPs) and polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs). Water and sediment samples were collected from 19 sites(B1–B19) in the lake for analysis. Our analytical results show that the concentrations of total OCPs in water ranges from 30.3 to 91.6 ng/L and the concentrations of PAHs ranges from undetectable(ND) to 368.7 ng/L. The concentrations of total OCPs in surface(i.e., lake bottom) sediment ranges from 6.9 to 16.7 ng/g and the concentrations of PAHs ranges from 25.2 to 491.0 ng/g. Hexachlorocyclohexanes(HCHs) and dichlorodiphenyltrichloroethanes(DDTs) account for large proportions of the OCPs. Low α- to γ-HCH ratios in both water and sediment samples indicate possible contributions from both industrial products and lindane. DDTs in water are probably from historical input, whereas DDTs in sediments are from both historical and recent inputs. Moreover, DDT products in both water and sediments were from multiple sources in the northwestern part of the lake(B11, B12, B13, and B14). Fugacity ratios for DDT isomers(p,p′-DDE and p,p′-DDT) at these sites were generally higher than equilibrium values. These results suggest that the input from the Kaidu River and diffusion of DDTs from the sediment to the water are responsible for DDT pollution in the water. Lower-molecular-weight PAHs, which originate primarily from wood and coal combustion and petroleum sources, represent the major fraction of the PAHs in both water and sediment samples. Our findings indicate that OCPs and PAHs in Bosten Lake can be attributed primarily to human activities. A risk assessment of OCPs and PAHs in water and sediment from Bosten Lake, however, suggests that concentrations are not yet high enough to cause adverse biological effects on the aquatic ecosystem.     

新疆博斯腾湖湖周水体碳和盐离子的空间分布

以博斯腾湖为研究对象,在大湖区周边及开都河取水样和表层土样,分析湖周水体中颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）在秋季的空间分布特征及其与周围土壤碳及水体盐离子的关系。结果表明：湖周水体中POC浓度的空间变化较大（0.1~1.2 mg•L^-1）,而DOC浓度的变化较小（8.5~12.3 mg•L^-1）。两者在出湖口和入湖口处的浓度均较低,与开都河的浓度相近。与早期相比,博斯腾湖水中无机碳存在由CO₃ ^2-向HCO₃^-转化的现象。回归分析显示,水体中各形态碳与土壤碳之间没有显著的线性关系,表明水体中碳的含量受周围土壤的影响不大。     

博斯腾湖有机物污染改善方案研究

博斯腾湖径流入湖、出湖口过近的水文现状对有机物浓度及其空间分布形成制约。采用MIKE21软件构建水动力水质二维数值模型,分析工程方案对博斯腾湖有机物污染的改善效果。根据模拟结果以及配对样本T检验分析:在现状基础上实施扬水站东移或引开都河水3×10^8m^3·a^-1进入黄水沟,均可显著改善博斯腾湖有机物污染,年均化学需氧量(COD)浓度分别降低13.4%和8.91%;两方案同时实施效果更为显著,年均COD浓度降低20.2%;通过工程实施改善博斯腾湖有机物污染切实可行。但在流域尺度上,工程方案仅改变了有机物平衡而未改变总量,博斯腾湖有机物污染改善源于污染物转移至下游孔雀河。     

新疆博斯腾湖水污染特点分析

通过实地调查和对监测资料的分析 ,对博斯腾湖水质污染的特点进行了讨论。结果显示 :(1)造成博斯腾湖水质污染的主要原因是大量农田排盐水入湖 ,导致湖水污染 ;(2 )博斯腾湖污染最严重的区域是黄水区 ,主要超标物是可溶盐、COD和氨氮 ;(3)污染物入湖量最大的时间是 7～ 9月 ,入湖污染物约占全年入湖量的一半 ;(4 )博斯腾湖水质的污染主要是几个大排水渠引起的 ,它们的排放量占全部排水渠排放量的 80 %以上。同时 ,根据博斯腾湖水污染的特点 ,提出了农业发展和水环境保护的具体措施。     

博斯腾湖现代沉积特征及其环境意义

在新疆博斯腾湖黄水湾采得27 cm浅钻样品,对其作相应的地球化学指标分析,对比近年来焉耆站的气象资料,认为26～11 cm段（90 a前至1980年左右）较好地记录了当时的气候变化,即博斯腾湖流域首先经历了气候变干、蒸发作用增强的转变,随后逐渐出现气候回暖变湿的信号。11 cm往上（近40 a来）由于人类活动的干扰,外来物源的直接输入和工农业排污引起的富营养化等问题,使影响有机质及碳酸盐同位素组成的主导因素改变,从而扰乱了湖泊沉积物记录气候变化的功能。     

博斯腾湖生态环境的演变

本文叙述了近30年来博斯腾湖水位、容积、水质、芦苇资源、渔业资源、水生生物等的变化,并对博斯腾湖未来的环境演变作了预测。     

塔里木河下游生态输水的合理时间初探

基于塔里木河下游8次生态输水资料和植被调查,从输水时间与天然植被落种时间的生态默契角度,分析了8次输水时间、水量以及博斯腾湖与塔里木河来水的规律,并根据塔里木河下游32种植物的落种时间,分别从不同乔、灌、多年生草本和一年生草本植物的落种与河道过水时间的相关性,对目前输水时间的合理性进行了评判,从塔里木河下游天然植被生态恢复的角度,提出了塔里木河下游最适宜的输水时间。结果显示：① 由于调水沿途损耗较大,目前输水正以博斯腾湖调水向依靠塔里木河来水转变,因此,塔里木河有没有水向下游输送是生态输水的先决条件;② 前8次输水过程中,过水时间主要集中在4-6月和8-10月两个时间段,这是由于博斯腾湖水量49.73%在4-6月;而塔里木河水量82.33%集中在8-10月;③ 从8次输水看,由于没有考虑到天然植被的落种更新问题,因此,河道过水时间与天然植被的相关性偏低,塔里木河来水的输水时间较博斯腾湖更为合理;④ 从下游乔、灌、草落种时间看,最适宜的输水时间是7-9月;从塔里木河给水时间的可行性看,每年最佳的给水时间是8月中旬到9月底。     

新疆博斯腾湖生态环境变迁分析

博斯腾湖曾是我国最大的内陆淡水湖 ,也是新疆境内现存的最大湖泊。湖泊水位为 1 0 4 8.0 m左右 ,东西长约 5 5 Km,南北宽 2 0～ 2 5 km,湖水水面积为 1 1 60 km2 ,湖水容积 84.1× 1 0 8m3 ,水深在 8～ 1 5 m之间 ,平均水深 8.1 m。具有蓄洪灌溉 ,提供丰富的水生动植物资源、改善焉耆盆地及塔里木河下游生态系统与环境、发展旅游业、促进区域经济可持续发展等多种功能。全新世以来的水环境变化 ,尤其是近 5 0年来博斯腾湖水环境的变化 ,引起众多专家学者的关注 [1～ 4] 。经过实地考察、调查、取样分析和系统研究认为要使博斯腾湖的含盐量降低到和保持在 1 .0 g/L以下 ,必须采取一系列措施。     

1960-2018年博斯腾湖水位变化特征及其影响因素分析

结合博斯腾湖1960—2018年水位、出入湖径流以及气象站点实测资料,采用集合经验模态分解(Ensem?ble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、水量平衡和气候弹性方法,对近60 a博斯腾湖水位变化及其影响因素进行了详细分析。结果表明:(1)1960—2018年博斯腾湖水位总体呈下降态势,具体表现为“下降-上升-下降-上升”四个阶段。(2)在年际尺度上水位存在准3~4 a、准8~9 a的周期性振荡,而年代际尺度上表现出准29~30 a和准33~34 a的周期性变化。(3)1960—2018年降水、气温和潜在蒸散发对开都河、黄水沟和焉耆径流的累积贡献率分别达85.1%、42.1%和23.8%,而下垫面、其他气象变量和人为等因素累积对径流的贡献率分别约为14.9%、57.9%和76.2%。(4)对不同阶段博斯腾湖水位变化原因分析:1960—1987年水位急剧下降的主要原因同入湖径流减少和湖面蒸发量大有关;气温升高和降水量增加导致入湖水量增加是1988—2002年水位显著升高的主要原因;入湖径流减少和出湖水量增多,导致2003—2014年水位显著下降;博斯腾湖入湖水量的显著增加及对出湖水量的严格控制是2015—2018年水位明显上升的主要原因。     

人类活动干预后的博斯腾湖流域水资源持续利用问题

随着人类活动的加剧,博斯腾湖流域原有的水文状态发生了很大变化,水资源问题也日趋严重,并引起众多专家学者的关注。本文分析了在人类活动干预后博斯腾湖流域的水位、水环境变化、成因及其生态环境效应,并在此基础上提出了水资源可持续利用的若干对策措施。