典型工业搬迁地块土壤污染状况调查与风险评估

以北方某工业搬迁地块为研究对象,开展地块土壤污染状况调查和风险评估。采集地块内300件土壤样品和15组地下水样品进行检测,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行数据分析评价。结果显示地块内地下水中污染物均未超标,土壤中有机污染物氯仿超标,采用单因子指数评价,重金属Pmax均小于1,未造成土壤污染,有机污染物中氯仿Pmax为11.93,造成土壤重度污染。采用内梅罗综合污染指数评价,地块内所有采样点位P综合max最大值氯仿为8.44,土壤的氯仿属于重度污染,地块内重度污染点位占比3.33%,中度污染点位占比3.33%,轻度污染点位占比1.67%,尙清洁的点位占比3.33%,清洁的点位占比88.33%。采用ArcGIS差值模拟分析,氯仿主要污染区域为生产三车间及其周边区域,污染深度0~5.5m范围。对地块开展进一步的风险评估,结果表明:地块内超标点位的污染物氯仿致癌风险范围为1.79E-06~2.40E-05,均大于1.00E-06,致癌风险不可接受,主要暴露途径是通过吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物影响人体健康。本研究对工业搬迁地块的土壤风险管控,特别是化工类的有机污染地块的管控提供科学指导和技术支撑。

瓦氏马尾藻有性繁殖和幼孢子体发育的形态学观察

通过采集浙江舟山枸杞岛海域野生瓦氏马尾藻(Sargassum vachellianum)进行培养,研究瓦氏马尾藻的繁殖季节、温度、生殖托的发育、卵子的成熟和排放、假根的生长以及幼孢子体的前期发育。实验结果表明:位于浙江舟山枸杞岛的瓦氏马尾藻繁殖季节为4—6月,繁殖高峰期水温为18—21℃。雌、雄生殖托早期无明显差异,中后期差异变大,瓦氏马尾藻藻体在排放完卵子和精子后开始衰败。瓦氏马尾藻卵子属于8核1卵型,受精过程在雌性生殖托表面发生,受精后开始从雌性生殖托脱落,部分存在挂托分裂现象。在幼孢子体分裂前期,假根生长速度大于幼孢子体本身的生长速度。幼孢子体先长成一片叶子,再进行第二片叶子的发育,逐渐分化出主茎和初生分枝。

富营养化河道引清渐推生态修复工程模式研究

2014年2月10日至3月28日对滴水湖外围中涟河道实施以引清调水引导的沉水植物生态修复工程,从临近的D港引入清水快速提高水体透明度,然后移栽苦草(Vallisnerianatans)、伊乐藻(Elodea nuttalii)、龙须眼子菜(Potamogetonpectinatus)等沉水植物,构建水生植物群落。跟踪监测总氮(TN)、氨态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3~–-N)、亚硝态氮(NO_2~–-N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO_4^(3–)-P)等水质指标,分析该生态工程对富营养化河道的修复效果。结果表明:工程实施后第2个月,修复区沉水植物的覆盖率由移栽初期的60%提高到85%,水体综合营养状态指数比对照区降低了19.31%,达到中营养水平,修复效果显著(P<0.05)。6个月后,修复河道水体内总氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、磷酸盐的浓度与对照区相比显著降低,削减率分别为43.86%、61.17%、51.90%、72.62%、43.86%和55.71%,水体透明度比对照区提高81.82%,综合营养状态指数显示修复区水体仍保持在中营养状态。引清渐推生态修复工程对富营养化河道修复效果明显,为我国南方河网较密集区的河道生态修复提供更多的治理思路。

悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)对亚洲苦草(Valisneria natans)光合放氧速率的影响

光照强度是沉水植物生长的主要限制因子。采用Clark型氧电极研究了悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)共同作用对亚洲苦草(Vallisneria natans)光合放氧速率的影响。将亚洲苦草种植于添加不同浓度悬浮泥沙(0.1、0.2、0.5、1.0 g·L–1)和斜生栅藻(105、106、107、108 cell·L–1)水体中,定期测定水体中斜生栅藻叶绿素a、光照强度及亚洲苦草光合放氧速率。结果表明:(1)各实验组斜生栅藻呈"S"型增长,且到达稳定期时间与悬浮泥沙浓度正相关,与藻细胞添加浓度负相关;(2)除对照组外,各实验组水体中光照强度曲线均呈先上升后下降变化趋势,第3天各实验组的光照强度均出现了高峰值,而第3天以后,光照强度均开始下降,其中下降最快的是0.1g·L–1悬浮泥沙含量实验组,15 d后该组平均下降了57.8%,与空白对照组相比,差异显著(P<0.05);(3)随着时间推移,各实验组亚洲苦草光合放氧速率均呈下降的趋势,其中悬浮泥沙浓度1.0 g·L–1、藻细胞浓度为108 cell·L–1实验组下降最明显,15 d后降到了10.88μmol·g–1(FW)·h–1;(4)由可重复双因子方差分析可知悬浮泥沙和斜生栅藻对苦草光合放氧速率的影响均极显著(P<0.01),且添加不同藻细胞密度造成的组间差异明显大于悬浮泥沙含量造成的组间差异,这说明亚洲苦草光合放氧速率变化对藻细胞密度变化比悬浮泥沙含量变化更为敏感。研究结果进一步揭示了富营养化泥沙水体苦草群落衰退原因,且为沉水植被恢复工程提供了科学依据。

有机物污染土壤修复技术筛选研究——以北方某工业地块为例

污染地块修复技术的筛选是土壤污染防治的重要环节。本文在国内外研究的基础上,提出修复技术筛选流程,并结合影响有机物污染土壤修复技术的关键因素(地块、技术、经济和环境),构建修复技术筛选指标体系,利用层次分析法和逼近理想解排序法,系统、科学、准确的筛选最适宜修复技术。以我国北方某工业地块为案例,开展有机物土壤污染修复技术筛选研究,筛选出最佳修复技术,为今后我国土壤污染防治工作提供借鉴。

围垦后南汇东滩海三棱藨草的空间分布及其影响因子研究

2015年9月~10月期间对2012年底围垦后南汇嘴区域的海三棱藨草(Scirpus mariqueter)湿地系统进行了调研,运用主成分分析、典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)方法,基于101个样地土壤的有机碳、总磷、总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、正磷酸盐、pH、含水率、粒径、盐度、滩涂高程等12个环境因子数据,探讨了围垦后海三棱藨草空间分布的关键影响因子。结果表明:海三棱藨草的分布与滩涂高程具有显著正相关(P<0.05),海三棱藨草群落主要分布在南汇滩涂2.5~3.4 m高程范围内;海三棱藨草的密度、盖度与盐度呈显著正相关(P<0.05)。结论认为滩涂高程和土壤盐度是影响海三棱藨草分布的主要环境因子。未来需要结合围垦后的水动力变化过程数值模拟,对海三棱藨草生态系统高时空分辨率的响应过程及机制进行研究,以进一步确立海三棱藨草对围垦工程响应的关键阈值。研究对围垦工程后的滨海湿地植被恢复及滩涂生态修复具有参考意义。

种植方式对沉水植物生态修复效果的影响

针对可调式沉水网床种植沉水植物存活率低的问题,研究了捆绑式网床、粘扣式网床和网箱3种种植方式对3种沉水植物生态修复效果的影响。结果表明,用捆绑式网床种植的苦草(Vallisneria spiralis)、水盾草(Cabomba sp.)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)在15 d后都出现负增长,每100 g沉水植物生物量的增长量(ΔW)分别为-0.011 7 g、-6.615 g和-13.095 g,且ΔW的负值随着时间的推移逐渐减小;粘扣式网床和网箱种植方式,除了第60天的轮叶黑藻组外,其余各组ΔW值都为正值,且第30天时的ΔW值高于第15天时,45 d后,粘扣式网床种植的苦草、水盾草和轮叶黑藻的ΔW值都明显下降,与第30天相比分别降低了95.1%、98.3%和99.9%。到第60天时,3种种植方式下的沉水植物对总磷、总氮和化学需氧量都有净化效果,三者之间差异显著(p<0.05),其中,网箱效果最佳,其次为粘扣式网床,捆绑式网床效果稍差。考虑到网箱成本较高,粘扣式网床更适用于生态修复工程中,而具体使用时,悬挂时间不宜过长,应在30 d前使网床的沉水植物着底。

南汇东滩湿地海三棱藨草的生态修复效果研究

南汇东滩湿地由于过度的围垦活动,导致严重退化,本研究旨在通过人工干预的方式,恢复湿地原有的海三棱藨草(Scirpus mariqueter)生态系统,并对海三棱藨草的生态修复效果进行研究。在对南汇东滩湿地海三棱藨草生态系统调研基础上,于2016年4月实施重建海三棱藨草群落工程,海三棱藨草移栽密度为每10m^2一簇(20株,面积约0.04m^2),重建区域面积10hm^2。通过比较修复区与对照区土壤有机碳、总氮、总磷及大型底栖动物的差异,探究该工程的生态修复效果。结果显示,海三棱藨草在修复区内长势良好,覆盖率由移栽初期的0.4%到10月份的83.4%,面积扩增208.5倍;截止到2016年12月份,土壤有机碳与对照区相比提高44.19%,增加显著(P<0.05),土壤中总氮、总磷与对照区相比分别降低17.19%和19.80%,营养盐去除效果显著(P<0.05);2016年10月调查结果显示,修复区内土壤中大型底栖动物的丰度(87ind./m^2)与对照区内大型底栖动物的丰度(53ind./m^2)相比提高61.11%,生态修复效果显著(P<0.05)。本研究通过工程技术手段探究海三棱藨草群落对湿地生态修复的效果,为日后海三棱藨草的保护及退化湿地生态修复提供科学依据。

围隔海域水质评价及底栖曲浒苔对水质修复能力评估研究

于2015年1—12月对杭州湾北部沿岸碧海金沙围隔海域水环境质量进行每月一次的跟踪监测,进行围隔海域水质分析评价,通过调查底栖浒苔群落的种类组成及其生物量,评估其对围隔海域水质的修复能力。根据富营养化状态指数(E)表明,2015年该围隔海域1—9月份属于高富营养化状态,10—12月份属于富营养化状态,其中溶解无机氮(DIN)全年平均为(0.91±0.11)mg/L,属劣Ⅳ类海水水质标准;溶解无机磷(DIP)全年平均为(0.031±0.005)mg/L,属Ⅲ类海水水质标准;根据有机污染指数(A)显示,2015年该围隔海域2—7月份开始受到有机污染,8月、9月和12月属于轻度有机污染,10月和11月属于中度有机污染。底栖浒苔类的优势种为曲浒苔(Ulva flexuosa),占底栖藻场总生物量的97.3%。2015年3月至12月碧海金沙围隔海域底栖曲浒苔全年总生物量净增长量为1 497.3 t,实验测得曲浒苔组织内总氮(TN)和总磷(TP)平均含量分别为3.50%±0.02%和0.13%±0.01%(干重),全年吸收水体中氮和磷量分别为(4 354.90±46.78)kg和(161.75±1.74)kg。分析表明,碧海金沙围隔海域天然曲浒苔种群通过同化养殖水体中氮磷,具备一定的水质修复能力,但尚未平衡由水产养殖活动造成的营养负荷。因此,在近岸海水养殖海域,除需进行底栖海藻场的构建外,还需要调整养殖结构,如增加大型海藻栽培以建立多营养层次的综合养殖模式(IMTA),实现近岸海水养殖产业的可持续发展。

滨海湿地植被-土壤相互作用及其对沉积环境分异的响应格局

开展滨海湿地植被与土壤之间相互作用机制的研究对湿地植被修复工程的实践具有重要的指导意义。本文旨在解析海三棱藨草(Scirpus mariqueter)如何响应湿地土壤沉积环境的改变,并建立植被指数与土壤环境因子之间的统计关系模型。选择南汇东滩滩涂,采集了2015—2017年32个采样点的土壤理化参数数据及高程数据,以及7个采样点的海三菱藨草光谱反射率数据。采用相关分析、回归分析、ArcGIS空间分析等方法,探讨了植被指数、土壤理化参数及滩涂高程变化之间的相互作用。研究将高程变化与NDVI变化的幅度分为12个级别,取中值6作为分析的阈值。结果表明,高程变化值与NDVI变化值同时不低于6的区域占总区域面积的51.45%,主要集中在研究区东部,西部有小范围分布。80.45%的NDVI变化值为级别6及以上区域包含在滩涂高程变化值为级别6以上的区域里,同时,围垦后南汇东滩高程逐年增加,NDVI值也呈增加趋势。这表明,在一定范围里,滩涂高程与植被NDVI变化在空间动态里具有同步性。滩涂高程与土壤理化因子地统计分析表明,高程与土壤盐度、含水率具有统计显著性的空间相关性,土壤盐度、含水率是显著影响海三棱藨草群落空间分布的主导土壤因子。研究表明,沉积环境分异所导致的高程变化是海三棱藨草空间分布的主要控制因素,而基于NDVI的植被指数研究有利于从宏观上把握植被群落的变化及扩散的整体格局动态。

不同环境因子对海三棱藨草种子及球茎萌发影响的研究

海三棱藨草(Scirpus mariquete)是一个在滩涂潮间带原生裸地上首先定居的先锋种,是我国特有的盐沼植物。通过分析海三棱藨草种子和球茎的物理特性及室内正交试验研究其萌发的生物学特性,探究不同环境因子(温度、盐度、淹水深度)对该物种种子和球茎萌发的影响,本研究采用3因素5水平的正交试验进行探究,结果表明:海三棱藨草种子和球茎最佳萌发的环境因子组合均为温度为34℃、盐度为4‰、水深为0cm,最佳组合下种子发芽率为(81.82%±1.85%),显著(p<0.05)低于球茎的(88.88%±2.31%);海三棱藨草种子萌发对温度有较广的适应性,18—42℃都可以萌发,26—34℃萌发率较高且无显著差异(p>0.05);不同盐度下海三棱藨草种子的萌发率有较大的差异,海三棱藨草的种子在盐度为0—4‰的环境下发芽率最高。结论认为,影响海三棱藨草种子萌发的关键因素依次为盐度、温度和水深,影响海三棱藨草球茎的关键因素依次为盐度、水深和温度。海三棱藨草种子比球茎具有更强的耐环境胁迫能力,但是海三棱藨草球茎在最佳条件下比种子具有更高的发芽率。本研究为探究长江口湿地海三棱藨草退化的原因及其保护提供理论依据。