环境工程本科生拔尖人才培养探索

当今世界科技迅猛发展,科研人才在社会经济发展中具有至关重要作用。本科生作为科技拔尖人才的新生力量,是国家未来的希望。对本科生科研素养的培养,在国家未来的发展中具有举足轻重的作用。文章从教学方案等方面探讨有利于科技拔尖人才培养的教学与实践方案,提出环境工程拔尖人才培养体系及选拔机制,为相关专业拔尖人才的培养提供理论借鉴。

临沂市畜禽粪便养分资源量及替代化肥潜力

为明确临沂市畜禽粪便养分资源状况及其肥料化利用潜力,该文基于2010-2020年畜禽养殖和农作物种植数据,估算全市及12区县畜禽粪便及其养分资源量的时空变化,测算主要农作物生长的养分需求量,并分析畜禽粪便替代化肥潜力。结果表明:临沂市畜禽粪便养分资源量呈现不断增长的趋势,2020年达到20.98万t,主要分布在北部和西部的区县。在全部肥料化利用的情况下临沂市畜禽粪便养分有效供给量能满足农作物养分需求量的33.45%,替代同期化肥施用量的48.28%,可使单位播种面积化肥施用强度由315 kg/hm^(2)下降至163 kg/hm^(2)。畜禽粪便与秸秆相结合替代化肥,还田比例30%、50%和70%的情景下,替代潜力分别为31.23%、52.05%和72.87%,资源化利用潜力十分可观。该研究可为临沂市畜禽粪便养分资源合理利用、化肥减施目标制定和种养循环农业发展提供理论参考。

临沂市农作物秸秆资源量及其综合利用模式研究

临沂市是山东省农业生产大市,农作物秸秆资源产量较为丰富。本研究利用临沂市各区(县)农作物种植数据,结合查阅文献资料及实地调研等方式,估算临沂市农作物秸秆的资源量,并分析其利用现状及高效综合利用模式。2018年临沂市全市农作物秸秆可收集资源总量为496万t,包括可收集田间秸秆444万t和加工副产物51.9万t。临沂市积极采取多项措施提高秸秆利用率,结合实践探索了多种秸秆综合利用模式,为推动临沂市农业废弃物高效利用提供了新途径。

山东省生态保护与高质量发展水平耦合协调演进特征分析

通过剖析生态保护与高质量发展水平的耦合关系,构建山东省生态保护与高质量发展水平耦合协调评价指标体系,利用耦合协调度模型,对山东省各市的生态保护与高质量发展水平及耦合协调度进行综合评价,结果表明:①山东省生态保护与高质量发展水平的时序特点表现为研究期内整体发展水平不断增长、持续向好,空间分布上沿海地区高于内陆地区、鲁东地区高于鲁西地区、鲁北地区高于鲁南地区;②研究期内山东省各市生态保护与高质量发展水平耦合协调度整体得到发展,各市应根据自身现实情况,因地制宜地制定协调发展策略。

小埠东橡胶坝对沂河临沂城区蓄水段沉积物重金属分布的影响

为探讨小埠东橡胶坝对沂河临沂城区蓄水段沉积物重金属分布和富集的影响,利用柱状沉积物采样器在橡胶坝前2km处(对照)和坝前50m处分别获取原位柱状沉积物,在比较分析典型重金属Cu、Pb、Cd、Cr、Hg和As分布特征的基础上,对重金属污染程度及潜在生态风险进行评价。结果表明,橡胶坝前50m处采样点表层沉积物(0-4cm)Cu、Pb、Cd、Cr、Hg和As的平均含量均显著高于对照点,垂向分布上,橡胶坝前50m采样点同对照点相比,重金属含量均具有随深度增加而逐步减小的趋势,说明橡胶坝的建成改变沉积物重金属的分布与富集状况,促进坝前沉积物中重金属的富集,建坝后水动力条件的改变是其富集的主要原因。地积累指数评价法和潜在风险评价法一致表明,临沂城区蓄水段表层沉积物As、Cr和Pb污染较轻,污染程度为无或无-中,具有轻微的生态危害;Cu和Cd的污染程度分别为中和中-强,具有轻微和很强的生态危害;Hg处于极强污染,具有极强的生态危害。潜在风险评价法表明,橡胶坝前50m采样点和对照点重金属的风险水平分别为Hg>Cd>Cu>Pb>As>Cr和Hg>Cd>Cu>As>Pb>Cr,Hg为最主要生态风险贡献因子。

山东沂河橡胶坝蓄水段沉积物磷形态分布

橡胶坝促进河流颗粒物沉积,坝前蓄水段沉积物磷形态分布及其相关性分析对河流水环境保护与橡胶坝建设等具有重要指导意义。该文以沂河岜山橡胶坝蓄水段为例,在分析沉积物磷形态分布特征及其污染风险的基础上,探讨其相互关系。结果表明:蓄水段表层沉积物(0~5 cm)Fe/Al-P、Ca-P和TP含量分别为526.03~4371.49 mg/kg、457.36~4462.6 mg/kg和983.39~8792.43 mg/kg,Fe/Al-P是TP的主要赋存形态,占TP的比例为20.23%~65.34%,含量较高点位主要集中在距离左岸50~100 m的滞留区域。垂向上,磷形态分布较为复杂,波动性大,但总体呈现出上层(0~20 cm)含量低于下层(>20 cm)的趋势。单因子污染指数和生物有效性指数评价均显示,蓄水段沉积物磷污染处于严重水平,橡胶坝建设促进沉积物对磷的富集。相关性分析表明,Fe/Al-P、IP、BAP、TP之间呈显著正相关关系,蓄水段沉积物磷主要来源为沂水县周边工业废水和城镇生活污水,且具有较高潜在生态风险。

16种观赏草在临沂的生长状况与观赏价值评价

鉴于节约型园林的流行,观赏草日渐受到人们的关注和重视。本研究以生长状况、植株观赏价值、花序美感和叶色等性状为评价指标,利用灰色关联分析法,对16种观赏草在临沂市的生长状况和夏秋两季观赏价值进行了综合评价,优选出适应性好的品种,为临沂地区的观赏草应用提供理论支持。结果表明:狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、白穗狼尾草(P.orientale‘White’)、小布尼狼尾草(P.orientale‘Small’)和蓝羊茅(Festuca glauca)4种观赏草价值高,与理想种的关联度达0.75以上,且夏秋两季观赏价值变化不大;斑叶芒(Miscanthus sinensis‘Zebrinus’)、细叶芒(M.sinensis‘Gracillimus’)、蒲苇(Cortaderia selloana)3种观赏草秋季花序盛开,观赏价值较夏季有较大提高;血草(Imperata cylindrical)、芦竹(Arundo donax)、画眉草(Eragrostis pilosa)夏秋两季观赏性评价较低,与理想种的关联度均在0.60以下,不适合临沂的绿化。

江西上湖遗址的石英光释光年代及其信号晒退研究

可靠的年代学框架是考古学研究的基础,然而考古遗址的沉积过程通常比较复杂,这可能会对光释光测年造成很大的问题。本研究利用石英单片再生剂量法对江西上湖遗址的6个样品进行了光释光年代测定,通过不同粒径石英测年结果的对比分析上湖遗址样品的释光特性和晒退程度,并为遗址文化层提供初步的年代结果。(1)基于三个样品进行了不同粒径(大测片)石英光释光测年结果对比,可知4~11、38~63和63~90μm三个组分的光释光年龄范围分别在50~63、67~78和71~94 ka。(2)对所有样品的粗颗粒(63~90μm)进行的小测片测试结果非常离散,这表明样品存在晒退不均匀的问题;据最小年龄模型计算得到SH01-06的年龄结果分别为:4.1±0.9、6.8±1.9、32±4、47±8、28±4和28±4 ka,比不同粒径的大测片结果更加年轻,表明所有粒径组分均存在信号晒退问题。(3)研究初步确立了上湖遗址古人类活动的时间在距今30 ka左右,晚于47 ka,但该年龄结果仍然可能被高估。

华北克拉通冀东兴隆麻粒岩的变质演化及其构造意义

冀东地体位于华北克拉通东部陆块,其新太古代时期的构造热演化过程仍存较大争议,大致存在三种不同的观点:水平构造模式、简单地幔柱模式和重力凹沉(sagduction)模式。其中,关于变质演化的认知差异是上述争论的重要焦点之一。位于冀东地体西侧的兴隆变质杂岩,是探究华北克拉通东部陆块新太古代构造热演化历史的理想载体。本文对杂岩中的石榴二辉麻粒岩、石榴斜方辉石麻粒岩以及长英质脉体进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,麻粒岩中保存了进变质(M1)、变质峰期(M2)和退变质(M3)三个阶段的变质矿物组合:进变质阶段矿物组合为黑云母、石英,偶见角闪石、钾长石、斜长石和钛铁矿,变质温压条件为608~667℃/0.40~0.50GPa;峰期阶段矿物组合为石榴子石、角闪石、斜方辉石、黑云母、斜长石、钾长石、石英、钛铁矿和/或单斜辉石,变质温压条件为763~867℃/0.93~1.13GPa;退变质阶段矿物组合为石榴子石、角闪石、黑云母、斜方辉石、斜长石、钾长石、石英、钛铁矿和/或磁铁矿,变质温压条件为674~734℃/0.88~0.93GPa。因此,岩石记录了进变质阶段升温升压以及峰后降压降温型的逆时针变质作用P-T轨迹。锆石U-Pb年代学研究表明,两类麻粒岩的原岩形成于2534~2531Ma,随后于2523~2515Ma发生麻粒岩相变质作用。与麻粒岩同期变质的片麻岩中发育长英质脉体,后者中的锆石记录了与麻粒岩一致的约2534Ma的岩浆年龄和约2524Ma的变质年龄。结合前人研究,推测冀东地体新太古代末期发生的变质-岩浆事件可能与区域上的垂直构造模式下的重力凹沉构造活动有关。

黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究

采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0~300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨,结果表明:①3种植被条件下0~100 cm土壤含水量存在显著季节变化,但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著;>100~200 cm和>200~300 cm土壤含水量季节变化程度不一致,但各季节植被间差异均显著;柠条林地和苜蓿草地100 cm以下土壤含水量明显低于撂荒草地,两者分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化。②3种植被条件下0~300 cm土壤有机碳存储量均为雨季中最低、除柠条林地0~50 cm土层外雨季前最高,柠条林地季节变化较小,苜蓿草地和撂荒草地季节变化较大。③3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象;0~50 cm土壤有机碳密度3种植被间差异均显著;>50~100 cm土壤有机碳密度柠条林地明显高于撂荒草地,两者与苜蓿草地的差异均不显著;>100~300 cm土壤有机碳密度3种植被间差异不显著。柠条和苜蓿的种植分别增加了100 cm和50 cm以上土壤有机碳密度,但导致深层土壤干燥化,不利于植被的长期稳定。

重力资料在二连盆地构造单元区划及断裂构造识别中的应用

二连盆地是我国重要的产铀盆地,且铀矿多为隐伏盲矿。为了明确研究区内地质构造特征,提供铀矿资源勘探方向,文章利用最新的重力资料,通过布格异常改正、解析延拓和总水平导数计算等处理,得到了与断裂和盆地边界相关的地球物理场信息。研究结果揭示了二连盆地重力异常具有明显的分区性和分带性。根据重力异常特征共推断出48条断裂,断裂构造方向主要呈北东向和北西向,其中以北东向为主,北西向为辅,北西向断裂对北东向断裂进行了改造和错动。结合前人研究、断裂划分和基底埋深,重新划分了马尼特坳陷、乌兰察布坳陷、苏尼特隆起和温都尔庙隆起的构造边界。重力资料显示研究区已知的铀矿化和盆地基底隆坳之间关系密切,铀矿化多分布在构造区的局部斜坡带。综合全区地球物理场特征和推断的断裂分布,乌兰察布坳陷东北部是比较好的砂岩型铀矿床有利区。

氨基酸类有机质在土壤矿物上的吸附机理

氨基酸类有机质在土壤矿物中的吸附行为影响着土壤碳氮循环,因此研究土壤矿物对此类有机质的吸附机理具有重要的环境意义和科学意义。该文研究了3种典型土壤矿物对5种不同分子量的氨基酸类有机质的吸附行为,结合FTIR和XRD表征和竞争实验探究了土壤矿物对此类有机质的吸附机理。结果表明,色氨酸和苯丙氨酸在蒙脱土、高岭石和赤铁矿上均无吸附;酪氨酸和胸腺五肽在高岭石和赤铁矿上的吸附量相近且较低,两者在蒙脱土上吸附量分别可达30 mg/g和38 mg/g;牛血清蛋白在矿物上的吸附量顺序为赤铁矿>高岭石≈蒙脱土。氨基酸类有机质在赤铁矿和高岭石上均呈现分子量越大、吸附量越大的趋势,在蒙脱土上吸附量呈现短肽>氨基酸>蛋白质的规律。

大气中含氟调聚物丙烯酸酯的氧化降解机理研究

OH自由基是大气中最重要的氧化剂,其引发的丙烯酸酯气相降解过程是丙烯酸酯的重要降解路径。使用量子化学计算的方法研究OH自由基引发的丙烯酸酯大气氧化降解机理,采用密度泛函方法在MPWB1K/6-311+G(3df,2p)//MPWB1K/6-31+G(d,p)水平上给出反应路径,得到相关中间体和产物。结果显示,主要反应路径为自由基加成反应和H原子抽提过程。与氢原子加成反应相比,自由基加成反应更容易进行,是优势反应路径。自由基加成到碳碳双键末端碳原子上的加成方式热力学最优。甲醛和全氟烷基乙醛酸是4:2 FTAc的主要降解产物,然后进行氧化降解,最终可降解为全氟羧酸。

花岗岩山坡A-C结构土壤下典型植被优先流发育特征研究

土石山区A-C结构土壤条件下土薄石多,不同植被条件下优先流发育的是否受到土壤厚度、石砾含量的影响尚不明确。本研究利用染色示踪法与图像处理技术,对鲁中南花岗岩山坡2种土层厚度条件下的黑松林、刺槐林(土层厚度约为40 cm)和板栗林(土壤厚度约为80 cm)优先流染色剖面分布特征及其影响因素进行研究。结果表明,3种植被覆盖下基质流发育深度和最大入渗深度非均匀系数差异不显著(P>0.05),但土层较厚的板栗林最大入渗深度、优先流比、长度指数均明显较高(P<0.05),因此土层较厚条件下优先流发育程度较高。根长密度、土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、石砾含量,是影响各植被条件下优先流路径选择的重要因素,但土壤物理性质和根系的剖面分布变化是影响不同植被条件下优先流发育差异的关键因素。研究结果有助于进一步揭示土石山区优先流产流机制。

携带nosZⅡ基因的非反硝化菌缓解土壤N_(2)O排放的研究进展

氧化亚氮是主要的温室气体之一,农田土壤是重要的人为N_(2)O排放源,探索合理的农田N_(2)O减排措施是亟待解决的重大课题。反硝化过程中N_(2)O还原为N_(2)是目前已知的唯一的生物途径的N_(2)O汇,利用能够还原N_(2)O的微生物菌群是减缓农田土壤N_(2)O排放的潜在途径,对催化N_(2)O还原功能基因nosZ的研究表明N_(2)O还原菌存在两种基因型。本文主要综述了两种类型的N_(2)O还原菌具有不同的系统发育特征、生理学特性,以及N_(2)O还原的酶促动力学,相比较而言,具有nosZⅡ型的N_(2)O还原菌表现出更强的环境适应性,因此是有竞争力的土壤N_(2)O汇的潜在菌群。

珠江口盆地文昌凹陷NW向断裂的发育特征及其对盆地演化的影响

文昌凹陷位于珠江口盆地西部的珠三坳陷内,是我国南海西部地区重要的产油地区之一。凹陷内部断裂体系复杂,发育NE-SW、近E-W和NW-SE向断裂。目前关于凹陷内部NW向断裂的成因机制研究还较少。通过对文昌凹陷内三维地震资料的解析和构造分析,本文揭示了NW向断裂的几何学和运动学特征,根据NW向断裂的时空分布特征,将凹陷演化过程划分为三个阶段:裂陷早期伸展阶段、裂陷晚期伸展–走滑阶段和裂后期走滑阶段。NW向断裂影响了裂陷期凹陷构造的划分和沉积中心的分布,并对裂后期断块活动和油气的圈闭、迁移和保存具有一定的控制作用。

黑藻与金鱼藻自然衰亡过程中营养盐释放规律研究

为研究在自然衰亡状态下黑藻(Hydrilla verticillata)与金鱼藻(Ceratophyllum demersum)营养盐释放规律,采用人工模拟的方式,于黑藻和金鱼藻进入衰亡期时,采用塑料薄膜捆扎植物根部的方式,阻隔水和底泥界面之间的物质交换,避免底泥释放对水营养盐的影响;同时,监测水中环境因子和营养盐的动态变化,分析营养盐的释放与环境因子之间的关系.结果表明:①黑藻和金鱼藻两种沉水植物在模拟自然状态下分解速率和生物量无显著性差异(P>0. 05),Olson指数的分解速率分别为0. 011、0. 010d^-1.②水中氮、磷质量浓度峰值在试验的第40~50天.水中磷形态以DTP(溶解性总磷)和SRP(溶解性活性磷)为主,氮形态以DTN(溶解性总氮)和NO^-3-N为主.由于SRP、NO^-3-N分别是DTP、DTN的组分之一,因此黑藻和金鱼藻在衰亡期向水中释放的氮、磷形态主要为NO^-3-N和SRP.③环境因子pH、DO、ORP(氧化还原电位)均呈不同程度的先降后升趋势.主成分分析结果表明,金鱼藻和黑藻环境因子主成分F_j和F_h、生物量剩余百分比分别与两植物组营养盐第一主成分之间二次曲线拟合效果较好,因此通过对数据进行降维处理,可建立二者之间的函数方程.研究显示,黑藻和金鱼藻两种沉水植物自然分解速率基本一致,衰亡期间向水中主要释放NO^-3-N和SRP,水中氮、磷质量浓度呈单峰变化,通过主成分分析可以建立环境因子和营养盐之间的函数关系.

山东省南四湖夏冬季沉积物及间隙水中磷分布特征及其相关性

利用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器,分别于夏冬两季获取山东省南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,分析沉积物磷形态和间隙水磷分布特征,探讨沉积物和间隙水磷之间的相关性.结果表明:南四湖沉积物含有较丰富的磷,空间差异性显著,总体呈北高南低的趋势.这与南四湖北部距离济宁市区较近、受污染较重有关.各磷形态组分中以无机磷(IP)含量最高,夏冬两季IP含量分别占总磷(TP)的52.3%～87.2%和60.6%～88.3%.4个湖区表层沉积物TP含量(5cm内)均呈现夏季>冬季的特征,可能与夏季水产品养殖旺盛、湖区周围耕地大量施用化肥,以及旅游活动频繁等有关.间隙水磷(PO43--P)浓度夏冬两季在垂直方向上均呈先增加后降低的趋势,夏季含量明显高于冬季,说明沉积物中的磷在夏季具有更大的向上覆水释放的潜力.夏季沉积物有机磷(OP)和IP相关性显著,冬季相关性不显著,说明夏季IP与OP间的形态转化较冬季活跃.沉积物铁铝结合态磷(Fe/A1-P)和IP与间隙水磷含量具有显著正相关关系.夏冬两季Peeper法获取间隙水磷的平均含量比传统离心法高出20%～50%,前者可能更精确.

农耕地土壤^(137)Cs与^(210)Pb_(ex)深度分布过程对比研究

探讨了137Cs与210Pbex在农耕地土壤深度分布过程的差异。基于137Cs与210Pbex的不同沉降过程,考虑到核素由犁耕层向犁底层的扩散,对农耕地土壤137Cs、210Pbex的深度分布过程进行了理论推导,并以杨凌符家庄麦田剖面的实测数据予以验证,同时讨论了实测符家庄麦田剖面137Cs、210Pbex深度分布的规律特征及其原因,以此阐明了137Cs与210Pbex在农耕地土壤深度分布过程的差异。137Cs源于大气核试爆,没有持续沉降补充,犁耕层和犁底层土壤137Cs深度分布一直处于随时间变化的非稳定态;而210Pbex是天然核素,存在大气沉降的持续补充,犁耕层和犁底层土壤210Pbex深度分布最终呈稳定态。农耕地土壤137Cs、210Pbex深度分布的实测值曲线与理论值曲线的差异,尤其210Pbex,可能与耕作深度的变化历史或土地利用(覆被)变化有关。

生态清洁小流域建设现状与研究展望

简要回顾了我国小流域综合治理发展历程,分析了生态清洁小流域的内涵,从建设模式、措施与技术体系、新技术与新方法的应用、监测与评价等方面介绍了我国生态清洁小流域研究与实践的进展,指出了存在的问题,并提出今后应加强生态清洁小流域理论与技术体系、建设规范与标准和建设机制、监测与评价指标体系等方面的研究,以提高生态清洁小流域的建设与研究水平。