重庆市近郊大气无机氮、硫沉降特征及其来源分析

以重庆市近郊中梁山槽谷为研究区,利用气象站和沉降仪获取2017年5月-2018年4月的大气无机氮、硫沉降数据和降水δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和δ34S-SO42-、δ18O-SO42-数据,通过离子浓度比值、同位素值和气团后向轨迹探讨了研究区大气中氮、硫沉降变化特征及其来源。结果表明:(1)大气DIN总沉降量为19.99 kg/hm2,干、湿沉降量分别占11%和89%;大气S总沉降量为32.62 kg/hm2,干、湿沉降量分别占13%和87%。大气氮、硫湿沉降量与降水量均呈正相关(n=12,P<0.01),氮、硫干湿沉降量具有明显的季节差异。(2)降水NH+4-N/NO3--N比值介于0.45-2.2之间,雨季(5-10月)NH+4-N/NO3--N>1,旱季(11-次年4月)NH+4-N/NO3--N<1,表明雨季氮主要来源于农业源,旱季来源于工业和交通源;降水NO3-/SO42-比值介于0.1-1.25之间,平均值为0.63,表明硫来源以固定污染源(燃煤)为主。(3)大气降水δ15N-NO3-、δ18O-NO3-值分别为-3.8‰-3.9‰(平均值为0.4‰±2.6‰)和58.7‰-98.7‰(平均值为76.1‰±14.3‰),夏季偏负,冬季偏正;降水δ34S-SO42-和δ18O-SO42-变化范围分别为1.3‰-3.2‰(平均值为2.3‰±1‰)和5.3‰-8.5‰(平均值为7.1‰±1.6‰),大气降水中NO3-和SO42-主要来源于当地的化石燃料燃烧,同时受到周边污染物的远距离传输影响。(4)气团后向轨迹表明影响研究区氮、硫干湿沉降来源的主要因素是东亚季风,北东-南西走向的川东平行岭谷大地貌格局加剧了季风的影响。

喀斯特槽谷典型植物水分利用效率对隧道建设的响应

隧道工程建设对喀斯特槽谷地区地下水循环系统的破坏,引起地下水位下降,可能影响周围生态环境。依托重庆中梁山喀斯特槽谷,对旱、雨两季隧道影响区与无隧道影响区不同深度土层(0—20 cm、20—40 cm)土壤含水量以及典型植物(常绿乔木、常绿灌木)瞬时水分利用效率(Instantaneous Water Use Efficiency,WUEinst)进行对比分析,探究植物水分利用效率对隧道建设的响应。结果表明:在不同影响区,主要由蒸发与降水引起土壤含水量在垂直和季节变化上的趋势相似,但隧道影响区土壤含水量在旱、雨两季均显著高于无隧道影响区;不同影响区植物WUEinst存在明显的季节差异,旱季各植物种WUEinst显著高于雨季。而旱、雨两季隧道影响区植物叶片WUEinst显著高于无隧道影响区;此外,植物WUEinst与土壤含水量相关性分析结果表明,不同影响区植物WUEinst与土壤含水量均呈显著负相关关系,但相对于无隧道影响区,隧道影响区植物WUEinst对土壤含水量的变化更加敏感。以上结果表明,隧道建设导致地下水资源漏失,土壤含水量减少,进而改变了植物水分利用特性,使隧道影响区植物种应对一定程度的水分胁迫时采取更保守的水分利用策略。

中梁山岩溶槽谷区荒草地土壤微生物群落对隧道建设的响应

隧道工程建设给地方交通和经济发展带来便利的同时,也造成地下水漏失和地下水文流场改变,可能引起土壤微环境和土壤微生物群落的改变,进而严重影响上覆区域生态系统平衡。以重庆市中梁山岩溶槽谷为例,选取隧道影响区和无隧道影响区典型荒草地,通过16S rDNA高通量测序对比微生物群落结构差异,研究微生物群落多样性对土壤pH、含水率和土壤养分变化的响应。结果表明:隧道影响区Alpha多样性反映的土壤微生物总丰度和多样性大于无隧道影响区,Beta多样性反映的土壤微生物群落结构存在显著差异;Wilcoxon检验说明norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetes、norank_o__MND1是隧道影响区土壤中显著增加的微生物物种,其相对丰度为无隧道影响区土壤的2倍以上;RDA分析表明土壤pH和含水率是驱动土壤微生物群落结构变化的主要因素。隧道建设使其影响区内土壤水分垂直漏失比无隧道影响区更严重,土壤含水率下降,导致pH上升、土壤养分下降,利于土壤中norank_o__iii1-15、norank_c__Gemmatimonadetes、norank_o__MND1等适应低含水率、高pH、贫营养环境的优势菌群生长繁殖。

合肥环城公园景观水体水质特征及环境质量评价

2018年10月—2019年5月,在合肥市环城公园6个景观水体各布设3个采样点位,按每半月1次的采样频率采集水样,据此开展水质特征分析和富营养化评价.结果表明:①各水体磷污染指标波动较明显,氮污染指标波动则相对较小;②整个研究期间各景观水体的EC、ORP、NH4^+、SRP、COD、Chl-a等大体呈上升趋势,TN和NO3^-呈下降趋势,除南淝河、黑池坝景区和逍遥津公园水体TP呈上升态势外,其余水体TP均存在降低趋势;③根据水质评价结果,各景观水体TN污染严重超标,逍遥津和包河公园水体NH4^+、TP、COD污染状况相对较轻;④水体富营养化评价结果表明,各景观水体处于中富营养化状态;⑤逍遥津公园、包河公园水体水质均与南淝河、黑池坝景区水体存在极显著的差异性,包河公园与雨花塘水质表现出显著的差异性;⑥聚类分析结果将黑池坝和南淝河归为污染严重一类,雨花塘和银河公园归为污染较重一类,而将逍遥津和包河公园归为污染相对较轻的一类.

水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征及动力学模拟

为解析水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征,选择NaBr为保守示踪剂,分别以NH_(4)Cl和KH_(2)PO_(4)为添加营养盐,在合肥板桥河源头溪流开展野外示踪实验,据此估算氨氮(NH_(4)^(+))、磷酸盐(PO_(4)^(3-))营养螺旋指标,识别主流区和暂态存储区NH_(4)^(+)、PO_(4)^(3-)滞留贡献水平,模拟深潭地貌的氮磷吸收动力学特征.结果表明,深潭具有较好的氮磷滞留潜力,且对PO_(4)^(3-)的滞留潜力超过NH_(4)^(+);暂态存储区对NH_(4)^(+)的滞留贡献率平均为91.49%,表明NH_(4)^(+)滞留主要发生在暂态存储区;主流区对PO_(4)^(3-)的滞留贡献率平均为96.09%,意味着主流区是PO_(4)^(3-)滞留的主要场所;Michaelis⁃Menten(M⁃M)方程可以较好的模拟深潭氮磷滞留动力学效应,模拟得到的最大吸收速率U_(max)⁃NH_(4)、U_(max)⁃PO_(4)均值分别为0.48、0.08 mg·m^(-2)·s^(-1),半饱和常数Km⁃NH_(4)、Km⁃PO_(4)均值分别为0.26、0.19mg·L-1.

污水厂尾水受纳河段沉积物磷形态及释放风险效应

2018年10月~2019年4月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水厂尾水排放口上、下游河道4个采样点位,按照每两个月采样一次的频率采集沉积物和上覆水样,分析尾水排放对河道沉积物磷形态及磷平衡浓度(EPC0)的影响,解析沉积物磷平衡浓度及磷释放风险的外源碳(乙酸钠)响应.结果表明,板桥河水体沉积物磷素受污水厂尾水影响较大,排放口上、下游沉积物总磷均值分别为789.39 mg·kg^-1和854.41 mg·kg^-1,生物有效性磷均值分别为157.19 mg·kg^-1和173.37 mg·kg^-1;4个采样点的EPC0值大小排序为:SP1>SP2>SP3>CP,表明尾水排入提高了河流EPC0,致使河流沉积物磷释放风险增加;外源碳的添加明显降低沉积物的EPC0值,特别是紧邻排放口的SP1下降最为显著,表明外源碳添加对降低沉积物磷释放风险有效.

基于双同位素(δ^15N-NO^--δ^18O-NO3^-)和IsoSource模型的岩溶槽谷区地下水硝酸盐来源的定量示踪

由于岩溶水文系统的脆弱性,岩溶地下水的NO-3污染成为全球普遍且严峻的环境问题,为保证居民的饮水安全,准确识别地下水中NO-3污染来源并量化各来源的贡献具有重要意义.选择重庆市近郊受城市化和农业活动影响显著的中梁山北部的龙凤和龙车两个岩溶槽谷地下河系统为研究对象,于2017年2月~2018年2月采集地下河水水样,分析其水化学和(δ^15N-NO^--δ^18O-NO3^-),并利用IsoSource模型定量评估地下水中NO-3的来源.结果表明:①龙凤和龙车槽谷地下水NO^-3浓度变化范围为19.31~37.01 mg·L^-1和2.15~27.69 mg·L^-1,平均值分别为28.21 mg·L^-1和10.31 mg·L^-1,季节变化明显;②龙凤和龙车槽谷地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-分别变化于3.29‰~11.03‰、0.88‰~7.51‰和5.25‰~11.40‰、2.90‰~19.94‰,平均值分别为6.74‰、3.18‰和7.95‰、11.18‰,龙凤槽谷较低的δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-值暗示其地下水NO3^-主要来源于农业N肥,而龙车槽谷较高的δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-值意味着其地下水NO3^-主要来源于生活污水,也表明硝化过程是本区地下水N的主要转化过程;同时,两槽谷地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-存在明显的季节差异,龙凤槽谷旱季和雨季地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-的平均值分别为8.83‰、2.79‰和4.64‰、3.58‰,龙车槽谷旱季和雨季地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-的平均值分别为9.79‰、14.56‰和5.12‰、7.8‰,表明两槽谷地下水NO-3来源存在显著的季节差异,龙凤槽谷雨季地下水NO3^-主要来源于降水和化肥中NH+4的硝化作用、土壤有机氮,而旱季主要来源于人畜粪便及污水,龙车槽谷旱、雨季地下水NO3^-都主要来源于人畜粪便及污水;③IsoSource模型解析结果表明,龙凤槽谷地下水NO3^-污染以降水和化肥中的NH+4来源贡献最大(44.63%),其次为人畜粪便及污水(29.5%)和土壤氮矿化(22.38%),大气沉降和化肥贡献率较低,不足10%.其中,雨季主要来源为降水和化肥中的NH+4(52.25%),旱季则是人畜粪便及污水(41%);龙车槽谷NO3^-污染以人畜粪便及污水来源最大(36.17%),其次为降水和化肥中的NH4^+硝化(23.5%)和土壤氮矿化(22.5%),大气沉降和化肥贡献率皆低于10%,旱、雨季人畜粪便及污水来源的贡献率都较大,分别为47%和25%.

水生生物光合作用对雪玉洞岩溶水体中CDOM的影响

溶解有机质(DOM)作为岩溶水体碳汇的重要组成部分,其来源、分布和迁移变化对研究岩溶碳汇的组成、结构和通量具有重要意义,其组成和结构特征常用有色溶解有机质(CDOM)反演.本研究于旱季每月采集重庆雪玉洞洞内地下水和洞外地表水,通过地下河从洞内向洞外的流动过程中水化学和CDOM光谱特性的变化,分析CDOM的变化影响因素,为研究岩溶水体DOM碳汇通量提供理论基础.结果表明:(1)雪玉洞岩溶水中CDOM以小分子易降解的内源有机质为主,类色氨酸和类酪氨酸组分占60%以上;(2)雪玉洞地下水中的CDOM主要受地下水微生物的降解作用影响,地下水流动过程中有少量易降解有机质被微生物降解,TOC和DOC含量略有降低,CDOM腐殖化程度略有增强;(3)雪玉洞地表水CDOM主要受水池中水生植物光合作用控制,水生植物生长处TOC和DOC含量明显升高,CDOM内源特征和小分子组分明显增多.