小麦秸秆生物质炭的结构特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以小麦秸秆为原料,在300℃和500℃下制备生物质炭(WS300和WS500),对其性质进行表征,并研究其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明随制备温度升高,生物质炭的C含量升高,缩合度增强,极性和亲水性减弱。WS500有更大的比表面积和孔容。Cr(Ⅵ)主要以HCrO_(4)^(–)和Cr_(2)O_(7)^(2–)的形态吸附在生物质炭表面。WS500有更为丰富的羟基、羧基、酯基等官能团,可与Cr(Ⅵ)发生络合、氧化还原等作用。Cr(Ⅵ)的吸附等温线更适合用Langmuir模型拟合,说明吸附主要是单分子层吸附。Cr(Ⅵ)在WS500上的吸附容量高于WS300。

沉水植物生长对沉积物间隙水中的氮磷分布及界面释放的影响

采集未破坏沉积物结构的柱状沉积物样品,通过室内41 d的培养实验,研究了沉水植物生长过程对间隙水中NH_4^+-N和PO_4^(3-)-P的浓度的动态影响,分析了沉水植物生物量与沉积物中氮磷释放通量的对应关系．结果表明：随沉水植物生长和生物量增加,上部0-5 cm沉积物垂向各层间隙水中NH_4^+-N含量呈逐步降低,表现出沉积物-水界面氮的释放通量与沉水植物生物量存在负相关性；而间隙水PO_4^(3+)-P含量则随沉水植物生长呈单峰型变化,磷释放通量与生物量相关性不明显．初步反映沉水植物在沉积物的生长过程中对氮磷吸收的生物地球化学机制是不同的．

太湖流域滆湖底泥重金属赋存特征及其生物有效性

为了探讨太湖流域滆湖底泥重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)的赋存特征及其生物有效性,对底泥重金属总量、形态以及生物富集量进行了分析.结果表明,6种重金属含量的空间分布表现为北部湖区最高,其次为南部湖区,中部湖区最低,重金属Ni、Cu、Zn和Pb含量显著高于沉积物背景值,分别是背景值的4.77、3.89、2.96和2.76倍,重金属总量与沉积物中的黏土成分含量具有显著相关性.采用三级四部提取法对重金属形态进行分析表明,6种重金属的生物有效态(弱酸结合态、可还原态和可氧化态之和)含量顺序为Cd>Cu>Zn>Pb>Ni>Cr,其中Cd、Cu、Zn和Pb的生物有效态含量分别占总量的84.15%、78.47%、76.50%和64.29%.Cu和Zn在铜锈环棱螺中富集含量要显著高于其他金属元素.相关性分析表明,6种重金属中仅Cr和Pb的生物富集量与有效态含量具有显著相关性,这表明,重金属在生物体内的富集不仅与有效态含量有关,还与底泥重金属总量有关.因此,评价滆湖重金属的生态风险时需要综合考虑重金属的总量及生物有效态含量.

浮叶植物重建对富营养化湖泊氮磷营养水平的影响

利用太湖五里湖污染底泥,在不破坏表层沉积物形态和结构的情况下,利用大口径的采样器采集沉积物柱状样,研究浮叶植物荇菜(Limnanthemun nymphoides)在此底泥上适应性生长情况及其对水体以及沉积物中氮磷的影响.结果表明,在培养实验过程中,荇菜生长使上覆水体中的氮、磷营养水平逐渐降低,藻类的生长明显受到克制,水体透明度增加,水质逐渐改善.通过植物根系对沉积物和间隙水中营养盐的直接吸收,使表层(0～5 cm)沉积物与间隙水中氮磷营养盐的水平在实验结束后有明显下降,对于控制沉积物内源营养盐释放有重要的作用.因此,恢复以水生植物为主的水生生态系统是重建富营养湖泊生态系统和控制湖泊内源负荷的重要措施.

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤酶活性变化

选取菜子湖区不同退耕年限（3、7、9、11、21 a）湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分析了退耕还湖后湿地土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性特征,探讨了退耕还湖后湿地土壤酶活性变化规律。结果表明：相对于仍耕作油菜地,退耕后湿地土壤过氧化氢酶活性表层与亚表层均表现为退耕3~7 a降低,退耕9~21 a升高趋势;表层土壤蔗糖酶活性呈现退耕3 a升高？退耕7 a降低？退耕9~11 a升高？退耕21 a降低的趋势,而亚表层土壤退耕3年急剧升高,而后呈降低的趋势;表层土壤磷酸酶活性则呈现退耕3~11 a逐渐升高,而后逐渐降低的趋势,而亚表层土壤则表现为退耕3~7 a降低？退耕9~11 a升高？退耕21 a降低的趋势;退耕后湿地表层土壤脲酶活性表现为退耕3 a降低,退耕7~9 a升高,退耕11~21 a降低趋势,亚表层则呈现退耕3 a升高,而后逐渐降低的趋势;退耕21 a湿地土壤4种酶活性均与原始湿地仍存在显著性差异。退耕后水文条件的改变和植被的恢复致使土壤酶来源、酶促反应底物与产物和土壤环境因子变化,进而影响退耕后湿地土壤酶活性变化。

不同底质改良处理对三种挺水植物光合特性的影响

以巢湖水域三种优势挺水植物为材料,研究了不同底质处理下植物光合生理特性的差异.结果表明,三种挺水植物地上部生物量以香蒲最大,芦苇次之,菖蒲最小.香蒲的叶绿素a(Chl.a)、叶绿素b(Chl.b)和类胡萝卜素(Car)含量、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均显著大于芦苇和菖蒲,光合速率、Fv/Fm和ΦPSⅡ显著高于菖蒲.相关性分析表明,地上部分生物量的变化与光合速率呈显著正相关.净光合速率与气孔导度、胞间CO2浓度均呈显著正相关关系.因此,较大的气孔导度、较高的光合色素含量以及Fv/Fm和ΦPSⅡ,是香蒲之所以具有较高净光合速率和生物量的重要机制.四种底质改良方式(划耕、有机质、客土和加沙)均能不同程度地提高植物叶片的光合色素含量(Chl.a、Chl.b、Car和Chl.a/Chl.b)和光化学反应中心活性(Fv/Fm和ΦPSⅡ),增加气孔导度和胞间CO2浓度,从而提高光合速率并最终促进植物的生长.其中,以划耕和有机质处理的效果最为显著.

化学物添加控制湖泊内源磷负荷的有效性研究

利用太湖五里湖湖水和未受破坏原柱状沉积物样组成的系统进行投加生石灰、铁盐和铝盐的湖水脱磷效果的实验室研究。分别一次性向各柱状样上覆水体中投加6种不同质量浓度的铝盐、钙盐和铁盐溶液,经过一段时间的观察和测定。结果表明,3种化学物的添加均能使实验上覆水体中总磷质量浓度大幅度降低,并且随着投加的生石灰、铁盐和铝盐的量的增加,上覆水体中总磷的质量浓度下降幅度越大,水体中总磷的去除率越高,同时这3种化学物的添加对湖泊沉积物内源磷的释放有一定的抑制作用。

退耕还湖后不同植被群落湿地土壤剖面磷素形态分布特征

对菜子湖退耕还湖区不同植被群落(苔草、芦苇和酸模)下湿地剖面土壤进行分层采样,分析了土壤剖面有机磷(orP)、无机磷(inP)及无机磷组分铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)的含量,探讨了植被群落对退化湿地生态恢复后土壤剖面磷素形态分布特征的影响。结果表明:研究区土壤剖面磷素以无机磷为主(301.94～645.17mg/kg)占全磷含量的52.59%～84.64%;除酸模群落下0～6cm土层外,土壤剖面有机磷含量范围为78.40～254.27 mg/kg。土壤剖面无机磷组分以钙磷和铁磷为主,分别占无机磷总量的29.67%～67.58%和21.90%～52.29%。除酸模群落下0～6 cm土层外,3种植被群落下土壤无机磷含量均随着剖面深度增加而增加,而有机磷含量则随着剖面深度增加先急剧降低后逐渐升高;土壤铝磷和铁磷含量总体上均随着剖面深度增加而降低;除酸模群落下0～6 cm土层土壤闭蓄态磷外,其他土壤剖面闭蓄态磷和钙磷含量总体均随着剖面深度增加而升高。研究区3种植被群落下土壤铝磷、铁磷和有机磷存在表聚现象,酸模群落下土壤剖面表现最为显著。研究区植物对土壤磷素吸收利用是磷素形态转化和表聚的驱动力,而钙磷是各形态磷表聚的主要来源。

藻华聚集的环境效应:对凤眼莲生态学性状的影响

化肥的过量使用,工业、生活污水的直排以及农业径流等多种因素,导致当前中国的主要河流、湖泊等均出现了因氮磷过量累积而造成的水体富营养化现象;而伴随该现象发生的是周期性水体蓝藻水华,对水生态环境以及当地居民生活、社会生产活动等造成了严重的不良影响。而在各种治理蓝藻水华和水体富营养化的措施中,原位种养水生植物因具有生态、环保和投入少等优点而成为首选措施。然而,在水生植物种植过程中,蓝藻大量聚集后将会对植物的生态性状产生何种影响,需要深入研究。通过研究藻华聚集后对水生植物的生理生态的影响,有助于揭示藻华规模性爆发引起水生植物消亡的深层机制和更好地发挥植物的水体生态修复功能。以凤眼莲为研究对象,探究不同蓝藻水华聚集下对凤眼莲生态学性状的影响及植物的应答响应。结果表明:藻华聚集后2 h内植物根区水体溶氧会被耗尽,Eh降至-200 m V,形成厌氧、强还原环境从而对凤眼莲产生胁迫作用;植物叶片、根系中N、P及可溶性糖含量上升,K含量下降,表明凤眼莲对环境胁迫有较强的应答响应;添加60 g·L^(-1)处理的根系活力持续增强,添加120 g·L^(-1)处理的根系活力在胁迫的前3 d增加、随后呈快速下降的变化趋势;植物根系长度、生物量和根系/茎叶比值呈持续下降趋势,表明在超过了凤眼莲的抗逆能力后,就开始出现根活性降低、生物量下降、K^+含量下降等对逆境胁迫的应答现象,植物的新陈代谢受阻,植物开始死亡,表明藻华聚集后水体生态环境恶化,对凤眼莲产生的重度胁迫是导致植物死亡的主要原因。

水生植被原位恢复对底泥磷释放的影响

选取太湖五里湖水生植被生态重建大型围隔(105 m2)为试验区,进行了水质和沉积物内源释放2a的同步跟踪监测。结果表明,围隔内挺水植物区和沉水植物区PO34-—P和NH4+—N的年平均浓度分别比围隔外对照区下降了54.6%,46.7%和17.1%,13.8%;围隔内水质得到明显的改善。通过室内静态模拟不同实验区沉积物中磷酸根的释放实验,发现围隔内沉水植物区和挺水植物区PO34-—P的释放速率的年平均释放速率分别为0.23±0.42mg/(m2.d)和-0.38±0.65mg/(m2.d),明显低于围隔外对照区﹝1.13±1.31mg/(m2.d)﹞。因此重建和恢复湖泊水生植物系统能有效抑制内源磷酸盐向水体的释放。

五里湖不同疏浚深度沉积物对氮磷释放的影响

对太湖东五里湖区污染沉积物样模拟了3种不同疏浚深度（0cm、30cm和60cm）下的60d形态氮磷释放实验,并对沉积物间隙水中氮磷的变化进行了分析。研究结果表明：疏浚与未疏浚比较,疏浚初期的0-10d内,沉积物对上覆水NH4^＋-N、NO2^--N和TN释放增大,NO3^--N释放减小,与疏浚后沉积物扩散层变薄和好氧环境的抑制有关,而对PO4^3--P、TP疏浚后次日出现短暂的释放现象外,此后均处于明显的磷释放受抑状态;疏浚约10d后,沉积物各氮磷形态释放出现分异现象,沉积物对水体的TN和TP释放受到显著抑制,其中20d后上覆水中NH4^＋-N含量的上升和PO4^3--P的缓慢增加,预示着底泥疏浚后仍有内源负荷回复的可能。

沙土覆盖和沉水植物措施对污染沉积物氮磷释放的影响

采用沙土覆盖和疏浚疏松以改善疏浚表泥紧实度。研究了沉水植物重建和沙土覆盖等表层改良方式对污染湖泊底泥营养盐释放的组合控制效果。结果发现,对于未种植菹草处理,不同泥沙掩蔽方式在短期内均能显著降低沉积物中氮磷营养盐的释放速率,但随着时间的延长,氮磷释放速率有回复增加的趋势;而沉积物泥沙掩蔽后(表层覆盖5cm土,表层覆盖5cm细沙),同时进行菹草种植后发现,与未种植菹草空白相比较,氮磷释放速率均有明显的降低;不同改良方式间的比较结果发现,疏浚疏松后进行菹草种植对沉积物营养盐的释放控制效果最佳。

《环境化学》课程教学实践与改革探讨

《环境化学》是环境专业中一门非常重要的基础必修课程,囊括了多方面的知识,其教学效果直接影响学生对环境问题的认识能力以及对本专业的学习兴趣.本文通过查阅文献资料以及与专业教师交流的方法,对该课程的教学内容与教学方法进行分析研究,以提高学生的学习兴趣与教学质量.

黑藻生长对塌陷区污染水体间隙水中氮、磷营养水平的影响

本实验利用淮北东湖污染水体、沉积物与沉水植物黑藻.通过室内36d的人工模拟生态培养实验,研究了沉水植物生长过程对间隙水中NH4+-N和PO43--P浓度的动态影响,结果表明:随黑藻生长和生物量增加,污染沉积物间隙水中NH4+-N含量逐步降低,表现出沉积物-水界面氮的释放通量与黑藻生物量存在负相关性;间隙水PO43--P含量则随沉水植物生长同样呈衰减的变化趋势,磷释放通量与黑藻生物量同样存在负相关性.反映沉水植物在沉积物的生长过程中对氮磷吸收的生物地球化学机制是相似的.恢复污染湖泊水生植物生态系统是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一.

太湖沉积物-水界面生源要素迁移机制及定量化——2．磷释放的热力学机制及源-汇转换

室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a．

太湖五里湖生态重建示范工程——大型围隔试验

五里湖是太湖北部富营养化程度最为严重的一湖湾．从2004年1月起,为了改善水质,重建五里湖生态环境,在五里湖南岸建立了一个面积为10×104m2示范工程试验区,采用多技术措施集成应用,开展湖泊生态重建技术研究．经过近2年的生态重建研究与实践,在示范工程试验区内建立了挺水植物、浮叶植物和沉水植物群丛23个,水生植物种类从生态重建前的零上升至15科、22属、32种,水生植物的多样性指数(Shannon-Wieher index)达到2．33,覆盖度达到40％- 55％．水质监测结果表明,示范工程区内水体的TN、TP、NH4-N、NO3-N、NO2-N及PO4-P的平均值分别比示范工程区外下降了20．7％、23．8％、35．2％、21．1％、45．6％和54．0％,TN、TP分别下降至2．50mg／L、0．080mg/L以下,水质得到明显改善,达到或低于“浅水湖泊稳态转换理论”指出的向“稳定清水态”转换的临界值,水体透明度(SD)平均值也有较大幅度提高,平均从0．39m提高至0．70m;初步实现湖泊水体从藻类占优势浊水态向大型水生植物占优势的清水态转变．因此重建与恢复湖泊生态系统要从沿岸带着手,首先重建湖滨带结构与功能,通过湖滨带水生生物一系列反馈机制, 逐步改善湖泊水质,最终实现沉水植被恢复;湖泊敞水区应主要采用生物操纵技术措施来实现湖泊生态恢复．

苦草繁殖生态学研究

通过太湖野外调查、室内培养、种子与块茎萌发及幼苗生长试验，对太湖苦草（Vallisneria natans）种群的繁殖生态特征进行了研究。结果显示：1）苦草分配于有性繁殖部分的生物量较无性的大，分别占总生物量的25．0％±13．8％和10．1％±7．0％。雌花数与座果率平均分别为22．9±13．8朵·株^-1和73．3％±17．9％。雄株可以产生11-33个佛焰苞，每个佛焰苞内平均含有364±38朵雄花，每个雄花产生的花粉为128-184粒。每个果实内种子丰富，多达150-360粒，估算太湖苦草种群立地种子量可达1．68×10^4-1．01×10^6个·m^-2.但每年种群主要来自地下块茎和匍匐茎，水深、风浪等可能是种子苗难以在湖泊中定植成功的主要因素。2）苦草的块茎数量较大，平均90-226个·m^-2，是种群发展的强大物质基础。3）温度、光照、基质及种子保存方式与时间长短对种子发芽率均有较大影响。10℃时种子发芽率较低，仅8．35％±1．89％；20℃时发芽率较高，为56．73％±6．42％；30℃时发芽率有所降低，为43．55％±4．34％。种子发芽对光照有一定要求，20℃、无光条件下，种子发芽率下降63．6％。在没有湖泥为基质的情况下，发芽率下降36．5％。此外，随干燥保存时间增加，种子发芽率下降。4）块茎发芽对光照需求不大，但温度对块茎的发芽率有较大影响，10℃时发芽率为20．3％±5．7％，20℃时较高，达90．2％±12．6％，30℃时发芽率降低至60．4％±7．6％。5）光照对幼苗生长有一定影响。有光照的幼苗伸长生长比无光条件下慢，但生物量积累较大，有光的苗生长速度平均为0．56-0．70cm·d^-1，无光的为0．86-0．96cm·d^-1。试验结果还显示，苦草的块茎苗初期的伸长生长主要依赖于基部的根茎生长。6）根据研究结果认为，在湖泊中恢复苦草种群应主要利用地下块茎，种子只适用于相对静止的浅水池塘种植。

城市浅水型湖泊底泥释磷的通量估算——以南京玄武湖为例

以南京玄武湖为研究对象,通过静态条件下5℃、10℃、15℃、25℃、35℃玄武湖底泥释磷室内实验计算玄武湖释磷速率,得出底泥释磷速率与上覆水温度的关系,进而算出玄武湖北湖每年磷释放量为0．815 t,东南湖每年磷释放量为 1．013t,西南湖每年磷释放量为0．266t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．094 t．根据费克定理,建立了间隙水扩散模型,利用模型计算玄武湖北湖每年磷释放量为0．799 t,东南湖每年磷释放量为0．983 t,西南湖每年磷释放量为0．232 t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．014t．在不考虑外源污染的情况下,由底泥磷释放造成的内源污染使玄武湖磷浓度年均维持在 0．101 mg/L,超过湖泊富营养化磷标准,因此,在切断外源污染的情况下应采取措施治理磷的内源污染．

水葫芦生态工程措施对太湖竺山湖水环境修复效果的研究

采取以水葫芦(Eichhornia crassipes Solms)等为代表的生态工程措施净化污染水体,成为污染水体治理的发展趋势。在太湖流域,虽然已有多年的工程措施经验,但尚无针对该种生态工程措施实施过程中对水质改善影响的系统性研究,为此对2011年太湖竺山湖种养66.7 hm2水葫芦期间水体营养盐吸收和水质净化效果进行了调查研究,结果表明:受风浪扰动等水文气象条件的影响,工程区内外水体交换强烈,水体透明度、p H等基本理化指标变化不明显,水葫芦种养区内未出现厌氧现象,水葫芦工程措施对颗粒物及蓝藻具有滞留效果,使得水葫芦种养区水体TN、TP含量较高,其变化幅度分别为1.13~3.30、0.085~0.165 mg·L-1,低于外围水体中TN、TP含量;受气温及水流等影响,水体中蓝藻密度在8月份达到高峰,放养区内叶绿素含量为77.97 mg·m-3,同期边缘和外围含量分别为84.40、86.84 mg·m-3,植物根部叶绿素含量较高,表明水葫芦根须对蓝藻细胞具有较强的拦截作用。全年收获20000 t水葫芦,从水体中共带出N、P、K的量分别为19.8、2.4、44.5 t,表明规模化种养以水葫芦等为代表的生态工程措施具有较好的水体净化功能,为扩大利用水葫芦等速生漂浮植物建立的'移动湿地式'生态工程措施治理较大面积富营养化水体提供了依据。

富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为.结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面.由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大.蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67 m2g和0.005 cm3g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙.蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应.蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.