“新工科”背景下生态监测与评价课程思政改革举措

“立德树人”是教育的根本任务。文中围绕生态文明思想融入混合式教学的生态监测与评价课程思政教学改革所面临的关键难点和主要举措进行介绍,指出专业知识与思政教育融合、课程思政的科学考核评价是思政教学关键的难点所在。结合线上线下混合式教学,从课程体系顶层设计、生态文明思政案例挖掘、“环球眼”兴趣团队建设、课程思政考核体制优化、教学反思和教师队伍强化等方面提出主要的改革举措,以期实现新工科背景下多渠道思政教育的协同效应,培养具备美丽中国建设素质和能力的一代新人。

三角形管球模型的多孔介质渗透系数理论研究

渗透系数在环境、化工、岩土、水利、油气开采、核反应堆等许多工程领域都是极为重要的参数,然而该参数的理论预测极为困难。渗透系数理论公式较少,很多经验公式又因包含物理意义不明的经验常数导致适用范围狭窄,预测偏差多为1~3个量级。拟通过理论推导建立一个适用范围广、预测偏差小的渗透系数理论计算式。根据渗透材料性质和渗流特性建立了三角形管球渗流模型,假设渗流阻力由管流和球绕流的黏性阻力引起,利用流动阻力理论推导得到渗透系数理论计算式。为验证计算式的准确性,测试了福建省南平市中心城区46个土壤样品的平均渗透系数,还收集了来自文献的11组试验测试数据。结果表明,理论计算结果与文献数据平均偏差为48.74%,与试验数据平均偏差70.21%,偏差低于目前应用较广泛的Kozeny-Carman方程。

南平市不同地势土壤含水率与土壤粒径分布的关系

通过对南平市丘陵地区平地和坡地2种地势土壤含水率和土壤粒径分布的空间变化进行分析,揭示南平市丘陵地区不同地势土壤水分与土壤结构之间的相关性,为南平市海绵城市建设提供理论依据。结果表明:平地和坡地2种地势土壤含水率较高,分别为30.43%、22.74%,且存在显著差异(P<0.05);空间分布上,平地土壤pH值、含水率和容重平均值均比坡地高。2种地势土壤均以粉粒为主,其次为砂粒,黏粒含量最低,坡地体积分形维数略高于平地,平地土壤均匀性较好。平地土壤含水率受极细砂的影响较显著;坡地土壤含水率与粉粒、极细砂均显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关。2种地势土壤分形维数与粉粒均显著正相关,表明土壤分形维数受细颗粒含量的影响最为显著。

武夷山茶园土壤中五种重金属的化学形态和生物有效性

测定了武夷山茶园土壤中5种有毒重金属(汞、镉、铅、铬和砷)的总量和形态分布,运用风险评价编码法(RAC)评价与比较重金属生物有效性,通过次生相与原生相分布比值(RSP)法解析重金属的自然与人为来源,并利用相关系数分析土壤理化性质对重金属形态组分的影响.结果表明:(1)Cd以离子交换态为优势形态;Hg和Pb以残渣态为优势形态;Cr和As元素以残渣态为主.(2)RAC法评价的污染程度大小排序为:Cd>Pb>As>Cr>Hg.其中,Cd以人为来源为主,Hg在很大程度上受农业活动的影响,Pb受人为来源影响不显著,Cr和As以自然来源为主,基本未受人为来源的影响.(3)重金属形态受土壤理化性质的影响与元素属性有关.(4)5种重金属对比得出,武夷茶区土壤Cd富集最显著,生物有效性最高.因此,该茶区应首要关注Cd的污染并采取相应防控措施.

太湖北部流域水化学特征及其控制因素

为了解太湖北部流域主要河网区水质受该流域地质状况、岩石和土壤的化学风化作用以及人类活动的影响等方面,对太湖北部流域河网区主要河道水体中的主要离子进行了采样研究。结果表明:太湖北部流域水体中的TDS平均值为355.74mg·L-1,变化范围为276.08～681.54mg·L-1,其中Ca2+和HCO3-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的46.2%和48.9%;其次是Na+和SO42-,分别占阳离子和阴离子总量的35.9%和27.5%。进而判断出该流域水化学类型是以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO3--Ca2+-Na+型。再从离子的自然起源和人类活动角度分别对水化学类型的控制因素进行分析,一方面利用吉布斯分布模式投点作图得出结论:其离子自然起源的优势机制是岩石的风化作用,而蒸发-结晶和大气降水的输入作用十分微弱,这与该流域的水文、地理、地质背景相一致;另一方面通过SPSS软件的相关关系分析得出结论:NO3-、SO42-、K+、Ca2+和Mg2+的相关性较强,与Cl-也呈正相关,说明水体中这些主要离子都具有共同的来源,其中NO3-的较高含量(平均值为14.74mg·L-1)反映了该流域受人类影响较大。尤其是NO3-与SO42-的相关性达到0.83,再次说明氮污染对该流域水体的酸化和水质变化有较大影响。

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.

武夷山茶园土壤重金属环境风险等级评价及溯源分析

为研究武夷山茶园土壤重金属环境风险现状及来源,通过多元统计对土壤中8种主要重金属元素的含量特征进行描述,并结合潜在生态风险指数进行评价,利用主成分分析来源。结果表明:(1)研究区土壤重金属Pb、Cd和Hg显著富集,分别是福建省土壤背景值的2.2、3.6和2.6倍;(2)Cu、Zn、Pb、Cr、Ni和As风险等级"低";Cd、Hg的风险等级以"中"和"较重"为主。整体茶园土壤综合潜在生态风险以"中"和"重"为主(78.9%)。(3)Pb为交通源因子;Cu、Cr和Ni的主要来源于成土母质;Hg为农业源因子;Zn受到自然地质背景和交通运输的共同控制;Cd除了交通源还有农业源。由于Cd和Hg元素的潜在生态风险高,因此,应特别注意茶园农业源的影响。

茶园土壤重金属空间分异及风险评价

为研究武夷山茶园土壤重金属分布的空间变异性,采集武夷山不同生态区域条件下的茶园土壤样品,检测其Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Hg元素含量,并运用单项污染指数法、综合污染指数法和潜在生态危害指数法对不同区域茶园土壤重金属进行风险评价。结果表明:茶园土壤中不同种类元素的含量差异显著,不同生态条件下同种元素也具有一定的空间分异特征。其中,自然保护区茶园土壤Cd和Hg累积最为显著;生态区茶园土壤的Cu、Zn、Pb和Cr有一定累积;景区茶园土壤的Pb、Cr、Cd和As含量符合有机茶产地环境条件标准,但Hg略微累积。土壤综合污染指数评价的结果表明,保护区污染最为严重,生态区次之,景区尚无污染。各区域污染物的分担情况也不尽相同,其中各区域中Hg的分担率都较高(>25%)。潜在生态风险指数评价的结果显示,Cu、Zn、Pb、Cr和As在各茶园的风险等级为"低",属于轻微生态危害;Cd和Hg在保护区的风险等级以"重"为主,在生态区分别以"中"和"较重"为主,在景区则以"低"和"中"为主。各区域综合潜在生态风险危害大小为:保护区>生态区>景区,并应警惕Cd和Hg的潜在生态风险。

武夷岩茶主产区土壤及茶叶微量元素分布特征

为研究武夷岩茶主产区土壤及茶叶中微量元素的分布特征,采集武夷岩茶主产区(名岩区和丹岩区)土壤和茶叶样品,检测Co、Mo、Se、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、As和Hg十种微量元素含量,并运用相关性分析土壤对茶叶微量元素富集的影响。结果表明,名岩区土壤累积的微量元素(除As外)含量不如丹岩区丰富。茶叶对不同元素富集系数值差异明显,对Cu和Hg的富集能力最强,对Zn、Se和Cd的富集能力较强,而对非必需元素As、Pb和Cr的富集能力最弱。两茶区茶叶中Hg和Co含量差异最大,土壤元素含量对茶叶中微量元素含量影响很大。名岩区的土壤和茶叶样本中微量元素含量均在国家标准范围内;丹岩区的部分土壤样本中Cu、Cr含量超出茶叶产地标准限值,但茶叶样本均在安全范围内,且Co含量较高。

武夷山茶园土壤汞、镉和砷形态及茶叶有效性特征

通过测试武夷山19个茶园土壤及茶叶中的Hg、Cd和As元素全量及土壤元素化学形态组成,分析3种元素对茶叶的有效性。结果表明:土壤Hg存在一定程度的富集,以残渣态和强有机态为优势形态;Cd富集最严重,且以离子交换态为优势形态;As符合无公害茶产地环境标准(NY/T 853-2004),且以残渣态为主,占总量的70.35%。茶叶Hg、Cd、As含量属于安全范围内,均值远低于《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量(NY659-2003)》标准限值。土壤Hg、Cd和As的生物可利用性系数及富集系数值比较得出,土壤Cd生物可利用能力最强,As次之,Hg最弱;茶叶对土壤Cd、Hg富集能力较强,对As富集较弱。总之,土壤元素种类和化学形态组成更大程度上决定了元素活性、迁移与转移能力。

山区性小流域水化学特征及物源贡献研究——以武夷山九曲溪流域为例

通过对武夷九曲溪流域地表水体化学组成的分析,运用离子三角图、端元图和Gibbs图定性分析了流域的化学特征、岩性来源控制和主要自然作用机制,运用主成分分析定量判断离子的主要来源,并计算流域风化速率和碳汇作用.研究结果表明:(1)九曲溪流域水化学类型为重碳酸盐类钙组Ⅰ型水,并以硅酸盐矿物风化产物为主要来源,碳酸盐矿物风化产物次之.(2)流域水化学特征整体上受岩石风化和大气降水共同影响.(3)物质来源以碳酸岩和硅酸岩为主,贡献率超过50%.(4)流域的化学风化速率为27.91 t·km^(-2)·a^(-1),大气CO_2消耗量为1.01×108mol·a^(-1),消耗率为5.40×105mol·km^(-2)·a^(-1).结果揭示了湿热季风区流域化学风化对碳汇作用的重要性,以及流域内岩性、气温、降水量以及土地利用类型等因素对物源贡献的复合作用.

土地利用对红壤丘陵区小流域土壤侵蚀和养分流失的影响

以南方红壤丘陵区两个邻近小流域为对象,结合野外测试、数理模型及^(137)Cs示踪技术,系统分析了各流域土地利用对土壤侵蚀、养分含量及流失量的影响.结果表明,研究区土壤^(137)Cs集中分布于0—40 cm土层,背景值为1823.94 Bq·m^(−2).土壤侵蚀以裸地最为突出(土壤侵蚀量范围为866.11—1809.52 t·km^(−2)·a^(−1)),旱地(137.25—796.43 t·km^(−2)·a^(−1))和茶园(85.17—1616.38 t·km^(−2)·a^(−1))次之,其中,人为干扰下茶园土壤侵蚀量空间差异显著,草地和林地的土壤侵蚀量皆在允许侵蚀范围内(<500 t·km^(−2)·a^(−1)),水田基本不发生侵蚀.土壤有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量具有不同程度的表聚现象,前两者主要来源于植被凋落物,后者受施肥影响为主.人为干扰越强的茶园土壤养分流失量主要受土壤侵蚀影响呈现较大的流失潜力,应予以重点关注.因此,聚焦红壤山区多个邻近小流域土壤侵蚀和养分流失对土地利用的响应研究,可以为我国南方红壤丘陵山区小流域水土保持和面源污染防控提供理论参考.

福建省南平市9种常见园林植物的耐淹性评价分析

为给园林植物在海绵城市建设中的应用提供科学依据,选取福建地区9种常见的园林植物开展水淹胁迫试验,通过观测形态及叶片叶绿素相对含量(SPAD)、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶活性(POD)活性的变化,并运用隶属函数法对其耐淹性进行综合评价。结果表明,9种园林植物的耐淹能力强弱依次为络石>马缨丹>凤仙花>天门冬>鼠尾草>蓝花丹>秋海棠>凌霄>金苞花,该结果与水淹胁迫下的形态表现基本一致,因此络石、马缨丹、凤仙花与天门冬可作为优选植物配置于福建省南平市海绵体设施的水陆交接区。

武夷山市区土壤重金属积累及5种阔叶树富集特征

采集武夷山市区香樟、广玉兰、紫薇、悬铃木和杜英5种行道树叶片及土壤样品,检测Cu、Zn、Ni、Cr和Pb共5种重金属含量,并运用多元统计法分析土壤重金属成因及5种树种的重金属富集系数。结果表明:研究区土壤重金属Cu、Zn、Ni、Cr和Pb存在不同程度的富集,分别是福建省土壤元素背景值的3.3、4.7、2.6、6.1和2.7倍;5种树种叶片的重金属含量有显著差异,广玉兰对重金属富集能力显著,可成为武夷山市行道树主力。

环境监测实验课程的教学改革探讨——以武夷学院为例

通过剖析《环境监测实验》课程在武夷学院实际教学过程中的具体问题,提出相应的教学改革措施。文中主要建议以学生为主体的探讨式和任务式结合的教学方法,引入多媒体教学并注重实验过程考核,强化教学效果。最后结合课程特点强调融合工作过程导向进行职业技能培训,利用科研资源,建立科研、实地环境监测相结合的教学体系,进一步提高学生社会竞争力。对地方院校环境工程专业的环境监测实验教学具有重要的借鉴意义。

《给水排水工程》课程教学改革探讨——针对应用型本科院校环境工程专业

通过剖析《给水排水工程》课程在武夷学院实际教学过程中的具体问题,提出相应的教学改革措施。文中主要建议结合专业培养方案和学生实际掌握知识情况来设计、整合教学内容;探索多元教学方式,引导和激励学生注重学习方法、重视设计实践环节,加强自主学习能力,全面提高专业综合素质;同时,增强教师自身的实践能力,提高实践教育的质量。

农村生活污水处理技术模式与进展

农村生活污水造成的环境污染问题亟待解决。文中分析了农村生活污水的特点、处理现状和存在的主要问题,探讨了农村生活污水处理的集中式和分散式两种主要处理模式。由于我国农村生活污水以分散式为主,而这方面的研究较少,文中就分散式生活污水处理模式在国内外的研究现状进行了探讨,建议充分结合当地条件和处理要求,灵活的组合生物-生态污水处理技术,尽量使污水处理技术实现低能耗、优质化、资源化,实现农村水污染防治工作的良性发展,保护和改善当地的生态环境。

校园空气负氧离子浓度分布与空气质量评价

空气负氧离子浓度水平不仅反映了空气质量,还直接影响人们的舒适程度和健康状况。研究武夷学院空气负氧离子浓度含量发现,其受人类活动力度、海拔高度、空气流通状况、动态水体和植被分布等综合因素影响,并具有明显的气象变化和日变化特征。负氧离子浓度含量排序为:暴雨天>小雨天>雨后阴天>晴天;一日中上午>傍晚>中午。测量结果表明该校园整体空气质量等级达到四级或者三级,空气清新,有利于师生健康。

基于流域沉积物氮磷形态的生态风险评价——以沙溪流域为例

本文通过分析沙溪流域沉积物基本理化性质及氮磷形态的赋存特征,并运用单因子指数法与生物有效系数法评价氮磷元素的生态风险,揭示了沙溪流域沉积物氮磷含量的空间变化与环境意义.研究结果表明,沙溪流域沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)的含量范围分别为1.11%—2.37%、812.51—2038.29 mg·kg^(-1)、249.87—722.60 mg·kg^(-1),且下游河段较上、中游河段高;沉积物不同形态组分分布规律为有机硫化物结合态氮(SOEF-N)>铁锰氧化态氮(SAEF-N)>弱酸浸取态氮(WAEF-N)>离子交换态氮(IEF-N),不同无机磷形态含量大小顺序主要为金属氧化物结合态磷(NaOH-P)>钙结合态磷(HCl-P)>还原态磷(BD-P)>弱吸附态磷(NH_(4)Cl-P),且下游生物有效态磷(BAP=NH_(4)Cl-P+BD-P+NaOH-P)的浓度高于上、中游河段,磷释放的风险最大.单因子污染指数评价结果表明,氮存在轻度至重度的污染,并以中度污染为主,磷以轻度和中度污染为主;而生物有效指数法的评价结果显示氮以轻度污染为主,磷以清洁和轻度污染为主.考虑到研究区的环境状况特征,基于总量和形态综合评价的氮磷生物有效指数法可以更好地表征沉积物中氮磷的空间变化和生态风险.

闽北建溪流域表层沉积物营养元素分布特征及生态风险评价

为了解闽江上游流域沉积物环境的现状,本文研究闽北建溪流域表层沉积物中营养元素的分布特征及生态风险,描述了表层沉积物中有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)的含量分布,运用单因子指数法进行生态风险评价,并分析碳、氮、磷的比例,阐述其相关关系及其环境意义.结果表明,沉积物中TOC、TN和TP的含量均值分别为3.05%、1858.05 mg·kg^(-1)和624.68 mg·kg^(-1),对多数底栖生物处于安全范围; TOC的单因子污染指数范围为2.0—5.8,TN污染指数范围为2.3—4.4,TP指数范围则为0.4—1.7,具有潜在的生态风险;沉积物营养元素比值中TOC/TN均值为16.9,TOC/TP均值为53.7,TN/TP均值为3.2,表明建溪流域沉积物营养元素受内、外源共同输入影响,且以外源作用为主导,其中林地营养物质输出是沉积物营养累积的主要原因之一.总体而言,建溪流域沉积物TN的生态风险较高且主要受流域面源排放影响,TOC与TP的生态风险较低.因此,应着重加强流域氮素面源污染调查并对重点污染源加以严控,减轻流域总氮的生态风险.