基础实验试题B:自组光路测量光栅常量与液体中的声速

介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题B的出题思路、实验解析和答题情况.基础实验试题B主要包含3个小题:测量未知透镜的焦距,自组光路测量未知光栅的光栅常量和自组光路测量液体中的声速.试题对大学物理实验相关的内容进行重新设计,逐步递进引导考生完成光学元件基本参量的测量、光路搭建和光学应用3个光学实验经常涉及的核心要素,能够考查考生对光学基础知识的掌握程度、光路设计能力和动手搭建光路的能力.试题的答题情况在一定程度上反映了当前国内光学实验课程的教学效果和存在的短板,为实验教学的进一步提升提供参考.

广州市工业、交通区表层土壤中多环芳烃分布特征初探

在广州市的石化企业、发电厂、高速公路、机场等典型工业、交通区采集了28个表层土壤，分析其中多环芳烃（PAHs）的含量水平和组成特征，并初步评价和揭示土壤PAHs的污染程度和来源。结果表明：研究区表层土壤中PAHs含量分布存在较大的变异性，PAHs总含量分布于未检出～5543．5μg／k之间；单种PAH中芴（Flu）、荧蒽（Fla）、[艹屈]（Chr）和苯并[b]荧蒽（Bbf）的检出率较高，均在70％以上；采自废弃化肥厂遗址及旧机场的部分土壤受PAHs污染的程度相对较严重，PAHs的残留程度明显高于其他采样区的土壤；各采样区土壤中PAHs的组成以4环及4环以上化合物为主；根据PAHs的组成特征及Fla／Pyr特征比值可以初步推测高温燃烧排放是大部分研究区土壤中PAHs的主要污染来源之一。

红树植物凋落叶分解对土壤可溶性有机质的影响

研究红树林湿地土壤可溶性有机质（DOM）的来源、性质及其归宿对于揭示DOM在红树林湿地生物地球化学循环中的作用具有重要意义。采集了木榄（Bruguiera gymnoihiza）、秋茄（Kandelia candel）和桐花树（Aegiceras corniculatum）3种红树植物的新近落叶进行室内48 d分解实验,探讨了凋落叶分解过程对土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（TDN）含量、C/N比（DOC/TDN）及紫外-可见（UV-Vis）光谱特征（A280、A240/A420和A250/A365比值）的影响。在48 d分解期间,3种红树植物凋落叶的输入均明显增加了土壤DOC的含量,其变化在分解第6 d最为显著,各凋落叶添加组比对照组平均增加了149%（秋茄）~196%（桐花树）,随后各凋落叶添加组土壤DOC含量呈下降趋势。与土壤DOC的变化不同,凋落叶输入后土壤TDN的变化与对照组的差异不明显,但木榄和桐花树添加组的C/N比在分解初期（第6天）显著高于对照组（P〈0.05）。凋落叶的输入亦在不同程度上增大了土壤DOM的A280值,降低了DOM的A240/A420和A250/A365比值。与土壤DOC的变化相似,凋落叶输入使DOM的UV-Vis光谱特征在分解初期（第6天）的变化最明显,其中桐花树凋落叶的影响最大,秋茄凋落叶的影响最小。结果表明：凋落叶输入使培养初期土壤DOM的含量和性质发生明显改变,DOM中大分子及芳香类组分增多、团聚化程度增加,DOM的生物可降解性变小。然而,随着分解的进行,不同凋落叶处理组之间土壤DOM的变化差异性逐渐缩小,并在分解后期与对照组趋近。

污染土壤中菲降解菌的分离鉴定及其降解能力

利用水-硅油双相系统富集培养和平板升华方法，从被多环芳烃（PAHs）污染的表层土壤中筛选分离得到10株能利用菲为唯一碳源和能源生长的菌株。这10株菌在无机盐培养基中10d内对初始质量浓度为50mg／L的菲的去除率为27．6％～55．3％，其中一些菌株混合可提高或降低菲的去除率；通过形态观察、生理生化指标测定及分子生物学分析（16SrDNA）等方法对其中3株具有较高降解能力的菌株（分别定名为PE0402—5，PE0902—1和PE1501—1）进行鉴定．这3株菌的16SrDNA序列分别与Gordonia，Mycobacterium以及Azospirillum 3个属的相似性达100％，99％和99％．结合分离菌株的形态、生理生化特征和16SrDNA基因序列的分析结果，初步鉴定菌株PE0402—5为戈登氏菌（Gordonia sp．）。PE0902—1为分枝杆菌（Mycobacterium sp．）。PE1501—1为固氮螺菌（Azospirillum sp．）．

地统计学方法在环境污染研究中的应用

空间自相关性是环境变量普遍具有的一个统计特征。地统计学方法是描述、模拟和预测这一类变量空间变异特征的有效工具。本文概述地统计学方法在环境污染研究中的应用情况,主要包括:通过变异函数分析来描述和模拟环境变量的空间分布结构;由克立格插值技术来估算环境变量在未采样点处的取值;采用多元地统计学方法研究多个环境变量间的空间相关结构;通过指示地统计学方法评价空间插值的局部不确定性以及进行环境变量空间分布的随机模拟等。同时结合实例分析,简要探讨了地统计学方法在描述、预测环境变量空间结构特征和空间相关分析方面的优势。

一株菲降解菌的生长特性及其对荧蒽和芘的降解能力

研究了一株固氮螺菌属(Azospirillum)的菲降解菌PE1501-1在不同培养条件(温度、初始pH值、菲初始浓度、共基质)下的生长特性,并初步考察了该菌株在液体培养基和土壤中对4环PAHs—荧蒽和芘的潜在降解能力。结果表明,在含菲50 mg/L的无机盐液体培养基中,该菌株的最适生长温度为30℃;偏酸性环境更有利于菌株生长,液体培养基初始pH 5.0时菌株生长最好;该菌株能耐受菲的初始浓度超过200 mg/L,但菲初始浓度较高时菌株生长出现较明显的延迟期;添加乙酸、溶解性富里酸或溶解性胡敏酸作为菲的共基质对菌株生长有短暂的促进作用;在液体培养基中菌株能以菲或荧蒽为唯一碳源和能源充分生长,并对荧蒽有一定程度的去除能力,但对芘的降解能力很低;将该菌株接种到灭菌污染土壤中,可有效提高菲、荧蒽或芘的去除效果。

耗散结构理论在环境承受阈研究中的应用初探

在提出环境承受阈概念的基础上 ,结合耗散结构的有关理论 ,对熵变方程在环境承受阈研究中的应用作初步探讨 ,并介绍了环境承受阈的具体分析过程 .

陆地生态系统对酸沉降的敏感性及其影响因素

陆地生态系统是酸沉降的最大接受者和缓冲者，故对陆地生态系统酸沉降缓冲能力及缓冲容量的研究是衡量酸沉降对生态影响和危害的中心环节。本文在总结以往研究的基础上，从陆地生态系统物质流各个环节的角度讨论了影响陆地生态系统酸沉降缓冲能力的各种因素，并提出了研究工作应注意的问题。

土壤中三卤甲烷(THMs)前驱物质流出的规律

通过室内模拟淋溶实验 ,初步探讨了以三卤甲烷生成潜能 (THMFP)为指标的土壤三卤甲烷前驱物质的流出规律 .结果显示 :土壤淋出液中THMFP的浓度与土壤性质特别是土壤中腐殖质含量、组成与卤代活性 ,模拟雨水的酸度及累积淋溶量等有关 .土壤中所含腐殖质的量越大、腐殖质的卤代活性越高且溶解迁移能力越强 ,则淋出液中THMFP的浓度越大 ;酸度最低 (pH3 0 )的模拟雨水淋洗下 ,淋出液中THMFP的浓度最低 ;模拟雨水的pH值愈低 ,土壤THMFP愈易流出 ;本实验条件下 。

环境土壤学实验课程的启发式教学探索——以土壤酸碱度测定实验为例

针对环境土壤学实验课程的特点及其传统"注入式"教学方法存在的弊端,该文论述启发式教学在环境土壤学实验课程应用的必要性,在此基础上以"土壤酸碱度测定实验"为例提出启发式实验教学模式的构建策略,从教学内容、教学环节及教学方法等方面探索启发式教学的具体应用方法及实施过程,并通过问卷调查分析启发式实践教学的效果及存在的问题,为今后进一步推广启发式教学在环境土壤学实验课程的应用积累经验并提供参考依据。实践表明,启发式教学的应用有利于激发学生的学习兴趣与学习主动性、促进学生对专业知识的理解和掌握,培养学生的独立探究能力。

木焦油污染土壤中微生物特性的空间变异性研究

运用地统计学方法研究了木焦油污染土壤中微生物量、微生物群落结构、微生物活性等的空间变异特征.分别采用26种主要磷脂类脂肪酸(PLFA)的总含量(totPLFA)、PLFA的第一主成分和第二主成分(PLFAPC1和PC2)以及土壤培养过程中CO2C的累积释放量(Cre)来表征土壤中的微生物量、微生物群落结构以及微生物活性.结果表明,多数微生物特性指标均存在不同程度的空间自相关性,其半变异函数曲线可用带块金效应的球状模型进行拟合.变量的空间相关距离在2.50～16.60m之间.PLFAPC1、totPLFA和Cre均具有较强的空间依赖性,其相对结构变差(由结构性因素引起的空间变异)分别为82.3%、79.6%和64.7%,而PLFAPC2不存在明显的空间依赖性.克立格空间插值图表明,样地中存在几处微生物相对密集分布且代谢活性较高的区域,其中优势微生物菌群是由PLFAs16:1ω7t,cy17:0,18:1ω7和cy19:0所表征的革兰氏阴性细菌.土壤中主要污染物多环芳烃含量和空间分布是影响微生物特性空间分布格局的重要因素之一.

土壤三卤甲烷生成潜能的测定

通过模拟由土壤进入水源中的有机物质在自来水净化系统消毒条件下所发生的卤化反应，探讨了测定土壤三卤甲烷生成潜能（ＴＨＭＦＰ）的方法，并对各种实验条件（如水土体积质量比、振荡时间、加氯量等）的设定进行讨论，确定了各实验条件分别为：过 ６０目筛土样，振荡 ４ ｈ，水样 ｐＨ为 ７.０± ０.１，反应温度２０℃，投加的氯的质量浓度为８ｍｇ／Ｌ，反应时间２４ｈ．

耗散结构理论在环境承受阈研究中的应用初探

本文在提出环境承受阈这个概念的基础上,结合耗散结构的有关理论,对熵变方程在环境承受阈研究中的应用作初步探讨,并介绍了环境承受阈的具体分析过程。

酸雨对植物影响的研究及其方法概述

本文介绍了酸雨对植物体以及森林生态系统产生影响的有关研究成果、酸雨生物效应及其主要研究方法,在此基础上指出了现有研究中存在的一些问题并提出了今后的研究方向。

植物根际促生菌(PGPR)对缓解水稻受土壤锌胁迫的作用

为解决农田重金属污染的严重环境问题,提出利用植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)来缓解农作物受重金属胁迫的科学设想。研究从大宝山污染土壤中筛选出的Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+耐性菌株,经鉴定为芽孢杆菌属(Bacillussp.DBM),菌株DBM具有产吲哚乙酸(IAA)和ACC脱氨酶能力,但无产铁载体能力。盆栽试验结果表明,菌株DBM在水稻受重金属Zn(600mg.kg-1)胁迫时能有效保护并促进水稻的生长,使其地上部和地下部干重比不加菌处理对照分别提高97.8%和77.2%。另外,菌株DBM可以增加土壤中Zn的有效态含量,但不能增强水稻对土壤Zn的吸收能力。相反,在Zn600处理下,水稻地上部和地下部Zn浓度分别比不加菌处理对照减少15.1%和19.9%。但由于促生效果也极为显著,其地上部和地下部Zn总量仍分别比不加菌处理对照增加74.2%和48.6%。

植物吸收、迁移和代谢有机污染物的机理及影响因素

植物对有机污染物在环境中的归趋行为具有重要影响。分析了植物吸收、迁移和代谢有机污染物的相关机理,重点介绍了植物根部和地上部对有机污染物吸收的过程及规律,指出利用脂质-水分配系数(Klip)代替辛醇-水分配系数(KOW),以及考虑植物碳水化合物的影响,可以更准确地评价植物对有机污染物的吸收能力;探讨了利用蒸腾流浓度因子(Transpiration stream concentration factor,TSCF)指示有机污染物从根部往地上部迁移能力的可行性及其相关研究进展;简要介绍了有机污染物在植物细胞内的代谢过程及所涉及的酶系;进而从加强吸收机理研究、考虑有机污染物的代谢和毒性、完善预测模型构建等方面对该研究领域进行了展望。

植物根际促生菌辅助红麻修复铅污染土壤

通过盆栽实验研究土壤Pb浓度对经济作物红麻(Hibiscus cannabinus)生长、富集及转运Pb的影响,并将具有较强Pb抗性的植物根际促生菌(PGPR)DBM1(Arthrobacter sp.)接种至红麻根际,考察Pb胁迫下PGPR对红麻的促生作用,以探索利用PGPR辅助重金属耐性植物红麻对Pb污染土壤进行植物稳定修复的可行性。结果表明,土壤Pb浓度和接菌处理均显著影响红麻的生长。红麻对Pb具有较高耐性,可通过将Pb富集在根部,并抑制其向地上部转移,从而在中低Pb(Pb400和Pb800处理)污染土壤中良好定植和生长。土壤Pb浓度达到1600 mg·kg-1时,红麻生长开始受到Pb胁迫的抑制,红麻通过自身胁迫抵抗机制缓解Pb毒性。接种DBM1可有效促进红麻的生长,提高红麻叶绿素含量。DBM1对红麻的促生作用是由胁迫诱导的特性,在高Pb胁迫下促生效果更显著。因此,可利用植物根际促生菌DBM1辅助红麻对高Pb污染土壤进行植物稳定修复,在促进红麻生长的同时,有效抑制Pb向红麻地上部的转移。

华南地区土壤中不同结合态腐殖质的三卤甲烷生成潜能

通过提取土壤中各结合态腐殖酸组分 ,研究华南地区不同土壤类型、不同结合态腐殖酸的三卤甲烷生成潜能 ( THMFP) .结果表明 :1稳结态腐殖酸 ( H2 )的 THMFP最大 ,其次是松结态腐殖酸 ( H1 ) ,紧结态腐殖酸 ( H3)的 THMFP最小 ;2各土样不同结合态腐殖酸中 ,基本上是富里酸 ( FA)的 THMFP大于胡敏酸 ( HA)的 THMFP;3同属铁铝土纲的麻红壤、赤红壤和砖红壤 3者中 ,砖红壤各结合态腐殖酸的 CHCl3生成量最小 ;4水稻土和湿潮土两者各结合态腐殖酸的 CHCl3生成量的变化规律基本一致 .

广东省主要土类的三卤甲烷生成潜能(THMFP)

通过振荡浸出实验 ,测定了广东省几种主要土类的三卤甲烷生成潜能 (THMFP) ,比较了土壤浸提液中溶解态 (可过滤态 )有机物与悬浮态 (不可过滤态 )有机物在形成三卤甲烷 (THMs)中的作用 ,并对影响土壤THMFP的各种因素进行讨论 .结果表明 :①各主要土类表层土中 ,未过滤浸提液的整体THMFP(b THMFP)含量范围为 :0 7～ 3 6 8μg/g土 ,中值为 1 0 6μg/g土 ;过滤浸提液的THMFP(指可溶性有机物的THMFP ,即d THMFP)含量范围为 :0 5～ 2 1 2 μg/g土 ,中值为 3 9μg/g土 ;其中 ,1 9号石灰土的b THMFP和d THMFP最高 ,2 0号紫色土的b THMFP最低 ,5号赤红壤的d THMFP最低 .②总体上 ,悬浮态有机物对THMs生成量有较大的正贡献 .③影响土壤THMFP的因素主要是有机质含量、各种氧化物含量、土壤发生层次。

土壤中三卤甲烷前驱物质面源负荷估算模型

土壤中的三卤甲烷 (THMs)前驱物质在降雨过程中产生对水体的面源污染负荷。建立了一个以三卤甲烷生成潜能 (THMFP)为指标的面源污染负荷估算模型。模型由降雨—径流模型和污染物输出模型两部分组成 ,用以实现对不同土壤条件、降雨条件下THMFP面源污染负荷的估算。