中国河湖沼系统时空变化特征及驱动力影响分析

研究中国河湖沼系统的时空变化特征及迁移转换趋势,为合理分配和利用水资源、保护生态环境、保障经济健康可持续发展提供依据。将全国划分为长江、黄河、淮河、海河、珠江、松花江、辽河、东南诸河、西南诸河、西北诸河10个研究区,以1990、1995、2000、2005、2010、2015年全国土地利用类型数据为基础,采用ArcGIS空间分析法、转移矩阵等方法研究河湖沼系统水面率;采用皮尔逊相关系数研究5项影响指标(平均气温、年降水量、平均人口密度、GDP及单位面积粮食产量)与河湖沼水面面积的相关关系以定量分析河湖沼系统的变化驱动力。结果表明:(1)河湖沼系统主要分布在我国的东部地区,其中东北地区分布最为广泛,其次是长江区域中下游和西南地区;(2)我国河湖沼系统水面率1990-2010年基本保持在2%左右,2015年显著增加到2.7%,水面率总体上沼泽>湖泊>河流;(3)1990-2015年河湖沼主要与耕地、草地和林地之间发生地类的迁移转换,其中沼泽与草地间的迁移转化趋势更明显;(4)河湖沼系统面积与单位面积粮食产量及GDP相关显著,与平均气温、年降水量相关性较弱,而与人口密度的相关性最弱。人为因素与河湖沼系统变换相关性更显著,是河湖沼系统短期内时空变化的主要原因;自然因素对河湖沼系统时空变化的影响持久且稳定。

南丹矿区周边农田土壤质量综合评价研究

目前的土壤质量综合评价存在评价灵敏度高度依赖样本选取、评价结果不够全面、肥力指标选取比较主观等问题,应用受到限制.因此,本研究在现有土壤质量综合评价方法基础上,引入动态加权评估法,对土壤质量指数法进行改进,提出改进土壤质量指数法(I-SQI).通过实例进行I-SQI与改进的内梅罗综合指数法(I-NPI)和逼近理想解排序法(TOPSIS)的对比分析,发现I-SQI对不同状况的土壤都表现出较好的适用性,评价结果全面且灵敏性高,有效地解决了目前方法存在的问题.应用该方法对广西南丹矿区周边农田土壤进行综合评价,结果发现:(1)研究区土壤肥力处于中等及以下水平,可交换钙、粘粒、电导率、总氮、速效钾、容重这6个指标是影响研究区农田土壤肥力的关键指标;(2)研究区大部分农田存在重金属污染,As、Cd、Pb和Zn4种重金属元素是影响矿区土壤环境质量的主要污染因子;(3)研究区农田土壤质量以不及格和及格为主,亟需得到改善.本研究为土壤质量综合评价的发展提供了新的阶梯.

生物炭固定耐镉菌群对Cd^(2+)的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd^(2+)初始浓度对固定化菌剂吸附Cd^(2+)性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd^(2+)的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd^(2+)的吸附效果最佳,在Cd^(2+)浓度为20 mg·L^(-1)、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^(-1)的条件下,ZBCM对Cd^(2+)的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd^(2+)后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd^(2+)的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd^(2+)的吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir模型,说明吸附过程以单分子层内的化学吸附为主.结合FTIR和XPS结果来看,ZBCM对Cd^(2+)的作用机制主要有离子交换、配位络合和阳离子-π键、生物积累.

钛酸盐纳米管修饰玻碳电极对水体中Pb(Ⅱ)的电化学检测

为实现淡水中微量Pb(Ⅱ)的快速检测,通过水热法制备了一种钛酸盐纳米管(TNTs)电化学传感器,在Pb(Ⅱ)浓度为0.1~6μmol·L^(-1)的范围内呈现良好的线性关系,其电流敏感度和检测限分别为49.87μA·(μmol·L^(-1))^(-1)和0.08 nmol·L^(-1),明显优于原材料TiO2.从电解质pH、沉积电压、沉积时间3个方面优化了检测条件.循环伏安法和交流阻抗法的结果显示,TNTs修饰的玻碳电极具有良好的导电性能.X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱技术分析表明,TNTs优良的电化学性能归结于其表面丰富的可交换Na+和层间丰富的羟基基团.最后,探究了TNTs修饰电极在常见离子共存时的抗干扰情况,并将其应用于实际水源的检测,检测结果具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性.