胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.

试论环境生物地球化学

本文从理论上探讨了环境生物地球化学这一新兴交叉学科的形成过程和发展机制,尝试性地提出了该学科的定义和科学使命。着重强调,环境生物地球化学应该服务于环境保护和生态建设;以此可以预料,生物—非生物复合系统中原生/次生化学污染物质的生物地球化学循环的研究,将为有利于全球污染控制和原生与次生化学污染引起的生态恶化和地方病防治的环境战略制定和目的于节省地球自然资源的生态设计提供科学依据。

深水人工湖环境生物地球化学过程研究：以贵州红枫湖-百花湖为例

红枫湖和百花湖地处长江支流乌江水系猫跳河流域,位于黔中人为活动高强度地区,具低纬度-高海拔的地理区位;是河道型梯级开发的人工湖,具碳酸盐岩的地质背景、水寄宿时间小、水深变幅大、水体多功能、农区与覆水区镶嵌等重要特征。红枫湖表层沉积物Pb稳定同位素组成表明其污染具多源特征;剖析百花湖-红枫湖"突发性"水质恶化相互关联水质指标表明"湖泊黑潮"是特定季节、特殊气候条件下,沉积有机质生物氧化作用的耦合;脱氮过程受阻的pH控制导致亚硝酸根浓度增高;维护该湖泊水系环境质量需预防工业污染、流域侵蚀、生活污染并综合治理湖区。

海洋沉积物中铁-磷积累的环境生物地球化学过程

通过揭示南海北部陆坡沉积物柱状样中铁、磷和碳酸钙等的赋存特征,结合现代表层海水中磷与水温、溶解氧的关系,讨论了海洋沉积物中铁-磷积累的环境生物地球化学过程.结果表明,沉积磷与碳酸钙的含量随深度的变化呈相反趋势,而沉积铁与碳酸钙的含量变化基本一致,这与冰期时表层海水温度降低而二氧化碳含量增高,使部分陆源磷溶入海水刺激了海洋初级生产力,从而导致生源碳酸钙在沉积物中积累的生物地球化学过程有关,也与海水中来自大气和海洋植物光合作用的氧,促使铁的氧化而加速沉淀到沉积物中有关.沉积物柱状样中可溶性铁和磷结合态(Fe-P)的含量变化,能够敏感地反映来自气候和环境变化的影响,表明了沉积物中铁和磷结合态的积累特征与赋存状况.对古气候和古环境变化具有指示意义.

平原河网河流氮素的环境生物-地球化学行为定量关系及水环境效应

主要讨论了高、中、低悬浮物含量的3类平原河网河流氮素的环境生物-地球化学行为定量关系及水环境效应。春、秋、冬季,作为主航道的高悬浮物含量河流的总氮、有机氮再悬浮速率>反硝化速率和氨化速率,产生水体总氮、有机氮的来源增量效应。冬季至下年度初春,3类河流氮素的氨化速率>硝化速率>反硝化速率,产生水体氨氮、硝氮的来源增量效应。其他季节,各形态氮素均存在去除效应。环境生物-地球化学行为使水体氮素含量呈周期性循环,并在春季至下年度春季完成1个循环周期。水体各形态氮素含量均存在上下限极值,氮素下限极值的存在保证了水生生态系统有充足的有机氮储备和生物可利用氮源的充分供给。

河流水污染物环境生物-地球化学过程定量分析的技术方法

本文运用水体中各类物质平衡原理,通过适当的测量和模拟,分别讨论了水生植物作用显著和不显著两种状态下,河流水污染物环境生物-地球化学过程定量分析的技术方法。分别给出定量分析总磷、有机物(CODcr计)和氮素的沉积物释放、沉降再悬浮、水体生化降解、水生植物吸收吸附及氮素的氨化硝化反硝化等环境生物-地球化学过程物质变化的绝对量和平均速率的技术方法。

云贵高原深水湖库环境过程及水源保护途径

认识云贵高原的环境变化在局地、区域和全球三个层面上具有重要意义。不同湖泊沉积物—水界面的生物地球化学过程具有重要差别,因而其水源保护途径也不尽相同。a.贵州阿哈湖汇水区煤矿开采导致Fe—Mn在沉积物中积累并产生季节性二次污染。缺氧季节硫酸盐还原作用上移至沉积物顶部,导致界面亚扩散层对Fe2+的屏蔽,Fe—Mn循环受沉积物—水地质界面和氧化—还原化学界面的双重控制。控制Fe—Mn释放和降低入湖通量、选取优质水区和清淤处理是污染控制的有效途径。b.1994年秋贵州百花湖出现"突发性"水质恶化,剖析相互关联水质指标表明:"湖泊黑潮"是特定季节、特殊气候条件下,沉积有机质生物氧化作用的耦合;脱氮过程受阻的pH控制导致亚硝酸根浓度增高。随着水体耗氧—复氧平衡、水流输送及天气好转,水质可望在一段时期内复苏。后期观测表明了水质的好转。c.云南洱海沉积物平均堆积速率为0.047 g.cm-2.a-1;沉积物顶部几厘米Pb稳定同位素组成表明其铅来源稳定;沉积有机质主要为陆源,早期成岩过程Corg垂直剖面具"沉降—降解—堆积"三阶段分布。近460年间,1δ3Corg小幅度频繁波动及δ13Cinorg和δ18Oinorg同步降低的总趋势表明汇水区人为活动的明显影响。控制陆源有机质的输入通量是保护洱海的基本策略。d.云南程海是一个湖水离子总浓度接近盐湖下限的中度富营养湖泊。沉积物Horg/Corg和Corg/Norg原子比率表明其有机质主要源于内生浮游藻类残骸;沉积记录中210Pbex与Corg的沉积通量显示出良好的同步关系。特别是二者同步增大时段表明:210Pbex沉积通量增加指示湖泊初级生产力增大,这种微粒清洗效应反映了湖泊自然作用对富营养演化的调控作用。

极端干旱对温带草地生态系统CO_2、CH_4、N_2O通量特征的影响

2001年6月～9月,利用静态暗箱法,对内蒙古锡林河流域的草甸草原(包括农田和休耕地)、羊草草原、大针茅草原等典型温带草地生态系统的CO2、CH4、N2O等温室气体的通量进行了实地观测。但恰逢内蒙古地区的大旱之年,年降水量仅相当于历史正常年份的约1 6,致使干旱对温带草原生态系统的CO2、CH4、N2O通量变化影响显著。通过数据分析发现:从草原群落整个活跃生长期来看,CO2排放通量由于干旱明显减少,大约相当于1998年同期排放通量的1 5,且表现出递减趋势;温带草原对大气CH4表现为弱汇,但干旱使吸收趋于减弱,特别是草原被开垦为耕地后,干旱对其影响更明显;干旱使得大部分温带草原群落在夏季作为大气N2O源表现不明显,只有在水分状况较好的草甸草原及其被开垦的耕地和休耕地N2O排放较明显,甚至极端干旱使得温带草地生态系统对大气N2O表现出吸收特性。

生殖功能衰退是恐龙灭绝的原因

侏罗系和下白垩统中,有许多恐龙骨骼化石保存,但未发现蛋化石,说明蛋已全部受精并孵化;而保存有大量完整恐龙蛋化石的上白垩统中,骨骼化石则仅零星可见,这极可能是雄性恐龙出现了性功能障碍,大量的蛋因未受精而不能孵化的结果;下第三系中则未发现恐龙遗迹,说明恐龙是白垩纪末灭绝的.上白垩统和下第三系中,见有膏盐矿物和膏盐矿床,说明当时的沉积盆地为一盐湖,恐龙饮用了盐湖水后,极可能破坏了它的生殖功能.现今新疆伽师县流行的不育症,已证明是由于饮用了矿化度高的河水引起的,与恐龙生殖功能衰退原因有类似之处.华南在上白垩统和下第三系中,有的地方还发现有含铀砂岩,铀对恐龙的生殖功能也有负面影响.

宏观微观相结合,交叉创新出硕果——记北京大学“地表过程分析与模拟教育部重点实验室”创新研究群体

以陶澍教授为学术带头人的北京大学环境学院研究群体是国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金会)创新研究群体基金首批资助的群体之一.