典型挺水植物应用于湿地生态修复工程污染净化效应差异性研究

以洱海流域北部上游东湖片区库塘湿地中水生植物为研究对象,选取5种主要水生植物,寻求净化湿地水质的最佳植物组合。结果表明:东湖片区库塘湿地水体总磷、总氮、氨氮、化学需氧量分别为0.09~0.23、0.80~3.28、0.18~0.89、12.00~37.00 mg/L,总体符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类要求;综合比较发现,植物组合群落生物量和碳氮磷累积效应优于单一植物;植物组合对水体碳氮磷具有一定的吸收净化作用。

生态塘-潜表流复合人工湿地对抚仙湖入湖河流水质净化效应及途径

为探明人工湿地在流域面源污染治理和高原湖泊及临湖流域水生态环境保护中的效用,本研究以尖山河流域生态塘-潜表流复合人工湿地11级功能区和4种植物为研究对象,通过测定2021年雨季6场典型降雨后各功能区污染物负荷、一个刈割周期内植物各器官及其对应土壤的氮磷含量,分析其氮磷积累量、富集系数和迁移系数的变化特点,深入探讨系统对不同面源污染物的去除效应及途径.结果表明:①生物沉砂塘对悬移质的沉积率范围为27.75%~55.00%,且逐级递减,系统对面源污染物的去除率在44.40%~78.87%之间,末端分区效果更为显著.②植物根区土壤作用(贡献率为59%~74%)是人工湿地氮去除的主要途径,植物吸收转化(贡献率为32%~42%)是磷去除的主要途径,在高污染负荷输入条件下悬移质削减率及污染物净化效应更优.③人工湿地植物营养元素的富集和株内迁移能力具有阶段性,氮、磷元素富集系数(分别为2.29~3.53、1.07~2.92)均大于1且向上迁移活跃,有利于修复环境污染.④单位面积氮磷去除速率均表现为表流湿地>潜流带状湿地,最优植物配置分别为再力花+旱伞草和香蒲+旱伞草.研究显示,合理调配土壤与植物比例及组合,高效利用不同植物配置路线对元素的敏感差异性,对入湿水体进行预处理和采用多功能、多塘系结合的人工湿地设计可稳定发挥水质净化效用.

经济林生态种植对石漠化区土壤细菌群落的影响

为探究经济林生态种植对石漠化区土壤细菌群落的影响,选取滇东南石漠化地区两种自然修复样地(灌草自然修复地和乔灌草自然修复地)和两种经济林生态种植修复样地(猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地)进行土壤细菌群落结构和多样性实验。结果表明:灌草自然修复地和乔灌草自然修复地土壤细菌群落丰富度和多样性低于猕猴桃种植修复地以及核桃种植修复地,在灌草自然修复地、猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地土壤细菌群落中以变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门最丰富,乔灌草自然修复地土壤细菌群落主要以变形菌门、放线菌门、酸杆菌门以及拟杆菌门最丰富。乔灌草自然修复地主要作用菌种是酸杆菌属;灌草自然修复地主要作用菌种是放线菌门和嗜热油菌纲;猕猴桃种植修复地和核桃种植修复地主要作用菌种则分别是芽单胞菌门和绿弯菌纲。将不同修复样地下的土壤细菌与环境因子作相关性分析,结果表明土壤全钾和速效钾浓度随植被由猕猴桃种植修复地、核桃种植修复地到灌草自然修复地和乔灌草自然修复地的变化呈下降趋势,相比之下,土壤氮、磷、有机质、pH值在自然恢复后呈现出微弱的恢复趋势。

大学生生态文明素养培育探析

当代大学生生态文明素养直接影响整个社会的生态文明建设,从而影响“美丽中国”建设。对部分地方高校的大学生开展问卷调查,分析了大学生生态文明素养的现状及存在问题,并针对存在的问题提出大学生生态文明素养培育建议:一是营造社会生态文明氛围,二是发挥高校生态文明教育主阵地作用,三是提升大学生自身生态文明修养。

等高反坡台阶整地对不同耕作系统根土微生态的影响

[目的]为探究坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米-芸豆轮作系统根土微生态特征的影响。[方法]以玉米-芸豆轮作为研究对象,玉米连作为对照,采用野外原位监测采样和室内试验分析相结合的方法,通过GC-MS和高通量测序技术分析作物根系分泌物和土壤微生物群落组成、结构特征,揭示坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米-芸豆轮作根系分泌物种类、含量和土壤微生物群落组成及多样性的影响。[结果](1)根系分泌物相对含量变化在CRT措施上更为突出,在轮作模式中更为显著。(2)CRT2处理提高土壤微生物群落数量、丰富度和多样性效果更显著。(3)在根系分泌物与土壤微生物互作下,根系分泌物、土壤微生物、土壤环境因子的两两相关性在CRT2处理下更显著。[结论]坡耕地等高反坡台阶整地通过改变玉米连作和玉米-芸豆轮作的根系分泌物含量,使作物根土微生态环境发生变化,提高土壤微生物数量、多样性及丰富度,且该措施与玉米-芸豆轮作结合的提升效果更佳,对根土微生态的改善作用更显著。研究结果为坡耕地作物种植、耕作方式选择及改善土壤微环境和水土流失综合治理提供理论基础。

气候变化下西南地区主要亚热带常绿栎属乔木地理分布研究

为了解中国西南地区6种亚热带常绿栎属植物在未来气候情景下的潜在分布,该文利用最大熵模型(maximum entropy model,MaxEnt)和地理信息系统技术,结合帽斗栎(Quercusguyavaefolia)、川滇高山栎(Q.aquifolioides)、毛脉高山栎(Q.rehderiana)、高山栎(Q.semecarpifolia)、灰背栎(Q.senescens)和匙叶栎(Q.dolicholepis)的分布数据、生理生态特性、环境数据及未来2070s(2061—2080年)气候情景数据(SSPs126、SSPs245、SSPs585),分析了未来气候变化对各乔木种潜在地理分布的影响。结果表明,6种乔木MaxEnt模型的AUC均值均大于0.9,模拟效果好。温度季节性、年降水量、海拔、最冷月最低温和坡度等5个环境因子为6种栎属乔木分布的主导环境因子,即多适宜分布在温度季节性变化较小、温暖潮湿的山区。其中,川滇高山栎、毛脉高山栎和高山栎较其他3树种更适宜生长于温度偏低、温度季节性变化略大的中、高山地区。西南地区6种主要亚热带常绿栎属乔木潜在适宜区主要分布在西南地区,华中地区西部、华南地区西部和西北地区南部部分地区也有分布,高适宜区主要位于四川南部和云南西北部。在未来气候情景下,西南地区亚热带常绿主要栎属乔木适宜区面积以增长趋势为主,且向西北方向迁移。

滇南不同类型森林优势种幼树枝生态化学计量特征

【目的】探究不同森林类型植物碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,对于深入了解物种养分元素的分布格局、受限制状况及吸收利用资源效率具有重要作用。【方法】以滇南地区热带季节雨林、热带山地雨林和中山湿性常绿阔叶林3种森林主要优势种为研究对象,分析不同类型森林上、下层优势种幼树枝C、N、P化学计量特征。【结果】滇南森林优势种幼树枝C含量为441.67~494.33 mg/g,N含量为6.26~12.47 mg/g,P含量为0.34~1.06 mg/g;滇南3种森林优势种幼树枝C、N、P含量平均值总体上随海拔梯度的增加而增加;C∶N的平均值在热带季节雨林最高、热带山地雨林最低;C∶P和N∶P平均值在热带山地雨林最高、中山湿性常绿阔叶最低;3种森林的N∶P平均值均介于10~20之间;上层优势种幼树枝C、N含量平均值低于下层优势种,P含量平均值上层高于下层,上层N∶P低于10,下层优势种接近于20;热带季节雨林中,C∶N与N∶P间呈显著负相关关系(P<0.05);热带山地雨林中,C∶N与C∶P之间呈显著正相关关系(P<0.05);中山湿性常绿阔叶林中,C∶N与C∶P、N∶P之间均呈显著负相关关系(P<0.05);3种森林上、下层优势种幼树枝C、N、P含量之间均无显著相关性。【结论】滇南3种森林优势种幼树枝C、N、P元素含量相对较高,C∶N和C∶P相对较低的分配格局特征。一方面反映出滇南森林植被C元素分解释放相对较快,植被生长受N、P元素共同限制的特征;另一方面,滇南森林上层树种对养分元素的吸收利用效率略高于下层树种。滇南森林物种所处的群落层次对其枝化学计量特征的影响程度大于海拔因素。

室内环境重金属和有机磷阻燃剂的污染特征的发展趋势与前沿领域

为探讨国内外室内重金属和有机磷阻燃剂污染特征研究领域的发展历程、研究热点、前沿领域,检索了2003-2022年间Web of Science核心合集数据库中有关室内重金属和有机磷阻燃剂污染特征研究的404篇文献,利用CiteSpace和VOSviewer两个可视化软件分析国家、研究机构和关键词,并绘制图谱。结果表明:室内重金属和有机磷阻燃剂污染特征的相关研究在2003-2022年间总体呈上升趋势。室内重金属污染研究领域主要包括职业暴露、住宅区室内重金属污染与室外环境的关系、城市家庭灰尘、微量元素的生物可给性以及颗粒物来源5个大方向;室内有机磷阻燃剂污染研究领域主要包括有机磷阻燃剂的生物可给性、毒性研究、室内空气污染、人体灰尘暴露的风险评估4个大方向。该领域的研究热点随着时间和需求而改变,研究方向朝着人体健康深入,室内灰尘是贯穿该领域的重点研究对象,后期研究重点均聚焦人体健康风险评估。

外场强化生物与生态耦合工艺对生活污水氨氮处理适应性研究

为提高现有人工湿地对农村生活污水的净化效率、更好地为农村生活污水处理提供适宜可行的装置技术。以西南林业大学校园生活污水为模拟对象、传统生物生态耦合系统为基础,构建不同外场强化型生物与生态耦合工艺,探索施加磁场、电磁复合场、电场等外场强化作用对氨氮去除的影响。结果表明:经72 h的处理之后,BWR的氨氮平均出水浓度为14.14 mg/L、BWR-磁为9.79 mg/L、BWR-电磁为2.73 mg/L和BWR-电为2.79 mg/L,BWR-电磁的BWR-电的出水氨氮质量浓度可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准(5.0 mg/L);相比于BWR,磁场、电磁复合场、电场强化对氨氮的去除率分别了提高约17、41.83、42.85个百分点,立体与表面负荷削减量分别可提高7.27、19、18.92 mg/cm3与0.18、0.48、0.47 mg/cm2;变形菌门和硝化螺旋菌门相对丰度增加了8.29、14.40、13.83和0.31、1.24、0.50个百分点左右;电场能耗远低于传统污水厂的的平均能耗,电场与磁场相结合,实现了1+1>2,可有效解决碳氮比低的问题,在一定程度为人工湿地技术的改进提供了新的思路。

滇西南宿根甘蔗地土壤大孔隙特征

【目的】准确掌握宿根甘蔗土壤孔隙的变化特征,为甘蔗种植中的土壤管理、土壤水文预测预报等提供依据。【方法】采用空间代替时间法结合土壤水分穿透曲线法测定了不同坡度、不同宿根年限、不同土层的甘蔗地土壤大孔隙。【结果】宿根甘蔗地40 cm深土壤大孔隙半径分布在0.3~3.6 mm,随着孔径的增大,土层深度的增加,大孔隙数量显著减少;随着坡度和年限的增加,小于0.6 mm的大孔隙数量减少得更显著;土壤大孔隙平均半径最大为种植后第4年,且年限间差异主要出现在坡地上;坡地大孔隙面积比和平均体积呈现出随着宿根年限增加其值减小的趋势。【结论】甘蔗地宿根管理下,深层及小孔径大孔隙数量减少是主要趋势,应加强深施肥或原位松土管理。

环境介质中防晒剂的残留与毒性研究进展

紫外线辐射可引起短期皮肤晒伤、长期皮肤红斑和色素沉着等健康问题,甚至导致皮肤癌等严重病变。为减弱紫外线辐射造成的伤害,防晒剂被添加进各种产品中。综述了近10年来紫外防晒剂在水环境(<LOD~6969 ng/L)、沉积物(<LOD~126.5 ng/g)、水生生物(LOD~11875 ng/g)、普通人群(<LOD~525 ng/mL)、室内灰尘(66.6~60600 ng/g)等环境介质中的暴露水平研究结果,讨论了环境中防晒剂的毒性效应,包括遗传毒性、生殖发育毒性、内分泌干扰毒性、联合暴露毒性以及降解产物毒性,并展望了该领域未来的研究方向,以期为防晒剂的安全使用和科学管控提供参考。

2011和2019年生物多样性维护型国家重点生态功能区状态及变化评估

适时掌握国家生物多样性维护型重点生态功能区的生境质量状况及其变化特征,是国家生物多样性保护战略规划及措施实施的重要科学依据。针对生物多样性维护型国家重点生态功能区,重点考虑生态系统结构与功能、人类活动的生态胁迫、人类社会响应3方面影响因素,构建生物多样性综合评估指标体系,评估了生物多样性维护型国家重点生态功能区2011和2019年的状况及变化。结果表明:(1)从2011到2019年,生物多样性维护国家重点生态功能区内人口以迁出为主,但路网密度显著上升,人类干扰指数和生态空间破碎度仍然呈增加趋势;(2)2011和2019年,各生物多样性维护型生态功能区综合评估指数BDI总体上均维持在0.4以上,生境质量总体上处于中、良等级范围内;(3)从2011年到2019年,各生态功能区BDI值平均从0.582上升到了0.606,中、良等级的功能区占比从61.5%提升到了76.9%;(4)从2011年到2019年,有2个生态功能区的BDI值出现下降,占比15.4%。近十多年内,生物多样性维护型国家重点生态功能区总体上呈现持续向好的变化趋势,但人口密度、路网建设、生态空间破碎度等因素,仍然是今后一定时期内国家生物多样性保护面临的关键压力,而加大保护区面积并严格控制,是缓解压力的有效途径。

洱海河口湿地沉积物环境因子对磷形态空间分异的影响

研究不同深度沉积物磷形态的分布规律,探讨沉积物的理化性质及可提取态Fe、Al、Mn和Ca浓度对磷形态分布的影响,为深入理解沉积物内源磷的迁移转化过程和释放机理提供支持。在洱海罗时江湿地入口、湿地内部和湿地出口设置6个样点,采用柱状沉积物采样器采集每个样点20 cm以上的沉积柱样品,应用连续分级提取分析了湿地沉积物无机磷形态在水平和垂直方向的空间分异规律,讨论了理化指标、可提取态金属元素浓度等沉积物环境因子对无机磷形态空间分异的影响。结果表明:(1)洱海入湖河口湿地沉积物总无机磷(TIP)含量变化范围为1 360.24~2 093.66 mg/kg,其中残渣态磷(RP)含量最高,占比62.94%~85.18%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)和钙结合态磷(Ca-P)占比分别为9.37%~25.97%和0.54%~11.42%,可交换态磷(EP)和水溶态磷(DP)含量最低,占比分别为0.94%~3.91%和0.22%~0.65%;(2)水平方向上TIP和各形态磷含量总体上均呈现沿水流方向逐渐递减的规律,其中TIP、EP、Fe/Al-P和Ca-P在出口位置含量稍高于湿地内部,垂直方向上DP、EP、Fe/Al-P和RP含量在表层富集,随深度增加呈下降趋势,Ca-P含量在表层较低,在中层和底层富集;(3)可提取态金属含量最低的Mn对磷形态分布规律(P<0.05)的解释率最高(12.7%),可提取态Al、Mn含量、pH和ORP对各磷形态分布的影响程度随深度的增加而加强,而可提取态Ca含量对Ca-P的影响随深度的增加而减弱。

滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征及与饱和导水率的关系

【目的】研究滇西南不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的变化,为控制滇西南地区坡地水土流失提供参考。【方法】以滇西南6种典型土地利用方式(荒草地、茶地、烤烟地、玉米地、甘蔗地、澳洲坚果地)坡地为研究对象,测定6种坡地不同坡位(坡上、坡下)和土层(0~15,15~30 cm)土壤的基本理化性质、水分穿透曲线、大孔隙特征及饱和导水率,分析不同土地利用方式坡地土壤大孔隙特征与饱和导水率的关系。【结果】(1)滇西南不同土地利用方式坡地土壤基本理化性质存在差异,坡位和土层深度对土壤的基本理化性质有明显影响。(2)滇西南不同土地利用方式坡地的土壤水分出流速率先增加,都在90 s之后基本趋于稳定。6种土地利用方式下0~30 cm土层土壤平均出流速率表现为玉米地>荒草地>澳洲坚果地>茶地>甘蔗地>烤烟地。(3)不同土地利用方式坡地土壤大孔隙半径、面积比与平均体积存在明显差异。荒草地、茶地、玉米地、澳洲坚果地土壤大孔隙平均半径随土层深度的增加而减小,而甘蔗地、烤烟地土壤大孔隙平均半径变化则相反。不同土地利用方式坡地土壤大孔隙面积比与平均体积由大到小均表现为玉米地>荒草地>澳洲坚果地>茶地>甘蔗地>烤烟地。(4)不同土地利用方式坡地土壤饱和导水率差异显著,其中玉米地和荒草地饱和导水率明显高于其他坡地。(5)相关性分析表明,不同土地利用方式坡地土壤大孔隙密度、平均体积与饱和导水率呈线性正相关关系,平均半径与饱和导水率之间呈指数函数关系。土壤大孔隙平均体积与稳定出流速率之间呈线性正相关关系。【结论】不同土地利用方式坡地表层(0~15 cm)和上坡位土壤大孔隙半径大、联通性好,更有利于土壤的滞水减流。

理论与实践结合的环境化学本科教学模式探索

为解决环境化学研究对象广泛性和研究内容深入性对本科教学提出的挑战,并适应环境化学多学科交叉及不断发展的学科特点,本研究基于当前环境化学优秀本科理论及实验教材教学内容,结合笔者多年的环境化学教学经验,以不同环境介质中污染物的环境行为为线索,探讨一种理论与实践相结合的当代环境化学本科教学模式,以期为提升环境化学本科教学质量提供方法借鉴。

基于DPSIR模型的云南省湖泊生态安全评价

为探究云南省湖泊的生态安全变化趋势及驱动机制,在驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型框架下,建立了5个相应的项目层,选取16个反映生态安全状态的因子建立评价指标体系,基于公报、统计年鉴和规划数据对2009—2018年云南省湖泊生态安全状态进行评价。结果表明:云南省湖泊生态安全指数呈先下降后上升的趋势,2011年达到最低值0.153,其生态安全等级经历了3个类型,由Ⅳ级(较危险)经Ⅴ级(危险)向Ⅲ级(预警)转变,2014—2018年呈现稳步变好趋势;项目层指数变化趋势与生态安全指数一致,对生态安全指数贡献最大的状态层和影响层指数值偏低,湖泊水体化学需氧量、总氮及富营养化指数是限制因素;生态安全指数与压力层外的各指数间呈极显著正相关(P<0.01),反映出化学需氧量和氨氮排放量调控难度最大。研究表明,产业结构调整、截污治污、生态恢复等政策调控举措对改善云南省湖泊生态安全状态具有积极作用。

短期NaHCO3胁迫对3种冷季型草坪草生理生态特征的影响

土壤盐渍化严重威胁草坪草的可持续发展,选育和种植耐盐草坪草可改良和利用大面积盐渍土壤。以3种冷季型草坪草黑麦草(Lolium perenne L.)、高羊茅(Festuca arundinacea L.)和早熟禾(Poa pratensis L.)为试验材料,采用盆栽法研究不同浓度NaHCO3胁迫(0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%)对3种冷季型草坪草生理生态特征的影响。结果表明:不同浓度NaHCO3胁迫下3种冷季型草坪草草坪外观质量、叶片萎蔫系数、叶片相对含水量、叶片叶绿素含量和K+含量均随着NaHCO3浓度的增加而逐渐降低,且浓度越高,下降越明显;0.4%~1.0%NaHCO3胁迫降低了3种冷季型草坪草的地上部分和根系干重,且随着NaHCO3浓度的增加,生长受到胁迫的抑制程度显著增大,根系部分的受抑制程度比地上部分更明显;不同浓度NaHCO3胁迫下3种冷季型草坪草叶片相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量和Na+含量随着NaHCO3胁迫浓度的升高呈上升趋势,且浓度越高上升越明显;NaHCO3浓度>0.4%时,3种冷季型草坪草已受到伤害;黑麦草、高羊茅和早熟禾在不同浓度NaHCO3胁迫下的隶属函数平均值均表现为早熟禾>黑麦草>高羊茅,说明3种冷季型草坪草抗NaHCO3胁迫的能力均为早熟禾强于黑麦草和高羊茅。

剑湖流域土壤/沉积物重金属分布特征、来源解析及生态风险

以剑湖流域为研究对象,通过系统采集流域内陆地土壤、河流和湖泊沉积物样品,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定72个采样点镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、钒(V)和锌(Zn)等6种重金属含量,分析流域重金属分布特征,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法、地累积指数法评估其污染程度,利用潜在生态风险评价法评估其生态风险,结合富集因子法、主成分分析和相关性分析探讨其重金属来源.结果表明,剑湖流域各重金属含量与云南省土壤重金属背景值顺序一致,除Pb外其余5种重金属平均含量均高于土壤背景值,且水平空间分布各异;单因子污染指数和内梅罗综合污染指数表明,剑湖流域Cd、Cr、V、Cu和Zn具有不同程度污染,Pb污染水平达到警戒线;6种重金属地积累指数均值均<0,表现为无污染;流域单项潜在生态风险指数E_(r)^(i)为Cd>Cu>Pb>Cr>V>Zn,重金属综合潜在生态风险指数RI为7.26–144,其中,Cd、Cu生态风险指数E_(r)^(i)之和占综合指数RI的平均百分比为80.4%,表明Cd、Cu潜在生态风险极高;富集因子表明,6种重金属均以人为富集为主;主成分分析结果表明流域污染主要来自化石能源(V、Cd、Cu)、农业污染源(Cd、Cr)、居民生活污染源(Zn)和自然源(Pb).

环境化学本科教学核心内容及前沿拓展探讨

为适应环境问题的不断演变及环境化学学科的飞速发展,继续传承环境化学本科课程教学的基础概念、核心理论、经典案例,对课程核心内容的进一步凝练,补充相关学科前沿进展是环境化学本科教学工作的重要问题。论文从绪论、大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学及污染物的生物效应五部分对环境化学本科教学核心内容进行总结,并提出各章节开展前沿拓展介绍的角度和思路,以期为激发学生学习兴趣、拓展知识眼界,并提高环境化学本科教学质量提供支持。

基于“雨课堂”的教学模式设计与实践——以森林生态学课程为例

“雨课堂”是一种基于微信平台的“互联网+教育”智慧教学模式,通过同步线上和线下两个通道,有效地实现了课堂教学的翻转。本文以水土保持与荒漠化防治专业的专业基础课森林生态学为例,针对该课程内容多且课时少的矛盾,实施了“雨课堂”教学模式,重点阐述了“雨课堂”教学关键环节中的特点和优势,并对“雨课堂”使用前后的学生成绩进行比较分析,发现“雨课堂”能够明显提高学生学习的效果。