太湖梅梁湾水土界面反硝化和厌氧氨氧化

运用无扰动芯样实验室内流动培养、稳定同位素示踪、同位紊气态产物测定及同位素配对技术,对太湖梅梁湾北部到南部的4个梯度样点的水土界面反硝化和厌氧氨氧化速率进行研究.结果表明,梅梁湾内及湾外开敞湖区4个样点的水土界面反硝化脱氮速率为(46.36±13.26)-(16.34±22,74)μmol/(m~2·h),厌氧氨氧化脱氮速率为(7.50±2.21)-(2.05±2.90)～mol/(m~2.b).梅梁湾北部河口区水土界面总脱氮能力明显高于梅梁湾南部及开敞湖区.通过对脱氮过程的进一步研究发现.北部脱氮过程主要以上覆水硝酸盐为底物的非耦合反硝化过程(D_w)为优势过程,而梅梁湾外开敞湖区则以沉积物硝化过程耦合控制的反硝化(D_n)为主.影响D_n、D_w在反硝化中比重的主要因素是沉积物溶氧侵蚀深度和上覆水NO_3~-.浓度的差异;梅梁湾厌氧氨氧化脱氮比例占总脱氮比例为12%-14%,湾外开敞湖区则占11%,影响其比例差异的主要因子是反硝化强度的大小及其反硝化中间产物--亚硝酸盐含量的差异.     

基于方差分量估计的多源InSAR数据自适应融合形变测量

近年来,合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术在地面沉降监测方面展现了巨大的应用潜力,但受其重访周期和一维形变测量能力的限制,仅利用单一轨道卫星观测数据很难揭示真实的地表形变特征及其演化规律.随着在轨运行的SAR卫星系统不断增加,使得融合相同时间段内覆盖同一区域的多源多轨道InSAR数据成为可能.然而目前普遍采用的多源InSAR数据融合方法均为针对大尺度形变监测设计,或者忽略南北向形变甚至水平形变,容易造成误判.为此,本文对经典小基线集(Small Baseline Subset, SBAS)时序InSAR分析方法进行改进,在其形变反演模型中加入东西向和南北向形变参数,采用方差分量估计方法解算多源观测数据验后方差,通过迭代精化确定权重矩阵,从而获得形变参数的最优估值.使用美国南加州地区的ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据开展实验,利用南加州综合GPS网(SCIGN)位于研究区域内的9个站点观测数据进行验证,结果表明本文方法得到的融合形变测量结果在垂直向上能够准确反映地表形变波动,周期性与GPS观测比较一致;同时,融合得到的三维形变场显示南加州洛杉矶地区存在不可忽略的水平形变,东西向形变测量精度略高于南北向.因此,基于方差分量估计的多源InSAR融合方法在提高形变测量时间序列连续性的同时,能够更准确地反演研究区域三维形变特征.     

基于多指标综合评分法筛选地表水环境优先污染物——以湖北涨渡湖为例

人类活动和社会经济迅速发展导致大量化学品排放进入地表水环境,对水生生态系统和人类健康产生诸多不利影响,如何从众多的化学品中筛选识别出具有潜在危害的优先污染物是水污染治理和管控的关键.本研究基于污染物环境暴露水平、持久性、生物累积性、生态风险和人体健康风险5个评价参数,构建多指标综合评分法定量筛选识别地表水环境优先污染物类别,并应用于涨渡湖水体中优先污染物清单的建立.污染物环境暴露水平基于靶向分析综合考虑了污染物环境实测浓度和检出频率.目标污染物持久性和生物累积性毒害性参数分别采用生物降解系数和正辛醇-水分配系数来表征.此外在物种敏感度分布法和评估因子法的基础上计算生态风险熵以定量表征生态风险,人体健康风险则由终生致癌风险指数或危害指数来表征.基于该多指标综合评分法可于涨渡湖水体7类151种特征污染物中筛查出41种优先污染物,主要包括11种多氯联苯、8种有机氯农药、6种多环芳烃、4种邻苯二甲酸酯、4种挥发性有机物和8种金属元素.鉴于不同地表水环境污染状况不同,通过多指标综合评分法可建立因地制宜的优先污染物清单,从而有利于形成以保护水生生物和人类健康为最终目标的优先污染物水质基准,为地表水环境污染物管控及治理提供方法学支撑和科学依据.     

坦噶尼喀湖东北部入湖河流表层沉积物中磷的形态和分布特征

磷是坦噶尼喀湖生态系统中必不可少的营养元素,直接决定湖体初级生产力的高低,进而影响到周边居民对于动物蛋白的获取来源.为了解坦噶尼喀湖磷的外源输入,选择湖泊东北部的入湖河流,对表层沉积物(16个样点)中总磷(TP)和各形态磷含量及其分布特征进行分析,并探讨磷的形态分布特征与土地利用方式之间的相关关系.结果表明,入湖河流沉积物TP含量为73.05~239.94 mg/kg,平均含量为152.64±55.37 mg/kg,其中最高值出现在马拉加拉西河口.采用Psenner法对磷进行连续浸提并比较不同形态磷含量,由高及低依次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P)钙结合态磷(CaP)有机磷(Org-P)残渣态磷(Res-P)弱吸附态磷(Labile-P).土地利用类型对TP及各形态磷含量影响较大,其中TP含量表现为河口湿地城镇附近林草地区,表明地表径流和人类活动会对TP含量产生影响,而对于不同形态磷含量,Laible-P、Fe/Al-P、Org-P含量均表现为河口湿地林草地城镇附近,Ca-P、Res-P含量均表现为城镇附近河口湿地林草地.分析沉积物理化性质与各磷形态之间的相关性,发现沉积物总氮(TN)、有机质和总有机碳与Fe/Al-P、LabileP和TP相关性较好,与Org-P、Ca-P和Res-P相关性较差,表明TN和有机质的输入,会伴随沉积物中磷含量的升高,其增量的赋存形态主要为氧化还原敏感态磷和Labile-P.沉积物粒径组成与各磷形态含量存在相关性,细粒径沉积物与各形态磷含量呈显著正相关,粗粒径沉积物与各形态磷呈显著负相关,表明细小颗粒更易吸附磷.     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果．结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不f司形态磷含量与孔隙水中PO4^3-P含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO4^3-P通量分别为-143．8至14．4与-237．3至3047．6μg／（m^2·d）,疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段．     

福建东南沿海第四纪盆地构造沉降

利用福建东南沿海地区城市活断层探测的研究资料,重新确认了福州、泉州和漳州盆地的断层组合与第四纪沉积。研究区内晚更新世“福州海侵”产生的炭质淤泥沉积现代高程的分析对比表明,晚更新世以来该区地壳发生不均匀隆升,而这些盆地相对于研究区内其他地区发生沉降。断层的静态位错理论研究认为,正断层深部活动引发地表的沉降,该区断裂的深部正断层活动是盆地沉降的重要因素。盆地的发展演化可划分为晚更新世以前的断陷阶段,和其间或其后的拗陷沉积阶段。     

华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制探讨

华北地区的地震活动格外活跃, 其地壳深部构造的独特性决定了其地震活动性。 多条地学断面和地震剖面等地球物理研究表明, 华北地区的地震带(即活动构造带)一般均存在低速体或上地幔上隆; 华北强震区的地球物理详细勘测发现, 强震区也都存在低速体或上地幔上隆。 应用应力摩尔圆和库伦破裂准则, 利用上涌模型和地壳减薄模型研究地壳岩石破裂机制, 结果表明, 存在上地幔上隆和低速体的地区的地壳岩石比其它地区更易于发生破裂。 华北地区的地壳深部构造决定了地震的空间分布格局。     

利用外部DEM辅助山区SAR立体像对匹配及地形制图

SAR立体像对的匹配是利用雷达摄影测量技术提取地形高程信息的关键,匹配精度将直接影响结果 DEM的高程精度。针对山区SAR立体像对匹配过程中同名点选取困难的问题,引入外部粗分辨率DEM作为辅助数据,将该DEM高程转换为视差,为匹配提供初值,同时采用金字塔匹配策略,不仅可以缩小搜索范围,提高搜索效率,而且能够减少粗差的产生。试验结果表明,采用外部DEM辅助之后,匹配粗差点数量相对于传统的雷达摄影测量处理结果明显减少,从而有效地提高了高程信息提取重建的精度。     

TomoSAR技术在城市形变监测中的应用

作为永久散射体雷达干涉测量技术的延伸,多基线SAR层析成像技术能够分离单个SAR像素内的多重散射体信号,精确地获取人工地物目标的三维位置和形变信息,突破城市地区形变监测中叠掩效应的制约,实现城市动态形变监测。尤其是新代高分辨军SAR卫星发射成功后,为城市动态形变监测研究提供了大量高分辨军高精度数据源。本文首先介绍SAR层析技术的理论模型,然后归纳了现有的层析算法和应用领域,最后探讨了该技术发展面临的关键问题并展望了其广阔发展前景。     

利用稳定同位素(15N)示踪技术研究浮游藻类氮素吸收速率特征

浮游藻类对溶解态氮的吸收同化是湖泊氮生物循环和水体富营养化发生机制探讨的关键环节。本文通过~(15)N稳定同位素添加实验以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、海链藻(Thalassiosira sp.)、卡德藻(Tetraselmis sp.)、剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)以及盐水隐藻(Rhodomonas salina)为研究对象,从浮游藻类氮素吸收时间、营养盐基质以及藻种差异三个方面研究五种藻类对铵氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、尿素氮(Urea-N)三种形态氮的吸收特征。研究发现:(1)浮游藻类对三种形态氮的吸收均在1h时吸收速率最高,其氮素吸收过程为快速吸收。(2)浮游藻类优先吸收还原态氮,其中NH_4~+-N吸收速率最高,当培养周期为1d和4d时浮游藻类对NH_4~+-N吸收速率的均值分别为4.05和4.15μmol/(L·h);浮游藻类对Urea-N吸收相对偏好系数为25.18—713.42,表现出对小分子溶解态有机氮的特定偏好性。(3)不同藻种对氮素吸收具有不同特征,其中,剧毒卡尔藻对三种形态氮的吸收速率均为最高,而铜绿微囊藻的吸收速率均为最低;不同藻种不同培养时间氮素吸收速率差异与浮游藻类生长周期等特性有关。不同浮游藻类对不同形态氮素表现出吸收特异性,对水体氮负荷和浮游藻类水华优势种形成将产生重要影响。