东北地区典型湖沼沉积物溶解态有机质组成特征及来源解析：以库里泡为例

溶解态有机质(DOM)是湖泊沉积物的重要组分,解析DOM的组成和来源对于深入理解湖泊有机质生物地球化学循环及控制水体富营养化具有重要意义。 本研究于2021年5月和8月采集了大庆市库里泡表层及柱状沉积物、泡内水生物(浮游藻类、挺水植物和沉水植物)、岸边土壤、陆生C3和C4植物、禽畜粪便以及城镇污水等样品,分析了样品DOM的稳定同位素(δ¹³C 和 δ¹⁵N)组成及三维荧光光谱特征,并利用IsoSource软件计算了不同来源样品对沉积物DOM的贡献率。结果显示:(1)库里泡内表层沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成存在季节性差异,5月δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-25.54‰和9.02‰,8月分别为-26.81‰和8.40‰。(2)库里泡内柱状沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成在垂直方向存在差异,表层(0~3 cm)δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-26.58‰和9.04‰,深层(3~30 cm)均值分别为-25.40‰和10.61‰。(3)表层沉积物DOM的三维荧光组分存在季节性差异。5月以类腐殖质荧光组分为主,占比为87.89%,HIX和BIX分别为6.27和0.67;8月蛋白类荧光组分占比为49.58%,HIX和BIX指数均值分别为1.72和0.87。(4)5月表层沉积物DOM外源输入占比为61%,以土壤(21.40%)和城镇污水(18.08%)为主;而8月内源贡献占比稍高(55.10%),且以挺水植物为主(48.68%)。(5)柱状沉积物(0~30 cm)不同深度DOM来源组成相近,主要为城镇污水、沉水植物/藻和挺水植物,贡献率均值分别为42.13%、25.07%和18.53%。整体上,库里泡沉积物DOM来源主要受到流域内人类活动及气候特征的影响,本文研究结果有利于加深对我国东北地区湖泊沉积物有机质迁移转化及累积规律的认识。     

桑沟湾海水化学调查

本文通过荣成市水产科技研究所１９９７年对桑沟湾海水水质的监测、阐述了该湾水温、盐度、透明度、ｐＨ和三氮的变化特征,并与１９８３年调查结果作了对比,分析了近几年桑沟湾水质变化情况及原因。     

氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解4-氯苯酚

为了进一步研究氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解4-氯苯酚的方法,首先以廉价易得的废弃工业糖浆作为碳源,以氨水作为氮源,利用溶胶-凝胶法合成了3种氮掺杂碳材料（NC-700,NC-800和NC-900）,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）等技术对氮掺杂碳材料进行表征分析;然后考察了NC-800投加量、过硫酸盐（PDS）投加量和初始pH等因素对4-氯苯酚去除率的影响,并进行了电子自旋共振（ESR）和自由基淬灭实验。结果表明：3种材料均可有效活化PDS降解4-氯苯酚,其中NC-800活化PDS去除4-氯苯酚效率最高;当NC-800投加量为100 mg/L、PDS投加量为5 mmol/L时,反应30 min后,50 mg/L的4-氯苯酚的总去除率达99.10%;初始pH对4-氯苯酚去除率无明显影响;NC-800活化过硫酸盐降解4-氯苯酚遵循非自由基途径,单线态氧为降解4-氯苯酚的活性物质。循环使用实验证明NC-800具有一定的稳定性,4次循环使用后,4-氯苯酚去除率仍可达到73.80%。     

周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析求解

将排桩对平面SH波的隔振简化为弹性波散射的二维平面问题,基于全空间中无限周期结构的周期特性,给出了一种求解无限周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析方法。该方法采用波函数展开法并结合Graf加法定理,利用全空间中相邻周期单元的散射波场在频域内相差一个相位的特性,仅选取一个周期单元,将入射波场和所有散射波场的贡献叠加后,根据边界条件求解待定系数,从而求得整个散射波场。该解析解能够精确求解无限周期分布桩体的散射问题,分析周期分布桩体数量较多时的隔振规律,弥补了以往理论分析中桩体个数较多时难以求解的不足。重点讨论了桩体个数、桩体刚度、桩体间距和桩体类型等因素对隔振效果的影响,结果表明：（1）该方法显著降低了求解大量桩体问题时的存储量和计算量,有限周期模型计算结果随桩体个数增多收敛于无限周期模型,反映了该方法的正确性;（2）整体上桩体刚度增大有利于提高隔振效果,但桩体刚度对隔振效果的提升有限,桩体剪切波速为土体5倍时已具有足够的隔振效果;（3）桩间距对隔振效果有着直接影响,间距越小则低频禁带宽度越大;（4）桩体类型对隔振效果有着显著影响,实心桩有着良好的隔振效果,而具有柔性内填充的管桩在低频段有着更佳的隔振效果。     

石墨消解仪-自动定氮法测定植物果实中的全氮

通过测定植物果实中的氮元素含量,能够掌握植物生长状况,为提高优质果实的产量提供重要信息。目前分析测试植物果实中全氮的方法为传统凯氏定氮法,主要步骤为消解、蒸馏和滴定,消解时间约90min,蒸馏滴定时间约10～20min,分析测定过程较为繁琐,容易产生人为误差,不适于大批量植物果实样品的分析检测。为了缩短植物果实样品全氮的分析测定时间、提高工作效率,避免人为误差以及解决消解过程中样品飞溅和白烟逸出的问题,本文使用石墨消解仪对样品进行消解,加入浓硫酸和催化剂并加盖回流塞,使用全自动定氮仪进行分析测定,消解过程中样品不发生损失,白烟不逸出,消解时间约50min,蒸馏时间约3min,试剂消耗量小,相对误差和相对标准偏差均小于5%。本文建立的方法能够满足实验室快速、准确检测大批量植物样品中全氮的分析需求,已在中国地质调查局地调招标项目和河北省农用地土壤污染状况详查项目中得到了应用。     

Distribution and composition of organic matter in surface sediments of coastal Southeast Alaska

Total organic carbon (TOC) and biogenic silica (opal) content, elemental (C/N) and isotopic (δ¹³C, δ¹⁵N) composition of organic matter and the content of lipid biomarkers derived from both marine and terrestrial sources constrain relative contributions from marine productivity and continental erosion to surface sediments throughout coastal SE Alaska (54°N to 61°N). TOC and opal content are very high (up to 8% and 33% by weight, respectively) in fjords and inlets south of Icy Strait (∼58°N) and uniformly low at offshore sites to the south, and at both offshore and inland sites to the north (averaging 0.6±0.3% and 2.3±1.8%, respectively). TOC and opal mass accumulation rates (MARs, based on bulk density and ²¹⁰Pb-derived sediment MAR) suggest dilution with terrigenous, inorganic detrital materials accounts for the low concentrations of both biogenic phases in sediments from the glacial tidewater fjords of Muir and Yakutat Bays but not elsewhere. C/N, δ¹³C, and δ¹⁵N indicate a dominant marine origin for organic matter deposited at most sites. This conclusion implicates elevated primary productivity in inland waters to the south with diatoms, based on opal results, being the dominant contributor. A very significant terrestrial organic fraction (25–50%) is contained in sediments deposited on the continental shelf to the north of 58°N. Hydrocarbon biomarkers indicate the terrestrial fraction in sediments from this region is represented by old organic matter (kerogen) likely contained within riverborne particles eroding from now heavily glaciated adjacent landscapes. In sediment to the south, the terrestrial fraction is traced to modern soil organic matter eroded from the now non-glaciated, heavily forested adjacent landscape. Our study provides a framework to guide future investigations of short- (anthropogenic) to long- (Holocene) term environmental and/or climate change in this region through down-core, stratigraphic analysis.     

论有机氮磷在湖泊水环境中的作用和重要性

长期以来,国内外学者对湖泊中氮磷等营养物质及其循环开展了大量研究,在其污染过程、控制和管理等方面取得了许多重要进展。然而,现有研究主要集中在总氮、总磷和无机氮磷等方面,对有机氮磷的来源、循环及生物和生态学效应的研究相对缺乏。近期研究显示:有机氮磷是湖泊水体和沉积物中的重要组分,可以通过酶解和微生物活动转化成生物可利用性营养盐,在湖泊生态系统中起着十分重要的作用。本文简要分析了有机氮磷已有的研究进展,论述了有机氮磷在湖泊水环境研究中的重要性、研究难点、主要技术突破及存在的科学问题,指出有机氮磷研究将有助于加深目前对水生态系统和富营养化机理的认识,并对水质标准制定、环境质量评价、污染控制和生态修复具有十分重要的价值。研究表明:在各种无机氮磷研究的基础上,开展各种有机氮磷等营养组分的时空分布特征、在主要界面的迁移转化及其生物有效性研究,揭示有机氮磷与湖泊生命过程的耦合关系,完善氮磷循环理论,将是未来该领域的主要研究方向。     

Trends in nutrients

The roles of nitrogen (N) and phosphorus (P) as key nutrients determining the trophic status of water bodies are examined, and evidence reviewed for trends in concentrations of N and P species which occur in freshwaters, primarily in northern temperate environments. Data are reported for water bodies undergoing eutrophication and acidification, especially water bodies receiving increased nitrogen inputs through the atmospheric deposition of nitrogen oxides (NO_x). Nutrient loading on groundwaters and surface freshwaters is assessed with respect to causes and rates of change, relative rates of change for N and P, and implications of change for the future management of lakes, rivers and groundwaters. In particular, the nature and emphasis of studies for N species and P fractions in lakes versus rivers and groundwaters are contrasted. This review paper primarily focuses on results from North America and Europe, particularly for the UK where a wide range of data sets exists. Few nutrient loading data have been published on water bodies in less developed countries; however, some of the available data are presented to provide a global perspective. In general, N and P concentrations have increased dramatically (>20 times background concentrations) in many areas and causes vary considerably, ranging from urbanization to changes in agricultural practices.     

苏北潮滩湿地植被对沉积物N、P含量的影响

文章对比分析了植被和沉积物中N、P垂向分布和季节变化,探讨不同植被对潮滩湿地N、P动态变化的影响。分析表明:潮滩湿地的分带性差异使N、P在潮滩湿地各地带有不同的分布规律和季节性变化特性,植被尤其是有较高地下生物量的互花米草和芦苇在整个潮滩湿地N、P的分布以及季节变化中起重要作用,潮滩植被主要是通过N、P在体内的主动转移,植物对沉积物中N、P的吸收以及富集死亡的地下根茎中分解矿化后释放的N、P来影响沉积物中N、P分布的; 1~4月通过枯落生物量回归到地面的N、P总量分别达到149.4 t和18.2 t,对整个湿地生态系统的生源物质循环以及生态环境产生很大影响。     

城市污水地下回灌的试验研究

研究了应用SBR中试系统处理后的城市污水的深度处理工艺,并以地下回灌为目的,通过2个模拟土壤柱对比,分析了渗滤速度对地下回灌的影响,并讨论了土壤对氨氮的处理效果和在土壤中氮的迁移与转化。