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植物叶片光谱角对土壤铀污染的指示作用

光谱学与光谱分析 2022年第4期42卷 1313-1317页

作者：王卫红罗学刚武锋强林玲李俊杰西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 国家遥感中心绵阳科技城分部四川绵阳621010 生物质材料教育部工程研究中心四川绵阳621010

通过在土壤中添加浓度为0(对照组),25,75,125,175,275,375和485μg·g^(-1)的铀,进行5种植物(苎麻、印度芥菜、酸模、甘蓝型油菜、玉米)的盆栽实验,研究了不同生长期的叶片光谱角对土壤铀污染的定性和定量指示作用,分析了定量指示作用... 详细信息

通过在土壤中添加浓度为0(对照组),25,75,125,175,275,375和485μg·g^(-1)的铀,进行5种植物(苎麻、印度芥菜、酸模、甘蓝型油菜、玉米)的盆栽实验,研究了不同生长期的叶片光谱角对土壤铀污染的定性和定量指示作用,分析了定量指示作用与叶片铀含量的关系,并筛选出来在苗期即能反演土壤铀含量的植物,为通过野外实测植物叶片光谱快速、安全地进行土壤铀含量的本底调查和动态监测提供了有效的途径。更重要的是,以该叶片尺度的研究为基础,后续可以开展在冠层尺度采用遥感影像进行大面积土壤铀污染监测的相关研究。实验结果与主要结论如下:(1)以实验植物在不同生长期的实测叶片反射光谱为基础,计算了土壤受到铀污染后,在五个波段区间(表征叶片色素的350~716 nm、表征红边和近红外平台的717~975 nm、表征水分的976~1265,1266~1770和1771~2500 nm)的光谱角。以盆为单位统计5种实验植物在13个生长期的光谱角,绝大多数情况下均大于阈值。叶片光谱角对铀产生了350~2500 nm的全面响应,可以定性指示土壤是否受到铀污染。(2)涵盖全部5种实验植物的8个生长期得到了以光谱角作为自变量、通过显著性检验的线性回归方程。其中7个线性回归方程的决定系数R^(2)>0.64,3个(苎麻-苗期、印度芥菜-开花期和油菜-蕾薹期)的决定系数R^(2)>0.81。综合其他反演效果评价指标,可以认为叶片光谱角也能定量指示土壤铀污染程度,但定量指示作用随植物种类、生长期的不同而不同,其中苎麻、印度芥菜在苗期的叶片光谱角就可以比较好地反演土壤铀含量。(3)当叶片铀含量较高时,其光谱角对土壤铀污染的定量指示作用较强。

关键词：叶片光谱光谱角土壤铀污染指示作用

中国北方温带森林不同林分步甲多样性分布特征及指示作用研究

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中国北方温带森林不同林分步甲多样性分布特征及指示作用研究

作者：马美轩中央民族大学

学位级别：硕士

中国温带森林经历了50—60年的采伐历史,目前大多数森林类型为恢复中的次生林型,森林状态不稳定,气候变化对森林环境条件的影响较大。步甲是自然生态系统和多样性研究的指示物种,以及研究了解环境变化、生物多样性特征的关键性物种。本... 详细信息

中国温带森林经历了50—60年的采伐历史,目前大多数森林类型为恢复中的次生林型,森林状态不稳定,气候变化对森林环境条件的影响较大。步甲是自然生态系统和多样性研究的指示物种,以及研究了解环境变化、生物多样性特征的关键性物种。本研究在我国温带地区的5个保护区:辽河源保护区、东灵山保护区、白石砬子保护区、牡丹江保护区以及大兴安岭保护区内,根据不同生活型树种为主要优势树种选取针叶林、阔叶林、针阔混交林3种林型,总计15个林型。通过陷阱诱捕法,在每年的步甲活跃期对森林步甲科物种进行捕获,共获取步甲26属91种10896头。通过α、β多样性指数、ANOVA方差分析、指示值分析以及物种共生网络等方法,分析不同研究尺度上,步甲丰富度、物种多样性、功能多样性的分布差异,确定不同保护区环境特征指示种组和环境变化监测种组,结合研究结论提出相关建议。结果表明:(1)不同林型、保护区的步甲多样性分布均具有显著差异。牡丹江保护区步甲多样性指数最高;混交林和阔叶林具有更高的步甲物种多样性和较低的步甲周转率。(2)大兴安岭地区和牡丹江地区小型步甲个体数占比较高、大型和小型步甲丰富度较高;植食性步甲在阔叶林中更丰富,捕食性步甲在阔叶林和混交林中丰富度和多样性更高。(3)步甲指示物种及共生网络结果表明,种组1的步甲对环境条件的一致性需求与辽河源保护区的自然环境条件紧密联系,种组2中步甲的生存和繁殖活动,对辽河源、牡丹江和大兴安岭3个保护区共有的部分环境特征具有一定的依赖性,种组3的步甲物种更适宜生存在牡丹江地区。探讨研究结果得出结论:(1)阔叶林和混交林提供了更充沛的食物资源,步甲在有限的周转范围内能够获取足够的食物资源,相较针叶林能孕育的步甲种类和数量更多。(2)大兴安岭地区和牡丹江地区更适宜小型步甲个体生存,阔叶林提供了多种食性步甲适宜生存的环境条件。(3)5个保护区共得到步甲指示种27种,步甲共生物种3组。物种Amova、Amvio、Cabil、Casch、Casei、Drqua、Dyhio、Lenig、Nebis、Prpro、Ptjan、Syago、Trcor、Agsp2组成的生态种组可作为与牡丹江保护区具有相似性的良好环境的指示种组。Cavie、Cahum、Ptexi、Ptsax、Ambru组成的生态种组可作为寒冷环境中步甲群落的指示种。Cajan、Cavla、Syorb可作为退化生境的标记物种,其中Cajan指示值高达1.00(P指示环境特征以及监测环境变化提供重要理论依据。建议未来森林物种的多样性保护和恢复应以维持本地物种为主,进一步引入森林特化物种的残余种群进入受保护的森林环境。同时,应根据不同林型环境特征,将待引入物种的体型、食性和生境广泛度纳入考量因素,以提高生态系统的功能和恢复力。

关键词：地表步甲温带森林保护区林型生物多样性指示作用

地被植物对广东常绿阔叶林土壤养分的指示作用

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热带亚热带植物学报 2020年第2期28卷 115-123页

作者：区余端王楚彪苏志尧广东海洋大学农学院广东湛江524088 国家林业和草原局桉树研究开发中心广东湛江524022 南京林业大学南京2100037 华南农业大学林学与风景园林学院广州510642

为了解地被植物群落对土壤养分的响应和指示作用,利用指示种分析(ISA)法研究了广东常绿阔叶林地被植物与土壤养分的关系。结果表明,速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和有机质(OM)的综合作用对地被植物分布有显著影响(P有机质>速效钾... 详细信息

为了解地被植物群落对土壤养分的响应和指示作用,利用指示种分析(ISA)法研究了广东常绿阔叶林地被植物与土壤养分的关系。结果表明,速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和有机质(OM)的综合作用对地被植物分布有显著影响(P有机质>速效钾>速效氮。地被植物的组成与分布在不同AP和OM梯度中均有显著差异(P 指示种是广东蛇葡萄(Ampelopsis cantoniensis)和油点草(Tricyrtis macropoda),270~360 mg/kg的指示种是狗骨柴(Tricalysia dubia);AP≤2 mg/kg的指示种是华山姜(Alpinia chinensis);AK≤100mg/kg的指示种是赤楠蒲桃(Syzygiumbuxifolium),AK为100~150mg/kg的指示种是十字苔草(Carexcruciate),AK>150 mg/kg的指示种是金钗凤尾蕨(Pterisfauriei);OM> 0.8%的指示种是箬竹(Indocalamustessellatus),OM≤0.6%的指示种是华山姜(Alpinia chinensis)和蔓胡颓子(Elaeagnus glabra),OM为0.6%~0.8%的指示种是豆腐柴(Premna microphlla)。利用有效的地被植物调查方式来监测森林的土壤状况为森林经营管理及土壤健康评价带来方便。地被植物指示种对土壤养分的响应不但能为研究地的立地条件提供理论支撑,还能为该物种的人工栽培提供理论依据,这对于生物多样性保育、生境恢复的引种栽培有重要意义。

关键词：地被植物土壤养分指示作用常绿阔叶林

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

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地质论评 2019年第3期65卷 671-688页

作者：解兴伟袁华茂宋金明李宁李学刚段丽琴王越奇任成喆中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室(中国科学院海洋研究所) 山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学中心山东青岛266071

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素... 详细信息

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ^(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量>1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10^(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值>2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10^(-3)～30×10^(-3),Mo—U富集系数比>1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量>30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10^(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。

关键词：氧化还原敏感元素变化机制指示作用海洋沉积物

不同复垦年限煤矸山土壤微生物群落特征及其指示作用

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干旱区资源与环境 2017年第9期31卷 140-144页

作者：王继萍庞碧琳于亚军山西师范大学地理科学学院临汾041000

土壤微生物是土壤生态功能的重要指示物,因此,研究其群落特征对指导煤矸山复垦具有重要意义。文中以山西省曹村煤矿复垦3a(R-3a)、5a(R-5a)和7a(R-7a)煤矸山为例,用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了3种复垦年限土壤微生物总浓度和群落浓度,分... 详细信息

土壤微生物是土壤生态功能的重要指示物,因此,研究其群落特征对指导煤矸山复垦具有重要意义。文中以山西省曹村煤矿复垦3a(R-3a)、5a(R-5a)和7a(R-7a)煤矸山为例,用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了3种复垦年限土壤微生物总浓度和群落浓度,分析了对土壤质量变化的敏感菌种。结果表明:1)复垦煤矸山土壤微生物总浓度和群落浓度随年限增加均有不同程度增加,表明煤矸山复垦土壤质量状况总体有改善。2)3种复垦样地微生物群落结构的差异及其总浓度和群落浓度低于普通果园(CK)的事实表明复垦地土壤质量仍难达到与CK相当的状况。3)普通细菌中i15:1 G和16:0、真菌中18:1 w9c、革兰氏阳性菌中i15:0和a15:0、阴性菌中11Me18:1 w7c和18:1 w5c可指示复垦土壤质量的改善。

关键词：土壤复垦植被恢复微生物群落结构指示作用

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新疆霍城县水环境同位素特征及其指示作用

干旱区资源与环境 2017年第1期31卷 167-172页

作者：邵杰李瑛井晶晶董美玲中国地质调查局国土资源实物地质资料中心三河065201 中国地质调查局西安地质调查中心西安710054 河北省区域地质矿产调查研究所廊坊065000

在分析研究区水文地质条件基础上,根据同位素测试结果,重点分析了地下水、泉水及地表水氢氧稳定同位素和氚同位素的分布特征。潜水δD变化范围为-87.71^-75.40‰,δ18O为-12.80^-10.91‰。承压水δD为-90.44^-65.57‰,δ18O为-13.08^-8... 详细信息

在分析研究区水文地质条件基础上,根据同位素测试结果,重点分析了地下水、泉水及地表水氢氧稳定同位素和氚同位素的分布特征。潜水δD变化范围为-87.71^-75.40‰,δ18O为-12.80^-10.91‰。承压水δD为-90.44^-65.57‰,δ18O为-13.08^-8.17‰。地下水氚浓度主要集中在15~30TU范围内,绝大部分地下水为1953年以前所补给。地下水与地表水均起源于当地大气降水。潜水与承压水水力联系较强,潜水与承压水属于同一含水系统,在开发过程中要十分注重保护这一含水系统,防止过度开发导致含水系统遭到破坏。

关键词：霍城县同位素含水系统指示作用

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碘值在水厂生物活性炭应用中的指示作用

净水技术 2022年第12期41卷 19-25页

作者：曹振桦笪跃武刘成胡淑圆焦洁兰童刘建广山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101 无锡水务集团有限公司江苏无锡214031 河海大学环境学院江苏南京210098

论文在分析水厂生物活性炭工艺应用过程中碘值变化规律及其与净化效能、自身性状相关关系基础上,探讨碘值在炭型选择及其在表征净化效能、自身性状的作用和意义。结果表明,碘值在目前阶段可以作为生物活性炭炭型选择的重要依据之一;应... 详细信息

论文在分析水厂生物活性炭工艺应用过程中碘值变化规律及其与净化效能、自身性状相关关系基础上,探讨碘值在炭型选择及其在表征净化效能、自身性状的作用和意义。结果表明,碘值在目前阶段可以作为生物活性炭炭型选择的重要依据之一;应用过程中特定碘值数值与净化效能之间存在一定的相关性,且分阶段拟合相关曲线可用于预判净化效能的变化趋势。此外碘值可与灰分、机械强度、生物多样性等指标建立数值上的相关关系。因此,在没有更合理的指标出现之前,碘值可以作为活性炭应用过程中的典型指示参数,并结合各水厂实际运行情况建立相应的相关关系,用于指导水厂实际生产。

关键词：饮用水生物活性炭碘值净化效能微孔指示作用水厂

水化学在新疆伊犁河谷地下水循环中的指示作用

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水文地质工程地质 2016年第4期43卷 30-35页

作者：邵杰李瑛王文科侯光才中国地质调查局国土资源实物地质资料中心河北三河065201 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054 长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054

在分析研究区水文地质条件基础上,沿地下水运动方向,重点研究典型剖面水化学在地下水循环演化的指示意义。结果表明:"1号剖面"潜水主要水化学组分浓度在地貌类型(强倾斜砾质、缓倾斜含砾细土、冲洪积细土平原区)分界部位浓度上升,出现... 详细信息

在分析研究区水文地质条件基础上,沿地下水运动方向,重点研究典型剖面水化学在地下水循环演化的指示意义。结果表明:"1号剖面"潜水主要水化学组分浓度在地貌类型(强倾斜砾质、缓倾斜含砾细土、冲洪积细土平原区)分界部位浓度上升,出现峰值。由北向南水化学类型依次为HCO_3—Ca、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3·SO_4—Ca·Na。"2号剖面"主要阳离子与阴离子具有相同的变化规律,在沿程变化图中出现了一个明显的拐点,即水样F4W04点。从水样点YN01W20到F4W04点,如Ca2+从188.4 mg/L降至48.1 mg/L等。由北向南水化学类型依次为HCO_3·SO_4—Ca·Na、HCO_3·SO_4—Ca·Mg、HCO_3—Ca。水化学结果指示了存在局部循环系统、中间循环系统,地下水以水平方向运移演化特征为主,循环交替强度由北向南逐步减弱,并且地下水循环速率与所处地貌类型紧密相关。

关键词：水化学伊犁河谷地下水循环指示作用

铁法矿区煤层气井排采流体地球化学特征及其指示作用

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铁法矿区煤层气井排采流体地球化学特征及其指示作用

作者：童传霞中国矿业大学

学位级别：硕士

论文选取了铁法矿区大兴矿北二采区14 口煤层气井为研究对象,利用离子色谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、激光水同位素分析仪、气体同位素比质谱仪等仪器测试了产出水中常规离子、微量元素、氢氧同位素、溶解无机碳同位素,产出气的气体... 详细信息

论文选取了铁法矿区大兴矿北二采区14 口煤层气井为研究对象,利用离子色谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、激光水同位素分析仪、气体同位素比质谱仪等仪器测试了产出水中常规离子、微量元素、氢氧同位素、溶解无机碳同位素,产出气的气体组分、甲烷碳氢同位素。基于地质资料和煤层气勘探开发成果,研究了煤层气井排采流体(产出水及产出气)地球化学特征在时空上的演化规律,阐明了排采流体地球化学特征的演化机制,探讨了排采流体来源及地层封闭性,揭示了产出水地球化学特征对煤层气井产能的指示。主要认识如下:分析了研究区煤层气井排采流体地球化学特征的时空变化特征。产出水常规离子浓度随排采时间的增加或上升或下降后趋于稳定,是由于压裂液的返排;水岩作用导致不同离子的空间展布形态各异。Li、Cr、Sr浓度与埋深之间负相关,并受断层影响。产出水中δD和δ18O与埋深正相关是同位素交换作用及产甲烷活动对同位素的分馏所致。δ13CDIC与埋深负相关是由于产甲烷菌被迫利用重碳同位素。CH4的体积分数与埋深正相关,CO2和C2+的体积分数与埋深负相关。δ13CCH4和δDCH4与埋深正相关是由于水溶解分馏作用及产甲烷菌生成CH4途径的改变。阐明了研究区煤层气井排采流体地球化学特征演化机制。在浅部氧化环境,溶解作用、氧化作用等使水中常规离子增加,并产生负值的δ13CDIC;蒸发作用使水中D和18O富集。在径流过程中,阳离子交替吸附作用使水中Ca2+、Mg2+降低,Na+增加;同位素交换作用使煤岩中的D和18O进入水中;产甲烷菌优先吸收较轻的H和12C,使煤层气变轻,水中D和13CDIC富集。在深部还原环境,硫酸盐还原、碳酸盐沉淀和产甲烷作用使HCO3-、Na+、Cl-浓度升高,Ca2+、Mg2+、SO42-降低,D同位素富集,δ13CDIC略有降低,13CCH4和DCH4更富集;HCO3-、Ca2+浓度的约束以及还原环境的影响导致Li、Cr、Sr浓度随埋深增加而降低。探讨了研究区煤层气井排采流体来源,揭示了产出水地球化学特征对产能的指示。建立了基于常规离子的水源识别指标,划分出煤层水和压裂液污染水。地层水的初始来源为大气降水,产出水来自上下压裂段煤层水和砂岩水的混合。地层封闭性较为一般,在垂向上,随着深度增加地层封闭性增加。煤层气为混合成因,接近一半为生物成因气,CO2还原生物气比乙酸发酵生物气更占据优势。在平面上,高TDS与HCO3-、Na+浓度,较低的Li、Cr、Sr浓度预示着煤层气井的高产。在垂向上,高δ13CDIC值和低δD和δ18O值预示着煤层气井的高产。本论文总篇幅约5万字,含插图45幅,表格21张,参考文献131篇。

关键词：铁法矿区煤层气井排采流体地球化学特征演化机制指示作用