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四川甘孜州措普湖沉积物微量元素记录的近200年环境变化

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地球科学 2024年第6期49卷 2186-2198页

作者：刘梦佳何梦颖胡竹君黄涛黄昌春张志刚王红南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 江苏省物质循环与污染控制重点实验室江苏南京210023 南京师范大学环境学院江苏南京210023

青藏高原东缘分布的小型湖泊由于其特殊的地理位置,受人类活动影响较小,其沉积记录对气候环境变化的响应具有区域性意义,特别在恢复短时间尺度气候及区域沉积环境方面有着独特的优势,然而目前鲜有研究涉及.对四川省甘孜州措普湖湖心45 c... 详细信息

青藏高原东缘分布的小型湖泊由于其特殊的地理位置,受人类活动影响较小,其沉积记录对气候环境变化的响应具有区域性意义,特别在恢复短时间尺度气候及区域沉积环境方面有着独特的优势,然而目前鲜有研究涉及.对四川省甘孜州措普湖湖心45 cm的沉积岩心样品进行了微量元素地球化学分析,重建了当地过去近200年中的气候演变过程.结果表明:近200年来,沉积岩心中稀土元素具有基本相同的垂向变化趋势,均在1841—1920年的小冰期时保持低值,在1890年左右受地震间接影响达到最低值,之后随气候回暖而增加;微量元素主成分分析表明大部分微量元素的变化受区域流域侵蚀风化因子控制,能够反映风化作用的强弱;Rb、Ba、Sr等3种元素受湿度因子主控,指示了区域湿润度的变化.结合多种微量元素环境代用指标及沉积物粒度组成的变化特征,可将措普湖在1841—2017年间的气候环境演化过程划分为5个阶段:冷干(1841—1904年)、温湿(1904—1923年)、温干(1923—1944年)、暖湿(1944—1967年)、暖干(1967—2017年).

关键词：青藏高原措普湖微量元素沉积环境变化沉积学

长江上游农业区河流沉积物多环芳烃的赋存特征、来源及其风险

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南京师大学报(自然科学版) 2024年

作者：张明礼吴含芝王延华郭佳怡南京师范大学地理科学学院江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室

随着长江流域社会与经济的快速发展，人为活动导致的多环芳烃（PAHs）在水体、沉积物、气溶胶等环境介质中逐渐积累，环境污染日益加剧并对周边的生态环境和人体健康造成危害。为探究长江上游的典型农业区域河流沉积物中PAHs赋存特征、... 详细信息

随着长江流域社会与经济的快速发展，人为活动导致的多环芳烃（PAHs）在水体、沉积物、气溶胶等环境介质中逐渐积累，环境污染日益加剧并对周边的生态环境和人体健康造成危害。为探究长江上游的典型农业区域河流沉积物中PAHs赋存特征、来源及生态风险，以重庆永川区境内的临江河和圣水河表层沉积物为研究对象，利用高效液相色谱仪检测沉积物中的16种PAHs含量，利用特征比值法、主成分分析、效应区间值以及苯并[a]芘（BaP）毒性当量法(TEQBaP)进行来源解析和生态风险评估。结果表明，两河沉积物中PAHs含量变化范围为1790.64～24623.51 ng/g，平均值为3004.76 ng/g。临江河沉积物的PAHs浓度处于较高水平，显著高于圣水河沉积物PAHs。城市河段的沉积物PAHs污染水平显著高于农业区域河段沉积物的PAHs污染。生物质、煤炭和液态化石燃料等的燃烧是该区域PAHs的主要来源。生态风险评估结果表明，PAHs各单体均超过了效应区间低值，过半的单体浓度超过了效应区间中值，具有较大的生态风险。BaP毒性当量含量的平均浓度为422.28 ng/g，低于世界范围内沉积物中TEQBaP平均浓度（804.94 ng/g）。本研究结果为重庆农业区河流沉积物中PAHs污染控制和生态风险评价提供一定的理论指导和技术支持，对保护长江流域生态环境具有重要的现实意义。

关键词：沉积物多环芳烃赋存特征生态风险

土壤源Penicillium ludwigii X-16的筛选鉴定及其有机-无机氮源利用特征

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应用与环境生物学报 2024年第2期30卷 301-308页

作者：刘欣刘冉苏怡睿姜允斌邓欢张银萍韩成钟文辉南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省物质循环与污染控制重点实验室南京210023 南京师范大学环境学院南京210023 南京师范大学分析测试中心南京210023

将除作物吸收氮外的化学氮肥尽可能固持在土壤中,有助于提升化学氮肥利用率、减少化学氮肥施用量及降低环境氮素污染.以无机氮作为唯一氮源进行富集培养,从酸性旱地红壤中分离筛选出一株无机氮固持真菌菌株X-16,经菌株形态观测及真菌IT... 详细信息

将除作物吸收氮外的化学氮肥尽可能固持在土壤中,有助于提升化学氮肥利用率、减少化学氮肥施用量及降低环境氮素污染.以无机氮作为唯一氮源进行富集培养,从酸性旱地红壤中分离筛选出一株无机氮固持真菌菌株X-16,经菌株形态观测及真菌ITS基因同源性分析,鉴定为路德维希青霉菌(Penicillium ludwigii).进一步监测菌株在不同有机或无机氮源液体培养基中的生长状况,发现菌株X-16能利用无机氮源、氨基酸氮源和复杂有机氮源(玉米醇溶蛋白)进行生长,尤其偏爱利用复杂有机氮源.X-16在玉米醇溶蛋白氮源处理下产生了最大的微生物生物量(1.93±0.50 g/L)、最高的无机氮固持速率(0.57±0.10 mg L^(-1)h^(-1))和有机氮矿化速率(0.57±0.13 mg L^(-1)h^(-1)).相比于不接种处理,接种菌株X-16显著提升土壤化学氮肥固持速率,提升量为0.78±0.06 mg kg^(-1)d^(-1),提升幅度达492%.本研究从酸性旱地红壤中筛选出优势无机氮固持真菌菌株,该菌株能有效提升土壤无机氮固持能力,而且能将复杂有机氮源矿化后再利用,可为化肥源无机氮素固持研究及土壤源有机氮素释放研究提供理论依据和菌种资源.(图6参58)

关键词：青霉菌属氮源化学氮肥无机氮固持有机氮矿化

沉积物微生物燃料电池对湿地水体中Cu(Ⅱ)去除与脱附效果的研究

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环境科学学报 2024年第7期44卷 36-48页

作者：许亚清李颖李峰泉崔静鲍齐彦蔡一侨李艳丽邓欢南京师范大学环境学院南京210023 江苏省物质循环与污染控制重点实验室南京210023 南京师范大学中北学院工学院镇江212300

为了揭示沉积物微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cells,SMFCs)对水体重金属的去除和脱附效果及其机制,采集了海滨湿地沉积物(Coastal wetland sediments,CWS)和湖泊湿地沉积物(Lake wetland sediments,LWS)并构建SMFCs,其中,阳极室装入CWS或LWS并连接50Ω或1000Ω外阻,采用沉积物中的土著微生物产电.实验包括CWS-50Ω、CWS-1000Ω、LWS-50Ω和LWS-1000Ω共4个处理,并设置开路SMFCs作为对照.产电启动成功后,向阴极室充入Cu(Ⅱ)浓度为100 mg·L^(-1)的CuCl2溶液,开始Cu(Ⅱ)去除试验.结果显示,48 h后,CWS-50Ω、CWS-1000Ω、LWS-50Ω和LWS-1000Ω处理对Cu(Ⅱ)的去除率分别达到93.56%、95.51%、96.33%和97.75%,而断路对照的Cu(Ⅱ)去除率为5.67%.Cu(Ⅱ)去除试验结束后,将阴极室Cu(Ⅱ)溶液更换为去离子水,开始脱附试验.脱附120 min后,上述处理的Cu(Ⅱ)脱附率分别为1.15%、2.65%、2.43%和3.05%,而对照的Cu(Ⅱ)脱附率达到96.36%.脱附试验结束后取出阴极碳毡,通过XPS检测发现上述处理的阴极表面均存在Cu(Ⅱ)和Cu(0),其中,Cu(0)的比例分别达到9.38%、16.95%、21.59%和25.93%.本研究还对沉积物原始样本及所有处理阳极表面细菌的16S rRNA基因进行了测序和基因定量.结果显示,SMFCs显著增加了产电细菌相关属的优势度和细菌数量,其中,Desulfovibrio、Clostridium和Geoalkalibacter为CWS-50Ω和CWS-1000Ω阳极表面的优势产电菌属,Clostridium、Brevundimonas和Bacillus为LWS-50Ω和LWS-1000Ω阳极表面的优势产电菌属.本研究创新点在于揭示了SMFCs不仅可以高效去除水体Cu(Ⅱ)污染,还能有效避免Cu(Ⅱ)从碳毡电极上脱附,从而保证水体修复效果的长效性.本研究还阐明了Cu(Ⅱ)在阴极表面的吸附和还原是SMFCs去除Cu(Ⅱ)的机制,据此认为提升SMFCs阴极效率以增加阴极表面Cu(0)/Cu(Ⅱ)的比例有望进一步提高SMFC对水体重金属的去除效果.

关键词：水体修复重金属污染阴极效率解吸附产电细菌

长江中下游湖泊沉积物厌氧铁氨氧化过程及脱氮贡献

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湖泊科学 2024年第6期36卷 1743-1756页

作者：赖安兴王洪伟谢珂顾于李化炳王丽娜李彪吴庆龙中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 南京师范大学地理科学学院南京210023 中国科学院抚仙湖高原深水湖泊研究站/抚仙湖高原深水湖泊云南省野外科学观测站澄江652500 南方海洋科学与工程广东省实验室广州511548

湖泊氮素污染问题严重,水体富营养化程度正在日益加剧。湖泊沉积物中传统脱氮过程的研究主要关注反硝化和厌氧氨氧化过程,而厌氧铁氨氧化过程(feammox)的发现更新了人们对于氮素转换途径的认识,也使得湖泊沉积物中各个脱氮途径的贡献至... 详细信息

湖泊氮素污染问题严重,水体富营养化程度正在日益加剧。湖泊沉积物中传统脱氮过程的研究主要关注反硝化和厌氧氨氧化过程,而厌氧铁氨氧化过程(feammox)的发现更新了人们对于氮素转换途径的认识,也使得湖泊沉积物中各个脱氮途径的贡献至今尚不明确。本研究通过15 N稳定同位素示踪技术定量了长江中下游18个湖泊沉积物反硝化、厌氧氨氧化和厌氧铁氨氧化过程的速率,计算了各个过程的脱氮贡献。结果显示,冬季反硝化、厌氧氨氧化和厌氧铁氨氧化的平均速率分别为(2.38±0.80)、(0.06±0.04)和(0.015±0.025)mg/(kg·d),平均脱氮贡献分别为96.5%±2.4%、2.7%±2.0%和0.8%±1.4%;夏季反硝化、厌氧氨氧化和厌氧铁氨氧化的平均脱氮速率分别为(2.54±1.04)、(0.12±0.06)和(0.005±0.005)mg/(kg·d),平均脱氮贡献分别为95.0%±3.4%、4.8%±3.2%和0.2%±0.3%。尽管厌氧铁氨氧化过程对于总体氮素脱除的贡献较为有限,但对NH_(4)^(+)的脱除贡献值得关注,其NH_(4)^(+)脱除贡献率在冬季和夏季分别为15.5%±23.4%和13.4%±22.4%。在冬季的洪湖、西凉湖和斧头湖以及夏季的鄱阳湖中厌氧铁氨氧化的NH_(4)^(+)脱除贡献率甚至高于厌氧氨氧化,表明厌氧铁氨氧化过程在沉积物NH_(4)^(+)脱除中的作用不容忽视。多元统计分析结果表明,pH、硝态氮、总有机碳和总无机碳可能是厌氧铁氨氧化过程的主要影响因素。本研究丰富了湖泊生态系统氮循环路径的认识,明确了湖泊生态系统氮素的转化过程和环境归趋,为湖泊生态系统氮素管理与水体富营养化治理提供了重要的理论支撑。

关键词：反硝化厌氧氨氧化厌氧铁氨氧化同位素示踪技术脱氮贡献长江中下游湖泊

Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和Fe_(2)O_(3)对淤泥基免烧陶粒的性能影响研究

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混凝土 2024年第9期 135-140,156页

作者：刘荣闫肖雅高鹏徐悦清沈鑫宇倪守高南京师范大学环境学院江苏南京210023 江苏省物质循环与污染控制重点实验室江苏南京210023 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 中国船舶科学研究中心江苏无锡214081

采用河湖淤泥为主要原料制备淤泥基免烧陶粒,是一种固废资源化利用的有效技术工艺。在此工艺基础上进一步探究了原料中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和Fe_(2)O_(3)含量变化对陶粒颗粒强度、1h吸水率和颗粒密度的影响,并利用X射线衍射(XRD)和扫... 详细信息

采用河湖淤泥为主要原料制备淤泥基免烧陶粒,是一种固废资源化利用的有效技术工艺。在此工艺基础上进一步探究了原料中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)和Fe_(2)O_(3)含量变化对陶粒颗粒强度、1h吸水率和颗粒密度的影响,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征技术分析其影响机制,旨在得出相应氧化物含量的控制参数,以优化制备工艺。结果表明:在基础物料配合比条件下,过量Al_(2)O_(3)的存在,会导致脆性晶相二水钙长石的结晶生长,使陶粒颗粒强度下降;SiO_(2)所具有的火山灰效应与晶核效应协同水化反应生成更多的水化硅酸钙,当SiO_(2)含量为26%时,陶粒内部结构致密,最优强度达到3.11MPa;适量Fe_(2)O_(3)体现的异质成核作用,利于晶相生成,可提升陶粒性能,当Fe_(2)O_(3),含量为6%时,陶粒强度达2.84MPa,吸水率为5.66%。

关键词：河湖淤泥免烧工艺陶粒水化机理氧化物

基于氢氧稳定同位素的鄱阳湖流域“五河”新水比例及其滞留时间量化研究

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湖泊科学 2024年

作者：李楷文丁梦瑶范宏翔吴华武雷蕊宇付丛生李静辛未张赐成湖南师范大学地理科学学院中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院大学滁州学院地理信息与旅游学院中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间，对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间，本文通过对鄱阳湖流域... 详细信息

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间，对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间，本文通过对鄱阳湖流域降水及河水（赣江、修河、信江、抚河、饶河，以下简称“五河”）稳定同位素(δ18O和δD)的高频率监测与分析，利用正弦拟合方法分析了降水和河水δ18O和δD值变的化。结果表明：（1）“五河”河水及降水氢氧同位素表现出相似的季节变化特征，雨季（5—7月）较为贫化，旱季（12月—次年2月）较为富集，河水同位素变化与局地降水同位素、地下水同位素密切相关，说明流域内不同水体之间存在良好的水文连通性；（2）“五河”流域内小于3个月的新水占比范围为3%～42%，流域内滞留时间范围为124～2497 d，其中赣江平均滞留时间最长、新水比例最低，乐安河和昌江的新水比例最高、平均滞留时间最短；（3）流域面积和单位面积上干流长度是“五河”流域新水比例的主要控制因素，坡度与新水比例存在负相关关系，但其负相关性被单位面积上干流长度与新水比例的正相关性所掩盖；（4）修河、赣江流域较其他流域显著受到蒸发分馏的影响；（5）鄱阳湖湖水同位素值明显高于河水，且在湖口站点湖水同位素值较都昌站点偏低，这表明湖口站湖水受长江来水和蒸发分馏的影响。该研究结果有助于对鄱阳湖流域水文联系和水文过程进行解析，可为流域污染物的输移模拟及其机制阐释等方面提供科学参考。

关键词：鄱阳湖流域新水比例平均滞留时间氢氧同位素水文过程

长江中游湖泊表层沉积物多环芳烃的分布、来源特征及其生态风险评价

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湖泊科学 2020年第6期32卷 1632-1645,I0019页

作者：万宏滨周娟罗端杨浩黄昌春黄涛南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 江苏省物质循环与污染控制重点实验室南京210023

为明确长江中游地区湖泊沉积物中多环芳烃(PAHs)的分布特征、来源及其生态风险,于2018年7月采集了该地区12个湖泊的表层沉积物样品.采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测定了沉积物中16种PAHs的含量.结果表明:12个湖泊沉积物中均检测出16种... 详细信息

为明确长江中游地区湖泊沉积物中多环芳烃(PAHs)的分布特征、来源及其生态风险,于2018年7月采集了该地区12个湖泊的表层沉积物样品.采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测定了沉积物中16种PAHs的含量.结果表明:12个湖泊沉积物中均检测出16种优控PAHs,PAHs的总含量在572.7~1766.2 ng/g(dw)之间(均值为976.5±285.0 ng/g(dw)).武汉市东湖沉积物中PAHs含量最高,达到1634.8±111.4 ng/g(dw).与国内外其他地区湖泊沉积物相比,长江中游地区湖泊沉积物中PAHs含量高于国内偏远地区的抚仙湖、青海湖及博斯腾湖,低于东部地区的巢湖、太湖及美国经济工业发达地区的湖泊.根据单体PAH的聚类分析结果,12个湖泊可以分成3种类型,类型1主要以低环为主,占比为64.04%±7.02%,类型2低环和中高环分布相对平均,分别为50.76%±5.17%和49.24%±5.17%,类型3低、中、高环分布相对平均,占比分别为35.35%±3.56%、26.17%±0.45%和38.48%±3.84%.综合该区域PAHs的分布特征及异构体比值法与主成分分析法的结果表明,类型1湖泊沉积物中PAHs主要来源为煤炭、木材等生物质的燃烧源;类型2和类型3湖泊沉积物中PAHs主要来源为煤炭、木材等生物质的低温燃烧以及机动车等燃烧汽油、柴油的尾气排放和工业炼焦等化石燃料的高温燃烧源.沉积物中PAHs与总有机碳(TOC)之间显著的相关性表明,沉积物中TOC含量是影响长江中游湖泊沉积物中PAHs归趋分布的主要因素.长江中游流域湖泊沉积物中PAHs的RQ NCs值均小于800,且RQ MPCs值大于1的风险商值法生态风险评价结果表明,长江中游流域湖泊表层沉积物中PAHs整体呈中等风险水平.

关键词：多环芳烃湖泊表层沉积物来源特征长江生态风险评价

长三角工业经济规模与污染排放异速关系及互动机制

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地理学报 2022年第9期77卷 2202-2218页

作者：尹上岗杨山龚海波南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

正确处理经济增长与环境污染关系是实现区域高质量发展和构建“双循环”新发展格局的关键问题。本文以2000—2018年长三角地区工业经济规模与工业污染指数为研究对象,构建工业经济规模—污染排放异速增长模型,分析两者关系的时空变化规... 详细信息

正确处理经济增长与环境污染关系是实现区域高质量发展和构建“双循环”新发展格局的关键问题。本文以2000—2018年长三角地区工业经济规模与工业污染指数为研究对象,构建工业经济规模—污染排放异速增长模型,分析两者关系的时空变化规律,并借助增强回归树模型探究异速增长的影响机制。结果表明:①长三角地区工业经济规模与工业污染指数空间格局具有较强的稳定性和较高的相似性,呈现出由东向西递减的空间态势;随着工业经济规模的扩大,工业污染指数总体呈下降趋势。②在纵向异速上,长三角地区总体沿着经济环境基本协调—经济扩张弱型—经济环境基本协调变化;在横向异速上,多数城市工业污染指数相对增速低于工业经济规模增速,标度指数多呈下降趋势。③城市生态基础、能源利用效率、工业发展水平、科技发展水平、对外开放水平和财政投入水平是影响异速增长的主导因子,这些因素在前期对异速增长具有正向影响,后期转变为负向影响。④经济增长的市场主导与环境保护的政府主导间的错位关系产生经济环境异速增长,并促使区域一体化出现,区域一体化与经济环境异速增长相互促进、相互影响。推动长三角地区经济生态一体化建设,实现绿水青山与金山银山的有机统一,是实现区域高质量发展的必由之路。

关键词：工业经济规模工业污染指数异速增长增强回归树长三角地区