南黄海表层沉积物中生源要素的分布规律及其环境意义

【目的】研究南黄海表层沉积物中生源要素的分布规律及其影响因素。【方法】通过测定南黄海82个站位表层沉积物样品中生源要素的含量及表层沉积物的平均粒径,分析研究区表层沉积物中生源要素和沉积物粒径的分布特征,并从表层沉积物中有机质来源、沉积物粒度、水动力作用和环境等因素探讨其对生源要素分布的影响。【结果】南黄海表层沉积物中生源要素总有机碳(TOC)、总氮(TN)及总磷(TP)的含量与平均粒径存在显著的相关关系,近岸沉积物粒度较大,对应生源要素的含量较低,在南黄海中部海区的沉积物粒度较细,各生源要素的含量较高。【结论】表层沉积物的粒度是影响生源要素含量分布的主要因素,即粒度越细,表层沉积物中生源要素含量越高。同时,有机质来源和水动力作用在一定程度上也影响和控制着表层沉积物粒度及生源要素的分布。生源要素TP分别与TOC、TN之间相对较弱的相关关系和近岸河口等地生源要素的高值表明,可能存在其他外部环境因素也会对其含量造成影响。     

瓯江流域沉积物重金属污染分布特征、污染程度和来源分析

对浙南瓯江流域表层沉积物进行了粒度、分粒级提取和重金属元素含量分析，并结合富集因子和地质累积指数研究该流域重金属污染特征和影响因素。结果显示：(1)根据粒度特征，瓯江流域可分为河流段、感潮河段上游、感潮河段下游三段，每段沉积物的物质组成和重金属含量具有显著差异；(2)瓯江上游河流段大多数地区沉积物中重金属元素含量低于或接近背景值，主要来源于自然风化过程；(3)瓯江下游河段存在轻度-中度水平的Cu、Cr、Ni、Zn污染，与温州地区高强度的经济活动和产业类型有关；(4)瓯江流域重金属含量受到“粒度效应”影响，细颗粒沉积物中元素含量较高，泥沙运移、沉积物来源等对重金属含量具有一定影响。     

钦州湾口沉积物中重金属变化特征及其与粒度的关系

【目的】开展钦州湾口晚全新世以来沉积物中重金属变化特征及其与粒度关系的研究,为掌握近岸海区重金属分布、迁移、积累规律提供依据。【方法】利用钦州湾口内和湾口外水下斜坡沉积物样品测试数据,着重分析近2.20m深度即晚全新世以来重要重金属Pb、Cr、Zn的变化特征及其与沉积物粒度的关系,并与其在表层沉积物的积累行为进行比较。【结果】重金属Pb、Cr、Zn具有陆源性,相对含量介于0.0328~0.3630,变异性以Cr最大,Zn最小,在垂向上呈现分段变化;岩芯沉积物颗粒主要分布在1φ~F,主成分为8φ~F,临界粒级为3φ~4φ;在与粒级关系上,Pb、Zn满足粒度控制律,Cr为反粒度控制律,均与其相态有关,同步变化概率P曲线、重金属对粒级变化的响应率k的共轭特征也进一步佐证;Cr具有正响应区间窄、负响应区间宽的特征,而Pb、Zn则相反;在表层沉积物中,Cr与粒度之间的关系已经与Pb、Zn趋向一致,且临界粒级有所右移,表明重金属对细颗粒的选择性增强。【结论】重金属与粒度的关系反映出钦州湾口沉积环境的演变情况;Cr对环境变化敏感,其与粒度的关系具有环境变化示踪意义。     

九龙江口红树林湿地沉积物中有机碳和氮的分布特征及来源辨析

【目的】探讨九龙江口红树林湿地沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的影响因素及来源,加深对红树林湿地中碳和氮的生物地球化学过程的认识。【方法】测定九龙江口红树林湿地表层沉积物粒度、TOC和TN含量,并对其分布特征进行分析。利用TOC/TN比值分析有机质来源及不同来源的贡献率。【结果】九龙江口红树林湿地沉积物中TOC和TN的含量分别为1.24%~3.81%和1.19~2.05mg/g,TOC/TN比值为11.6~26.3,TOC、TN含量和TOC/TN的平面分布均呈现出由陆向海方向逐渐降低的趋势。沉积物中TOC和TN含量没有表现出明显的粒度效应。【结论】控制沉积物中TOC和TN含量分布的主要因素并不是粒度效应,而可能是其来源。沉积物中TOC和TN的主要来源可能是红树林植物碎屑、养殖废水输入的有机碳和氮污染,以及海洋浮游植物碎屑。     

广西近岸海域水下平原表层沉积物中重金属分布及其积累

【目的】研究广西近岸水下平原沉积物重金属分布和积累特征,促进对重金属自河口海湾向陆架扩散规律的对比与把握。【方法】从广西近岸水下平原采集表层沉积物和岩芯,通过实验测试的手段,分析表层沉积物重金属Pb、As、Hg的分布和积累特征。【结果】广西近岸水下平原表层沉积物中Pb含量为8.0×10-6~44.7×10-6,As含量为1.6×10-6~31.4×10-6,Hg含量为0.001×10-6~0.086×10-6,变化较大;Pb、As、Hg的分布受沉积环境和沉积物类型影响,As含量在水下平原北部水动力作用强烈之处出现局部高值,与含As的母岩风化有关;Pb、As、Hg有一定的共聚性,并显示亲Ni、Zn、Ga、Zr和疏Sr的特征;Pb、As、Hg与粒度参数有线性和聚类关系,对粒级响应性即斜率k的拐点在~0.125mm至~0.063mm之间,视沉积环境和沉积物的不同而有所移动;贫有机质站位由于水动力作用强烈,以自然风化的物理过程为主,重金属含量很低,而有机质积累成因为主的站位重金属含量积累增幅区间的频率,Pb的以40%~60%最高,As和Hg的均是60%~80%最高,增幅序列均遵循单增自然对数关系,曲线分段对应不同的沉积环境。【结论】广西近岸水下平原表层沉积物质量总体较好,但相对区域本底值来看,Pb积累性比较突出,As次之。     

广西近岸海域水下平原表层沉积物中有机质分布及其积累

【目的】研究广西近岸水下平原表层沉积物有机质的分布和积累,了解有机质的扩散和现状。【方法】以钦州湾口水下斜坡为界,东至铁山港口外古滨海平原的20m以浅的广西近岸水下平原为研究区,依据2007~2010年广西近岸海洋环境地质调查资料,分析该区海底表层沉积物和钻孔有机质的分布、关系和积累特征。【结果】表层沉积物有机质含量频率f分布不均;研究区可划分出3大类沉积环境和5种亚环境,在其间的有机质分布含量差异较大,对沉积环境的选择性较强;有机质分布与沉积物粒度参数也有较大关系,随着粒径(φ)和分选系数增大而升高,沉积物粒度正偏有利于有机质积聚;有机质随沉积动力减弱而聚集,以平均粒径衡量的话,呈现指数增长规律;在不同的沉积环境有机质序列有指数、线性、对数递增关系,表明不同的积累阶段;随着沉积物粒级变细,在3~6φ粒级段出现有机质吸附积累拐点,而且有机质与粘土有共聚性;在研究区西北部监测站位的有机质具有明显的年际变化,观测期间总体增幅0。【结论】虽然根据沉积物质量评价标准表层有机质尚未超标,但结合本底值计算得出的积累系数显示水下平原西北部、西南部、南部位置均出现富集,对应着不同的来源和影响程度,是陆源输入在水动力分配下聚集的结果。     

珠江干流表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险

为了解珠江干流不同城市段水体污染状况,采集珠江干流广东境内6个城市段的27个表层沉积物(0~15cm)样品,经全分解后测定了重金属As,Cd,Cu,Zn,Ni,Cr,Pb的含量,分析了其空间分布特征、来源和生态风险.结果表明:与国内其他河流城市段相比,珠江干流表层沉积物重金属含量处于较高水平.珠江干流肇庆段、佛山段、广州段、江门段、中山段和珠海段河流重金属分布极为不均,广州河段重金属含量显著高于其他河段.重金属Cu,Zn,Pb,Cr和Ni主要来自于工业废水、生活污水及混合排放污水的重金属污染源,而As主要来自于岩石的自然风化与侵蚀过程的重金属天然来源.92.6%的采样点沉积物重金属总毒性单元大于5,处于中等风险状态.沉积物重金属的平均毒性AsPbNiZnCrCuCd,其中,As,Pb的毒性显著高于其他重金属.     

上海青草沙水库表层沉积物重金属含量水平及其生态风险评价

采集青草沙水库上游水闸、垦区南北水道、库中以及库尾5个代表性区域的30个表层沉积物样品,分析了沉积物中7种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Hg)含量和赋存形态,并评价了其潜在生态风险.结果显示,青草沙水库中部表层沉积物的重金属含量相对较高,而垦区南北水道附近重金属含量最低.表层沉积物重金属以残渣态为主,可交换态含量低.基于重金属污染的生态风险评价可知,水库表层沉积物的潜在生态风险指数值(ERI)介于55～113,属于低风险或不具潜在生态风险水平,其中上游水闸附近的生态风险相对最高,而南北水道和库尾附近的生态风险最低.     

渤海湾西北部沿岸主要入海河流表层沉积物中无机碳形态研究

【目的】调查渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中不同形态无机碳(IC)的分布和影响因素,阐明我国近岸不同环境沉积物中IC分布形态的异同和调控机制。【方法】采用连续浸取方法,根据IC在沉积物中的结合强度,将其分为交换态(氯化钠相)、弱碱结合态(氨水相)、强碱结合态(氢氧化钠相)、弱酸结合态(盐酸羟胺相)和残渣态,分析表层沉积物中不同形态的IC含量,并讨论其与各地球化学参数之间的关系。【结果】渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中总IC的平均含量为6.76mg/g。沉积物中各相IC的平均含量为盐酸羟胺相(3.21mg/g)残渣相(1.92 mg/g)氨水相(0.77 mg/g)氯化钠相(0.64 mg/g)氢氧化钠相(0.22mg/g)。盐酸羟胺相是沉积物IC的主要形态。总有机碳(TOC)对各形态IC影响较强。氨水相IC与沉积物各参数间存在较为紧密的联系。【结论】研究区域沉积物中不同形态IC的组成和分布空间变化显著,不同地点样品中IC的活跃程度和可能的环境影响因子差异很大。     

金华市武义江沉积物磁性特征及其对重金属污染的指示意义

对浙江省金华市武义江边滩柱样沉积物进行了系统的环境磁学、地球化学、粒度和总有机碳分析,探讨河流沉积物磁性特征的影响因素及其环境意义.结果表明:1)武义江沉积物磁性特征为磁铁矿主导,沉积动力分选和沉积后的次生变化对磁性特征的垂向变化产生影响;2)武义江沉积物中各类重金属元素含量高于背景值水平,存在不同程度的人为因素的污染和富集;3)武义江沉积物磁性参数与重金属含量存在一定正相关关系,反映了磁性矿物与重金属具有相同的来源,或者磁性矿物对重金属的吸附作用,表明河流沉积物磁性特征可定性地指示重金属污染.     

岸线形态与近岸底泥元素分布特征的相关性分析

【目的】岸线形态影响近岸水体的水动力状况、沉积过程、微生境及植被特征,对近岸沉积物的物理与化学特征有直接影响,研究其与近岸底泥元素空间分布的相互关系,用以指导滨岸带的生态修复。【方法】以太湖北部贡湖湾退圩还湖修复项目区为研究对象,分别在项目区选取凹形、凸形和平直形3种岸线形态,按浅滩区、浅水区和深水区3个水深梯度采集样品,分析了不同微生境条件下底泥的粒级结构特征和总磷(TP)、总氮(TN)、有机碳(OC)的含量。【结果】①凹形、凸形岸线形态段不同水深梯度带间底泥粒级结构的差异均较大,而平直岸线段底泥粒级结构在水深梯度上的变化幅度相对较小,且不同岸线形态段间随水深的变化趋势不同,近岸底泥平均粒径在凸形岸线段随水深增加而增加,在凹形岸线段随水深增加而下降; ②滨岸带近岸表层底泥中TN、TP、OC含量在凹形、凸形岸线形态段随水深的变化总体上大于平直岸线段,凹形和凸形岸线段近岸深水区TN、有机碳含量最高,TP在凸岸线段浅水区最低; ③冗余分析发现,岸线形态与植被状况(植被类型、水深、植被盖度)是影响近岸底泥中TN、TP和有机碳含量的主要影响因子,而底泥的粒级结构特征与底泥中TN、TP和OC含量的相关性相对较小。【结论】与平直岸线相比,相对曲折的岸线形态更有利于增加不同水深梯度带底泥的异质性,对底泥元素的空间分布格局有显著影响。在湖滨带生态修复时,通过构建相对曲折的岸线形态,可有效促进不同水深底泥TN、TP、有机碳的再分配。     

Reconstruction of flood events over the last 150 years in the lower reaches of the Changjiang River

The reconstruction of paleofloods in the Holocene has become one research highlight for the present global change study. The core sediments from one newly-emerged bar in the lower Changjiang River (Yangtze River) mainstream were collected for grain size and organic elemental measurements, with aim to reconstruct the flood events over the past 150 years. Major grain size parameters such as mean grain size, probability cumulative curve and C-M diagram of the core sediments clearly indicate the flood event deposition. Furthermore, the TOC/TN ratios in the sediments can indicate flood events considering that during the flash floods, strong surface erosion in the upper and lower reaches of the Changjiang River can transport a large amount of undecomposed plant debris and organic components with relatively low C/N ratios into the lower mainstream. Based on 210Pb dating and sedimentary geochemical results, the research profile recorded several large floods happened from 1850 to 1954, which agrees well with the historical documents and hydrological observations. Interesting to note that the flood events since the 1960s cannot be distinctly recognized on the basis of sediment grain size and organic elemental compositions of the profile, which mainly reflects the intensive human activities over the last fifty years, especially condense dam construction, have significantly changed the characters of suspended sediment into the lower mainstream.     

南方型杨树无性系间生长性状和木材材性的遗传差异

【目的】杨树是我国平原地区种植面积最大、木材产量最高的速生用材树种之一,如何做到适地适树,提高杨树人工林的产量和质量,是生产中需要解决的关键技术问题。综合评价杨树无性系间的生长和力学性能,可为长江中下游地区筛选杨树优良无性系提供依据。【方法】在对美国引进的104个美洲黑杨无性系和3个对照无性系进行初步评价的基础上,选择17个生长较优良的25年生无性系,分析其生长性状、木材基本密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度。【结果】所研究的17个无性系间在生长性状、木材基本密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等方面存在极显著差异; 木材基本密度与抗弯弹性模量和顺纹抗压强度之间存在显著正相关关系,力学性质各指标间也存在极显著线性相关。综合评价表明,无性系‘NL-95’、S371、S313和‘I-69’属于低强度、中低品质材,其他13个无性系都属于低强度、高品质材。【结论】所研究的17个无性系中,从美国引进的S3239和S3312两个无性系的综合表现最好,适合在长江中下游地区作为用材林推广应用。     

混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析

【目的】研究混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁在施工过程中的应力分布规律,为超宽加劲梁的设计与施工提供一定的理论依据。【方法】采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对自锚式悬索桥加劲梁受力性能进行分析。【结果】在施工过程中,加劲梁横截面各腹板处顶、底板中纵向应力的分布存在较大的不均匀性,预应力张拉工况中,加劲梁外侧边腹板处压应力最大; 体系转化工况中,中腹板处压应力增量最大。体系转换过程中加劲梁顶、底板的应力变化规律不同,顶板中的压应力值在体系转换完成后达到最大,底板最大压应力值则出现在体系转换过程中。施加二期恒载,对吊索进行被动张拉,能够有效地减少主动张拉吊索过程产生的顶、底板应力差值。【结论】主缆轴力与预应力作用是造成加劲梁内应力分布不均的主要原因,通过调整预应力钢束的数量及位置,能够使加劲梁内应力分布更均匀。     

库坝和土地利用状况对河流水质的影响

【目的】研究库坝建设对河流水质状况的影响,以及库坝建设后不同河段主要水质指标与河道两侧土地利用状况的相关关系。【方法】以河南省荥阳市淮河的4级支流索河为研究对象,对位于乡村、市区、郊区3个区位的由于库坝建设而形成的河流段与库区段的主要水质指标进行比较。【结果】各区位河流段与库区段比较,水体全磷(TP)浓度在河流段显著高于库区段,NH⁺₄-N、化学需氧量(COD)浓度在河流段低于库区段,而全氮(TN)、NO^-₃-N浓度等水质指标受库坝建设的影响较小。相关性分析表明,在河流段和库区段,建设用地占比均与TN、TP、NO^-₃-N、COD浓度等水质指标呈正相关,而林地占比与TN、TP、NO^-₃-N、COD浓度等水质指标呈负相关。耕地占比与TN、TP、NO^-₃-N浓度等水质指标在河流段呈负相关,而在库区段则呈正相关。【结论】库坝建设使河流形成相对不连续的河流段与库区段,总体上可降低河流水体的TP含量,但NH⁺₄-N、COD浓度等指标则有所上升; 在河流段与库区段,水体水质与河道周边土地利用状况的相关关系也存在一定差异,库区段水质状况更易受周边土地利用结构影响。     

乡村聚落时空分布特征及驱动因素分析——以安徽黟县为例

【目的】基于遥感数据和3S技术进行乡村聚落时空分布特征及演变规律研究,为推进美丽乡村建设和实现地区可持续发展提供参考。【方法】以安徽省黟县为对象,基于核密度分析、GIS空间分析、景观格局指数以及空间自相关等分析方法,探究研究区2010年、2012年、2014年、2016年4年乡村聚落的时空分布特征与景观格局变化的驱动因素。【结果】2010年与2012年黟县各村镇之间的乡村聚落核密度估值呈较弱的聚集分布,2014年与2016年黟县各村镇之间的乡村聚落核密度估值呈显著的聚集分布状态; 2010年、2012年、2014年、2016年的Moran's I指数均大于0,黟县乡村聚落存在正的空间相关性,2016年Moran's I指数较2014年的低; 黟县乡村聚落核密度估计值相似的地区在空间上聚集分布的趋势有所减弱,空间分布的差异性在增强; 地势、河流等自然因素以及道路、城镇经济、人口变化等社会因素影响黟县乡村聚落分布格局的演变。【结论】黟县乡村聚落的时空分布格局特征与演变研究能够为美丽乡村建设中的合理规划、聚落优化、土地资源利用以及可持续发展规划建设提供理论依据。     

利用核磁共振测定木材润胀细胞壁的水分含量与孔径分布

【目的】利用核磁共振冻融分析技术测定杉木与杨木两种速生材细胞壁润胀状态吸着水含量与孔隙分布情况,为改性剂粒径选择与改性效果评价提供方法。【方法】常温下获得试样内水分T₂弛豫信号总量,通过核磁冻融分析系统对试样进行降温处理,检测不同冷冻温度条件试样内未冻结水分信号量; 依据Gibbs-Thomson效应确定凝固点降低与孔径的关系,并以此分析孔径分布。【结果】核磁冻融法测定杉木和杨木吸着水饱和含量约为38%,高于通过吸湿外推法估算数值,与溶剂排出法、多孔板法、离心法结果相近; 核磁冻融分析法避免了常温条件按照T₂弛豫分布确定吸着水含量偏小的现象; 两种速生材试样细胞壁润胀状态孔径小于1.59 nm的孔隙占比约为75%,大于4.56 nm的孔隙占比不超过6%,与溶剂排出法、光谱标记法结果相符。【结论】核磁共振冻融分析技术可较为便捷准确地获得木材吸着水含量与细胞壁孔隙分布,其结果可用于指导改性剂粒径的选择与改性效果评价。     

基于CA Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟

【目的】评估贵州喀斯特典型地区土地利用及生态系统服务价值变化趋势,为退耕还林(草)工程的实施提供理论支撑。【方法】在“3S”技术支持下,以贵州省普定县1999年、2003年、2009年和2015年4期Landsat遥感影像为主要数据源,根据CART决策树模型分类结果,提取普定县土地利用/覆被及景观格局信息,对1999—2015年间生态系统服务价值进行动态评估; 在此基础上结合CA-Markov模型,预测普定县2021年土地利用景观格局及生态系统服务价值变化趋势。【结果】1999—2015年间,研究区生态系统服务价值平稳增加,其中林地、农田和水域3类景观的生态系统服务价值占总价值的90%以上,是生态系统服务主体。在土地利用生态系统单项服务价值方面,水源涵养、土壤形成与保护和废物处理这3项生态服务功能合计贡献率在50%左右。【结论】贵州普定县域生态系统服务价值变化的主要驱动因素是退耕还林(草)政策的实施。2021年普定县生态系统服务价值总量为9.58亿元,比2015年减少约0.3亿元,说明现有退耕还林政策下,普定县生态系统服务价值在未来5年呈下降趋势。     

兴安落叶松林缘天然更新与立地环境因子的相关分析

【目的】揭示兴安落叶松林缘更新与土壤特性及小气候因子的深层次关系。【方法】在测定兴安落叶松林缘天然更新状况、小气候因子及土壤理化性质的基础上,用单因素方差分析与相关性分析法研究了兴安落叶松林缘天然更新指数与土壤理化性质及小气候因子的相关性。【结果】①距离林缘0 m处的样带更新指数最大,距离林缘20、40、60 m的3条样带更新指数变化不大且趋于平稳。②兴安落叶松林缘的光合有效辐射和空气温度显著大于林内。③林缘的土壤养分高于林内,林缘土壤pH小于林内。④通过主成分分析法得到影响兴安落叶松林缘更新的主要因子为土壤含水率、土壤有机质和光合有效辐射,通过多元线性回归分析法得到影响兴安落叶松林缘更新的主要因子为土壤含水率和土壤有效磷。【结论】兴安落叶松林缘的更新效果比林内好,林缘效应对兴安落叶松林更新的影响大致在距离林缘20 m范围以内;光合有效辐射、空气温度和土壤理化性质能有效影响兴安落叶松林缘的更新,其中土壤含水率是影响兴安落叶松林缘更新的最主要因素。因此可以通过改善林缘的环境促进兴安落叶松林缘区域的更新。