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[硕士论文] 卢航
环境科学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:鞘酯单胞菌(sphingomonads)作为能够降解广泛的芳香族化合物(如各类多环芳烃)的一类细菌,具有良好的生物修复潜力。然而,细菌在环境中常常面临高温、干旱、盐碱和营养贫乏等环境压力,因此可能影响菌体生长和存活,导致污染修复效率降低。由乌苷四(五)磷酸(guanosine tetraphosphate和guanosine pentaphosphate,统称(p)ppGpp)介导的应激反应能够协调细菌的生理代谢活动,从而保证细菌可在胁迫条件下生存。在sphingomonads中,(p)ppGpp由Rsh蛋白合成和水解。鉴于细菌的群体感应(Quorum sensing,QS)能够调控细菌的一系列生理活性,研究sphingomonads的rsh基因对QS信号分子积累的影响可为今后在恶劣环境中将sphingomonads作为降解污染物的生物材料提供理论依据。sphingomonads的QS信号分子主要为酰基高丝氨酸内酯(acyl-homoserine lactone,AHL)。目前,对sphingomonads的rsh基因和AHL的关系的探究存在着大片空白,虽然sphingomonads的基因组中常常含有多对luxI/R同源基因,尚未对含多对luxI/R同源基因的菌株进行相关的研究。
  本研究先以Novosphingobium pentaromativorans US6-1为研究对象,利用rsh基因敲除突变株△rshUS6-1研究rsh基因缺失对AHL积累的影响。根据qRT-PCR,信号分子降解实验和转录组数据进一步探究具体的分子机制。考虑到sphingomonads常常含有多对luxI/R同源基因,选取Sphingobium sp.SYK6作为研究对象,分别在富营养和寡营养的条件下研究rsh基因缺失对信号分子积累的影响,由此比较rsh基因缺失对基因组含一对或多对luxI/R同源基因的sphingomonads菌株的影响。本文得到了如下结论:
  (1)△rshUS6-1在生物膜和静置培养条件下均不再积累AHL信号分子,表明rshUS6-1是N.pentaromativorans US6-1积累AHL信号分子的必需基因。RshUS6-1主要通过ppGpp影响AHL信号分子积累。突变株无法积累AHL信号分子的原因为novIUS6-1和novRUS6-1在指数生长期时表达量显著下降,且与信号分子降解无关。
  (2)通过分析△rshUS6-1和US6-1野生株的转录组数据,推测编码胞质外功能σ因子σE的基因表达降低,编码DksA、RNA降解酶和Lon蛋白酶的基因表达升高是导致novIUS6-1和novRUS6-1的表达量下降的原因,这些潜在的分子机制可为今后深入研究sphingomonads的应激反应对QS的影响提供参考。此外,RshUS6-1虽然负调控多环芳烃降解相关的基因表达,但能帮助细菌更好地应对环境压力,提高生存能力,从而间接提高细菌的多环芳烃降解效率。RshUS6-1是否通过AHL信号分子影响多环芳烃的降解有待进一步研究。
  (3)菌株SYK6在富营养条件下产生4种AHL信号分子(3-OH-C6-HSL、3-OH-C8-HSL、C8-HSL、C14-HSL),其中3-OH-C8-HSL为主要的信号分子。在寡营养下,只产生2种AHL(3-OH-C8-HSL和C14-HSL),其中C14-HSL为主要的信号分子。结果表明SYK6面对不同的营养环境时积累不同的AHL信号分子。△rshSYK6在两种条件下仍然积累AHL信号分子。在富营养条件下,△rshSYK6和WTSYK6的各类AHL信号分子之间的浓度比例相似,但△rshSYK6的AHL浓度更高,原因可能是其生物量更多;寡营养时,WTSYK6的AHL种类更多,浓度更高。进一步在转录水平研究luxI/R同源基因的表达量,发现rshSYK6缺失会导致这些基因的表达量下降,但大部分基因表达量在寡营养时的下调幅度更大,且在不同的营养环境中下调最明显的基因不同:在富营养环境中为sphR1,在寡营养环境中为sphI1。染色体上的sphI2在任何营养条件下的表达量相似,因此可能不受RshSYK6的调控。以上结果表明,rshSYK6缺失在寡营养条件下对SYK6的信号分子积累的影响更大。通过比较US6-1、SYK6和之前报道的sphingomonads菌株中rsh基因缺失对于AHL信号分子积累的影响,发现菌株的基因组上存在一对或多对luxI/R同源基因时,rsh基因缺失产生的影响存在较大差异。只存在一对luxI/R同源基因时,rsh基因是AHL信号分子积累的必需基因;存在多对luxI/R同源基因时,虽然缺失rsh基因会对luxI/R同源基因的表达造成不同程度的降低,但突变株依旧积累AHL信号分子,这可能与不受rsh基因调控的luxI/R同源基因有关。这一现象在sphingomonads中是否具有普遍性仍然有待进一步的实验验证。
[博士论文] 吴玲
地理学;环境地理学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:氮素的输入及富集是导致内陆淡水湖泊富营养化的重要原因之一。硝化-反硝化偶联作用可将无机氮转化成气体排入大气,降低水体环境中氮素的含量;硝化过程是水体发生反硝化过程的前提,对于维持湖泊生态系统氮素平衡具有重要意义。氨氧化及亚硝酸盐氧化微生物参与并执行了硝化过程,其广泛分布于陆地、海洋、淡水等自然生态系统中;目前,上述功能微生物在富营养化湖泊中的分布、群落组成与功能活性仍不清楚,其主要影响因子也不明确。
  本研究以太湖为研究区域,采集不同富营养化程度的水体及沉积物样本,联用15N稳定同位素示踪技术、13C稳定同位素核酸探针技术、高通量测序技术等手段,研究富营养水平、含氧量、温度、氮输入量等因子对太湖沉积物硝化过程及硝化微生物的影响。主要研究结果如下:
  (1)以太湖氮输入量较高的中度富营养化梅梁湾湖区表层沉积物(0~-2cm)为材料,基于15NH4NO3与NH415NO3双标记示踪技术及FLUAZ模型,实验室模拟太湖水体不同温度(10℃、20℃与30℃)构建培养实验。结果发现:10℃、20℃和30℃培养条件下,梅梁湾沉积物初级硝化速率分别为3.83、4.46和12.46mg Kg-1d.w.s d-1,初级反硝化速率分别为4.14、14.93和15.23mg K g-1d.w.s d-1,偶联脱氮效率分别为10.10%、35.55%和37.21%。不同温度显著影响了沉积物初级硝化速率(P<0.001)、反硝化速率(P<0.001)和偶联脱氮效率(P<0.001)。且在相同培养温度下,沉积物初级硝化速率与NH4+-N(P<0.05)及TOC含量(P<0.05)显著相关,初级反硝化速率与PNR(P<0.05)及NO3-值(P<0.05)显著相关。在10-30℃下,沉积物中36%-84%的NH4+发生了硝化作用,而硝化作用产生的90%以上的NO3-通过反硝化作用而被去除,33%-81%参与氮循环的NH4+能够通过硝化作用而被除去,参与氮循环的NH4+的脱除率显著受培养温度的影响(P<0.01)。因此,硝化作用对太湖梅梁湾湖区沉积物氮脱除具有重要作用。
  (2)采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查太湖不同富营养化(中度富营养化梅梁湾湖区与轻度富营养化湖心区)水体和表层沉积物(0~-2cm)中氨氧化微生物的丰度和硝化微生物群落组成与丰度。结果发现,太湖不同富营养化水平显著改变了水体与表层沉积物中AOA和AOB的丰度,不同富营养水平未改变硝化微生物的群落组成但改变了各群落的丰度。两湖区水样中AOA群落结构基本相似,两湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,但水体与沉积物中的AOA群落结构有差异。Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群是水体与沉积物中共有的AOA类群,Nitrosotalea类群仅在水体中检测到。中度与轻度富营养化湖区表层沉积物中的AOB主要包含Nitrosospira和Nitrosomonas类群,中度富营养化湖区沉积物中AOB以Nitrosospira为主(97.54%),而轻度富营养化湖区沉积物中AOB以Nitrosomonas为主(51.43%)。两湖区沉积物中亚硝酸盐氧化细菌(NOB)均以Nitrospira为主。太湖典型富营养化指标(TN、TP、NH4+-N和NO3--N)及富营养相关指标(DO和pH)是影响氨氧化微生物丰度以及硝化微生物群落结构与丰度的重要因素。
  (3)采用13C-DNA稳定同位素核酸标记技术(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)研究沉积物中“活跃”的硝化微生物类群,结果发现:NH4+-N含量相对较高的中度富营养化湖区沉积物中“活跃”的AOA主要包括Nitrosopumilus,Nitrosotalea与Nitrososphaera类群,NH4+-N含量相对较低的轻度富营养湖区沉积物中“活跃”的AOA主要包括Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群,且两湖区沉积物中“活跃”的AOA均以Nitrosopumilus类群为主。两湖区中AOB主要包括Nitrosomonas和Nitrosospira类群,表层沉积物以Nitrosomonas类群为主,深层沉积物以Nitrosospira类群为主。沉积物样品中“活跃”的NOB群落主要为Nitrospira属,且NOB16S rRNA基因相对丰度随着NH4+-N含量的提高而降低,并随着沉积物深度的加深而降低。AOA与AOB分别在NH4+-N含量相对较高的中度富营养化的深层沉积物及NH4+-N含量相对较低的轻度富营养化的表层沉积物中具有较低的活性。上述结果显示,不同富营养水平(主要为NH4+-N含量)与含氧量水平能够改变太湖沉积物中氨氧化微生物在硝化过程的地位、硝化微生物群落组成与丰度。
  (4)以不同富营养化程度的湖区表层沉积物为研究材料,设置高低两种氮添加量,实验室模拟太湖水体不同温度(10℃、20℃与30℃)构建13C标记的DNA-SIP培养实验,结果发现:中度富营养化的梅梁湾湖区沉积物中,不同培养温度下,AOB主导氨氧化过程,“活跃”类群主要为未知的Nitrosomonas-like和Nitrosomonas Is79A3分支,Nitrosomonas-like相对丰度随着培养温度的提高而提高,随着氮输入量的提高而下降,Nitrosomonas Is79A3相对丰度随培养温度与氮输入量变化的规律则相反;轻度富营养化的梅梁湾湖区沉积物中,中温(20℃)与高温(30℃)培养条件下AOA和AOB主导氨氧化过程,“活跃”的AOB类群主要为未知的Nitrosomonas-like分支,AOA类群包括Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群,Nitrosopumilus相对丰度随着培养温度的提高而下降,随着氮输入量的提高而提高,Nitrososphaera类群相对丰度随培养温度与氮输入量的变化规律与之相反,而在低温(10℃)培养条件下未检测到“活跃”的自养氨氧化微生物。两湖区“活跃”的NOB均以Nitrospira群落为主。培养温度显著影响Nitrosopumilus、Nitrososphaera、Nitrosomonas-like、Nitrosomonas Is79A3和Nitrotoga类群相对丰度(P<0.05),氮输入量显著影响Nitrosomonas Is79A3和Nitrotoga类群相对丰度(P<0.01)。上述研究结果表明,不同的培养温度与氮输入量能改变了太湖不同富营养化湖区表层沉积物中氨氧化微生物在硝化过程的地位、硝化微生物群落组成及群落丰度。
[硕士论文] 丁伟
水利工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:河流作为人类社会赖以生存的载体,在地球的能量和物质的传输过程中发挥着十分重要的作用,健康的河流系统是正常发挥其生态功能与社会服务功能的基础。然而,随着社会的迅速发展和城市规模的不断扩大,人类对河流的干扰越来越剧烈,河流系统稳定性逐渐下降,河流健康状况不容乐观。因此,如何科学准确地表征和评价河流健康状况成为当前人们关注的热点问题。中国东部滨海平原城市带是中国经济最发达、人口最稠密、城市化水平最高的地区,对其开展河流健康度评价研究具有重要的意义。
  本文在国内外已有河流健康评价研究的基础上,剖析滨海平原城市河流的特征,明确滨海平原城市河流健康概念,分析滨海平原城市河流健康内涵及其影响因素,选取可达到的最佳状态作为滨海平原城市河流健康度评价研究的基准状态。
  探讨滨海平原城市河流健康度评价研究的评价尺度、评价方法和评价原则,并将滨海平原城市河流健康度划分为“理想状态”、“健康”、“亚健康”、“不健康”、“病态”五个等级,分析每个等级的含义。根据滨海平原城市河流特征及评价指标选取原则,按照目标层、属性层、准则层、指标层,选取了与滨海平原城市河流紧密联系且针对性较强的21评价指标,构建滨海平原城市河流健康度评价指标体系,划分等级标准。
  在分析各种河流健康度评价方法优缺点的基础上,结合滨海平原城市河流特征以及指标数据的可操作性,选取了层次分析法和物元分析法作为本次研究的数学模型。首先采用层次分析法计算各评价指标的权重,然后运用物元分析法对其河流健康度进行评价。
  选取盐城市射阳河、斗龙港、黄沙港三条市级河流作为研究对象,采用层次分析法计算三条河流各评价指标的权重,运用物元分析法对三条河流健康度进行评价。评价结果表明盐城市射阳河、斗龙港、黄沙港河流健康均正在向亚健康等级转化。根据评价结果,分析河流管理中可能存在的问题,结合滨海平原城市河流特征,提出河流健康改善措施和建议。
[硕士论文] 张锦
微生物 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:为研究去除畜禽粪便中残留抗生素及ARGs(抗生素抗性基因)的有效方法,降低其通过有机肥施用等途径进入环境,造成的生态环境污染和对人类健康的危害。本试验以畜禽粪便中主要残留的抗生素及ARGs为研究对象,采用固体发酵培养研究影响畜禽粪便中抗生素及其ARGs消减的主要因素,并结合抗生素降解菌的筛选及其在畜禽粪便中的应用,研究外源添加抗生素降解菌对畜禽粪便中抗生素及其抗性基因消减的影响,从微观和宏观角度减少抗生素及ARGs污染。研究成果对于有效控制畜禽粪便中残留抗生素及ARGs的环境排放,降低环境中抗性基因的风险具有重要的指导意义。主要结果整理如下:
  (1)固体发酵培养研究发现光照、搅拌、添加木屑、延长高温培养时间可以增加对畜禽粪便中抗生素的去除效果;黑暗培养、添加木屑和延长高温培养时间可以显著降低猪鸡粪中tet和qnr的相对丰度,其中对qnr的去除效率都可达66%以上。
  (2)以制药厂曝气池污泥为实验原料,分别筛选分离出两株抗生素降解菌OTC-16和SMD-FA。HPLC测定结果发现这两株菌分别在培养10d和8d时降解率最高,达到97.4%和57.9%;经鉴定可知OTC-16菌株属于节杆菌属,命名为Arthrobacter sp.OTC-16;SMD-FA菌株属于产碱菌属,命名为Alcaligenes sp.SMD-FA。
  (3)外源添加抗生素降解菌对畜禽粪便中残留抗生素及ARGs的去除有一定的促进作用。添加OTC-16、SMD-FA和黄孢原毛平革菌COD-1这三种菌的混合菌剂可以显著降低猪、鸡粪中SM2(磺胺二甲嘧啶)的残留浓度,去除率分别达77.48%和45.39%;单独添加OTC-16、SMD-FA、COD-1对降低猪粪中土霉素(OTC)和金霉素(CTC)浓度效果显著,其中添加COD-1对OTC和CTC的去除率都高达80%以上;SMD-FA、COD-1的外源添加也可以有效降低鸡粪中OTC、CTC和四环素(TET)的残留量,去除率也达60%以上。由荧光定量PCR(qPCR)对ARGs的测定结果可知,添加三种菌的混合菌剂可使猪粪中qnr的去除率达到51.69%;单独添加OTC-16可以降低猪鸡粪中sul、erm、tet的相对丰度,在鸡粪中的去除率最高,分别达到41.03%、37.96%、62.79%;添加SMD-FA和COD-1可以有效促进猪粪中erm和qnr相对丰度的降低。由此推测多功能菌群的配合使用与单独添加菌剂对抗生素降解效应和对抗性基因消减的影响在不同类型的粪便中随抗生素和抗性基因种类的不同而产生差异。
[硕士论文] 张鑫
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本研究结合浮游植物传统分类和功能群分类方法,探索淮南采煤塌陷湖泊浮游植物群落结构的组成与演替规律及其与环境因子之间的关系,并选取优势功能类群代表物种进行光照、温度和营养等三方面的动力学实验,研究浮游植物群落结构的演替的驱动机制,为矿区水域管理和生态修复提供相关的科学依据。
  研究选取淮南市郊的三个采煤塌陷湖泊,淮南谢家集矿区的淮西湖(HXH)、潘谢矿区的潘谢潘集(PXPJ)和潘谢谢桥(PXXQ)作为研究站点进行了相关研究,相关研究结果如下:
  (1)于2016年2月至2017年12月对3个塌陷湖泊研究站点进行水质与浮游植物调查,并分析了浮游植物群落结构组成与环境因子的关系。HXH站点共观察到浮游植物6门50属89种,PXPJ站点共观察浮游植物7门,53属,93种,PXXQ站点共观察浮游植物7门,52属,101种,3个研究站点浮游植物在夏季均以蓝藻门占据绝对优势,HXH站点其他季节月份浮游植物以隐藻门种类占优势,PXPJ和PXXQ站点主要以隐藻门和硅藻门交叉出现占据优势,且HXH站点全年浮游植物密度以及生物量都远高于其他两个站点。
  (2)利用浮游植物功能群分类方法,将3个站点浮游植物归类,HXH站点共归类22种,优势功能群12种,整个调查期间演替规律为:C、X2、Y→L0→Y、C→X2、y→C、X2、Y→L0→X2、Y→P,夏季主要以L0(代表物种为细小平裂藻)为优势功能群,其他季节主要以C、X2、Y、P功能群占据优势,代表物种分别为小环藻、具尾蓝隐藻、卵形隐藻、颗粒直链藻。PXPJ站点共归类功能群21种,其中优势功能群13种,功能群演替规律为C、X2→S1、X2→D、X2、Y→S1、S2→C、Y→C、X1、X2→S1、Y→Y、X2,夏季主要以S1(代表物种为伪鱼腥藻)功能群占据优势。PXXQ站点共归类功能群23种,优势功能群14种,演替规律为:C、X2、Y→S1、J→S1、S2、L0→C、Y→C、E→D、S1→S1→S1、Y→Y、C,夏季主要以S1功能群占据优势。浮游植物功能类群复杂程度以及稳定程度PXPJ>PXXQ>HXH。3个湖泊浮游植物主要优势功能群为C、X2、Y、L0、S1,体现了塌陷湖泊水体富营养化、弱光、以及低透明度的典型环境特征。影响塌陷湖泊浮游植物功能群结构变化与演替的主要因素为TN、TP、TN/TP、SD、Tem以及pH。
  (3)对浮游植物优势种进行室内营养盐、温度和光照限制培养实验,结果显示:营养限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻N限制下μmaxs和Ks分别为:0.66d-1、1.66mg/L,0.37d-1、1.06mg/L,0.71d-1、2.26mg/L;P限制下它们的μmax和Ks则分别为:0.51d-1、0.023mg/L,0.31d-1、0.035mg/L,0.90d-1、0.015mg/L,即在N充足时,伪鱼腥藻能够在竞争中形成优势,同时在P限制情况下易成为优势种;温度限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μmaxT)和最佳生长温度(Topt)分别为0.35d-1、24.5℃,0.32d-1、24.4℃,0.81d-1、35.4℃,高温更适合伪鱼腥藻取得优势;光照限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μmaxL)和最佳生长光照(Ik)分别为0.37d-1、3227Lux,0.34d-1、3300Lux,0.75d-1、2780Lux,低光照更适合伪鱼腥藻的生长。
  (4)根据浮游植物生长动力学参数建立生态模型,拟合结果表明,塌陷湖泊浮游植物群落结构演替主要受温度以及光照的驱动,春秋季节水温较低,光照充足,浮游植物主要以隐藻门种类占据优势,夏季温度光照升高,浮游植物向蓝藻门种类演替,冬季温度低、光照低,适应低温高透明度的硅藻门类占据优势地位。
[硕士论文] 曹田
环境工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:沙漠化是全球面临的主要生态环境问题之一,已严重威胁到人类的生存和发展,并对我国社会经济效益带来巨大损失,因而防沙治沙技术的开发研究具有重要的理论及实际意义。目前固沙新技术和新材料的研究主要集中在工程(或物理)固沙、化学固沙等传统固沙剂方面,但其效果并不理想,研发高效的新型固沙材料及环保型固沙剂是目前环境工程相关领域的研究热点。本研究以热改性凹凸棒土(采自甘肃临泽)为材料,与丙烯酰胺聚合生成高分子固沙材料,并与苔藓结皮(采自腾格里沙漠沙坡头地区)复配,制备出具有重要应用前景的自营养型固沙材料,并进一步确定该固沙材料的性能与固沙效果,以期为干旱地区沙漠化防治与干旱环境改善提供生产实践应用价值。
  通过分析沙漠苔藓结皮的人工扩繁基质配制及效果,外加碳源、植物生长调节剂对苔藓结皮生理特性的影响,凹凸棒基高分子固沙材料的表征与性能研究,苔藓型凹凸棒基高分子固沙材料的生物活性研究,模拟降水对苔藓型凹凸棒基高分子固沙材料固沙效果的影响,得出以下结论:
  在不同人工扩繁基质(Beneck、Part、BG11、Hogland),室内光照培养箱中30℃的温度和120μE.m-2.s-1的光照强度的条件下培养,从叶绿素a、MDA、可溶性蛋白以及可溶性糖含量的变化分析来看,Hogland为最佳培养基,然后在光照培养箱中下大量培养。
  苔藓在外加碳源(蔗糖、葡萄糖,浓度梯度为10、20、40g/L)胁迫下,根据细胞的死亡,破损、污染数量和污染程度,及叶绿素a、MDA、可溶性蛋白含量的变化分析来看,沙漠苔藓对蔗糖的最高耐受度为40 mg/L;葡萄糖的最高耐受度为20 mg/L。
  苔藓在外加植物生长调节剂(2,4-D、6-B-A,浓度梯度为0.5、1、2mg/L)影响下,从叶绿素a、MDA、可溶性蛋白以及可溶性糖含量的变化分析来看,添加低浓度植物生长调节剂对沙漠苔藓的生长繁殖有促进作用,高浓度则有一定的抑制作用;添加0.5 mg/L的2,4-D效果最佳。
  通过研究添加不同质量比(0、3、5、8、10、15%)热改性凹凸棒所制备的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性能(蒸馏水、pH值为5-9的蒸馏水、0.9% NaCl溶液)、保水性能,凹凸棒基高分子固沙材料的吸水率受pH值的改变影响较大;盐溶液均对凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性有很大影响;质量比为10%的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性和保水性最佳;在200W超声干扰下制备的凹凸棒基高分子固沙材料,效果最佳。
  按不同比例(3∶1、2∶1、1∶1、1∶0、1∶2、1∶3)复配苔藓与凹凸棒基高分子固沙材料,复配比为1∶1时人工培养的苔藓结皮表现出较强的光合生理特性,抗旱性能较强,凹凸棒基高分子固沙材料对苔藓结皮的干扰最小。
  中度湿润处理(每3d加水)与完全湿润处理(每天加水)和干旱处理(每6d加水)相比,复配凹凸棒基高分子固沙材料条件下人工培养苔藓结皮的叶绿素含量显著较高,中度湿润处理下藓株表现出较强的光合生理特性,更利于苔藓植株生长。
  喷洒低浓度(为原营养液浓度的50%)的营养液与无营养液和原浓度营养液相比,可有效抑制细菌污染苔藓结皮,同时提供一定营养成分;喷洒原浓度营养液,由于水份挥发导致微量元素累积,抑制苔藓结皮的生长。
  本研究研制的具有自繁殖能力与生物活性的自营养型固沙剂,在强化传统高分子固沙材料性能的同时,为苔藓结皮的扩增提供了适宜的营养条件和水份条件,可以增强表土稳定性,促进苔藓结皮发育,达到治理土地荒漠化的目的。
[硕士论文] 余艳霞
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:淮南采煤塌陷湖泊在矿区生态修复中具有十分重要的作用,弄清其生态系统结构和功能是进行矿区环境修复的必然要求。目前不同采煤塌陷湖泊渔业捕捞方式差异较大,对湖泊生态系统结构和功能具有潜在影响,阐明其影响机理有助于水域科学管理,可以为矿区生态修复提供理论基础。
  本研究选取淮南2个渔业捕捞方式差异较大的小型塌陷湖泊潘谢潘集(PXPJ)和淮西湖(HXH),于2016年逐月采集样品,分析了它们的水环境特征、浮游生物群落结构并调查了渔获情况,以此为基础,采用Ecopath模型分析生态系统的结构和功能,并比较不同渔业捕捞方式影响下PXPJ及HXH生态系统的结构与特征。主要结果和结论如下:
  2016年调查期间,PXPJ共观察到浮游植物7门53属93种,其中绿藻门最多44种,占据浮游植物总种类数的47.3%,蓝藻门和硅藻门各占20.4%和19.4%。HXH共观察到浮游植物6门50属89种,其中绿藻门种类数最多为48种,占浮游植物总种类数的53.9%,其次是硅藻门和蓝藻门各15种,均占浮游植物总种类数的16.9%。
  2016年调查期间,PXPJ共观察到浮游甲壳动物17种,其中包括11种枝角类、5种桡足类、1种无节幼虫;同时,共观察到轮虫8属19种,其中臂尾轮属和龟甲轮属各5种、异尾轮属4种、晶囊轮属2种、龟纹轮属、犀轮虫属、多肢轮属和三肢轮属各1种。HXH共观察到浮游甲壳动物14种,其中包括8种枝角类、5种桡足类、1种无节幼虫;同时,共观察到轮虫10属17种,其中臂尾轮属5种、异尾轮属3种、晶囊轮属2种、龟纹轮属、犀轮虫属等各1种。
  2016年调查期间,PXPJ共调查鱼虾类17种,捕捞总生物量为89.8t/km2,其中鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、餐条及鲤鱼是主要经济鱼类,其占据渔业总捕捞量的比例分别为34.9%、22.6%、9.92%、9.52%及7.64%;HXH共调查鱼虾类18种,鱼虾类总捕捞量为397t/km2,其中以鲢鱼和鳙鱼为最主要经济鱼类,其占总捕捞量的比例分别为88.2%和9.45%,而其他鱼虾类仅占据了生物捕捞量的2.32%。
  Ecopath模型将2个湖泊均分为18个功能组,模拟结果显示:PXPJ生态系统的TPP/TR(2.56)比HXH生态系统的TPP/TR(3.05)更接近于1,且模型输出的PXPJ生态系统的其他各项指标如系统连接指数(CI)、系统杂食度(SOI)、循环指数(FCI)、循环路径长度(FCL)值均高于HXH生态系统;HXH生态系统的总流量值(27776t·km-2·year-1)远高于PXPJ生态系统(13212t·km-2·year-1),并且HXH的总摄食,总输出,总呼吸量以及流向碎屑总量均高于PXPJ生态系统。研究结果表明:分散型捕捞方式的PXPJ生态系统食物网结构比HXH生态系统更加复杂且更加稳定,生态系统的能量传递效率更高。
[硕士论文] 曾一笑
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:重庆三峡库区特殊的地理位置决定它是生态环境敏感的区域,库区自然地理条件和地质条件特殊。三峡水利发电工程竣工以来,对库区的自然生态环境和社会经济变化产生了深远的影响。为揭示三峡库区生态系统健康状态,实现三峡库区人与环境的可持续发展,对重庆三峡库区22个区县进行生态系统健康评价研究与可视化研究是十分必要的。本文基于重庆三峡库区2005~2015年的多源数据,首先,从库区城镇社会经济发展、生态景观、农业三个方面构建了重庆三峡库区生态系统健康横向诊断评价指标体系,结合正态云模型,诊断了各个区县所存在的生态系统健康状态,并与传统熵权模型进行对比分析;其次,应用能值分析理论,从能量流动的角度探讨了2005~2015年重庆三峡库区的生态系统健康变化状态,与熵权模型建模下的纵向评价结论对比,得到重庆三峡库区生态系统健康的变化趋势与规律;最后,基于构建的正态云模型和地理信息软件二次开发技术,实现了重庆三峡库区生态系统健康实时诊断可视化。研究结果表明:
  (1)重庆三峡库区生态系统健康状态横向评价结果显示:库区西部各区县评价等级较高、而中部和库区东部较弱,具体是,渝中区、江北区、渝北区和沙坪坝区等区县在生态城镇经济子系统评价中评价等级较高、而生态农业子系统评价则等级较低;生态农业评价子系统中评价较高的为万州区、云阳县、奉节县和江津区;生态景观子系统则主要分析了各用地比率失衡、生态景观参数和土壤侵蚀性的特征、其中武隆区、石柱县、巫溪县评价等级较低,易受到自然地质灾害的威胁。
  (2)重庆三峡库区生态系统健康纵向诊断评价结果表明:江津区和万州区生态系统健康状态明显上升,而渝中区、大渡口区、北碚区恶化;巫山县、石柱县和巫溪县评价等级上升,生态系统健康状态有所好转;丰都县、忠县、云阳县变化较小,开州评价等级存在波动,巴南区、涪陵区、长寿区无变化。耦合能值分析和正态云模型,对2005~2015年重庆三峡库区的各项能值指标进行核算,并且计算了能值参数在五个评价等级下的隶属度,研究结果显示:重庆三峡库区生态系统健康状态2005~2013年下滑,2013~2015年逐渐优化;生态系统健康能值指标EUEHI由2005年的不适宜状态发展为2014和2015年的非常适宜状态,但可持续发展指数的评价等级逐渐降低,不容乐观。
  (3)应用了Maltab和.NET的混合开发技术,实现了计量地理学模型和地理信息二次开发技术的相结合的技术流程,将二次开发的易于可视化的优点和Matlab易于实现复杂算法的优点相结合,在二次开发的产品中不仅实现了地理信息系统软件应有的数据输入、编辑、存储、处理、输出等功能,更与正态云模型相结合,作为本系统的核心的算法。
[硕士论文] 虎帅
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:重庆三峡库区位于长江上游下端,随着城市化进程的不断加快,研究城市扩展对生态系统服务的影响有着至关重要的意义。本文基于2000年、2005年、2010年及2015年土地利用数据,基于构建的CA-Markov模型,加入GDP、人口、高程等限制因子,通过情景设定,模拟出5种不同情景下建设用地演化规律,并结合生态系统服务功能,采用生态系统服务评估与权衡(InVEST)模型,对重庆三峡库区碳储量、水源供给及土壤保持服务功能进行模拟,研究出建设用地对生态系统服务现状及未来的影响,从而确定更适合重庆三峡库区城市扩展的发展模式。研究结果表明:
  (1)2000-2010年土地利用变化显著,建设用地加速扩张至1550.47km2,耕地与阔叶林作为最主要的贡献者,分别转化758.93km2,314.10km2,建设用地主要从西部中心向四周扩张;城市扩展最明显的是自然发展情景,其次是GDP快速增长情景与人口快速增长情景,但对于耕地及林地的侵占较严重,加剧了人地关系的矛盾;生态保护情景虽然降低了耕地及林地的转化量,生态环境有所改善,但生态红线范围内水体面积大量增加;可持续发展情景中建设用地增长较平稳,耕地及林地得以保护的同时,水体面积增长合理,是情景模拟中最适合重庆三峡库区城市化进程的发展情景。
  (2)2000-2010年碳储量持续增长,且增长量加倍,得益于各用地类型固碳能力的普遍增长;水源供给能力减弱,各用地类型水源供给量及水源供给能力普遍减少,原本水源供给量增加的西部城区范围,在2005-2010间有所减少;土壤保持量呈现出先增长后减少的趋势,建设用地的加速扩张,侵占大量的耕地与林地,北部地区林地面积变化较大,降雨侵蚀力的加强,均导致土壤保持功能损失严重。碳储量、水源供给及土壤保持功能均较强的区域很少,仅占研究区面积的2.85%,整体生态系统服务功能较弱。
  (3)建设用地的增长对生态系统服务的影响较大,固碳能力、水源供给能力及土壤保持能力相比其他用地类型较弱,因此,扩张过程导致碳储量、水源供给及土壤保持功能均下降。自然发展情景对生态系统服务的综合影响最大,建设用地扩张造成生态系统服务功能降低也最严重;GDP快速增长情景与人口快速增长情景对生态系统服务的影响依然强烈,耕地与林地的固碳量大量减少;生态保护情景与可持续发展情景对生态系统服务的破坏能力较弱,但生态保护情景中水体固碳能力即固碳量减少,制约着重庆三峡库区水利设施的建设;可持续发展情景中各用地类型固碳能力与固碳量均有所增长,建设用地范围内很重要的碳储量服务功能区较多,对生态环境的破坏程度较小。在建设用地扩张的同时,同样最大限度地保护生态系统服务功能,更有利于重庆三峡库区生态环境的改善。
[硕士论文] 郑琦
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:有机磷是生物有效性磷库的重要组成部分,有机磷在不同界面的吸附和水解是影响其形态转化及再循环的关键机制与过程。本论文以针铁矿和赤铁矿两种结晶度不同的铁氧化物作为吸附剂,选取ATP、AMP、AEP、2NaG6P和NaG6P等5种不同相对分子质量的有机磷作为吸附质,描述了有机磷在铁氧化物表面的吸附动力学和热力学过程,探讨了低分子有机酸和微生物对有机磷在铁氧化物表面的吸附、铁氧化物溶解和有机磷水解的影响机制,重新理解了伴随吸附反应同时发生的有机磷的水解过程及影响机制,为深入理解磷-铁的界面行为机制,丰富营养元素再循环理论积累了大量基础数据。取得的主要结论如下:
  1.吸附动力学实验结果表明,有机磷在铁氧化物上的吸附包括快速和慢速两个阶段,有机磷在铁氧化物上的吸附量和吸附速率均随有机磷相对分子质量的增加而减小,随铁氧化物结晶度的升高而降低;热力学实验结果表明,不同有机磷在同种铁氧化物上的最大吸附量随有机磷相对分子质量的增加而减小,同种有机磷在不同铁氧化物上的最大吸附量随铁氧化物结晶度的升高而降低。
  2.低分子有机酸会通过有机酸根与磷酸基团之间的竞争吸附作用从而抑制有机磷的吸附,且低分子有机酸浓度越大,吸附抑制作用越强;但低分子有机酸会通过络合反应来提高铁氧化物中铁的活性从而促进铁氧化物中铁的释放。
  3.实验结果表明,微生物能够通过增大铁氧化物的比表面积来增强铁氧化物-微生物复合物质对铁的吸附能力;同时,微生物能够通过异化还原作用来促进铁氧化物的溶解。
  4.水解实验揭示了金属离子和低分子有机酸都能够通过对亲核取代反应的催化作用而促进有机磷的水解;此外,微生物能够通过生长过程中产生的碱性磷酸酶来水解有机磷分子的磷脂键从而促进其水解过程。
[硕士论文] 李卓明
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:用连续碱提法获得乌梁素海龙须眼子菜植物类型区沉积物中3个富里酸(fulvic acid,FA)分组,开展了不同环境因子影响下各分组FA与Cu2+结合的实验研究,综合各种表征手段及模型模拟结果,揭示FA与Cu2+的结合特征,以期为湖泊生态系统中Cu2+的污染防控积累基础数据.主要研究结果如下:
  (1)结合前3个分组FA的组成和结构存在显著差异,先提取的FA脂肪化程度和分子量均较后提取的FA小,含氧官能团、芳香化程度和分子极性较大.与本小组前期关于芦苇区FA的研究结果比较,本区FA羟基含量较芦苇区少,羧基和含氮官能团含量较多.
  (2)设定的实验条件范围内,不同分组FA与Cu2+的结合量逐渐增大直至饱和,F1与Cu2+的结合量最大;随分组FA与Cu2+的结合量逐渐降低,揭示先提取的FA含有更多的羧基和酚羟基.静电结合和表面络合是FA结合Cu2+主要方式且弱点位是主要的结合点位,羧基和酚羟基是各分组FA与Cu2+结合的主导官能团.
  (3)在设定的pH范围内,羟基和羧基的峰面积与Cu2+的结合贡献表现出较好的响应关系.pH≤5时,随pH增加,FA与Cu2+的结合量增大;pH>5时,随pH增加,FA与Cu2+的结合量减小;随pH增加,结合后FA的脂肪性增大,不饱和度和芳香性均减小.结合前各分组FA只出现峰A(Ex/Em=380-400/450-500nm)和峰B(Ex/Em=330-370/450-500nm).随pH增大,结合后峰A荧光强度逐渐减弱直至淬灭,峰B荧光强度逐渐减弱;pH≥6时,结合后出现新峰C(Ex/Em=300-350/400-440nm);当pH≤5时,随pH增加,酚羟基、羧基和含氮官能团逐渐水解,官能团去质子化程度增加,产生大量负电荷使得更多的酚羟基、羧基和含氮官能团参与结合反应;当pH>5时,虽然酚羟基、羧基和含氮官能团的水解作用依然存在,但OH—含量增多,FA与Cu2+水解络合能力增强,水解沉淀作用占据主导地位,溶液中可以与结合点位结合的Cu2+数量急剧下降,从而使得参与结合反应的酚羟基、羧基和含氮官能团数量减少.
  (4)在设定实验条件范围内,Cu2+对FA与Pb2+的结合影响甚微,而Pb2+对Cu2+表现出较强的竞争效应.
  (5)酚羟基和羧基是各分组FA与Cu2+结合的主导官能团,且羧基的贡献明显大于酚羟基,含氮官能团也参与了结合反应.芦苇区中FA与Cu2+结合过程中酚羟基的贡献远大于羧基.两个植物类型区中FA与Cu2+结合的主导官能团存在一定差异.
[硕士论文] 孙亚楠
草学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:土地利用变化对生态系统服务的变化起着决定性的作用。近年来,人类活动导致农牧交错带土地利用格局发生了巨大改变,给生态环境带来了巨大的压力,同时对生态系统服务也产生了一定影响,因此,应充分了解土地利用变化影响生态系统服务功能的作用机制,进而制定最优的土地利用规划来实现可持续管理,为改善生态系统环境,使生态系统服务向为人类提供更大惠益的方向发展提供依据。本文基于1976年、1989年、1998年、2007年以及2014年五期土地利用解译图,利用InVEST模型以及RUSLE模型对土壤保持、水源涵养、碳储量三种关键服务进行计算,采用经济数据统计牲畜头数、作物产量、猪肉产量等相应指标,探讨不同生态系统服务指标间的权衡关系及其变化的原因。最后以退耕还林还草政策驱动为导向,探讨土地利用变化对生态系统服务的影响。本研究得到主要结论如下:
  1.1976年—2014年间,武川县土地利用变化比较明显。耕地面积呈现出先增加后下降的变化趋势;林地面积整体呈上升趋势;草地面积整体呈先下降后增加的趋势;城乡、工矿、居民用地随着时间变化,面积不断增加,呈上升趋势。
  2.研究区域生态系统供给服务表现出不同的变化趋势。近年来,作物产量呈现上升趋势,牲畜头数、猪肉产量呈现下降趋势。
  3.研究区域土壤保持量呈现逐渐增加的趋势,水源涵养呈现先下降后增加的趋势。总的来看,生态系统调节服务在2000年后表现为增加的趋势。
  4.生态系统调节服务之间在过去近40年间也具有不同的变化特点。碳储量与水源涵养、土壤保持之间整体表现协同关系,水源涵养和土壤保持之间存在协同或者权衡关系。
[硕士论文] 庞敬文
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:抗生素和重金属污染一直是人们关注的焦点,近年来,各国学者对抗生素和重金属在环境介质上的吸附进行了大量的研究,但大多数集中在土壤、水体、沉积物等环境介质对抗生素和重金属的吸附上。有报道称环境中大量存在的塑料会吸附有机污染物和重金属,对污染物的迁移转化产生不可忽视的影响。目前针对塑料对污染物的吸附机制研究尚不成体系。因此,本论文研究了泰乐菌素(TYL)和Cd2+分别在聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)上的吸附机制以及Cd2+对TYL在PS上吸附的影响,得出以下几个成果:
  1.TYL在四种微塑料上的吸附可以用二级动力学模型和颗粒扩散模型较好的拟合,吸附36h后吸附达到动态平衡。吸附等温线可以用Henry模型和Freundlich模型很好的拟合。Freundlich模型中n的值都小于1,吸附具有非线性,四种微塑料的吸附能力依次为PVC>PP>PS>PE,吸附过程受疏水性分配和静电引力的主导。应用吸附热力学模型表明吸附吸热过程,并具有自发性,且随着温度的升高自发趋势越大。溶液中pH值的升高会降低对TYL的吸附量,K+浓度的升高会使吸附量先提高后降低,吸附伴随着静电引力和络合作用。
  2.Cd2+在四种微塑料上的吸附数据可以用二级动力学模型和颗粒扩散较好的拟合,吸附36h达到平衡。Cd2+在PE、PP、PS、PVC上的吸附数据可以用三种模型较好的拟合,其中Freundlich模型拟合效果最好,n小于1,吸附具有非线性,四种微塑料的吸附能力遵循PE<PP<PS<PVC,吸附主要受静电作用主导。溶液的pH和K+浓度的升高会降低微塑料对Cd2+的吸附吸附量,溶液中富里酸(FA)浓度的升高可提高吸附量,吸附主要受静电引力、螯合作用、络合作用和离子交换作用主导。
  3.TYL在复合体系中的吸附可以用Henry模型和Freundlich模型拟合,n接近于1,吸附具有非线性,复合体系中Cd2+会降低PS对TYL的吸附。TYL在复合体系中的吸附会随pH的增大而增大,随K+强度的增大而减小,吸附主要受固液两相的分配系数主导,同时吸附存在静电引力。微塑料先吸附Cd2+后吸附TYL,其对TYL的吸附数据可以用用Henry模型和Freundlich模型较好的拟合。n的值小于1,说明吸附是一个多分子层主导的物理吸附,同时伴有化学吸附。TYL的吸附随pH的增大而增大,随K+强度的增大而减小,吸附主要受疏水性分配、键桥作用、静电作用和络合作用的主导。
[硕士论文] 赵晨宇
环境工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:河流生态评价对于河流的治理与管理尤为重要,通过对河流生态环境的评价,可以为河流治理以及修复效果提供参考。本文以泾河平凉城区段河道生态综合治理工程为研究对象,利用平凉水文站和崆峒水库水文站的水文资料,并结合实测数据(GPS定位、河道断面水质、河道芦苇生物量等)、影像数据(卫星影像图)和调查数据(社会调查问卷)等,分析了“泾河平凉城区段河道生态综合整治”后的综合效益。主要研究结果有:
  (1)截至2016年底,泾河平凉城区段修建9座蓄水溢流堰形成的水域面积共计14.5838hm2,极大地改善了泾河河道水生态环境,使河道比降减缓、流速降低、连通度增加,所形成的大片河滩湿地,使河道内生物多样性明显增加。在修建溢流堰之前8个河段的平均比降为7.37‰,在修建溢流堰之后8个河段的平均比降为6.42‰,减小了0.95‰,变化率为12.9%,抬高了侵蚀基准,达到保护河床的目的。
  (2)泾河平凉城区段河道生态综合治理工程实施后,溢流堰前的蓄水面积明显增大,水质也优于治理之前,且河道分叉现象明显减少,连通度增加,植被覆盖度增加,2014年4月河道人工植被种植面积为90.63亩,截至2016年11月植被种植面积达1608.98亩。植被面积的增加,在一定程度上提高了城市生态环境质量。
  (3)从崆峒水库大坝至大岔河河口段,2012~2016年河道共种植植被1608.98亩。按照芦苇生长期(5~9月)计算,2015年和2016年芦苇生长期耗水分别为4.82×105m3、4.91×105m3,约占全年径流量的0.43%、0.44%,说明人工植被的生态需水量对河道径流的影响不大,不影响泾河对平凉市工、农业的供水功能。
  (4)2015年和2016年河道芦苇总生物量分别为4.14×105kg、6.23×105kg。芦苇生物量变异以中等变异为主,半变异函数模型为块金模型,变异范围较大,变异原因主要由随机因素引起,主要包括径流量、降水、温度、灌水、工程建设等因素。此外,一年生芦苇的生长情况受环境因素的影响要大于两年生芦苇。
  (5)泾河平凉城区段径流量年内分配不均,年平均径流量1.15×108m3,其中7~9月径流量约占全年径流总量的43.12%。径流年际变化幅度较大,1974~1981年、2011~2014年为两个显著的丰水期,1982~1994年出现小幅度的丰枯交替,1995~2010年为显著的枯水期。影响研究区径流量的主要因子是崆峒水库站径流量,两者相关关系达0.917。此外,人类活动的介入也对径流量的变化有所影响。
  (6)用主成分分析法分析了2016/8/10和2016/11/23的水质数据,确定了2016/8/10水质最差的断面为双桥路溢流堰堰头段和大岔河河口段,2016/11/23水质最差的断面为大岔河河口段和双桥路溢流堰堰头段。研究认为双桥路溢流堰堰后消力池水质优于双桥路溢流堰堰头水质,八里桥芦苇地出口处的水质优于进口处的水质,河道修建溢流堰工程和河滩种植芦苇对河流水质具有明显的净化作用。
  (7)居民对泾河平凉城区段河道生态综合治理工程实施的满意度较高。从综合评价值来看,得分为4.0986,总体达到“极满意”的标准;在河道平整度、防洪安全度以及水面增加率和植被增加率等方面满意度较高,但是其中也有不太满意的方面,比如水量水质等,这其中有些是社会因素造成的,也有需要继续投入加强的方面。
[硕士论文] 胡蓉
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:生态补偿作为一项重要的利益协调手段,既可以促进生态环境的保护和改善,又可以促进经济社会的公平发展。在中央各部委的带领下,我国实施了一系列由政府主导的重点生态建设工程,其中,涉及采用生态补偿的手段对项目区内的各级政府和民众给予一定的资金、物质和技术补偿。本研究基于区域差异性,以地理信息系统为平台,根据可持续发展的框架,系统化分析了2000年到2016年间生态建设工程在内蒙古地区的实施情况,通过人均补贴占比情况的分析得知在当前补偿标准下人均接受的补贴与纯收入相比相差较大,并运用AHP-PCA综合评价当前生态建设工程中的生态补偿可持续性。结果显示,在经济、社会和环境三大子系统的共同运作下内蒙古生态补偿具有较强的可持续发展能力,17年间均处于基本可持续发展及以上状态,呈现良好发展态势。进一步构建协调度评价模型对系统间协调性进行深入分析,结果显示,经济-社会、社会-环境和经济-环境之间的协调状态均处于中级协调状态以上,生态补偿整体协调性则呈现中级协调—良好协调—优质协调—良好协调—中级协调的发展历程,最后,根据前文所做的分析,提出了当前内蒙古生态补偿所存在的问题,并且根据现状提出了建议,以便为后续的研究提供参考。
[硕士论文] 裴志方
地图学与地理信息系统 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:植被是陆表生态系统最为敏感的因子。川西高原,位于四川省西部,平均海拔较高,其地处长江中上游的生态屏障区,由于其地形结构复杂,川西高原地表生态环境表现十分脆弱。植被是维持川西高原生态系统的重要因子,植被覆盖景观格局的变化对川西高原气候、水资源等环境要素都会产生显著影响,进而引起生态环境恶化,因此,对川西高原植被覆盖度景观格局演变及其影响因素分析,准确掌握川西高原植被资源的整体演变状况,对川西高原植被资源及水资源的监测与保护、生态环境建设具有重要意义。
  本研究以川西高原为研究区,主要利用2000-2016年的MODIS NDVI数据对川西高原植被覆盖度景观格局演变及其影响因素进行分析。首先,基于像元二分模型对川西高原植被覆盖度进行估算,并进行等级划分;其次,利用趋势分析法、转移矩阵法、动态度分析法、重心转移法、景观格局指数法对川西高原植被覆盖度景观格局演变进行分析;最后,利用相关性分析法对川西高原植被覆盖度变化与气候因子、地形因子的相关性进行分析。本研究的主要结论如下:
  (1)植被覆盖度变化方面。2000-2016年川西高原植被覆盖程度整体较高,植被覆盖度变化幅度不大,其变化趋势基本保持不变。中植被覆盖度面积变化较大,其余等级植被覆盖度面积变化较小;低植被、中低植被、中植被、中高植被覆盖度主要向进化方向演变,高植被覆盖度主要向退化方向演变;各等级植被覆盖度绝对动态度较小,相对动态度较大,中植被覆盖度动态变化最为剧烈,但植被覆盖度总体年变化率不大;各等级植被覆盖度重心位置偏移较小,高植被覆盖度重心偏向于东北方向,其他等级植被覆盖度重心偏向于西南部。
  (2)景观格局演变方面。景观水平上,川西高原景观破碎化程度呈增加趋势,但总体变化幅度不大,景观抗干扰的强度增强;景观斑块形状有变复杂趋势,但发展较缓;景观向多样性、均匀性发展,连通性较差。斑块水平上,川西高原中植被、中高植被覆盖度的景观破碎化程度更高;中高植被、高植被覆盖度相比低植被、中低植被、中植被覆盖度抗环境变化的能力强;中高植被覆盖度被分割程度高,中植被、中高植被覆盖度的形状表现得最复杂;植被覆盖度逐渐向高等级植被覆盖度聚集。
  (3)气候方面。川西高原整体年平均气温较低,气温变化较为稳定;年均气温与年植被覆盖度表现出不显著正相关;整个研究区正相关的面积占61.04%,不显著正相关占56.40%;负相关面积占38.96%,不显著负相关占37.76%,分布较为分散。川西高原年均降水分布不均匀,年均降水呈波动下降趋势,下降幅度不大;年均降水与年均植被覆盖度相关性不显著;整个研究区正相关的面积占59.35%,不显著正相关占56.00%;负相关面积占40.65%,不显著负相关占39.43%。
  (4)地形方面。川西高原低植被覆盖度主要位于高海拔地区,植被在3500-4000m的覆盖度较高,随着海拔的升高,植被覆盖度逐渐下降;各等级植被覆盖度面积随着坡度等级的增加呈现先增加后减少趋势,各个坡度等级的区域主要为中高植被、高植被覆盖度,0°-15°区域中高植被覆盖度居多,15°以上的区域高植被覆盖度居多;各植被覆盖等级在无坡向上面积都较小。
[硕士论文] 李林峰
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着人口与社会经济的飞速发展,人类正在以前所未有的规模和速度改变着区域生态环境,人与生态环境的矛盾日益凸显,在生态环境问题变得不容忽视的大形势下,生态环境脆弱性研究现已成为相关机构和学者的研究热点。本研究在分析前人研究成果的基础上,综合运用遥感及地理信息系统技术,以长江、黄河水系上游重要生态屏障—川西北江河源区作为研究原型,获取了研究区多年自然环境状况和社会经济数据;在总结川西北江河源区生态环境脆弱性表象特征的基础上,构建了一套适用于研究区生态环境脆弱性评价的指标体系;综合运用RUSLE模型、信息量模型、NPP遥感估算模型等理论实现指标数据的量化,利用DEMATEL-AHP方法确定各指标的权重,并通过加权求和法对研究区的生态环境脆弱性进行了定量评价。基于定量评价结果,对研究区生态环境脆弱性评价结果的空间分布特征及时空演变特征进行了剖析,并分析了地表覆被类型和社会经济因子对生态环境脆弱性的影响。本研究成果对保障川西北江河源区自然资源及生态环境的可持续发展具有重要的实践意义,同时为相关部门制定生态保护制度、生态修复措施及生态发展规划提供了重要的科学依据,本研究取得的主要成果如下:
  (1)从自然环境状况和人为影响因素两个方面入手,构建了适合川西北江河源区的生态环境脆弱性评价指标体系;运用DEMATEL-AHP方法确定各评价指标权重,并构建了川西北江河源区生态环境脆弱性评价模型。
  (2)从生态环境脆弱性空间分布来看,极度脆弱地区主要分布于石渠县中部及南部高原纯牧业区和高丘狭谷半农半牧沙化区、甘孜县县城及周边河谷农业耕地地带、若尔盖县东北部高原地貌向高山峡谷过度地带、色达县和壤塘县河谷地区以及阿坝县县城及周边农业耕地地区。
  (3)以质心转移、变异系数、空间自相关分析等方法对评价结果进行动态分析发现,2000年~2015年期间,研究区生态环境脆弱性质心迁移量为4.82km,空间变异系数多分布于0~0.17之间,表明了在研究时段内区域整体生态环境脆弱性水平较为稳定,无大规模变化,整体生态功能较为完善;但受外界因素的影响,局部区域生态环境脆弱性出现了波动的现象,其中以2005~2010年期间最为明显,整体生态环境脆弱性呈上升趋势;生态环境脆弱性指数“高—高”和“低—低”区域在空间上呈正相关分布,且空间相关性较为显著,空间分异程度较低。
  (4)从不同地表覆被类型中各等级生态环境脆弱性指数分布来看,未利用地的潜在脆弱区和轻度脆弱区比例最高,为81.49%;中度脆弱区在各地表覆被类型中均有分布,林地的中度脆弱区所占比例最高,其中有林地、灌木林和其它林地所占比例分别为28.06%、26.28%和23.09%;重度脆弱区和极度脆弱区则具有较强的规律性,集中分布于人类活动较密集的区域。从不同地表覆被类型中各等级生态环境脆弱性变化比例来看,居民点生态环境脆弱性指数升高部分的比例为52.38%,为所有覆被类型最高值;在农业耕地中有39.83%的地区生态环境脆弱性指数呈现上升的趋势;草地及林地的生态脆弱性指数升高区域的比例介于26.28%~39.90%之间。
  (5)人口与农林牧副渔业总产值和生态环境脆弱性指数可决系数较高,分别为0.4628和0.5045,农业耕作、过度放牧、城镇扩张、林草资源滥用、道路修建、开山采矿等一系列人类活动会对生态系统造成负面影响;通过生态环境脆弱性指数与人口和农林牧副渔总产值趋势面分析结果可以看出,在其它条件不变的情况下,随着人口的增加生态环境脆弱性会呈现持续上升的状态,但随着农林牧副渔总产值的增加,生态环境脆弱性的上升速率将会逐渐减小。
[硕士论文] 张艳霞
环境工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:定量研究气候变化和人类活动对径流变化的影响及其归因分析对于锡林河流域水资源的可持续管理具有重要意义,研究结果可为流域水资源配置提供参考依据。本文基于锡林河流域1968-2015年水文和气象数据序列,采用Mann-Kendall趋势检验和其他线性趋势检验方法进行趋势分析,应用Mann-Kendall突变检验和双累积曲线法进行突变分析,继而利用双累积曲线法、累积量斜率变化率比较法及弹性分析法定量研究气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率。结论如下:
  (1)趋势分析的结果表明:1968-2015年间,锡林河流域年均气温呈增加趋势,20世纪90年代升温最快;年均潜在蒸发量呈显著上升趋势;汛期降水量占全年76%,降水变化不显著;年径流量呈显著下降趋势,2000年后极为明显;春、夏季径流量分别占全年径流量的53.25%、32.39%,径流量年内分布呈“双峰型”,峰值分布于4月和8月,径流补给分别为春季融雪补给和夏季降水补给。总体而言,锡林河流域年均气温及潜在蒸发量呈一致性的增加趋势,而年降水量及径流量则呈减少趋势。
  (2)突变分析的结果表明:气温在1988年发生突变,且1990年后增加趋势更为显著;潜在蒸发量在1998年发生突变,突变年后变化速率明显增大;径流量呈显著减少趋势,分别在1984年和2000年发生突变,基于此,将1968-1984年作为基准期、1985-2000年和2001-2015年则作为突变期。
  (3)径流量对气候变化与人类活动定量响应研究表明:基于经验模型双累积曲线法与累积量变化率比较法计算求得的降水变化对径流影响结论一致,弹性系数法采用Ol?dekop、Budyko、Turc-Pike等5种方法,计算结果相近,在突变期1985-2000年和2001-2015年,人类活动对径流影响的贡献率分别为62%和42%。三种方法得出一致结论:1985-2000年间人类活动对径流量的影响略大于2001-2015年时段,2000年后人类活动的影响呈现小幅降低趋势,另外,弹性系数法和累积量变化率比较法得出一致结论:2001-2015年时段气候变化和人类活动对径流影响的比重相近。
  (4)归因分析的研究表明:相较于基准期1968-1984年,1985-2000年期间径流增加了22.84%,降水增加了2.58%,潜在蒸发量减少了0.01%,对径流量影响不大;尽管人口增速减缓,但超载放牧现象严重,且水利工程等削弱了下垫面拦蓄作用,在一定程度上影响了径流规律。2001-2015年径流量相较基准期下降42.4%,突变点明显,该阶段气候变化和人类活动对径流影响比重相近,21世纪以来气温上升明显,降水量减少了6.37%,潜在蒸发量增加了5.88%,加之二三产业的迅速发展,导致地表水及地下水的大量开采及消耗,人类活动和气候变化共同作用下导致径流量减少。
[硕士论文] 刘晖
生态学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:本文在前期研究基础上,通过典型选样方法,在永康市城区采集了重金属含量不同的土壤条件下广玉兰(Magnolia Grandiflora Linn)树叶、树枝、树干以及根际土壤样品,利用ICP-OES测定植物和土壤中6种重金属(Mn、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)的含量,分析比较6个土壤重金属含量梯度下广玉兰地上部分各器官对重金属的富集特征。旨在探讨不同污染梯度下广玉兰对重金属元素的富集效能,为今后城市绿化树种开发管理,不同污染地区绿化树种选择提供理论性依据和数据支持。研究结果显示
  (1)广玉兰地上部分重金属含量因器官、元素种类以及土壤重金属含量的不同而存在差异。在6个梯度下,土壤重金属含量大小总体趋势为Mn>Zn>Cr>Cu>Pb>Ni,各器官中重金属含量最高是树干,其次是树叶,树枝最低,且综合来看前3个土壤重金属含量梯度下广玉兰体内重金属含量要高于后3个梯度。
  (2)广玉兰地上部分各器官对重金属元素的富集能力强弱依次为树干>树枝>树叶,特别是树干对Pb,Ni两种元素表现出了高富集的特征(BCF>1),分别达到了1.256和1.188。广玉兰各器官重金属含量高低顺序与对应器官重金属富集系数大小排序差异较大,说明广玉兰对重金属的富集能力并不与重金属元素含量成正比。
  (3)通过对广玉兰生物量进行估算得出各器官中重金属积累量大小顺序为树干>树叶>树枝,树干在单株广玉兰地上部重金属积累量中所占比最高,普遍达到60%以上,其中Ni、Pb元素积累量占比高,平均可达84.93%、88.50%。
  (4)利用广玉兰树干对不同等级的重金属污染土壤的修复年限进行预测,树干对Cu、Pb、Ni元素的修复年限最短,Zn和Cr元素次之,Mn元素修复年限最长。
  (5)综合考虑广玉兰体内重金属含量,富集系数以及积累量,建议可将广玉兰作为Cu、Ni、Pb污染土壤修复的备选树种,可用于轻度及中度重金属污染土壤的修复,并可作为清洁区域的土壤重金属污染预防树种。
[硕士论文] 王振梅
植物保护 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:磺酰脲类除草剂烟嘧磺隆是玉米田中应用最多的除草剂种类,由于该除草剂的大量使用,致使田间农药残留问题日益突出,对后茬作物产生严重的药害问题。利用微生物修复技术降低田间农药残留已成为目前污染土壤修复的重要手段。本研究利用实验室前期筛选出的烟嘧磺隆降解菌黑曲霉(Aspergillus niger)YF1菌株及其胞外酶展开试验,研究内容如下:
  (1)对YF1菌株固体发酵中初始pH和培养时间进行单因素试验,固体发酵料为麦麸与秸秆按质量比3∶7混合配置而成,试验结果表明YF1菌株固体发酵最适初始pH为7.5,最适培养时间为144h。
  (2)YF1菌株固体菌剂的室内降解效果。通过对烟嘧磺隆敏感植物的筛选,选择小麦(Triticum aestivum L.)为本研究中最适指示植物。小麦对烟嘧磺隆的敏感部位主要为地上部分,以小麦株高为主要测量指标,并测得烟嘧磺隆对小麦株高的IC50值为0.051mg/kg干土。室内试验结果表明,当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.1mg/kg干土时添加菌剂25g/kg处理42d后,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由70.63%降低至无明显药害水平;当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.05mg/kg干土时添加菌剂12.5g/kg处理35d后,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由57.97%降低至1.55%;当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.025mg/kg干土时添加菌剂12.5g/kg处理35d后,将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由37.91%降低为0.79%,且施用菌剂后,能明显增加小麦鲜重,对小麦生长有明显促进作用。
  (3)YF1菌株固体菌剂田间降解效果。当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为30mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对小麦的抑制率降低23.06%;当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为40mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对白菜的抑制率降低36.68%,能将烟嘧磺隆对小麦的药害完全缓解;当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为50mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对白菜的抑制率降低12.69%,能将烟嘧磺隆对小麦的药害完全缓解;YF1菌剂对土壤中各浓度处理下的油菜均无明显缓解作用。
  (4)YF1菌株胞外酶生物型种衣剂的制备。采用高效液相色谱法根据成膜剂和防冻剂对糖化酶和α-淀粉酶降解烟嘧磺隆降解效果的影响进行筛选,选择壳聚糖为最佳成膜剂,丙二醇为最佳防冻剂进行生物型种衣剂的制备。制备方法为:将壳聚糖用1%的醋酸水溶液制备成2%的溶液后加入总体积4%的丙二醇备用,将糖化酶和α-淀粉酶用2%的壳聚糖溶液配制成不同浓度的种衣剂,与小麦种子按照1∶35的比例进行包衣,最后进行修复效果的测定。
  (5)生物型种衣剂对烟嘧磺隆的降解效果。室内盆栽试验结果表明:土壤中烟嘧磺隆浓度为0.05mg/kg干土时,生物型种衣剂中糖化酶和α-淀粉酶的各个含量均可将烟嘧磺隆对小麦的药害缓解至无明显药害水平;土壤中烟嘧磺隆浓度为0.075mg/kg,种衣剂中糖化酶含量为62.5mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由63.11%降低至39.30%,α-淀粉酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由63.11%降低至32.05%;土壤中烟嘧磺隆浓度为0.1mg/kg,种衣剂中糖化酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由69.26%降低至34.63%,α-淀粉酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由69.26%降低至47.50%。
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