构筑湿地部分亚硝化－厌氧氨氧化自养脱氮研究

废水部分亚硝化—厌氧氨氧化自养脱氮研究是目前废水生物脱氮领域研究的热点。为了开发低浓度小城镇废水构筑湿地可持续自养脱氮新工艺，提高脱氮效率，减少占地面积，论文在对构筑湿地自养脱氮前置部分工作性能进行研究的基础上，在法国东部Evieu构筑湿地污水处理场对传统脱氮工艺及改进用于部分亚硝化—厌氧氨氧化脱氮的工艺进行了对比实验研究。 研究结果表明，采用改进的非饱和层(25cm)与饱和层(55cm)结合的湿地床与60cm深度的水平流构筑湿地床组合工艺，进行着完全不同于传统垂直流构筑湿地硝化与水平流构筑湿地反硝化的脱氮反应。氮平衡分析表明，这一脱氮过程是以厌氧氨氧化反应为主的脱氮反应。经分子生物学荧光免疫原位杂交（Fluorescent in situ hybridization, FISH）技术鉴定，证明了传统的垂直流构筑湿地以好氧氨氧化细菌为主，但厌氧氨氧化细菌与之共存；而在改进的湿地床及后续水平流湿地床低氧环境则是以厌氧氨氧化细菌为主。论文首次为构筑湿地系统在自然条件下通过合理设计实现厌氧氨氧化自养脱氮提供了可行的实验证据。实验研究得出如下主要结论： 1. 构筑湿地可通过合理设计促进自养脱氮反应实现；传统硝化反硝化脱氮工艺VF1-1+HF3-2总氮平均去除率为66.3%，VF1-3+HF3-2总氮平均去除率为59.4%，而改进后的VF1-2+HF3-2总氮平均去除率为71.0%；含有厌氧氨氧化自养脱氮反应的工艺提高了总氮去除率； 2. 构筑湿地自养脱氮反应过程不排斥异养反硝化作用存在，两者协同进行脱氮，脱氮效果稳定；而全程硝化的出水在水平流构筑湿地进行传统反硝化脱氮的同时，会存在异化性硝酸盐还原作用，使出水的氨氮浓度增加； 3. 构筑湿地具有较好的蓄积培养厌氧氨氧化细菌的能力，在19.7℃的进水水温条件下启动反应装置，运行培养100天即观察到所需要的生物体颜色呈棕红色；调整pH至适宜厌氧氨氧化反应的范围6.81-7.18；控制氧化还原电位Eh值在-148.34至120.18mV；反应装置进水的氨饱和，并且稳定进水水力负荷在构筑湿地污染物去除能力范围内以及为避免外环境因素如降雨量过大等对反应装置造成的冲击，设置缓冲装置等，是构筑湿地实现自养脱氮主要控制的工艺参数； 4. 水力停留时间设计为5天的水平流构筑湿地HF3-3更适合传统反硝化脱氮工艺；水力停留时间的延长并不能使厌氧氨氧化工艺进一步提高脱氮效率，采用厌氧氨氧化自养脱氮工艺为减少构筑湿地占地面积提供了可能。

耕作方式对土壤线虫群落组成及多样性的影响

对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤农田耕作方式对土壤线虫群落组成及多样性影响的研究表明，撂荒地和免耕玉米地土壤线虫总数有明显的季节变化，撂荒地土壤线虫总数显著高于常规耕作玉米地和免耕玉米地。撂荒地、常规耕作和免耕玉米地土壤线虫优势营养类群均为植物寄生线虫，而捕食-杂食线虫和食真菌线虫占线虫总数的比例相对较低。 本研究共观测到土壤线虫44个属，撂荒地、常规耕作和免耕玉米地分别观测到41、39和34个属。撂荒地线虫优势属为Helicotylenchus和Paratylenchus；常规耕作玉米地优势属为Pratylenchus、Helicotylenchu和Arobeloides；免耕玉米地优势属为Pratylenchus、Helicotylenchus和Filenchus。 常规耕作玉米地土壤食真菌线虫与食细菌线虫的比值（F/B）显著高于撂荒地和免耕玉米地，优势度（λ）显著低于撂荒地和免耕玉米地。撂荒地自由生活线虫成熟度指数（MI）显著高于常规耕作和免耕玉米地，撂荒地植物寄生线虫成熟度指数（PPI）显著低于常规耕作玉米地和免耕玉米地。常规耕作玉米地均匀度指数（J′）显著高于免耕玉米地。 以富集指数（EI）和结构指数（SI）为基础的土壤线虫区系分析表明，撂荒地受到人为干扰较轻，食物网结构较稳定；常规耕作玉米地食物网结构受到人为干扰较重；免耕玉米地介于二者之间。

石油污染土壤生物修复中矿物油和多环芳烃降解的生态过程研究

采用实验室培养和室外盆栽试验相结合的方法，对石油污染土壤生物修复中存在的微生物适应性、矿物油和难降解污染物多环芳烃(PAHs)的生物修复生态过程和修复过程中的次生污染问题进行研究，旨在探讨微生物强化降解的影响因素和次生污染物的生成机制，为石油污染土壤的快速、完全生物修复提供实验依据和理论基础。 首先，通过人工调控的实验室摇床培养试验(周期为100天)和室外盆栽试验(周期为150天)研究了外源微生物的强化降解作用及土著微生物的适应性，结果表明，在石油污染土壤的生物修复中，外源专性细菌和真菌对矿物油和PAHs的降解在接种初期(<20d)具有优势；土著微生物对石油污染物的降解需要一个短期的适应过程，之后则表现出较强的降解优势，并很快抵消外源降解菌形成的早期优势。 其次，通过长期室外盆栽试验，分别采用L9(34)的正交设计(周期为5年)和两因素对比试验设计(周期为3年)，探讨石油污染土壤生物修复中矿物油和PAHs降解的生态过程，以及有机肥添加、有无植物等因素对污染物生物降解的影响。结果表明，土壤中的矿物油随生物修复时间的延长，降解速度减慢，矿物油的降解主要发生在前2年内(降解率为88.5~95.1%)。经过植物修复，土壤中原始柴油组分发生很大变化，烷烃、环烷烃等低分子量的组分几乎完全降解，同时生成了一些次生代谢产物。土壤中可利用N、P等营养物质的匮乏是矿物油降解的限制性因子。污染物浓度水平决定对有机肥的需求，对污染程度较高的石油污染土壤，有机肥的添加显著促进矿物油和PAHs的降解。 最后，利用陆地生态系统食物链不同级别的代表性生物体(小麦和蚯蚓)的敏感指标(生长和生理生化指标)，对经过修复处理的石油污染土壤的健康质量进行生态毒理学评价，结果表明，修复后的土壤对小麦和蚯蚓仍有一定的残留毒性，小麦根部指标和生理生化指标及蚯蚓分子毒理学指标对土壤污染状况的指示作用更敏感。

中国合叶苔科（苔纲）植物的研究

合叶苔科Scapaniaceae隶属于苔纲Hepaticae叶苔目Jungermanniales，全世界约6属136个现存种，1个化石种。合叶苔科的科和属的特征明显，但物种间变化大，分类比较困难，部分属种的分类位置亦存在争议。本研究前，中国已记录合叶苔科植物有4属，66种3变种，其中9种1变种已归为同物异名，承认的种类共57种2变种。以中国产标本为基础发表的新分类单位共2属16种2变种。目前尚无专门针对中国合叶苔科的系统研究，因此，开展中国合叶苔科的分类、区系和生态研究，对深入认识中国苔类植物多样性、区系和系统具有重要的科学意义。 本研究运用植物学经典分类的基本方法和现代的分支系统分析方法，对国内、外主要苔藓植物标本馆的中国合叶苔科植物的模式标本和有关标本进行了较全面的检查和详细的形态解剖和分类学研究，并开展了野外补充调查采集，完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，分析该科的区系成分组成和在中国的地理分布特点及其属种之间的分支系统关系。研究的主要结果如下： （1）在相关模式标本和国内外标本鉴定和研究的基础上，确认中国合叶苔科有3属52种1变种，包括：大褶叶苔属Macrodiplophyllum1种，褶叶苔属Diplophyllum5种，合叶苔属Scapania46种1变种。发现并发表新种2个，即片毛合叶苔S. macroparaphyllia T. Cao, C. Gao & J. Sun（曹同等，2004）和毛茎合叶苔S. paraphyllia T. Cao, C. Gao, J. Sun et B. R. Zuo（Zuo et al., 2007）；发现中国新分布记录2种，尖瓣合叶苔S. ampliata Steph.（Zuo & Cao, 2007）和扁平合叶苔S. compacta (Roth) Dum.(首次报道，尚未发表)。完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，对每个属、种都进行了文献考证、特征描述、图版绘制和分类讨论，并利用Mapinfo软件绘制了各种在中国的分布图。 （2）对相关模式标本标定和研究，澄清了一些分类问题和中国种的概念。如对东亚分布的若干种类进行了比较和评估，划定其分类界限，确认2种已经被归并为弯瓣合叶苔S. parvitexta Steph.新异名的种类仍然为独立的种，即细齿合叶苔S. parvidens Steph.和灰绿合叶苔S. glaucoviridis Horik.。并对东亚特有属种侧囊苔属的侧囊苔Delavayella serrata Steph.进行了模式标定，探讨了它的地理分布和系统位置，支持将其独立成侧囊苔科Delavayellaceae的观点。 （3）在标本鉴定和野外采集工作的基础上，合叶苔科各种在中国的分布范围大为增加，为开展中国合叶苔科的地理分布格局奠定了基础。对现有的地理分布资料的分析表明，西南地区（西藏，云南，四川，贵州）是中国的合叶苔属植物的分布中心和可能的起源中心，共有合叶苔40种，占该属总数（46种）的86.96%，其中，15种仅分布在西南地区，中国特产9种中，有8种在西南地区分布。此外，东北地区、华东地区及台湾省分布种类较多，分别为16种（34.78%），22种（47.83%）和17种（36.96%）种的分布。 （4）区系成分分析结果表明，合叶苔属Scapania主要由2大区系成分组成：东亚成分25种，占总数的51%，其中，中国-日本分布7种，中国-喜马拉雅分布9种，中国特产种9种。北温带成分22种，占总数的45%，其中有18种在亚洲，欧洲和北美洲均有分布。褶叶苔属Diplophyllum 5种，4种为北温带成分，1种为中国-日本分布的东亚成分。分析结果反映了中国苔藓植物区系的基本特点，即与欧美植物区系有密切联系，同时又体现了较强的东亚区系特色。 （5）对合叶苔属Scapania植物的生态和生境分析表明，47个分类群可分成3种主要类型：1）沼泽或水湿生；2）以腐木生为主，有时生于岩面薄土上的小型种类；3）潮湿岩面或林下土生的中等和大型种类。 （6）选取了39个反映系统发育关系的形态特征，以与合叶苔科相近的裂叶苔科Lophoziaceae中挺叶苔属Anastrophyllum 2种和裂叶苔属Lophozia 1种为外类群，运用外类群比较法对合叶苔科的的属种之间的演化关系进行了分支系统分析。结果表明，原归于合叶苔科的侧囊苔属Dalevayella为单独的一个分支，应为独立的侧囊苔科Dalevayellaceae。大褶叶苔属Macrodiplophyllum和褶叶苔属Diplophyllum植物相近，可归并为一个属，与合叶苔属Scapania同为合叶苔科Scapaniaceae下的属。中国合叶苔属47个分类群可分为若干组，主要与其生境，植物体，叶的结构，无性繁殖等特征有关，结果与目前采用的合叶苔科的分类系统与演化关系基本一致。

海洋细菌B3B河豚毒素高产菌株的选育及其发酵技术研究

中文摘要 河豚毒素（tetrodotoxin，TTX）是一种剧毒的海洋神经毒素，具有戒毒、局麻、镇痛等多种功效，其国际市场的售价高达每克20万美元。本文对微生物源TTX进行了研究，期望为今后TTX的大规模生产提供理论依据和试验指导。 对我国渤海红鳍东方豚体内产毒细菌的微生态分布作了研究，共分离到了34株产毒细菌。对其中毒性较强的B3B菌株进行了进一步研究。生理生化试验及16SrDNA序列测定结果表明，该菌属于梭形芽孢杆菌（Bacillus fusiforms）。通过小鼠试验、薄层层析试验及质谱分析，初步认定发酵产物中含有河豚毒素。 为提高TTX的产量，我们采用紫外线、亚硝基胍对出发菌株B3B进行了诱变，获得了TTX稳定高产的突变菌株N14。应用均匀设计，对培养基组分进行了优化，获得较理想的发酵培养基，组成为蔗糖：0.2%、酵母膏：0.3%、酪蛋白胨：0.5%、KH2PO4：0.6%。优化后摇瓶发酵试验TTX的产量为5.42MU/20mL, 较优化前提高了128.7%。 在摇瓶发酵工艺的基础上，进行了N14 突变株10L罐发酵试验, 结果表明当发酵48h时，TTX产量最高，为21.2MU/20mL，较摇瓶发酵提高了290％。

大庆油田两种典型含油固体废物处理技术研究

石油开采炼制中产生的含油固体废物已经被列入《国家危险废物名录》，其来源和物理化学性质复杂，油、水、泥比例差异显著。目前尚无高效资源回收技术。本文以大庆油田两种典型含油固体废物（罐底含油污泥与老化油）为研究对象，针对其性质提出了以热馏、三相分离为核心的处理工艺，并分析处理后衍生品性质，在此基础上进行系统的含油固体废物资源化技术研究。 试验结果表明：大庆油田罐底含油污泥含油量高于25％，适合于热馏处理，油总收率在20％－35％之间，其中所含的油回收率40％－60％；剩余残渣热值比原油泥提高近30％，可以焚烧回收热值；馏出产品中含汽油馏分8.35％、柴油馏分53.95％、润滑油馏分37.7％；柴油符合优等0＃柴油的质量标准；热馏技术主要同反应温度与反应器内残压相关，高温低残压易于油回收。 通过三相分离法处理老化油，加热、破乳、离心后，无机盐、金属离子、无机相硫化物等随水相分离出；氧化胶质、破碎菌胶团、机械杂质及有机药剂随固相分离出；处理后样品含水率减少99.7％，氮含量（聚合物）减少10.24％，机械杂质减少60％，胶质、沥青质减少35.38％，硫含量减少1.67％，盐含量减少60％，铁含量减少34.78％。处理后老化油耐受电场强度为3000 V/cm。

东北沼泽湿地的潜在分布对气候变化的响应

东北是我国沼泽分布最广泛、类型最多的地区，而该地区也是中国将来气温变化幅度较大的地区，气候趋于暖干化，这些都不利于沼泽的发育和存在。据CGCM3气候变化模型预测：到2100年，温室气体排放浓度增高（排放水平720ppm、大于720ppm和550ppm）的三种排放情景下，气温分别增高3.22℃、4.36℃和2.13℃，年降水量分别平均增长102mm、127mm和74mm，干燥度增大，变化的幅度和排放浓度极为一致。本文将Logistic模型结合CGCM3气候变化数据，以预测未来100年后沼泽湿地的潜在分布。 由于沼泽分布具有地带性和非地带性规律的特点，本文针对整个东北地区、东北山地和东北平原建立了三个Logistic模型，环境因子包括11种地形因子和7种气候因子。三个模型的ROC值分别为0.86、0.92 和0.76，这说明山地区模型的精度最高，平原区精度最低。概率阈值基于ROC曲线设定为0.23、0.24 和0.26。结合CGCM3，预测结果显示：100年后，沼泽分布都趋于减少，尤其在平原地区，沼泽可能会全部消失。在COMMIT模式下，虽然CO2浓度保持不变，但是气候变化造成的后果依然持续进行，平原地区沼泽大量消失，沼泽潜在分布面积将减少34.11%；在SRES B1情景下，沼泽潜在分布面积减少66.46%，南部平原和山地沼泽消失；SRES A1B情景下，沼泽潜在分布面积减少80.11%，松嫩平原、松辽平原、长白山、大兴安岭南部地区沼泽消失，三江平原和小兴安岭地区只有零星存在；SRES A2情景下，沼泽潜在分布面积减少了87.25%，只分布在大兴安岭北部和小兴安岭西部的沟谷地带，其它各地几乎全部消失。通过GIS手段计算沼泽潜在分布与环境因子的相关系数，在东北区域和山地区，影响最大的地形因子和气候因子分别是坡位和寒冷指数；在平原区，影响最大的地形因子和气候因子分别是与河流距离和温暖指数。 MODIS数据是近年来常用的一种适用于宏观区域的遥感数据源。本文利用Logistic模型，多时相数据配合地形辅助数据，对大兴安岭北部地区的沼泽进行提取，分类精度84.63%。利用该数据进行沼泽分布模拟，能取得更高的精度（ROC值为0.957）。模拟结果表明：CO2浓度增高的三种排放情景下，沼泽的潜在分布面积分别减少54.16%、59.62%和73.51%。沼泽分布由南向北、由两侧向中心萎缩，且分布趋于破碎化。

辽东次生林土壤呼吸及主要组分分离与量化

土壤呼吸是森林生态系统碳循环的重要组成部分，对土壤呼吸的主要组分根系呼吸和土壤微生物呼吸进行分离并量化，对于了解土壤碳释放规律、估算生态系统土壤碳的年际通量以及预测气候变化条件下根系或土壤微生物对土壤碳释放格局的影响具有重要意义。本文采用挖壕法测定辽东山区蒙古栎林、杂木林和胡桃楸林的土壤表面CO2通量，并同步分析土壤水热因子及土壤有机质、N含量、根系生物量、土壤酶活性、土壤微生物生物量等。研究结果表明：（1）辽东山区次生林0-10cm土壤有机质含量为9.29-18.15%，全氮含量为0.43-0.90%，pH值为5.67-6.19；次生林生长季细根生物量平均为152.61- 447.79 g/m2，粗根生物量平均为255.42-507.42 g/m2，根系总量平均为540.93-955.22 g/m2；土壤酶活性季节变化明显，且具垂直分布特征，蒙古栎林的土壤转化酶、淀粉酶和脱氢酶活性最高，胡桃楸林最低，胡桃楸林过氧化氢酶活性相对最大；土壤微生物量碳、氮的季节变化呈明显的单峰曲线并与土壤温度相关，土壤微生物量碳氮之间具显著相关性（P<0.05）。（2）次生林土壤总呼吸、根呼吸和土壤微生物呼吸具明显的日、季变化规律，生长季根呼吸贡献相对较低，胡桃楸林根呼吸贡献率为34.0-34.8%，蒙古栎林为17.9-28.4%，杂木林为14.7-35.3%；土壤微生物呼吸贡献率为66.0-85.3%，高于根呼吸贡献率，说明辽东山区次生林土壤微生物呼吸决定土壤总呼吸的变化趋势。（3）土壤呼吸与地下5cm土壤温度呈指数函数关系，土壤总呼吸的Q10值为1.29-2.30，微生物呼吸的Q10值为1.28-2.09，根呼吸的Q10值为1.29-3.72；土壤总呼吸、微生物呼吸、根呼吸与土壤含水量均无明显相关关系；蒙古栎林根呼吸与细根生物量显著相关，杂木林根呼吸与粗根生物量及根系总生物量显著相关，胡桃楸林根呼吸与根系生物量总量显著相关（P<0.05）；微生物呼吸与淀粉酶、转化酶、脱氢酶、过氧化氢酶均无显著相关性（除胡桃楸林与过氧化氢酶显著相关）；微生物呼吸与土壤微生物量碳、氮均呈显著线性相关关系（P<0.05）。（4）蒙古栎林土壤总呼吸、根呼吸、土壤微生物呼吸年际碳释放量分别为572.78、147.78和425.59 g C m-2a-1，杂木林分别为403.12、108.92、297.51 g C m-2a-1，胡桃楸林分别为519.47、173.75、345.72 g C m-2a-1；生长季和非生长季通过根呼吸释放的碳量均小于分解土壤有机质的微生物呼吸释放的碳量，非生长季次生林土壤碳释放量为39.21-152.04 g C m-2a-1，占全年呼吸总量的10-29%，说明冬季土壤碳释放量不能忽略。

植物与微生物联合修复多环芳烃污染土壤及机理研究

本文以多环芳烃污染土壤为研究对象，以菲（Phe）、芘（Pyr）和苯并[a]芘（BaP）为目标污染物，以建立生态、经济、高效污染土壤修复技术为目标，在研究植物与微生物联合修复多环芳烃污染土壤效果的基础上，重点研究了植物与微生物联合修复污染土壤过程中多环芳烃的去除机制。 研究结果表明：种植苜蓿和黑麦草能够促进土壤中多环芳烃的去除，提高土壤中多环芳烃的去除率。植物根际土壤中多环芳烃的去除速度快于于非根际土壤。在植物与高效降解菌联合作用过程中，植物的存在强化了菌剂对土壤中多环芳烃的去除作用。苜蓿和黑麦草与高效降解菌的联合作用使菲、芘和苯并[a]芘去除率分别比对照土壤提高了26.64%、30.41%、32.04%和26.93%、27.43%、30.15%。 植物根和茎叶中菲、芘和苯并[a]芘的含量与土壤污染物浓度正相关，但其吸收积累作用对土壤中多环芳烃去除的贡献率小于0.34%。植物对土壤多环芳烃污染的修复作用主要源于植物生长显著提高了根际微生物的降解活性。 植物根际微生物的数量和土壤酶活性显著高于非根际土壤。植物根系的存在提高了土壤中微生物的数量和酶活性，从而提高了土壤中PAHs的去除率。这是根际土壤中多环芳烃去除的主要机制。 模拟根际修复，研究了添加根系分泌物对土壤中芘降解的影响。添加20mg/kg根系分泌物土壤中细菌数量为未添加根系分泌物土壤的19.43-36.29倍，真菌为3.05-6.60倍，土壤中芘的半衰期比未添加根系分泌物处理减少10.91天。植物根系分泌物是影响根际修复的一个重要原因。

重金属污染土壤的自养菌和异养菌淋滤修复研究

本文以冶炼厂和张士灌区土壤为修复对象，以镉、铅、锌、铜为目标污染物，在室内模拟实验条件下，利用自养菌-嗜酸性氧化亚铁硫杆菌和异养菌-黑曲霉淋滤技术修复重金属污染土壤。在考察自养菌和异养菌对重金属污染土壤修复效果的基础上，重点研究了溶解性有机质和耐酸性异养菌对淋滤修复的影响和机制，同时筛选确定替代蔗糖黑曲霉发酵产酸的廉价碳源。结果发现： 自养菌-氧化亚铁硫杆菌淋滤修复过程中，筛选鉴定嗜酸性氧化亚铁硫杆菌R2对甲酸、乙酸、丙酸、草酸、苹果酸和柠檬酸的耐受浓度分别为0.1、0.4、0.4、2.0、20和40 mmol/L，而高效液相色谱测定沈阳冶炼厂土壤和张士灌区土壤中低分子量有机酸浓度很低，其中草酸含量最高，分别仅为0.04mmol/L和0.149mmol/L，远低于氧化亚铁硫杆菌能耐受的有机酸浓度。同时土壤中溶解性有机质对氧化亚铁硫杆菌R2氧化Fe2+未产生抑制作用，而耐酸性异养微生物H1（红酵母菌）和H2（头孢霉）的加入对氧化亚铁硫杆菌R2淋滤去除重金属效果未产生明显促进作用，本研究中分离筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌R2可直接应用于污染土壤的生物淋滤修复。经过5d的生物淋滤，冶炼厂土壤中Cu、Zn和Cd的最高去除率分别为30.6%、58.4%和72%。 在一步黑曲霉生物淋滤过程中，当固液比5%（w/v）、接种量3%（v/v）和淋滤修复7d时，对冶炼厂土壤来说，Cu、Cd、Pb和Zn去除率分别为75.8%，100%，30.6%和26.1%；张士灌区土壤中分别为54%，71.8%，9.5%，18.7%。在二步黑曲霉生物淋滤过程中，当固液比10%（w/v）、接种量为2%（v/v）和黑曲霉发酵时间7d，淋滤2d时，冶炼厂土壤中四种重金属去除率分别为Cu 84%，Cd 75.5%，Pb30.5%和Zn10%；张士灌区土壤中Cu、Cd、Pb和Zn的去除率分别达到57%，94.8%，20.4%和17.5%。 异养菌-黑曲霉淋滤修复重金属污染土壤效果优于有机酸淋滤。与黑曲霉淋滤相比，在直接添加有机酸淋滤修复中，冶炼厂土壤中重金属去除率分别为Cu 46.4%，Cd 61.8%，Pb 30.2%和Zn 43.3%，张士灌区土壤中重金属去除率分别为Cu 44%，Cd 0%，Pb 0%和Zn 26.2%。 淋滤前后土壤中重金属形态分级结果表明，黑曲霉一步和二步淋滤修复能有效去除污染土壤中交换态、碳酸盐结合态部分重金属，并能显著降低氧化物结合态部分重金属，但对有机态和残余态部分重金属离子去除效果并不明显。 以树木落叶和农作物副产品作为廉价碳源实施黑曲霉淋滤实验表明：杨树叶、桃树叶、土豆皮和玉米芯产酸和去除重金属效果较好。杨树叶对冶炼厂土壤中重金属去除率分别为63.5% Cu、100% Cd、16.8% Pb和Zn 27%；桃树叶去除效果分别为Cu61.8%、Cd100%、14.6%Pb和28.5%Zn；土豆皮去除效果分别为61%Cu、100%Cd、10.6%Pb和34%Zn。这些廉价碳源的利用可降低污染土壤生物淋滤修复成本。 研究生物淋滤修复技术为重金属污染土壤处理与处置开辟了新途径。

基于TM影像的黑土区表层土壤有机碳空间格局研究

土壤有机碳是陆地生态系统的一个动态组成部分，其储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用，是土壤肥力的核心指标之一。土壤有机碳含量的多少及其空间分布特性受气候、母质、地形等结构性因子以及施肥、耕作等随机性因子的影响。作为陆地生态系统中的一个区域化随机变量，土壤有机碳在系统内部垂直和水平方向上发生变化的同时，参与大气圈和生物圈这两个碳库之间的循环。为了揭示土壤有机碳的空间分布特性，传统统计学、地统计学、遥感与地理信息系统等方法被相继引入且逐渐走向成熟，其中，利用遥感与地理信息系统相结合的方法来反演土壤有机碳库储量及其空间分布格局为越来越多的专家学者所重视。本文在对不同方法基本理论进行简单阐述的基础上，对利用Landsat TM影像分析表层土壤有机碳格局的可行性进行了分析，并就遥感技术在反演表层土壤有机碳的空间分布格局中的应用前景进行了展望。 以黑龙江省部分黑土地区为研究对象，在不同时空尺度下分析了表层土壤有机碳与Landsat TM影像的TM1－TM5、TM7六个波段以及由其计算出的NDVI、NDTI、NDI5、NDI7、NDSVI、SAVI、RDVI和MSAVI 8个遥感指数之间的相关性。结果表明当Landsat TM影像的成像时间为2002年9月份时：(1)小尺度下表层土壤有机碳与TM1极显著相关(r=0.32, p<0.01)，与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05)，相关系数分别为r=0.27，r=-0.29，r=0.26。(2)大尺度下，表层土壤有机碳与TM1、TM2、TM5和NDI5存在极显著的正相关(p<0.01)，相关系数分别为r=0.30，r=0.34，r=0.35，r=0.32；而与NDI7之间存在显著相关性(r=0.27, p=0.02)。(3)当空间尺度一定时，在不同的时间尺度下与表层土壤有机碳具有显著相关性的遥感指标不同。(4)在大尺度下利用遥感技术测定法得到的回归模型对表层土壤有机碳空间分布格局具有较好的预测效果(R2=0.7097, p<0.05)；(5)在大尺度下海拔高于200 m的地区表层土壤有机碳浓度显著高于海拔低于200 m的地区(p<0.05)。 通过分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局，以步长为6170m时球状模型对表层土壤有机碳进行了拟合并利用Kriging插值方法得到了海伦市表层土壤有机碳分布格局；将这一结果与我们利用Landsat TM影像通过遥感技术测定方法得到表层土壤有机碳空间格局进行比较发现：在精度一致的前提下，遥感技术测定法在所需样本数量约为地统计方法的一半，同时在所消耗的人力、物力以及在时间上的循环周期等方面，遥感技术测定方法与地统计方法相比也有着明显的优势。

落叶松人工林养分循环与养分利用效率研究

通过对抚顺市温道林场20、53和69年生长白落叶松（Larix olgensis）人工林生物量和营养元素的积累与分配、养分利用效率和养分再吸收效率、养分生物循环的研究，探讨了长白落叶松生长发育不同阶段的养分生态学特征；对东北林业大学帽儿山实验林场17年生兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林进行5年的施肥（NH4NO3，15 g•m-2•a-1），研究了施肥对人工林养分生物循环的影响。结果表明： （1）20、53和69年生单株落叶松生物量分别为33.14 kg•tree-1、311.42 kg•tree-1和408.46 kg•tree-1，随林龄的增长而增加。各器官生物量的分配格局为：树干>根>树枝>树皮>针叶。树干生物量的分配比例为50.16%~69.20%，随林龄的增长比例增大，而其他器官生物量的分配比例则逐渐减小。20、53和69年生单株落叶松净生产力分别为3.04 kg•tree-1•a-1、9.68 kg•tree-1•a-1和10.21 kg•tree-1•a-1，随林龄的增长而增大。针叶和树干的净生产力最大，分别占整株林木净生产力的40.07%~47.93%和27.32%~40.97%，并且随林龄的增长而增大。树枝、树皮和根的净生产力则表现出随林龄的增长呈抛物线状。 （2）20、53和69年生单株落叶松N、P、K、Ca、Mg等5种营养元素的总贮量分别为308.14 g•tree-1、2021.01 g•tree-1和2485.24 g•tree-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的贮量大小为：Ca>N>K>Mg>P。树干养分贮量的分配比例为19.74%~34.23%，随林龄的增长呈抛物线状。针叶、树枝和树皮的养分贮量占整株林木养分贮量的比例为35.16%~45.59%，建议在采伐木材时实施去皮、打枝等措施，留下针叶、树枝和树皮在林地中，让其自然分解以使营养元素重新归还利用，对于维持林地的养分平衡和长期生产力具有积极作用。 （3）20、53和69年生单株落叶松年吸收养分量分别为35.31 g•tree-1•a-1、97.83 g•tree-1•a-1和100.08 g•tree-1•a-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的年吸收量大小为：Ca>N>K>Mg>P。落叶松的养分利用效率随林龄的增长而增大，但生长到一定年龄阶段后，其养分利用效率逐渐趋于稳定。落叶松的最佳采伐年龄应为养分利用效率保持稳定时的年龄，此时采伐单位干材所带走的林地养分量较少。不同营养元素的利用效率不同，P的利用效率最高，Mg、K次之，N、Ca最低。不同器官的养分利用效率不同，树干的养分利用效率最高，其次是根、树枝、树皮，针叶最低。随着林龄的增长，树干和根的养分利用效率增大，而树枝和树皮的养分利用效率减小。 （4）落叶松叶片的N再吸收效率为50.76%~55.11%，随林龄的增长表现出增大的趋势；P和K再吸收效率分别为64.38%~68.85%和87.85%~90.62%，随林龄的增长表现出减小的趋势。从养分利用效率和养分再吸收效率综合判断，本研究区落叶松生长可能受土壤N、P、K供应的限制，3种营养元素的限制作用大小为：K>P>N。 （5）落叶松人工林养分的年吸收量、年存留量和年归还量分别为51.94~78.35 kg•hm-2•a-1、17.77~29.43 kg•hm-2•a-1和34.18~48.92 kg•hm-2•a-1，均随林龄的增长而减少，这与林分密度逐渐减小有关。5种营养元素的年吸收量和年存留量大小均为：Ca>N>K>Mg>P，年归还量大小为：Ca>N>Mg>K>P。落叶松人工林的养分循环速率为0.624~0.658，随林龄的增长而增大。5种营养元素的循环速率以Mg、N最快，Ca、P次之，K最慢。K的循环速率较低，可能与研究区土壤K含量较低而表现出的K再吸收效率较高有关。 （6）施肥导致落叶松叶片N再吸收效率显著降低，而凋落叶片的N浓度显著增加，从而使凋落叶片的C/N比由80.29降低到60.29。施肥林地凋落叶片C/N比的降低使其分解速率加快，有利于其养分归还土壤，从而加快了系统的养分循环速率，提高了系统的养分利用率。因此，在人工林经营中，施肥不仅能提高林地生产力，而且对于维持林地养分循环具有积极作用。

科尔沁沙地樟子松人工林土壤呼吸对水分变化的响应

土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量是大气碳储量的两倍。土壤呼吸是土壤碳库的最大输出途径。在干旱半干旱区降雨格局以及土壤水分条件的变化对土壤呼吸的影响具有重要意义。本研究以半干旱区科尔沁沙地东部樟子松人工林为研究对象，通过室内培养模拟研究、野外降雨量控制研究和降雨频率模拟及干湿交替模拟试验，研究了科尔沁沙地半干旱人工林生态系统土壤呼吸对水分变化的响应趋势，探讨了降雨格局变化对土壤呼吸的影响，结果表明： （1）土壤呼吸速率随温度和土壤含水量的升高分别呈指数和线性增长；温度和土壤含水量分别影响着土壤呼吸对土壤水分和温度的敏感性； （2）降雨量变化影响土壤呼吸日动态变化，降水量增加30%，土壤24h释放CO2量升高了35.9%，当降水量减少30%时，土壤24h释放的CO2量降低了59.6%，而且干旱降低了土壤呼吸日动态变化的幅度； （3）降雨量变化对土壤呼吸月季动态具有一定影响。降雨量增加30%，8~10月土壤总呼吸CO2释放速率升高40.7%~166.4%，土壤异养呼吸CO2释放速率升高40.5%~194.3%；降雨量降低30%使降雨较频繁的8月份土壤总呼吸CO2释放速率降低34.0%~70.0%，土壤异养呼吸CO2释放速率下降20.9%~ 64.0%，而在降雨较少的9~10月份降雨量的减少对土壤呼吸则没有显著影响； （4）降雨量的变化对土壤总呼吸和异养呼吸温度敏感性有一定影响。当降雨量减少30%时，土壤总呼吸的Q10值由5.4下降到2.22，土壤异养呼吸的Q10值由4.84下降到1.81； （5）用温湿度耦合作用经验模型Rt = 0.307e0.0064（W·T）来描述三个降雨处理样地土壤呼吸速率与土壤温度及土壤含水量的关系，可以解释土壤呼吸速率变异的80.2%； （6）在较高的温度条件下，降雨频率增加一倍时，土壤呼吸速率将升高约24%；当温度较低时，降雨频率对土壤呼吸速率的影响不显著； （7）土壤呼吸随着干旱程度的增加而逐渐下降，但当进行降水模拟后，土壤呼吸值迅速升高，可升高降水前的41.0% ~ 128%，而后又迅速下降，呈现明显的脉动（pulse）效应。

TCAS树脂的制备及对水中污染物的吸附性能研究

本论文采用第三代超分子受体化合物——磺化硫杂杯芳烃（简称TCAS）作为活性组分，将其加载到树脂载体上，制成一种新型的TCAS吸附树脂。借助红外光谱、紫外光谱、核磁共振和电喷雾质谱等检测分析手段对TCAS吸附树脂及其制备的中间产物进行表征。采用静态批试验方法研究发现TCAS吸附树脂对重金属和卤代烃类有机物都有较好的吸附去除效果，其对Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+四种重金属的吸附容量分别达到26.32mg•g-1、18.12mg•g-1、12.24mg•g-1和6.85mg•g-1；对二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯四种卤代烃的吸附容量分别为9.23 mg•g-1、7.92 mg•g-1、6.73 mg•g-1和4.34 mg•g-1。并发现温度、树脂用量和溶液pH值等因素能影响TCAS吸附树脂的吸附去除效果。同时研究了TCAS吸附树脂对污染物的吸附优先性规律、动力学规律和热力学规律。采用化学计量学分析TCAS络合重金属的紫外光谱，获得了TCAS－重金属络合物的纯紫外光谱，以及TCAS、TCAS－重金属络合物随重金属浓度变化的分布曲线，并最终解析得到TCAS与Cu、Zn、Cd和Pb的络合常数（lgβ）分别为9.79、8.72、6.87和5.00。通过多次吸附试验，考察了TCAS吸附树脂回收循环利用的可行性，发现TCAS吸附树脂可进行多次循环回收再利用。

典型PPCPs的生态毒理效应与强化处理技术

人类长期且大量的使用药品及个人护理用品（PPCPs），使其持续不断地输入环境，导致它们在环境中的残留浓度日益增加，并对人类和其他生物产生了不良的生态毒理效应。本文以四种典型PPCPs（对乙酰氨基酚、土霉素、三氯生、佳乐麝香）为研究对象，采用常规的毒理学实验方法，研究了它们对小麦种子发芽、根伸长的急性毒性，以及低浓度长期暴露对小麦幼苗叶绿素（CHL）、可溶性蛋白（SP）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）等生理生化特性的影响。由于PPCPs具有生态风险性，而传统的水处理工艺却不能有效的将这些物质去除。因此，开发更多的新技术以强化处理PPCPs，使它们在环境中残留的浓度尽可能降低是一项很重要的工作。本研究以零价铁处理有机物的原理为依据，自制铁铜双金属复合物，研究了其对PPCPs溶液的处理效果及影响因素，并对整个过程中的反应机理进行了初探。实验结果表明： 实验浓度下，四种PPCPs与小麦根长及芽长抑制率之间具有良好的剂量-效应关系。根据线性回归方程计算的EC50可知，不同种类的PPCPs对小麦种子发芽的毒性大小不同，而且小麦的芽及根部对不同PPCPs胁迫的敏感部位不同。对乙酰氨基酚、土霉素、三氯生对小麦根长的抑制较芽长显著，它们的EC50分别为668.8 mg/L、34.7 mg/L和147.8mg/L；而佳乐麝香对小麦芽长的抑制更为显著，EC50为143.4 mg/L。实验浓度范围内，四种PPCPs对小麦种子的发芽率均没有显著的抑制作用。四种PPCPs暴露21天后，2.8～22.4 mg/L对乙酰氨基酚、0.15～2.4 mg/L土霉素以及0.2～3.0 mg/L三氯生和佳乐麝香显著抑制小麦叶片/根部中的CHL和SP，而且使POD和SOD酶活性降低或上升，从而打破抗氧化系统的动态平衡；暴露21天内对CHL、SP、POD和SOD等含量在不同PPCPs胁迫下的变化趋势具有各自的特点。 以零价铁降解有机物的原理为依据，自制了铁铜双金属复合体系，以强化处理PPCPs溶液。电子扫描显微镜（SEM）及X-衍射（XRD）分析得出铁铜复合物（FeCu/Cu2O）由Fe、Cu及Cu2O组成。与零价铁相比，FeCu/Cu2O显著提高了对PPCPs的去除效果，主要是由于Cu的存在扩大了反应的电极电位差，即增加了Fe-Cu之间的外加阳极电流，从而加速Fe的阳极溶解，产生更多的高活性物质以更好的去除PPCPs。溶解氧是影响FeCu/Cu2O对PPCPs处理效果的重要因素，它们可以在FeCu/Cu2O表面获得电子后生成O2-，形成类Fenton体系。此外，由于Cu2O的光化学活性，光照也可以强化FeCu/Cu2O对PPCPs的处理效果。不同的反应条件下体系内的pH值及自由基的产生量不同。根据实验现象及相关的经典理论，本文对FeCu/Cu2O处理PPCPs的作用机理进行了初探，认为整个反应过程包括Fe的还原反应、Cu2O的光催化反应、Fe-Cu微电解反应以及絮凝过程等。