综述了周丛生物特点以及周丛生物调控技术在水土生态修复及温室气体调控中的研究进展, 阐述了利用周丛生物对污染物的富集特性、去除特点及其介导碳循环功能构建的周丛生物捕获、调控技术的应用情景, 探讨了环境胁迫下应用该技术在富集去除环境新污染物、资源回收方面的作用及功能, 明晰了其对生态群落恢复、生态系统调控的潜在优势. 展望了在周丛生物功能强化的基础上, 融合新型技术, 构建基于水-土界面空间优化的系统性集成化周丛生物调控技术, 可为周丛生物调控技术在水-土界面生态修复中的运用前景提供借鉴意义, 并为绿色低碳的二次资源回收提供技术支持.

连通恢复生态补水可以通过加强不同河湖水系之间的水量交换来提高其水文连通性, 还可以改善水体流动性, 增强水体复氧能力. 针对其净化水质的特点, 分别从水质、水动力、植物和动物4个方面, 系统分析了连通恢复生态补水工程对不同河湖水系生态系统的影响, 并提出了河湖水系连通中需要关注和解决的关键问题. 最后, 在此基础上对未来的研究提出了针对性建议.

利用加拿大环境部理事会水质指数 (CCME-WQI) 对2013—2017年太湖流域的河湖水质进行了评价, 并构建了一套有效的水质评估方法, 以期为国内的流域机构提供科学、简便的管理工具. 研究结果表明, 2013—2017年, 流域内的BOD₅、COD_Cr、COD_Mn及磷元素是持续性污染源, 氨氮类营养盐为潜在污染因子, 重金属是偶发性污染物. 根据CCME-WQI的等级划分, 流域水质总体处于“中等”水平. 水质空间分异明显, 流域内南河、苕溪水系附近的水质“良好”. 水质的时间变化明显, 研究周期内CCME-WQI值持续增加; 季节变化上, CCME-WQI值在秋季最高, 夏、冬季次之, 春季最低. CCME-WQI方法准确地评估了太湖流域水质, 从而为我国水质评价提供了一个具有较高适用性和准确性的工具.

利用原位模拟控制实验, 通过实时监测盐沼芦苇生长性状、光合特性、温室气体通量等参数, 并结合实验结束后采样测定的有机碳密度, 探究了秸秆埋藏对富营养化盐沼湿地植被恢复及固碳功能的影响. 研究结果表明, 在高外源氮输入条件下, 秸秆埋藏有利于盐沼芦苇生长及湿地碳汇功能, 具体表现为促进CO₂吸收、抑制CH₄排放和增加土壤有机碳密度. 研究结果填补了当前对盐沼湿地生态系统固碳增汇潜力了解的不足, 可为滨海湿地植被恢复和固碳减排提供技术支撑, 并有望助力实现盐沼秸秆的资源化利用.

使用SLAMM (Sea Level Affecting Marshes Model, 海平面影响沼泽模型), 通过设置不同海平面上升预测值以及湿地是否被海堤保护等情景, 模拟崇明东滩湿地演变规律, 同时探讨潮差、坡度与地面沉降等因素对于湿地稳定性的影响. 结果表明: ① 崇明东滩湿地面积未来在海平面上升影响下有一定程度缩减, 2020—2050年, 其湿地面积保有率为0.732 ~ 0.763, 此外, 预计崇明东滩湿地可能最早在2039年开始进入萎缩状态; ② 崇明东滩修复区域的海堤在应对海平面上升的过程中, 可防止修复区域发生植被演替和出现过渡盐沼植被; ③ 潮差、坡度以及地面沉降的改变能一定程度上影响崇明东滩湿地的稳定性. 若以2050年湿地稳定为目标, 则潮差需达到3.0 m或者剖面的坡度在2.06‰以上.

作为海岸带生态系统的重要组成, 河口盐沼拥有巨大的碳储量, 是全球蓝碳碳汇的主要贡献者. 盐沼水体中溶解态有机质 (Dissolved Organic Matter, DOM) 的含量和光谱特性在潮汐交换和季节更替等不同因素的作用下呈现高动态变化. 聚焦受长江影响下的上海崇明东滩盐沼湿地, 通过在不同季节开展一个完整潮汐周期内的高频采样, 以盐沼水体中的DOM为研究对象, 刻画了盐沼水体的DOM含量 (以DOM中的碳元素含量表示, 即溶解态有机碳 (Dissolved Organic Carbon, DOC) 浓度) 和光谱特性 (以DOM中有色溶解有机物 (Chromophoric DOM, CDOM) 的光吸收特性表示) 在潮汐周期和季节尺度中的动态变化. 结果表明, 在潮汐周期尺度上, 相较于涨潮时的水体, 落潮时的盐沼水体具有较高的DOC浓度、较强的紫外吸收 (${a_{{\rm{CDOM}}}} $(350)和${a_{{\rm{CDOM}}}^*} $(350))、较高的芳香度 (Specific Ultraviolet Absorbance, SUVA₂₅₄) 以及较低的光谱斜率 (S_275-295). 在季节尺度上, 相较于冬季和春季, 夏季和秋季落潮时的盐沼水体具有较高的DOC浓度、较强的紫外吸收、较高的芳香度以及较低的光谱斜率. 夏季盐沼水体的培养实验结果表明, 在5 d的培养周期内, 光化学降解是移除盐沼水体中CDOM的主要因素, 而微生物作用则显著影响了水体中DOM的整体含量. 研究结果有助于增进对河口盐沼通过侧向输送过程输出溶解态有机质的动态变化及其降解转化机理的理解.

海三棱藨草 (Scirpus mariqueter) 是长江口盐沼生态系统的先锋种和关键物种, 其有性生殖产生的种子是种群实现长距离扩散的主要方式. 以海三棱藨草种群为对象, 通过野外调查、种子存储实验和萌发实验等方法, 研究了潮滩不同高程处海三棱藨草种群的种子产量和种子休眠萌发特性. 结果表明, 潮滩高程对海三棱藨草种群的植株密度和种子产量有显著影响 (p < 0.05). 海三棱藨草种群的植株密度与种子产量: 在高程2.8 m以上的潮滩采样区最高, 分别为(682 ± 27)株/m²和(1724 ± 101)粒/m²; 高程2.5 ~ 2.8 m潮滩采样区次之, 分别为(256 ± 41)株/m²和(613 ± 101)粒/m²; 高程2.0 ~ 2.5 m的潮滩采样区最低, 为(138 ± 27)株/m²和无种子. 适宜生境中, 成熟海三棱藨草群落的种子产量可高达(1724 ± 101)粒/m². 种子存储与萌发实验结果表明, 海三棱藨草种子在当年秋季成熟后处于固有休眠状态, 进入土壤种子库后经冬季低温春化作用进入强制休眠. 当春季温湿条件适宜时可迅速萌发. 若种子在春季处于深度淤积或淹水等环境胁迫下不能萌发, 经夏季高温抑制后种子重新进入诱导休眠状态. 处于诱导休眠状态的种子需要再次春化过程才能解除休眠, 可在条件适宜时萌发. 海三棱藨草种子进入诱导休眠后可存活多年, 属于持久种子库. 研究结果有助于了解海三棱藨草种子的生物学特性, 为海三棱藨草种群的生态修复和重建提供重要的科学依据.

为探究自2000年嵊泗县海水养殖业兴盛以来, 绿华岛贻贝养殖区的环境变化, 对其南部海湾的沉积物岩芯进行了沉积记录分析. 结果显示, 相对于2000年之前, 总氮(Total Nitrogen, TN)含量减少了约23%, 总磷(Total Phosphorus, TP)含量也略有降低, 表明研究区域的营养水平有所下降. 此外, 有机碳稳定同位素比值(δ¹³Corg)在2000年后呈现变轻趋势, 进一步反映了初级生产力的下降. 结合年代测定和粒度组成分析, 该海区沉积环境整体较为稳定. 研究区域位于长江冲淡水的影响范围内, 然而, 沉积物表层的TN和δ¹³Corg却表现出下降趋势. 研究结果表明, 绿华岛南部养殖区营养水平的降低主要归因于贻贝收获对营养物质的去除.

基于表层沉积物的特征粒径、粒级组成和粒度参数的特征值和分布特征, 探讨了雷州半岛东部受高位池影响岸滩和未受高位池影响岸滩的沉积物分布信息的异同及原因. 结果表明: ①未受影响岸滩的采样断面样品的特征粒径 (D₁₀、D₅₀和D₉₀) 较为接近, 而受影响岸滩的数值差异较大; ②未受影响岸滩的细砂、中砂和粗砂组分含量接近, 而受影响岸滩的数值无明显规律; ③未受影响岸滩的粒度参数的值域较为接近, 而受影响岸滩的数值差异较大; ④未受影响岸滩表现出由陆向海平均粒径变细、分选更好和更加负偏的变化趋势, 而受影响岸滩主要表现出平均粒径变粗、分选变差和偏态更加正偏的逆向变化趋势. 高位池养殖尾水间歇性下泄过程及其产物冲沟地形, 是造成其沉积物横向分布与未受高位池影响岸滩存在差异的主要原因. 提供了一个高位池养殖活动影响海滩表层沉积物横向粒度分布特征的典型案例, 结果有助于提升对人类活动与砂质岸滩沉积和地貌过程相互作用机理方面的认识.

高位池养殖尾水直排海滩后滨是华南海岸较为普遍的人类活动, 探究此类活动对海滩沉积物信息分布格局的影响机理对于提升海岸带资源的可持续利用具有重要意义. 基于表层沉积物5种粒形参数的特征值、空间变化特征、粒形参数之间的相关性, 探讨了湛江东海岛中部高位池影响岸滩和未影响岸滩粒形参数分布信息的异同及其原因. 结果表明: ① 两类岸滩粒形参数平均值的特征值较为接近; ② 两类岸滩的宽长比、圆度和凸度的空间变化趋势存在一定差异, 而对称度和球度的空间变化趋势一致; ③ 两类岸滩的粒形参数之间、粒形参数与粒度参数之间的拟合方程主要呈相关性不显著关系. 高位池养殖尾水的排放过程及其产物冲沟地形改变了海滩剖面的流场和物质分配过程, 是两类岸滩粒形参数存在差异的主要原因. 提供了一个高位池养殖活动如何影响海滩沉积物粒形信息分布特征的研究案例, 成果有助于提升对海水养殖活动与砂质岸滩地貌过程相互作用机理方面的认识.

为探明露天煤矿排土场重金属污染情况及其影响因子, 以内蒙古鄂尔多斯市石圪台和黑岱沟两座露天煤矿的排土场作为研究对象, 分析了各排土场东、西、南、北、东北、西北、东南和西南8个方位的土壤理化性质、土壤结构、重金属污染情况 (采用单因子评价指数进行评估) 及其相互关系, 为因地制宜地选择矿区生态修复方案提供了指导. 分析结果表明: ① 土壤理化性质、土壤结构及重金属污染情况在石圪台和黑岱沟矿区间差异显著; ② 石圪台土壤全磷和黑岱沟土壤全钾在不同方位间差异显著; ③ 石圪台的Cd为重污染, Mn为微污染; 黑岱沟的Cd为重污染, Cu和Ni为微污染; ④ 石圪台Cd的污染程度在不同方位间差异显著, 而Mn的污染程度与方位无关; 黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间差异显著, 而Cd和Cu的污染程度与方位无关; ⑤ 石圪台Cd和黑岱沟Ni的污染程度在不同方位间的变化趋势与其地势的变化基本一致, 即地势越低重金属污染越重; ⑥ 相关分析结果表明, 重金属污染程度与土壤pH、全钾含量和大粒径土壤颗粒占比关系密切. 综上, 不同矿区排土场的重金属污染程度不同, 其主要原因与排土场地势、土壤肥力水平和土壤结构有关.

目前, 化工企业根据相关规范标准要求采用的初期雨水收集方式主要分为基于时间 (收集前15 ~ 30 min雨量) 和基于雨量 (收集前20 ~ 30 mm雨量) 两种. 化工园区对企业“后期清净雨水”排放水质的在线监测和管控较为薄弱, 对于不同初期雨水收集方式的污染控制效果研究相对较少. 为探究化工园区采取不同初期雨水收集方式的污染控制效果, 立足于排放负荷控制和水质达标的需求和目标, 基于上海某化学工业园区雨排口在线监测数据, 采用径流污染负荷累积分布曲线法, 研究了主要水质指标对降雨的响应关系, 从污染负荷削减角度探讨了在持续强降雨过程下, 化工园区采用不同初期雨水收集管理方式的差异. 结果表明, 化工企业为了操作便捷一般采用基于时间的初期雨水收集处置方式, 在持续强降雨过程中, 其雨水污染控制效果比较局限. 化工园区应根据降雨特征适时采用基于雨量的收集处置方式, 有效削减化工园区雨水污染负荷和降低污染风险.

构建了一种基于ESG + E (Environment, Social, and Governance + Economy)的城镇污水处理厂评价体系, 从环境影响、社会责任、公司治理和经济效益4个维度出发, 建立了7个细化准则及20个评价指标. 采用层次分析法和模糊综合评价法构建评价模型, 并选取上海市3座城镇污水处理厂 (WWTP1、WWTP2、WWTP3) 进行绩效评价. 结果表明, WWTP1和WWTP3的整体绩效均处于优秀水平; WWTP2的整体绩效处于良好水平, 今后可采取提高污水资源化利用率, 提供多样化的员工培训机会, 完善信息公开制度等改进措施以提高污水处理厂的绩效水平. 3座城镇污水处理厂的评价结果与实际运行情况相符, 验证了所构建评价模型的准确性和科学性, 为城镇污水处理厂的绩效评价工作提供参考.

河口海岸区域因为受到潮汐动态淹没的影响, 位于潮滩前沿和潮沟边缘的低覆盖度植被信息难以被常用的陆地植被指数准确提取. 以长江河口潮滩湿地为研究区域, 在常用陆地植被指数比较与评价的基础上, 结合湿度指数构建了适用于河口潮滩区域的植被指数ETFVI (Estuarine Tidal Flat Vegetation Index), 对其提取的植被分布信息和反演的覆盖度结果进行了精度验证. 结果表明: ETFVI与常用的8种植被指数相比, 由于考虑了下垫面湿度变化对植被指数的影响, 提取植被分布信息的准确率和F₁值相较第2名分别提高了10.38%和6.9%; ETFVI对植被覆盖度的反演结果与其他8种植被指数相比, 平均相对误差最低. 研究结果可为河口潮滩区域植被覆盖时空变化监测提供新的思路和方法.

定量分析了当采用全膜、切割和刮取这3种预处理方式时, 元素分析仪测定水体悬浮颗粒物碳、氮含量的测试误差, 分析了影响误差大小的因素, 并提出了优化方案. 结果表明, 全膜进样的样品测试误差最低, 其次是切膜预处理的样品, 刮膜预处理的样品测试误差最高. 碳含量的测试误差低于氮含量的, 且与膜上颗粒物的碳含量呈显著负相关 (r = –0.545, p = 0.000). 当膜上颗粒物的碳含量达到0.5 mg以上时, 测试误差在10%以内, 达到1 mg时, 测试误差可在5%以内. 综合分析, 在悬浮颗粒物样品预处理环节中, 膜上颗粒物的质量、颗粒物在膜上分布的均匀程度以及颗粒物在玻璃纤维膜孔隙中的残留量是悬浮颗粒物样品碳含量测定的三大影响因素, 而氮含量的测定影响因素更为复杂, 且在处理过程中易受污染. 最终, 优选出测试误差相对较低的样品收集、预处理和测试方案, 即用直径25 mm的玻璃纤维膜 (Glass Fiber Filter, GF/F) 收集样品, 全部包样上机测试, 且保证膜上颗粒物的碳含量在0.5 mg以上.