再造林生态系统真是对大气二氧化碳的汇吗？

四川省成都市第七中学

作者：刘彦琳

辅导教师：沈晶晶

项目简介

1、摘要：本文以我国西南高寒地区70年的人工云杉林生态系统为对象，研究了生态系统总碳储量的变化过程。结果表明，再造林生态系统恢复约70年后，土壤有机碳贮量显著降低，降低约52%；植被碳贮量则显著增加；凋落物层碳贮量先下降后增加。再造林恢复过程中生态系统的总碳贮量总体上呈现出持续降低的趋势，在相当长一段时期内都表现出较强的碳源效应。

2、选题确定：暑假到川西旅游，见到森林。大人讲森林可以吸收温室气体CO₂，减缓气候变暖。我想，森林植物通过光合作用可以固定CO₂，但是，森林作为一个生态系统就只有固定CO₂没有释放吗？再造林生态系统就肯定是碳汇不是碳源吗？

3、研究思路：整个再造林生态系统的总碳储量究竟是如何变化？如果总碳储量增加，就是碳汇；如果总碳储量减少，就是碳源。具体如下：i．总碳储量＝生物量碳积累+凋落物碳+土壤碳。ii．碳源：后一时间总碳储量━前一时间的总碳储量<0iii．碳汇：后一时间总碳储量━前一时间的总碳储量>04。

研究过程：①查阅文献，提出初步思路；②与指导老师和相关单位老师讨论，完善研究方案；③找相关单位提供部分监测数据（数据共享）及补充部分实验；④在老师指导下进行数据整理分析；⑤撰写论文初稿；⑥老师指导修改；⑦论文查新。

5、科学方法和原理：①生态系统理论；②森林碳循环理论；③数理统计——回归和相关分析。

6、主要贡献（创新）：将再造林作为一个生态系统整体考虑碳储量变化：①由于土壤碳库长时间的大量降低，高海报再造林总碳储量变化表现长时间的降低，总体为碳源；②保护原始森林比破坏后再造林对大气CO₂的固定更重要。

7、他人研究：高海拔再造林已有土壤碳储量、土壤呼吸变化的研究，同时，也有生物量碳积累研究，但没有森林生态系统总碳储量的研究。

8、完善设想：需要进一步探讨减少再造林土壤碳排放的管理措施的对策建议。

石湾湖蓝藻水华浮聚规律及消解策略的研究

广东省佛山市第二中学

作者：韩笑颖  王璐璐  钟子敬

辅导教师：李耀光  周惠芳  苏永善

项目简介

藻体的浮聚是水华暴发的重要环节，基于蓝藻浮聚规律及其消解的研究又非常少见，且关于水华的研究还存在某些不足，大多数只停留在统计性或相关性水平，没有提出水华浮聚量化模型，没有找到直接控制因子与蓝藻浮聚的连续数值规律，没有建立基于规律基础上的消解模型．用SAS软件进行聚类分析和主成分分析，得到蓝藻浮聚的直接控制因子是风力、湖流、光照、气温和日照，接着建立蓝藻浮聚的量化模型，并得到了模型的量化结果．用MATLAB软件通过拟合得到了蓝藻与光照、气温、日照的浮聚规律．蓝藻浮聚与水华暴发的光照、气温、日照的临界值分别为154Lux、22.5℃、3h和1178Lux、28.6℃、4h．最后在浮聚规律基础上，探讨了试剂法与水动力法两种消解策略，并建立了相应的经验消解模型.

主要贡献是，找到了蓝藻浮聚的直接控制因子，建立了蓝藻浮聚的量化模型，获得了蓝藻浮聚的连续数值规律，得到了蓝藻浮聚与暴发的直接控制因子的临界值和最适宜值，探讨了基于浮聚规律的蓝藻水华的两种消解策略，给出了水动力与明矾(铝离子)的消解模型．广东省科学技术情报研究所查新后认为：目前“未见有涉及对石湾湖蓝藻水华的研究，也未见有文献涉及可囊括本项目技术创新特点的人工景观湖蓝藻水华浮聚规律与消解策略的研究”。

未来，我们将继续研究蓝藻的浮聚机制及其休眠与复苏规律，为石湾湖或类似水域中蓝藻水华的形成规律提供理论参考与实际依据；我们将尝试离心压滤等蓝藻水华消解方法并获得其经验消解模型。

研究过程中，王璐璐主要负责文献查阅，钟子敬主要负责数据记录与整理，韩笑颖负责全面统筹与论文写作，而现场数据监测与实验室指标检测是在三人的互相协助下进行的。

生物淋滤技术浸提回收电镀镍渣中有价金属镍

北京市中国人民大学附属中学

作者：辛琦

辅导教师：万丹  陈实

项目简介

1、项目摘要：将生物淋滤用于电镀镍渣中镍的浸提。硫磺-硫氧化菌淋滤体系具有最高的镍溶出效能，最大溶出浓度和溶出率分别为5400mg/L和90%。生物产酸之酸解作用是镍溶释的重要机制；但单纯硫酸的化学酸溶只能导致49%的镍溶出，而用半透膜包裹的镍渣也只有20%的溶释。研究表明，生物酸解较之化学酸溶具有更高的溶释效能，而淋滤菌株的直接接触保证了镍的高效溶出。

2、该项目的选题是怎样确定的：镀镍工艺产生了大量的电镀镍泥。镍既有很大生物毒性，又是价格很高的金属元素。从镍泥中提取镍既有环保效益又有经济效益。我小学和初中阶段进行了生物淋滤溶释回收废旧电池的研究。这次我想尝试用生物淋滤浸提镍渣中镍。

3、研究该项目的目的和基本思路：确立10%高固液比下镍高效溶出的生物淋滤体系，研究生物淋滤体系镍离子高效溶释优化条件，阐明生物淋滤体系中镍高效溶出的微观过程和机理。

4、该项目的研究过程：配制淋滤培养液，接种淋滤菌株并摇床培养。待淋滤培养液之pH和ORP达一定值时，加入电镀镍渣并继续培养以完成淋滤。检测淋滤过程的镍溶出浓度及溶液pH和ORP变化，分析淋滤前后镍渣的XRD，EDS，SEM相变。

5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理：生物淋滤指通过微生物自身及其代谢产物的多种作用，在常温常压条件下将固相材料中的特定金属离子溶出并进入液相。

6、该项目的主要贡献和创新：确立了10%高固液比下镍高效溶出的生物淋滤体系及其优化条件，揭示了生物淋滤浸提镍渣中镍的反应过程和溶释机理。

7、他人同类研究的情况调查：电镀废渣的常规处理工艺是强酸浸提-分级沉淀。强酸浸提虽然快速高效，但耗酸量大、操作严苛、设备要求高、存在安全风险。

8、进一步完善该项目的设想：淋滤机制的深入解析、淋滤工艺的实验放大以及目标金属离子分离纯化等。