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Environmental Chemodynamics

This topic is about knowing how chemicals movement in the environment. We predict it pathway and rate of change according to the chemical potential and weather condition in between phases. It involves chemical concentration changes during equilibrium, diffusion, transportation processes near natural phases and boundary regions. It's a way to predict the fate of anthropogenic substances in which we quantify the phase distribution fractions, flux rates, reaction rates, half-lives, and concentration levels. 

First fundemental is "Mass balance" 
There is no gain or lose of matter during the course of chemical and phases transformation. The fate of a chemical consists with chemical mobility, partitioning, dissipation rate, concentration level, residence time etc in between phases. 
 EX. Stream assimilation capacity,  

Second fundemental is "Chemical equilibrium" 

Third fundemental is "Mass transfer" 

 

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剛剛正在蒐集溼地土壤特徵的時候, 就卡在一個gley, 還以為是打錯, 原來是我不知道這個溼地最常見的土層, 淋洗層啊。因為鴛鴦湖很多呢。

因為想復習以往的土壤學, 原本拜託老弟從台灣寄來的另一本土壤學餵了太平洋的魚...

幸好, 沒想到網路上還很多好物呢。 土壤解說訓練課程

 

gley 這類土壤的形成是因為土壤長期濕潤, 淹水, 土壤缺氧, 形成還原環境, 接著黏粒、鐵和有機物的聚積在這個洗出層。通常也是因為表層有酸性物質的來源, 受到酸鹼值降低的原故, 原本應該被氧化的環境, 因為沒有氧, 而使得鐵還原成青灰色。

 

 

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Report on NADEF2009

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Louisiana Forested Wetland Plants
路易斯安那溼地植物概述

 

 


0. TAXODIACEAE杉科

Taxodium distichum
落羽松、baldcypress, Louisiana Cypress

 

辨識特徵 

葉 葉線狀, 小羽葉僅1-2cm, 經常以two-ranked--生長在落葉枝條上的羽葉成對出現、葉綠色,秋天轉黃。Linear and small, 1/4 to 3/4 inch long, generally appearing two-ranked. When growing on deciduous branchlets the leaf-deciduous branchlet structure resembles a feathery pinnately (or bi-pinnately) compound leaf; green to yellow-green.

花 雌雄同株、雄花以長穗狀成串生長,雌花球形、盾狀鱗片、出現在枝條末端。Males in drooping, long panicles; females are subglobose, have peltate scales, and tend to occur near the end of branches. 

果 果實以盾狀鱗片、棕色木質、僅2-3cm大小、毬果內部種子不規則分布。Cones are composed of peltate scales forming a woody, brown sphere with rough surfaces, 3/4 to 1 inch in diameter; cones disintegrate into irregular seeds.

枝 可能是落葉型。非落葉型的枝條比較細長、互生、棕色、並有圓形葉芽分布再小枝條末端;落葉型枝條是對稱two-ranked)、為羽狀葉。

May be deciduous or not; non-deciduous twigs are slender, alternate, brown, rough, with round buds near the end of the twig; deciduous twigs are two-ranked, resembling pinnately compound leaves.

樹幹 纖維質的、紅棕色、但可能是灰色、與當地環境有關。老舊樹幹可能形成鱗狀樹皮。Fibrous, red-brown but may be gray where exposed to the weather; old, thick bark may appear somewhat scaly.

樹形 圓錐狀。底部腫大、根部會增生膝部以凸出水面呼吸。A large tree with a pyramid-shaped crown, cylindrical bole, fluted or buttressed base and often with knees.

生育地
river bottoms, lake margins, swamps; good growth on drier sites but it is out-competed

溼地特徵 WETLAND DESIGNATION: obligate wetland (OBL); almost always occurs (>99%) in wetlands in the southeast US

RANGE: southeast coastal plain and Mississippi River valley

USES: heartwood very durable, the “wood eternal,” used for lumber, furniture, water tanks; young second growth trees lack these decay resistant properties; cypress mulch, it doesn’t float; hollow trees used by bears for denning

Brief Recognition Features: 

   1. fluted base of tree with knees

   2. feathery 2-ranked needles

應用:年輪定年最久:1622

photo credit: Dr. Kern Ewing 

圖片拍攝:Dr. Ewing Bald cypress swamp in Illinois photo by Ted Trovillion

 


 1. 木蘭科

Magnolia virginiana L.

 白背玉蘭; 俗名Sweet Bay

Sweet Bay 白背玉蘭

識特徵

單葉戶生、葉全緣背白、花白5-10公分長、果螺旋狀(似圓錐體的釋迦)、樹高21公尺(70 feet)、樹幹無明顯裂痕或特徵

 

生育地/ 溼地普及度

WETLAND DESIGNATION: facultative wetland (FACW+); usually (67-99%) found in wetlands

RANGE: Massachusetts, Florida, east Texas, coastal plain and low Piedmont

 

 

 

 

 

圖片來源:Botanical.com

 


2. Betulaceae 樺木科

 

Carpinus caroliniana

 美洲鵝耳櫪 hornbeam

辨識特徵

FORM: small tree, 35’ x 8-10” diameter.

Compared to Ostrya, hornbeam has zebra-stripped buds, doubly serrate margins, and small nutlets borne on a three-lobed bract

重鋸齒葉、複葉互生、小樹、果仁長在三片苞葉之中

 

生育地/ 溼地普及度

HABITAT: moist sites; understory species 溼地/底層

WETLAND DESIGNATION: facultative (FAC); equally likely (34-66%) to occur in wetlands or non-wetlands in the southeastern US

 

圖片來源:Wetland plants 

 


3. PINACEAE松科

 

Pinus taeda

德達松 Lobaloly Pine(由拉丁學名近音取名)

 

LEAVES: 4-9" long, in fascicles(針葉束) of 3's (rarely 2's), slender and stiff, persistent 2-4 years; often developing a yellow-green color 三針一束、葉長10-25cm

FLOWER: Monoecious, cones 3-6" long (裸子植物之球花=strobili) 雌雄同株、雄花長橢圓黃至紅色、雌花黃至紫色、毬果長7-16公分、毬果無柄、其鱗片尖端堅硬刺人

TWIGS: 束葉叢生枝端

BARK: scaly, dark on young trees, cinnamon on older trees; flat oblong plates(屋瓦狀、平裂片狀)

FORM: medium-to-large, 80-110 ft x 2.5 feet dbh

HABITAT: along rivers, moist sites, invades old fields; widely planted and naturalized on many sites where it didn't occur naturally; invades many longleaf pine sites

WETLAND DESIGNATION: facultative (FAC); equally likely to occur (34-66%) in wetlands or non-wetlands in the southeast US

RANGE: southeast US, Texas to New Jersey, to 2300 feet elevation

USES: fastest growing southern pine; very important lumber and pulp species(LA主要出口木材); doves, quail, turkeys all eat pine seeds, along with many song birds and squirrels; young foliage is browsed; attacked by fusiform rust, and southern pine bark beetles

Brief Recognition Features:

   1. needles about 4-9” long, fascicles of 3’s (三針一束的植物似乎不多)

   2. cone is dull brown color,very prickly 松果多刺

   3. cones sessile 松果無柄

 

 

 


 專有名詞 

 

diaphragmed pith 間隔髓

pith2.gif(圖片來源)

 

 


參考資料

 

路易思安那州立大學RNR 

維吉尼亞大學森林系

 

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“年輪學“

序。
目前還只是剛接觸這項學問的新生, 因此只能稍微簡介一下生態上, 運用年輪學所探討的問題, 以及之後可能的研究重點。

前人研究。
年輪主要用以紀錄林木生長狀況。林木生長則受到很多因素影響, 例如:大環境的氣候變化(macro-climate)、當地微氣候(micro-climate)、人為干擾(anthropogenic disturbances)、蟲害(bug/pest)、林火(forest fire)、水文環境變化(hydrology)、施肥效應(phosphate, nitrate)、離子毒害(ie. chloride- Cl-, mercury - Hg)等。 
在這些因素當中, 在路州最具特色與最受矚目的議題包括, 磷, 汞, 海水倒灌(saltwater intrusion), 蟲害, 氣候變化。

這些學問包括, 以年輪觀察颶風歷史, 觀察水文變化歷史, 觀察淹水狀況與植物生長的關係, 觀察蟲害與乾旱的關係, 林木競爭, ...... (持續發展中)

主要困難包括: 部份化學成份對生長得毒害現象(toxication)會導致植物生長停滯, 可能不形成年輪。化學成份在植物體內的移轉作用(translocation)使得化學物質不容易停留在當年的樹輪中, 換言之, 當年的化學物質濃度不能準確的紀錄。

未來研究主題
年輪是氣候變遷預估上的重要基石, 如何用年輪探討植物生長的環境變化, 本身適應, 整個森林林分生產量的量化改變等。  

 

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路易斯安那在 Louisiana Purchase 之後,美國開始大量開發當地著名的農產,當時 (1900年) 重要的出口貨物即為: 木材、蔗糖、棉花。又路州擁有美國最大的淡水溼地,也帶來;約佔美國總產量1/4的天然氣庫源;。 淡水溼地的主要樹種是 落羽松 (Baldcypress),落羽松的耐鹽度較其他樹種要好,而淹水也對他有利,因為他的膝部讓他比其他植物都還有優勢,最後森林就以落羽松為主。根向上延伸形成的膝部(knee),內部充滿薄壁組織以從空氣傳遞氧氣給底層的根系呼吸。即便如此,不當時機的淹水與鹽害會阻撓幼苗的更新;當淹水發生在四月生長季初期,幼苗便無法更新。

淡水溼地目前面臨的困境除了沿岸早已被鹽澤草本植物所取代,讓落羽松形成鬼魂森林。密西西比河下游河堤也阻絕了溼地營養鹽、沈積土等的補助--海水向陸侵蝕沖刷,地層下陷、鄰近河堤的地方則,造成森林成長緩慢、土壤乾燥、及被都市發展所取代。

最重要的是,路州並不重視溼地的保育,雖然附近有USGS溼地分部,卻完全沒有受到州政府的水資源保護;整個密河集水區,總計四千個支流,只有三個完全符合清潔水法規。整個州最重視的就是石油工業、漁業、棉花......。

 


 

所以說路州,其實很像台灣;整個台灣最重視的就是電子產業、觀光業、漁業。
(以後有新的資料會再加上來)

 

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照相在1700年發明迄今,60年代左右發明了第一台商業相機,開啟了相機可隨身攜帶;迄今,相機/底片/沖洗照片的普及率,反應在重要的感光化學材料--銀鹽的礦產消耗上。

據美國地理資訊調查USGS 在2001年的統計,全球當年產生的27000公噸的銀礦,有1/4運用在感光材料上。
"Of the nearly 27,000 t of world silver that was fabricated in 2001, about one-third went into jewelry and silverware, one-fourth into the light-sensitive compounds used in photography...... "

累計從1990年到2001年十年之間,銀礦在照相使用已耗 6,539公噸;雖然可能因為電子相機的發明,更少人使用銀鹽底片,所以未來發展趨勢會減少,成長倍率0.6。

 

 


個人感想是,照相消耗的銀礦雖然略少於全世界工業所需的加總,但,照相並不是民生必需的活動,卻仍形成這麼大的銀礦消耗,非常值得被關注。

 

以下補充調查報告中的細節:
全世界World:工業使用Industrial uses 年間 1985-2001 累計 10,529公噸;約佔40%

"中文參考,科學發展月刊2007 作者:蘇明德:銀的自述"

USGS openfile 2004 By W.C. Butterman and H.E. Hilliard: Mineral Commodity Profiles: Silver

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雷文呼籲:全球合力搶救生物

【記者章文報導】(前言恕刪,詳見連結)

雷文說,一萬年前,全世界的人口跟台北市的人口差不多,人口從工業革命後快速增加,到現在近68億人,形成環境沉重的負荷。他強調,這不是個人或是單一國家可以挽回的,必須全球動員,才能阻止生物滅絕所導致的人類生存危機。

他說,世界上有25%的人,每天只花一美元過生活,但這些經濟發展快速的國家,是消耗其他國家的資源,並不符合公平正義。他在演講中提醒,人口的增加造成食物供應不足與貧窮問題,全球暖化所造成的冰山融化…都使值得注意的破壞地球永續、人類生存的現象。而且這些惡化因子也因為彼此作用而加速惡化速度。

他警告:「我們到底需要多少地球,才夠人類消耗?」

雷文自己奔走全世界呼喊,他也強調教育是一切的根本。特別是要從兒童開始教育,讓民眾看見大自然的美麗與生機,一起保護地球的永存。

雷文也說,台灣擁有二十萬至二十五萬物種,其中三分之一是台灣特有種,但僅七萬五千種被鑑定出來,「台灣雖是海島型國家,但生物種與大陸型生物相似,值得用心研究。」 

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