基于BPNN的一江两河流域水体中重金属浓度预测

本文将反向传播神经网络(BPNN)应用于青藏高原一江两河流域(雅鲁藏布江山南段、拉萨河、年楚河)水体中重金属浓度预测,探讨了输入变量、预测因子、隐藏层节点数和模型结构的影响.模型以溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、总磷(TP)、铁(Fe)作为网络的输入层,重金属砷(As)、锑(Sb)、钼(Mo)、锰(Mn)的含量作为网络的输出层,使用Levenberg-Marquardt (LM)算法进行训练.其中,BPNN隐藏层的传递函数为tansig,隐藏层节点数为9,输出层的传递函数为purelin,输出层节点数为4.结果表明：(1)以单个元素作为预测因子时,As、Sb、Mo、Mn预测值和实测值的决定系数(R²)分别为0.98、 0.933、 0.894、 0.928;均方根误差(RMSE)分别为：9.7168×10^-4、 1.2508×10^-4、 3.3159×10^-4、1.9188×10^-3.(2)以4个元素作为预测因子时,预测值和实测值的决定系数(R²)为...     

长江流域氧氟沙星和金霉素的人体健康水质基准研究

抗生素因其潜在的生态和健康风险而引起全球关注。目前,中国长江流域抗生素的人体健康水质基准研究尚处于空白阶段,不利于国家进一步开展抗生素新污染物的管控和风险评估工作。为促进长江流域抗生素污染物的人体健康水质基准研究和人体健康风险评估工作的开展,分别在长江流域宜宾段(上游)、重庆段(上游)、宜昌段(上游)、武汉段(中游)和上海段(下游)采集并分析了表层水样和不同营养级鱼样中氧氟沙星(OFL)和金霉素(CTC)的含量(采样点涉及长江干流、支流、沿江水库以及沿江城镇密集区)。通过分析长江流域OFL和CTC在第2、3、4营养级鱼类的最终营养级生物累积系数(A_fi),结合抗生素毒理参数和人群暴露参数,在饮水和消费水产品两种暴露途径下,推导出了长江流域OFL和CTC的人体健康水质基准(AWQC)。结果表明,长江流域水体中OFL和CTC的质量浓度分别为ND-1.55×10^-4、ND-4.17×10^-4 mg·L^-1,鱼体中OFL和CTC的质量分数分别为ND-4.94×10^-2、ND-0.108...     

江苏省自来水中邻苯二甲酸酯的污染特征及风险评估

为了解江苏省不同地区自来水中邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)污染特征与风险水平,采用固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用(SPE-UPLC-MS/MS)定性定量分析法,对江苏省沿江8市40户居民自来水中6种优控PAEs进行检测,分析了PAEs的污染水平,并开展人体健康风险评估.结果表明,PAEs在40份水样中均有检出,∑PAEs检出范围为4.10—14.23μg·L^-1,平均值为(8.43±2.76)μg·L^-1.DBP和DMP是自来水中PAEs的主要组成成分,约占∑PAEs总浓度的50%,其中DBP检出率为100%.与全球其他国家和地区相比,江苏省居民自来水中PAEs浓度处于中等偏上水平.加热煮沸过程可以降低自来水中PAEs浓度,但程度有限.健康风险评估结果显示,研究区域内DEHP的致癌风险指数均小于最大可接受风险水平(1×10^-6),∑AEs的非致癌风险指数处于8.18×10^-3—1.92×10^-2,远小于1.江苏省沿江8市居民自来水已受到...     

高浓度含油废水中不同组分烃的生物强化去除特性

为探究石油烃降解菌群对高浓度含油废水中不同组分烃的生物降解特性,向含油水相中接种石油烃降解菌群LW-10(Accession number:SRR15082184)进行降解实验.利用GC-MS研究了LW-10对原油中不同组分烃的降解性能,采用流式细胞术检测降解体系中的菌量变化.利用qPCR技术对控制不同组分烃降解的关键基因进行检测.结果表明,原油浓度为5000 mg·L^-1的含油废水中接种LW-10降解17 d,对原油中烷烃和多环芳烃组分的降解率分别为96.7%和28.4%.体系中的降解菌总浓度与高活性菌浓度由接种时的1.0×10⁸ cfu·mL^-1增加至2.1×10⁹ cfu·mL^-1和8.3×10⁸ cfu·mL^-1.检测的3种石油烃降解功能基因中,烷烃单加氧酶基因alkB2拷贝数由1.06×10⁸ copy·mL^-1变为2.84×10⁸copy·mL^-1...     

巢湖湖区及入湖河流表层水体、沉积物中有机氯农药分布及风险评价

本研究基于GC-MS分析了巢湖湖区及入湖河流共40个采样点的表层水及表层沉积物样品中有机氯杀虫剂(OCPs)的含量.研究结果表明,在一年内不同季节中,巢湖湖区及入湖河流表层水体∑OCPs浓度均较低,春季6.09—11.53 ng·L~(-1),夏季6.32—11.10 ng·L~(-1),秋季6.76—16.23 ng·L~(-1),冬季5.97—16.29 ng·L~(-1);相应季节OCPs平均浓度分别为8.33±1.19 ng·L~(-1),8.43±1.21 ng·L~(-1),9.25±1.96 ng·L~(-1)和8.33±2.14 ng·L~(-1).表层水体中OCPs主要为工业生产六六六(HCHs)以及杀虫剂林丹.湖区及入湖河流表层沉积物中OCPs浓度(ng·g~(-1)级别)远高于表层水体(ng·L~(-1)级别)的浓度,∑OCPs浓度范围为2.55—19.03 ng·g~(-1),平均浓度为5.80±4.07 ng·g~(-1),且巢湖西部地区OCPs污染大于东部区域,其中较高浓度的狄氏剂和硫丹成分说明巢湖区域受到这两类物质的污染.异构体分析表明,表层沉积物中OCPs的来源也与周边农田土壤和地表径流所带来的污染以及不同程度工业品HCHs粉剂和林丹的陆源性输入有关;在绝大多数采样点的表层沉积物中滴滴涕类农药(DDTs)的检出为历史的残留污染.生态风险评价表明,巢湖湖区及入湖河流表层水体中OCPs对该区域的生态风险几乎没有影响且表层沉积物中OCPs亦处于较低的风险状态.     

MBR处理不同浓度高硫酸盐有机废水效能比较

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-有机物废水,采用MBR工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器容积负荷和污染物去除情况.经过110天的运行时间发现,进水SO₄^2-浓度为1.6%的系统能获得更高的容积负荷和污染物去除效率,其最大容积负荷为1.0 kg·(m³·d)^-1COD,COD去除率为97.7%;而另一方面较高的无机盐环境进水SO₄^2-浓度为2.6%SO₄^2-系统下,获得的最大容积负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1(按COD算),COD去除率为96.4%.在2.6%SO₄^2-浓度下,微生物受到的抑制更强,有机物降解效果低于1.6%SO₄^2-的系统.此外,氨...     

膜生物反应器（MBR）处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-的高浓度有机物废水,采用膜生物反应器(MBR)工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器运行性能、污泥性质和膜污染变化情况.经过110 d的运行时间对比发现,1.6%SO₄^2-浓度下MBR获得的最大有机负荷为1.0kg·(m³·d)^-1 COD,其化学需氧量(COD)、氨氮和总氮的去除率分别为97.2%、92.5%和89.5%.2.6%SO₄^2-浓度下微生物受到的抑制更强,其获得的最大有机负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1 COD,其COD、氨氮和总氮的去除率分别为96.3%、82.6%和80.7%.此外,SO₄^2-浓度为1.6%的反应器在更高的膜运行通量下,膜污染速率反而比2.6%系统更慢.进一步分析其污泥性质发...     

高锰酸钾氧化饮用水中醛类嗅味物质的效果及动力学研究

我国北方呼和浩特市以黄河为水源的JH饮用水厂近年来冬季经常有醛类嗅味物质检出,常规处理工艺如混凝、沉淀等对其去除效果有限,需要对其进行其它处理工艺的探究.本文选择高锰酸钾对水厂检出频率和浓度均较高的反,反-2,4-庚二烯醛(tt24hept)、反-2-辛烯醛(t2oa)、反,反-2,4-辛二烯醛(tt24oda)、反,反-2,4-癸二烯醛(tt24dda)和β-环柠檬醛(β-cyclo)5种醛类嗅味物质进行氧化控制研究,探究其去除效果、氧化动力学和氧化机理.结果表明,20℃,pH=7时,2 mg·L^-1高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质30 min后,去除率达75%以上.根据动力学分析可知,高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质属于伪二级动力学过程,其伪二级反应速率常数分别为5.25×10⁴、2.66×10⁴、4.50×10⁴、2.71×10⁴、5.37×10³ L·mol^-1·min^-1,醛类嗅味物质结构中含碳碳双键数目越多、...     

冬季调水期南四湖水体温室气体溶存浓度及其影响因素

为了解冬季调水期南四湖表层水中温室气体的溶存浓度及其排放通量,采集南四湖各湖区和主要入湖河流的河口区表层水及气体样品,分析了水体的理化指标以及CO₂、CH₄和N₂O的溶存浓度,采用薄边界层扩散模型法估算了水—气界面排放通量,并探讨了影响调水期南四湖温室气体溶存浓度的主要因子.结果表明,调水期南四湖表层水中N₂O、CH₄和CO₂浓度分别为(23.0±6.13) nmol·L^-1、(0.15±0.10)μmol·L^-1和(52.4±11.4)μmol·L^-1,均处于高度过饱和状态,排放通量分别为(0.22±0.18)μmol·m^-2·h^-1、(3.95±2.73)μmol·m^-2·h^-1和(658±336)μmol·m^-2·h^-1;浓度和排放通量多与冬季其他湖泊相当...     

纳米金-适配体电化学传感器用于环境水样中双酚A检测

制备了一种用于检测双酚A的纳米金-适配体电化学传感器.采用恒电位沉积的方法在玻碳电极表面制备金纳米颗粒提高电极的比表面积及导电性,通过Au—S键作用将末端带有巯基、可特异性识别双酚A的适配体固定在电极表面,以[Fe(CN)₆]^3-/4-作为氧化还原探针,通过循环伏安法和交流阻抗法对纳米金-适配体电化学传感器的检测性能进行研究,优化了检测性能的影响因素.当金纳米颗粒沉积时间为400 s、适配体浓度为1μmol·L^-1、富集时间为50 min、检测溶液pH 7.0时,电极阻抗响应与双酚A浓度在1×10^-9—5×10^-6 mol·L^-1范围内呈良好线性关系.发展的传感器具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性,并成功应用于环境水样中双酚A的检测,回收率87.4%—110.0%.     

婴幼儿配方奶粉中22种抗生素污染特征及暴露风险

作为一类新污染物，抗生素的环境污染及其潜在的健康风险受到国内外的广泛关注.作为主要的抗菌药物和生长促进剂，抗生素在养殖业和畜牧业中的广泛使用可能会使其在奶粉等农副产品中有一定水平的残留，对人体尤其婴幼儿等易感人群造成潜在的危害.本研究以婴幼儿奶粉为研究对象，采集41个国内外常见市售婴幼儿品牌奶粉，利用液相色谱串联质谱仪(LC-MS/MS)测定奶粉中22种抗生素的含量，并评价婴幼儿奶粉中抗生素对婴幼儿等易感人群的健康风险.研究表明，抗生素在婴幼儿配方奶粉普遍存在，但残留水平较低(μg·kg^-1).其中喹诺酮类抗生素含量略高(∑QNs平均值2.92μg·kg^-1，浓度范围0.49—20.1μg·kg^-1)，而磺胺(∑SAs平均浓度0.39μg·kg^-1,0.03—2.93μg·kg^-1)和大环内酯类(∑MCs平均浓度0.16μg·kg^-1，低于检出限(LOD)—1.14μg·kg^-1)抗生素浓度普遍较低.统计分析表明不同阶段和不同奶源婴幼...     

银川都市圈典型站点大气臭氧及前体物的污染特征分析

本文分析了银川都市圈的商业/交通/居民混合区和工业区两类典型站点的大气挥发性有机物（VOCs）的日变化特征,并通过臭氧生成潜势（OFP）对其生成臭氧潜力进行了评估,此外,基于观测的光化学模型（OBM模型）分析了银川都市圈臭氧生成对前体物的敏感性.观测结果表明,观测期间银川都市圈臭氧呈单峰型日变化,其中商业/交通/居民混合区采样点峰值出现在16:00—18:00,臭氧日最高小时浓度范围为131—200μg·m^-3;工业区采样点峰值出现在14:00—17:00,臭氧日最高小时浓度范围为155—186μg·m^-3.商业/交通/居民混合区采样点和工业区采样点总挥发性有机物（TVOCs）日变化浓度均呈现出早晚高、日间低的趋势,最大浓度分别为28.70×10^-9、165.84×10^-9.烯烃对两个采样点臭氧生成潜势均有较大贡献,商业/交通/居民混合区和工业区采样点的贡献率分别为21.58%—67.59%和57.42%—89.73%.银川都市圈大气臭氧生成速率对VOCs中的烯烃和芳香烃的增量变化最为敏感,对CO以...     

官厅水库及上游河流表层水中水溶态多氯萘的污染现状与分布特征

为探究官厅水库及上游河流表层水中水溶态多氯萘(PCNs)的污染状况与分布特征，采用同位素稀释-高分辨气相色谱-高分辨质谱法对官厅水库及上游河流28个点位的表层水样75种PCNs进行分析.结果显示，22种PCN同类物被检出，其中PCN-1的检出率为100%,PCN-5/7、PCN-14/24、PCN-42、PCN-37/33/34、PCN-44/47、PCN-45/36、PCN-27/30、PCN-38/40的检出率均高于80%.不同氯代同类物的浓度百分含量依次为：一氯萘占34.2%，二氯萘占35.9%，三氯萘占20.1%，四氯萘占9.7%，五氯萘占0.1%.表层水样中∑PCNs的浓度为0.31—30 ng·L^-1，中值为7.5 ng·L^-1，且中值呈现西库区(9.0 ng·L^-1)>中库区(8.4 ng·L^-1)>东库区(6.7 ng·L^-1)>上游河流(5.6 ng·L^-1)的趋势.与国内外相关文献报道值相比较，官厅水库及上游河流表层水...     

济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征和排放量估算

为了识别济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征,采用稀释通道采样器于2021年采集了柴油货车和工程机械尾气排放颗粒物,并对汽油车尾气一并采集对比,分析了尾气排放颗粒物质量浓度和其中的碳组分。结果表明,柴油型移动源排放颗粒物质量浓度明显高于汽油车,且以细颗粒物为主,PM_2.5/PM₁₀数值几乎接近于1.0,其中柴油货车排放颗粒物质量浓度高于工程机械,且随车型增大排放颗粒物质量浓度增大,重型柴油载货车排放PM_2.5和PM₁₀质量浓度最大,分别为4.56×10⁴μg·m^-3和4.71×10⁴μg·m^-3。柴油货车PM_2.5和PM₁₀排放因子范围分别为8.90-21.8 mg·km^-1和9.40-22.5 mg·km^-1,工程机械中破碎机颗粒物排放因子略大于挖掘机,破碎机PM_2.5和PM₁₀     

三亚河营养盐时空分布及富营养化研究

为了解三亚河营养盐污染状况,于2018年6月—2019年5月对三亚河流域进行逐季调查,分析水体中氮磷营养盐的时空分布特征及影响因素,评估河流富营养化状况,并进一步估算三亚河营养盐入海通量.结果表明,三亚河水体中营养盐浓度季节变化显著,三亚河水体中DIN的浓度范围为0.028—2.096 mg·L^-1,平均浓度为(0.700±0.279)mg·L^-1,冬季>秋季>夏季>春季,NO₃^--N和NH₄⁺-N是水体中DIN的主要存在形式.DIP浓度范围为0.007—0.442 mg·L^-1,平均浓度为(0.140±0.066) mg·L^-1,夏季>春季>冬季>秋季.空间分布上,N、P营养盐均呈现出上游及入海口河段浓度低,中下游河段浓度高的特点.河段环境特征、人为活动、降雨、潮汐作用是影响三亚河营养盐分布的主要因素.综合富营养盐指数(EI)结果显示,各季节三亚河上游及入海口河段均处于中富营...     

测定13种抗生素的固相萃取-高效液相色谱串联质谱法优化与应用

大量用于预防和治疗细菌和真菌性等疾病的抗生素药物未经完全代谢后最终进入自然水体,对饮用水源水质安全构成潜在威胁.为快速测定饮用水源水体中的抗生素残留,保障饮水安全,本论文建立一种固相萃取-高效液相色谱串联质谱法测定13种抗生素的分析方法.采用OASIS^? HLB小柱对水样进行固相萃取富集和净化,以甲醇和0.5%的甲酸(含5 mmol·L^-1乙酸铵)水溶液为流动相,经Kinetex^?C18色谱柱分离后采用三重四极杆串联质谱多反应监测模式分析.该方法检出限为0.05—1.66 ng·L^-1,定量限为0.17—5.52 ng·L^-1,回收率为70.2%—121.5%,相对标准偏差为1.1%—13.5%.该方法准确度高,灵敏度高,适用于饮用水源源水中痕量抗生素残留的测定.方法成功应用于厦门市饮用水源源水中抗生素残留分析,共检出7种抗生素,浓度范围为ND—32.6 ng·L^-1.     

沱江流域沉积物中合成麝香的分布特征及其潜在生态风险评估

沱江是四川省内重要水系,也是长江上游重要支流.沱江既是流域内纳污河流,也是工农业生产用水和居民饮用水水源.本文在沱江流域采集表层沉积物样品46个,研究了9种合成麝香的污染水平和分布特征.在所有沉积物中均检出佳乐麝香（HHCB）和吐纳麝香（AHTN）,浓度范围分别为0.736—25.0 ng·g^-1(中值为3.68μg·g^-1)和0.320—24.4 ng·g^-1(中值为1.55 ng·g^-1),研究结果揭示出.生活污水排放对沱江沉积物的影响.Pearson相关性分析表明HHCB与AHTN有显著正相关（r=0.894,P<0.01）,说明它们具有相似来源和环境地球化学行为.沉积物中AHTN和HHCB实测浓度远低于各化合物对应的预测无效应浓度,风险熵值远小于1,表明其生态风险有限.     

水产养殖水、沉积物中抗生素检测方法优化及残留特征研究

抗生素作为疾病预防和促进生长的药物被广泛用于水产养殖业中,不可避免地造成了周围环境抗生素的残留,从而带来各种潜在风险。为了对水产养殖水和沉积物中的抗生素残留特征进行研究,建立了环境样品中抗生素的富集方法。对沉积物中抗生素的提取溶剂、HLB小柱活化溶剂和洗脱溶剂进行了筛选,利用高效液相色谱串联质谱仪对15种抗生素进行检测分析,并检测了上海市某水产养殖区7个养殖塘2018年9、12月抗生素的残留水平。结果表明,选用乙腈/磷酸盐缓冲溶液(V∶V=1∶1)作为提取溶剂,依此用甲基叔丁基醚、甲醇和超纯水作为活化溶剂,甲醇作为洗脱溶剂时目标抗生素的回收率最高;在养殖塘水体中共检测出10种抗生素,检出浓度中间值依次为:磺胺类>甲氧苄啶>阿莫西林>氟喹诺酮类>喹乙醇>四环素类和呋喃唑酮。养殖塘沉积物中共检测出13种抗生素,检出浓度中间值依次为:氟喹诺酮类>四环素类>磺胺类>甲氧苄啶>喹乙醇>阿莫西林和呋喃唑酮;不同品种的养殖塘中抗生素的检出种类均不相同,其中青鱼塘和白水鱼塘10种、虾塘9种、扣蟹塘仅5种。对比抗生素检出浓度发现:氟喹诺酮类抗生素在鱼类养殖塘中检出浓度最高,磺胺甲恶唑仅在蟹塘检出,喹乙醇在虾塘检出浓度达3 612.85 ng·L~(-1)。9月与12月抗生素的残留水平也存在差异,抗生素在9月的平均含量比12月高。     

赤潮生物伊姆裸甲藻(Gymnodinium impudicum)毒性和温度适应初步研究

2021年8月26日,我国广东省海门湾海域暴发了一起裸甲藻赤潮,现场藻细胞密度达3.39×10³ cells·mL^-1.本文对该次赤潮肇事种进行了形态学与系统发育学分析,对现场赤潮水样进行了海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma) 48 h急性生物毒性分析,对赤潮藻纯培养细胞进行了卤虫(Artemia salina)48 h急性生物毒性分析、溶血活性测定以及最佳生长温度研究.结果表明,此次赤潮肇事种为伊姆裸甲藻(Gymnodinium impudicum).急性生物毒性实验结果表明,赤潮海水对海洋青鳉鱼无明显致死效应,海洋青鳉鱼48 h内游动正常,无异常反应.该藻纯培养藻种对卤虫具有一定的致死效应,藻密度4.32×10³ cells·mL^-1时,48 h卤虫死亡率为35%.溶血活性检测结果表明,该藻溶血活性较低,藻细胞密度为3.66×10³ cells·mL^-1时,溶血活性百分数为26.7%.实验室纯培养下,该藻对温度适应性较强,在20℃、25℃...     

六溴环十二烷（HBCDs）在南极菲尔德斯半岛和阿德利岛的分布

2016年，六溴环十二烷(HBCDs)开始在全球禁止使用后，用它加工生产的阻燃材料的释放可能是其重要的污染来源.本文用液相色谱-三重四极杆串联质谱分析了南极菲尔德斯半岛和阿德利岛的环境和生物样品中的α-,β-,γ-HBCD. HBCDs在土壤、粪土(企鹅粪土层)和海洋沉积物中全部检出，浓度范围为7.10—792 pg·g^-1 dw(干重).其中，苔藓和地衣中的浓度范围为23.4—951 pg·g^-1 dw，海草和褐藻中浓度范围为-1 dw，水生动物样品浓度为-1 lw(脂肪重). γ-HBCD的比例从环境样品到陆生植物、水生植物、水生动物样品逐渐递减.水生动物样品中α-HBCD浓度与脂肪含量显著相关.中国长城站附近的苔藓样品中HBCDs浓度较高，表明人类活动可能是HBCDs的重要来源.