GIS和RS技术应用于流域水生生物时空分析的研究进展

近年来地理信息系统（GIS）和遥感系统（RS）（简称"2S技术"）在水文和环境领域得到了较为广泛的应用,但是如何在大流域尺度开展水生生物时空分析和退化诊断仍然是当前水生态学科的难点问题.本文面向新时期国家水生态质量管理重要需求和水生生物时空诊断学术前沿,全面梳理总结了近20年来2S技术在水生生物领域的研究进展,分别从GIS和RS的技术方法和应用等方面阐明了2S技术的适用性和优缺点.结果表明:近年来国内外针对2S技术在水生生物时空分析中的应用研究成果数量呈显著上升趋势,水生植物和叶绿素是该领域的研究热点;GIS技术在流域水生生物时空分析中的常用方法包括缓冲区分析法、叠加分析法和空间插值法,可以进行缓冲带划定、水生生物时空信息获取和趋势分析;RS技术可实现长序列水生生物数据的快速获取,主要包括经验模型、半经验模型和机理分析模型,可从空间尺度实现对水生生物的反向溯源和正向模拟预测.2S技术的联合应用将是未来大尺度水生态问题诊断的重要技术手段和发展趋势,能更好地定性和定量识别流域水生生物的时空变化规律;加快研发水生生物自动监测与快速识别等智能监测设备,实现5G技术、大数据分析、云计算、AI与2S技术的深度融合将是今后大尺度水生态时空问题诊断的重要发展趋势.      

新型固定化细胞膜反应器脱氮研究

研究了一种新型的废水土生脱氮反应器，即利用固定化细胞膜将反应器一隔为二，膜的侧与好氧的氨氮废水接触，另一侧与缺氧的乙醇 水溶液（反硝化碳源）接触，固定于膜中的硝化细菌将氨氮氧化成亚硝氮和硝氮，随即被同一膜中的反硝化细菌还原成氮气。硝化细菌和反硝化细菌混合固定于膜内时的氨氧化速率约为硝化细菌单独固定时的2倍。未发现碳源重复利用对脱氮过程产生不利影响。此新型反应器 可以稳定运行50天以上。     

应用物种敏感性分布评估DDT和林丹对淡水生物的生态风险

介绍了利用物种敏感性分布（SSD）进行生态风险评价的原理与步骤,构建了淡水生物对DDT和林丹的物种敏感性分布.在此基础上,计算了DDT和林丹对不同类别生物的HC5(Hazardous Concentration for 5% the species)阈值,预测了不同浓度DDT和林丹对生物可能造成的危害,并比较了不同类别生物对DDT和林丹的敏感性,以及DDT和林丹对淡水生物的生态风险.结果表明,DDT和林丹对淡水生物的HC5值分别为1.70μg·L-1和5.96μg·L-1 ,DDT对生态系统的危害大于林丹.当DDT或林丹的浓度为5μg·L-1时,对生态系统仅有轻微影响,而当DDT或林丹的浓度为500μg·L-1时,将有81.5%的物种受到DDT的危害,或有68.1%的物种受到林丹的危害.不同类别生物对DDT的敏感性从甲壳类、昆虫和蜘蛛类到鱼类依次降低,对林丹的敏感性大小依次为昆虫和蜘蛛类、甲壳类、鱼类.与林丹相比,DDT对淡水脊椎动物与无脊椎动物以及甲壳类和鱼类的生态风险较大,而对昆虫和蜘蛛类,林丹与DDT的生态风险差别不大.     

转基因生物风险评价的实践与发展

随着生物技术的迅猛发展和转基因生物的应用 ,转基因生物对生态环境、人和动物的健康以及非目标生物的影响成为世界关注的焦点。对转基因生物进行风险评估 ,是防止基因转化的随意性 ,对有害基因产品实施有效监控的重要环节。本文介绍了国内外转基因生物风险评价开展的情况以及相关的概念、内容、范围和方法 ,提出了在我国开展转基因生物风险评价的建议。     

安徽省生物多样性调查与评价——以县域为评价单元

生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。本文构建了一个生物多样性评价指标体系,遴选了10个评价指标,确立了生物多样性评价的方法,并以安徽省为例,以县域为评价单元,开展了生物多样性综合评价,评价结果显示,安徽省79个县域单元中,生物多样性评价等级为"高"的有2个,评价等级为"中"的有19个,评价等级为"一般"的有27个,评价等级为"差"的有31个。     

Intake modifications to reduce entrainment and impingement at Carolina Power & Light Company’s Brunswick Steam Electric Plant,Southport, North Carolina

The Brunswick Steam Electric Plant (BSEP) is a two-unit nuclear station located in the lower Cape Fear River Estuary (CFE) near Southport, NC. Once-through cooling water is withdrawn from the CFE and discharged to the Atlantic Ocean. Estuarine-dependent fish and shellfish species are potentially subject to entrainment and impingement during cooling-water withdrawal. Mitigation technologies include a fish diversion structure (9.4-mm mesh screens) at the mouth of the intake canal to reduce impingement of large organisms, 1-mm fine-mesh traveling screens to reduce entrainment of larvae, a fish return system to return impinged organisms alive back to the estuary, and flow minimization. Installation of the fish diversion structure resulted in a 40% reduction in number and 70% reduction in the weight of larger organisms impinged. Use of fine-mesh screens successfully reduced the number of organisms entrained by as much as 80% depending upon species present. Survival of organisms returned to the CFE ranged from <1% to approximately 92% depending upon species and size class. In addition to monitoring the effectiveness of the intake modifications, over 20 years of extensive environmental studies in the estuary indicate that operation of the BSEP has had no measurable adverse effect on the fisheries of the CFE. The species composition, seasonality, and abundance of organisms using the CFE have not changed as a result of operation of the BSEP.     

海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用

近年来,海洋微塑料污染已成为全球关注的重要环境问题。海洋中广泛存在的微塑料可被藻类吸附、微生物定植,亦可被海洋动物摄食并蓄积。生物与微塑料之间的相互作用必然会改变微塑料的物理、化学性质,及其在海洋中的迁移转化。因此,本文系统地阐述了海洋生物对微塑料的吸附、摄入、蓄积与排泄等关键过程;重点总结了微塑料在海洋生物过程(如排泄、与海洋雪团聚、形成生物膜以及生物扰动)影响下的沉降-埋藏等迁移过程;深入讨论了海洋动物对微塑料的摄食、消化过程以及微生物的分解作用导致的微塑料破碎、降解以及塑料添加剂和吸附污染物的释放过程及其机理。本文阐明了海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用,为理解海洋微塑料的环境归趋提供理论依据。     

我国典型海域主要生物体微量元素含量的统计研究

研究了微量元素Fe、Mn、Zn、CM、Sr、Ba在我国典型海域主要生物类别中的概率分布特征，并与常量元素Ca、Mg进行了比较。结果表明，微量元素的概率分布曲线具正偏态性质，概率分布类型大多为对数正态分布或近似对数正态分布，表明对某一特定微量元素，大多数生物体中的含量都比较低，只有个别生物有不成比例的高含量。常量元素Ca与微量元素相似，表现为对数正态分布，而Mg却具正态分布特征。本文给出了我国典型海域生物体中元素含量的总体分布特征。     

A comparative review of entrainment survival studies at power plants in estuarine environments

Steam-electric power plants drawing cooling water from surface waters entrain a variety of plankton and weak-swimming nekton. These small organisms pass through the intake screens and are carried along with the cooling water through the plant and are subjected to thermal, physical, and chemical (biocide) stresses. In once-through cooling systems, entrained organisms are returned to the source water body, where they are subjected to rapidly decreasing temperatures as cooling waters are mixed into receiving waters. With 4316(b) of the Clean Water Act as the impetus, studies were conducted at many power plants to quantify the number of entrained organisms. Early studies focused on simple abundance, and assumed total mortality. By the late 1970s and early 1980s, advances in sampling technology demonstrated that many entrained organisms survived. Continuing refinement of sampling techniques revealed impressive survival statistics for many species (>90% in some cases), with concomitant reductions in perceived impacts. This paper reviews state-of-the-art sampling methods and results of field entrainment studies at seven power plants. This review demonstrates that high entrainment survival of a variety of aquatic organisms does, in fact, occur and specifies the plant-operating and environmental conditions under which high survival occurs.     

Bioaccumulation and changes of trace metals over the last two decades in marine organisms from Guangdong coastal regions, South China

Trace metal (Cr, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb) exposures, distribution and bioaccumulation were investigated in marine organisms from Guangdong coastal regions, South China. The results showed that all of the selected metals were observed in marine organisms with a predomination of Cu and Zn. The metal exposure levels exhibited obvious variations between species with the decreasing order of crab>shellfish>shrimp>fish. The higher metals enrichment seen in shellfish and crab species primarily attributed to their living habits and the higher sediment background values of trace metals. Endpoint bioaccumulation factor (BAF_fd) was used to characterize the bioaccumulation potentials of marine organisms to trace metals, of which Cu and Zn were the most accumulated elements. The exposure of trace metals in the cultured organisms was far lower than those in wild marine organisms, which is probably due to the effect of growth dilution. Comparisons with previous studies demonstrated that the concentration profiles of most trace metals declined over the last one to two decades, except Cu, that increased indistinctively.     

中国海洋生态毒理学研究中的毒性测试生物

自20世纪70年代末,中国海洋生态毒理学萌芽发展,基于生态毒理学的剂量-反应原理开始利用海洋生物开展污染物毒性测试,以评估污染物对于海洋生物及海洋生态系统的影响.21世纪以来,应用于毒性测试的海洋生物物种变得更为广泛且多样,常用的海洋生物包括海洋藻类、原生动物、轮虫动物、环节动物、软体动物、棘皮动物、节肢动物、头索动物和海洋鱼类等.这些受试生物已用在多种海洋污染物的毒理学研究上,为海洋污染物的生态风险评估及海水水质基准的制定提供科学基础.浅述近年来中国海洋生态毒理学研究中毒性测试生物的应用情况,特别对其中常用的6种（类）海洋模式生物,包括中肋骨条藻、扇形游仆虫、牡蛎（多种）、海胆（多种）、日本虎斑猛水蚤和海洋青鳉鱼在毒性测试上的应用展开较为具体的介绍.     

高效氟吡甲禾灵对海洋生物的急性毒性与水质基准推导

高效氟吡甲禾灵(haloxyfop-P-methyl, HPME)是我国农业上大量使用的一种除草剂,因对入侵植物互花米草有明显的杀害作用,被推荐用于互花米草的化学防治. 为了预防HPME在施用过程中带来的生态风险,本文在开展HPME对海洋生物的毒性测试与搜集现有毒性数据的基础上,推导了HPME的生态安全阈值. 首先,选取8门13科本地海洋生物进行急性毒性试验,并通过查找现有毒性数据库与文献获得HPME对3门5科7种淡水生物的毒性数据. 随后,采用物种敏感性分布(species sensitivity distribution, SSD)模型与物种敏感性排序法(species sensitivity rank, SSR)分别推导HPME的水质基准. 结果表明:①HPME对安氏伪镖水蚤的96 h半数致死浓度(median lethal concentration, LC₅₀)值最小,为0.107 mg/L;对牡蛎的96 h-LC₅₀值最大,为47.111 mg/L. ②采用SSD模型,基于13种海水生物以及7种淡水生物+13种海水生物两组急性毒性数据推导出HPME的水质基准分别为37.05和44.75 μg/L. ③利用SSR法基于两组数据推导出HPME的水质基准分别为39.43和41.65 μg/L. 该文构建了HPME的水生生物毒性数据库,推导了HPME的水质基准值,可为我国互花米草治理过程中HPME的安全使用限量提供科学依据.      

海南省近岸海域水生生态污染研究

随着海南省近海岸带养殖业的发展,大量养殖废水直接排入海洋,近岸海域中水生生物的种类与数量出现变化,近海岸带出现一定程度的污染.选择海南省3个有代表性的地点,通过海水采样和底泥采样,研究距海岸不同距离的海水和底泥中水生生物的种类和数量的变化,以研究海南省近岸海域水生生物受养殖业影响的程度.结果表明,近年来海南省近岸海域开展的大规模水产养殖,已对近岸海域生态系统产生了一定影响,导致近岸海洋生物数量增加,种类减少,生物多样性降低,特别是由于养殖业废水中含有大量有机物营养成分(如氮、磷等),导致近海岸藻类大量繁殖,从而极易暴发近岸海水赤潮.      

中国海洋生态毒理学的研究进展

论述了海洋生态毒理学研究在中国的发展现状,结论为:污染物生物作用过程的研究主要进行了污染物在生物体内的累积与排放,在海洋食物链中的转移和潜在放大作用以及生物转化和生物降解方面的工作。污染物对海洋生物的影响,在急性毒性、慢性毒性方面进行了大量研究,另外对致畸和致突变现象以及海洋生物致毒和解毒的机制也进行了探讨。      

污水处理厂的污泥农用问题

污水处理过程产出大量污泥。将这类污泥用作农业有机肥料是一个很有前景的实践。但这种利用却因为污泥中含有多种重金属和病源体而受到很大限制。文章概述了有关污泥中重金属及病源体的研究状况。     

宏基因组技术在土壤污染微生物修复中的应用

微生物修复在土壤污染治理中具有重要地位。虽然环境中可以培养的微生物比例很低,但微生物的基因资源十分丰富,运用宏基因组技术可以克服传统修复技术中微生物资源利用不充分的问题,为未培养微生物的研究提供了有力手段。本文对宏基因组技术一般流程作了介绍,并结合土壤污染的特点,对该技术应用在土壤污染微生物修复的现状、研究及展望作了阐述。     

渤海湾鱼类、甲壳动物、软体动物的痕量金属含量

本文用防吸附物理涂汞电极单池示差反向极谱系统,测定了渤海湾鱼类、甲壳动物、软体动物等35种海洋生物体的Zn、Cd、Pb、Cu含量,并计算了各类动物对痕量金属的富集系数.通过对该湾大量海产生物(其中包括一些指标生物)的测定,对进一步了解渤海湾的金属污染状况及对津塘渤沿海的环境质量评价,将起重要的参考作用.同时这些数据也是国家目前所需的背景值调查资料.     

腹足纲动物毒性测试候选物种的研究

随着对内分泌干扰物在腹足纲动物中危害性的关注,软体动物污染生态问题逐渐受到重视.基于该研究方向现有进展,就几种典型腹足纲动物作为化学品测试受试生物的候选物种进行了论述,认为4种前鳃亚纲生物(新西兰泥蜗、鱼盘螺、福寿螺和铜锈环棱螺)和1种肺螺亚纲生物(静水椎实螺)具有生态意义,可以作为标准受试生物来发展.相对于其他国外学者提议的4种生物,我国学者提议的铜锈环棱螺具有本土意义,在化学品毒性测试过程中应该受到重视.在以上论述基础上,对腹足纲动物毒性测试今后研究的发展方向进行了展望.     

湘江枢纽工程对水生生物的影响及防治研究

探讨了内河航运枢纽工程对河流水生生物的种类，数量，繁殖的影响，以及水质变化对水生生物的影响，提出了相应的防治措施，以湘江大源渡航运枢纽工程拟建成河道不源渡水库为例，对鱼类的影响分析为重点，为工程的决策提供了依据。     

潮汕地区入海河流及水生生物中PPCPs分布特征及风险评估

为了解南海海岸带地区河流及其生物体中药物及个人护理用品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）的污染水平、空间分布特征及其潜在风险,本研究采用固相萃取和高效液相色谱-串联质谱测定了潮汕地区7条河流水样及生物样品中的20种PPCPs.结果表明,高达16和18种PPCPs分别能在潮汕入海河流和生物体中检测出,河流和生物体中目标物的含量范围分别为0.30~2223 ng ·L^-1和0.143~80.3ng ·g^-1,且多种污染物检出率较高.PPCPs在潮汕各河流和生物中的含量差异较大,PPCPs浓度最高的河流为黄冈河、练江和黄江,磺胺甲（口恶）唑和咖啡因是主要的污染物;黄冈河、韩江、练江和螺河生物体中的PPCPs总浓度较高于龙江和溶江生物中PPCPs的含量,甲氧苄氨嘧啶、磺胺噻唑和咖啡因是生物中主要的污染物,鱼类的PPCPs含量总量明显高于蟹类和贝类.计算所得河流生物浓缩系数（BCF）值显示多种目标物在潮汕生物体内具有累积性,其中鱼类中的BCF值较高,比蟹类和贝类更易形成生物累积.运用风险商值模型（RQ）评价12种PPCPs在潮汕地区河流生态环境中的潜在风险,发现蚤类和藻类遭受的风险明显高于鱼类,若以二者为保护对象,磺胺甲（口恶）唑、红霉素和磺胺嘧啶的RQ值均大于1,分别对黄冈河藻类生物、练江藻类生物以及黄江蚤类生物具有潜在生态风险.