2000～2015年江汉平原区域植被NPP时空特征及其对气候变化的响应

植被NPP对气候变化的响应是全球变化与陆地生态系统碳循环研究的重要核心内容之一。利用CASA模型估算了2000~2015年江汉平原植被NPP，并利用线性回归与逐像元相关性分析方法定量研究了江汉平原植被NPP的时空变化特征及其与气候因素的相关性。结果表明：（1）16年来江汉平原植被NPP的年总量在25.43~29.76 TgC之间，呈波动增加趋势；（2）江汉平原NPP的空间分布格局具有明显的不均匀特征，形成一系列的高值中心和低值中心，符合“丘陵-平原-河流-城市”的衰减趋势；（3）江汉平原NPP与年降水量、年均温的相关系数分别为0.183 7和0.498 5；经显著性检验可知，江汉平原NPP的产量与年降水量相关性较弱，而与年均温则呈较强的正相关关系；（4）植被NPP与年降水量、年均温呈正相关的像元面积分别占总面积的69.19%和83.41%，主要分布在江汉平原腹部的农耕区域，说明江汉平原农耕区NPP的产量对年降水量与年均温的依赖性较强。     

不同麦秆生物炭强化餐厨垃圾厌氧消化

为明确生物炭制备条件对生物炭性质及厌氧消化效果的影响,本研究以小麦秸秆(WS)为原料,在不同热解温度和不同KOH改性浓度条件下制备出不同类型的麦秆生物炭(WBC).研究发现,较低的热解温度能够保护WBC表面的官能团,而较高的热解温度则能够提高WBC的比表面积,孔容及平均孔径.KOH改性能够向WBC表面引入─OH,且一定程度上会影响WBC的比表面积,孔容及平均孔径.将制得的WBC分别添加到餐厨垃圾厌氧消化(KWAD)系统中,发现所有WBC均能够提高KWAD的总产气量.其中WS650与WS450-2的促进作用最显著,较CK分别提高了32.82%和30.01%的总产气量.在关键酶活性的研究中,发现WS450-2的辅酶F420与脱氢酶活性大大提升,这可能与其表面丰富的官能团有关.在微生物群落结构的研究中,WS450-2在富集厚壁菌门(Firmicutes),抑制非相关细菌方面展现了较大优势;WS650在富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),抑制非相关古菌方面展现了较大优势.最后通过冗余分析明确了WBC制备工艺和表征指标与KWAD产气动力学参数,过程参数,酶活性和微生物丰度之间的相...     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对高砷尾矿生物氧化行为影响的研究

含砷尾矿在生物氧化作用下会产生大量含砷(As)酸性矿山废水，从而对周围生态环境造成严重危害，亟需系统性明晰含砷尾矿生物氧化过程中As的迁移转化规律.探究含砷尾矿生物氧化行为的影响因素有利于揭示As的迁移转化规律.以高砷尾矿(As含量>20%)为研究对象，考察了不同初始pH条件(1.2～2.8)和固体浓度(2.0～10.0 g·L^-1)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)生物氧化行为的影响.结果表明：As的生物氧化受初始pH值和固体浓度的显著影响.As的生物氧化效率随着初始pH或固体浓度的升高呈先升高后下降的趋势；在初始pH值2.0时，观察到As的浸出率(高达92.94%)比其他初始pH条件高.在固体浓度8.0 g·L^-1时具有最优的As浸出率(高达93.24%).在所有初始pH和固体浓度条件下可以发现生物浸出前期As的浸出效率快速上升，而生物氧化中期维持相对稳定并在生物氧化后期出现下降趋势，这与微生物活性变化和黄钾铁矾的形成有关.XRD和SEM分析结果显示在生物氧化过程中微生物氧化释放的...     

基于MERRA-2资料的PM2.5主要组分污染特征及与气象条件的相关性分析

利用MERRA-2再分析数据,对1980～2020年中国区域黑碳、有机碳和硫酸盐质量浓度的空间分布特征、多时间尺度变化规律进行了分析,并进一步探讨了典型区域黑碳、有机碳、硫酸盐浓度与大气自净能力指数之间的可能联系.结果显示:中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度都呈西部低、中东部高的空间分布特征,且京津冀、川渝、江浙沪、两广等4个区域的污染特征具有代表性;中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度均呈现阶段性的年代际变化特征,1980—2020年期间经历了缓慢增加、快速增加和缓慢下降的过程;4个区域3种组分的季节变化规律有较大差异,其中黑碳浓度呈夏季低、冬季高的“U”型变化规律,有机碳和硫酸盐浓度无显著的一致性特征;大气自净能力指数与黑碳、有机碳、硫酸盐浓度的长期变化趋势上有显著的负相关关系,即大气自净能力指数越大(小),污染物浓度越低(高).     

同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究中的应用

有机固废中碳、磷、硫及重金属等元素赋存形态是决定其环境行为、反应活性及资源化再利用的关键因素.同步辐射光谱技术可以在分子水平、微纳米尺度原位表征有机固废中碳、磷、硫、重金属等元素赋存形态、结合位点、微观结构,为深入阐明有机固废环境行为、反应机制提供直接的证据.概述了X射线吸收光谱、微束X射线荧光光谱等同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究的中应用进展,并对同步辐射光谱技术在该领域应用前景和发展趋势进行了展望,以期为有机固废资源化再利用及其污染控制等研究提供参考.     

基于STIRPAT和GM(1,1)模型的湖南省农地投入碳排放增长机理及趋势预测

探索农地投入的碳排放特征、增长机理及趋势预测,并提出减排对策对农业发展向低碳绿色转型具有重要意义。研究采用回归分析法、STIRPAT和GM(1,1)模型解析湖南省农地投入碳排放增长机理并做出趋势预测。结果表明:2000~2014年湖南省农地投入碳排放量呈上升趋势,年均增长率为3.25%,各类碳源中化肥累计的碳排放量最大,其次是农药;此外翻耕、农药、农膜、柴油、灌溉、化肥累计碳排放年均增长量分别为0.68%、3.22%、7.47%、6.42%、2.57%、3.25%。农业人口、人均农业GDP、机械化水平、农业生产效率、农业产业结构显著影响农地碳排放,各因素每发生1%的变动会相应带来农地碳排放量约0.20%、0.95%、0.12%、0.98%和0.93%的变化。通过GM(1,1)模型对2016~2020年湖南省农地投入碳排放量进行预测,碳排放量呈持续上升趋势,2020年预计达到430.43万t。最后根据研究结果提出促进农地投入碳减排的政策建议。     

以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

利用毒代动力学模型研究氟虫腈在夹杂带丝蚓体内的手性选择性积累过程

农药的生物积累直接影响其毒性,但是手性农药在生物体内的选择性积累过程仍不明确.本文在恒定环境水浓度的条件下,开展手性农药氟虫腈的外消旋体及其对映体在底栖无脊椎动物夹杂带丝蚓体内的生物积累实验.在96 h和72 h的吸收和消除实验过程中,测定生物体内的氟虫腈的外消旋体和对映体浓度随时间的变化情况,构建毒代动力学模型,获取吸收和消除速率常数.结果表明夹杂带丝蚓对R-氟虫腈的生物浓缩因子(1981 L·kg~(-1)脂肪)比对S-氟虫腈(1748 L·kg~(-1)脂肪)更大.R-氟虫腈和S-氟虫腈的吸收速率常数相当,分别为311±11 L·kg~(-1)脂肪·h~(-1)和313±13 L·kg~(-1)脂肪·h~(-1),而R-氟虫腈的消除速率常数小于S-氟虫腈,分别为0.157±0.006 h~(-1)和0.179±0.008 h~(-1),因此相对较慢的消除是导致R-氟虫腈在夹杂带丝蚓体内更高生物积累的主要原因.研究说明毒代动力学参数可有效阐释手性外源物质在生物体内选择性积累的差异.     

规模猪场沼液沉淀池底泥中磷形态变化特征

以规模猪场污染物排放定位监测点为依托,利用SMT法系统研究二级串联沉淀池0～10和10～20 cm深度底泥中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、NaOH提取态磷(NaOH-P)和HCl提取态磷(HCl-P)浓度变化特征。研究发现,0～10 cm深度底泥中各形态磷含量均高于10～20 cm深度底泥,且沉淀池I沉淀池Ⅱ。在沉淀池I的底泥中,各形态磷含量由大到小依次为HCl-P、NaOH-P和OP。在沉淀池Ⅱ的底泥中,各形态磷含量由大到小依次为OP、NaOH-P和HCl-P。HCl-P(惰性磷)占比均表现为0～10 cm深度高于10～20 cm深度,沉淀池I沉淀池Ⅱ,说明更深层底泥和二级沉淀池底泥中的磷活性更高。该研究可为提高沼液贮存池底泥中磷的安全合理利用提供参考。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫相关基因表达的影响

为了解全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate, PFOS)暴露对半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)免疫功能的影响,在实验室条件下,运用RT-PCR方法分析了PFOS暴露对半滑舌鳎热休克蛋白hsp70、hsp90、C型凝集素(c-type lectin)和细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase, cox)等4种免疫相关基因表达水平的影响。实验测定了上述4种基因在半滑舌鳎肝、鳃、肠及肌肉4种不同组织中随时间(0、24 h、48 h、96 h和7 d)的表达变化情况。结果表明,在4种组织中,hsp70基因的表达与对照相比为上调,其中,肝组织hsp70基因的表达量显著高于其他各组织,且表达高峰值的出现也早于其他各组织;hsp90基因在肝和鳃组织中表达量随时间不同而波动,在肠组织中表达上调,在肌肉中表达显著下调;c-type lectin基因表达量与对照组相比表达显著下调或无明显差异;cox基因在肝组织和肠组织中表达下调,在鳃和肌肉中表达上调。上述研究结果表明,PFOS能引起免疫相关基因的表达变化,对半滑舌鳎具有潜在的免疫毒性。肝组织中各免疫基因对PFOS胁迫的响应高于其他组织。本研究可为阐明全氟辛烷磺酸盐对半滑舌鳎的免疫毒性提供基础数据。