不同基质的浮床对浮床植物及废水脱氮效果的影响

研究3种不同材料作为生态浮床(Floating beds,FBs)基质而组建的组合生态浮床(hybrid FB,HFBs)以及一种无基质的传统生态浮床(C-FB)脱氮效果和性能。3种组合生态浮床分别由竹丝、稻草和轻质陶粒为基质。实验结果表明:当原水中总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为8.21~9.38,5.49~5.84mg/L,3 d后经过C-FB、轻质陶粒组合生态浮床(HFB-C)、稻草组合生态浮床(HFB-RS)、竹丝组合生态浮床(HFB-FB)处理后,出水中TN和TP的质量浓度分别为6.54~7.35,5.54~6.65,0.52~0.92,1.19~1.55 mg/L和2.81~2.90,3.81~3.96,2.67~2.79,2.49~2.58 mg/L。大型水生植物代谢酶及其生长速度依次为:HFB-FBHFB-RSC-FBHFB-C,水体温度对大型水生植物生长特性和生化特性有着显著地影响,影响最大是过氧化物酶(CAT),其次是叶绿素,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MAD)变化不明显。实验结果说明基质差异对组合式生态浮床的脱氮效果具有显著影响。     

潮白河中游沉积物中重金属分布、来源及生态风险评估

潮白河是海河五大支流之一,其中游位于河北省,地处北京市下游和天津市上游,非汛期来水主要为北京市工业废水和生活污水.为了解潮白河中游沉积物重金属污染分布特征、来源、生态风险及可能受北京市来水的影响,于2018年6月采集9个表层沉积物样品和2个柱状沉积物样品,使用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等7种重金属的质量分数.结果表明:①潮白河中游表层沉积物中w（Cr）、w（Ni）、w（Cu）、w（Zn）、w（As）、w（Cd）、w（Pb）的平均值分别为31.47、14.74、14.73、44.80、4.91、0.23、17.98 mg/kg,7种重金属质量分数除在5号采样点突然增加外,均沿河流方向呈先降后升的趋势.在垂直方向上,7种重金属在5号采样点出现富集,在9号采样点其质量分数则呈减轻趋势.②通过相关性分析和主成分分析可知,潮白河中游沉积物中Cr、Ni、Cu、As、Pb主要来源于工业和交通污染;Zn和Cd则主要来源于农业面源和生活污染.③地累积指数评价和潜在生态风险指数显示,潮白河中游表层沉积物重金属污染主要以Cd、Pb、Cu和As为主,其中Cd的潜在危害最高,各采样点综合潜在生态风险指数大小依次为5号> 2号> 3号> 9号> 1号> 8号> 4号> 7号> 6号.研究显示,潮白河中游沉积物重金属污染在5号采样点最严重,其中Cd污染程度最高,其来源主要为区域农业生产和居民生活等人类活动,应加强区域内农业和生活污染防治.      

深度学习方法在上海市PM2.5浓度预报中的应用

为提升PM_2.5浓度预报能力,尤其是对PM_2.5重污染的预报能力,以中尺度气象-化学耦合模式系统（WRF-Chem）为基础,结合中尺度WRF气象预报数据、地面及高空气象观测数据、PM_2.5浓度观测数据,基于人工智能深度学习序列到序列的算法建立了上海市PM_2.5统计预报模型.结果表明,人工智能深度学习算法（Seq2seq）明显修正了WRF-Chem模式由于模型非客观性造成的偏差,提高了上海市PM_2.5浓度的预报能力;该算法优化和修正了WRF-Chem模式结果,并通过检验发现可以使PM_2.5浓度预报值与实况值间的相关系数由0.51上升至0.79,均方根误差由25.9μg/m³下降至15.01μg/m³.而单独使用套索法（Lasso）线性回归算法对WRF-Chem模式优化效果不理想.基于Seq2seq的PM_2.5浓度预报修正模型能够有效提升预报精度.     

基于微气象学方法的麦田CO2和O3通量的观测与模拟

利用涡度相关技术对长江三角洲地区冬小麦麦田白天时段CO₂和O₃通量进行连续观测,分析其变化特征.引入并参数化Jarvis乘法模型,预测冬小麦冠层尺度CO₂和O₃通量.结果表明：整个观测期间,麦田CO₂浓度和通量的范围分别为372.3~487.1μL/L和-0.4~-40.3μmol/（m²·s）,均值分别为402.6μL/L和-13.4μmol/（m²·s）.O₃浓度和通量的范围分别为4.6~116.6nL/L和-0.2~-20.7nmol/（m²·s）,均值分别为50.9nL/L和-6.8nmol/（m²·s）.CO₂和O₃通量最高值出现在冬小麦的孕穗期和开花期,该时期冬小麦光合能力最强,对CO₂与O₃的吸收最大.冬小麦CO₂和O₃通量总体上呈相似的日变化模式,上午CO₂通量明显高于下午,上午O₃通量却低于下午.温度、水汽压差、光合有效辐射、物候期等环境因子驱动下的冬小麦冠层通量与叶片气孔导度具有相似的限制机制,利用修订后的Jarvis乘法模型模拟了CO₂和O₃通量,并与实测值进行对比验证,表明修订后的模型分别解释了CO₂和O₃通量62%和60%的变异性,适用于本地冬小麦CO₂和O₃通量的模拟.     

甘肃白龙江流域水源涵养服务时空格局及其影响因素

白龙江流域是长江上游的主要生态屏障和水源涵养区,对维系流域生态和可持续发展至关重要。以甘肃白龙江流域为例,基于参数本地化的InVEST模型对1990—2016年水源涵养时空变化及其影响因素进行分析。结果表明:流域多年平均水源涵养深度为47.50 mm,呈现先减少后回升的趋势。空间上,其高值区主要集中于迭部、文县和舟曲的中高山阴陡坡林区（平均涵养深度在该三县2500~3500 m海拔段、阴坡和半阴坡、25°以上坡段和林地高于流域的平均涵养深度）;低值区主要位于宕昌和武都的中低山阳缓坡农牧区（平均涵养深度在该两县 2500 m以下海拔段、阳坡和半阳坡、25°以下坡段和耕、草地低于流域的平均涵养深度）。气候背景下,人类活动驱动的土地利用/覆被格局空间差异是影响水源涵养时空变化的重要因素,退耕还林对减缓气候变暖背景下水源涵养深度的下降具有重要意义。     

市县“双评价”中优势农业空间划定研究：理论、方法和案例

我国城镇化迅速蚕食宝贵的耕地资源和乡村聚落,保护基本农田、保护乡村、保护农业空间的需求迫在眉睫。新一轮市县国土空间规划“双评价”中,针对“农业空间”只重视基本农田和粮食生产的不足,旨在构建“优势农业空间”划定的理论框架和技术方法,为保护农林牧副渔大农业空间、全农业领域生产者和特色、重点农村地区奠定基础。（1）在生态保护极重要区以外,开展全域、全要素的种植业、畜牧业、渔业生产适宜性评价,识别农业生产适宜区和不适宜区;（2）基于高产稳产、规模经营和集中连片三原则,进一步细化评价重要经济作物适宜区、地域特色农产品适宜区等;（3）在此基础上,结合特色村落、重大农业基础设施要素识别优势农业空间。该技术框架在沈阳和温州市县“双评价”中取得了科学实用的评价成果,为我国正在展开的国土空间规划提供了科学支撑。     

LiCl溶液对4种空调典型霉菌、细菌的抑制研究

为防止空调系统内霉菌、细菌的过度孳生,本文以空调系统内常见的黑曲霉（A. niger）、大肠埃希氏菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）为典型霉菌、细菌,基于纸片扩散法药敏试验,研究了空调除湿常用工质LiCl溶液对上述典型菌种的抑制作用及浓度影响规律.结果表明：在常见除湿浓度范围（35%~40%）内,LiCl溶液对上述4种典型菌种均有抑制作用;特别是对A. niger抑制效果最强,在15%的低浓度下即可产生明显抑制;其次为E. coli,而对S. aureus和B. subtilis的抑制相对较弱.此外,所得抑制效果随LiCl溶液浓度的提高而明显增强,特别是对A. niger和E. coli,溶液浓度与抑菌圈直径呈显著的正相关性.     

Embedded reservoir and constructed wetland for drinking water source protection: Effects on nutrient removal and phytoplankton succession

An embedded reservoir that provides an efficient nutrient removal system protects drinking water.However,embedded reservoirs are rarely used in eutrophic shallow lakes because of their undetermined nutrient retention efficiency and unknown effects by the phytoplankton community.In this study,we aim to investigate the nutrient retention and algae succession in an embedded reservoir and adjacent wetland from April 2017 to September 2018 in the eastern part of Lake Taihu,China.More than 40% of total phosphorus(TP) and 45% of particulate phosphorous entering the reservoir were retained semiannually,and the highest TP removal efficiency was achieved in the reservoir during autumn with an average value of 53.3% ± 9.9%.The overall nitrogen retention efficiency(21.7% ± 37.8%) was lower than that of TP(41.8% ± 27.8%).Similar trends were obtained in the wetland area.An important pathway for phosphorus removal is through particulate matter retention.Our study revealed that nutrient retention mechanisms in the reservoir were primarily via macrophyte absorption,particulate substance sedimentation,and prolonged water residence time.Consequently,the phytoplankton biomass(Chl-a) in the reservoir decreased(from 48.0 to 25.2 μg/L) and water transparency improved,due to the decreased P level and transformation of the phytoplankton group into simple structures with good ecological status.Therefore,the combination of embedded reservoir and constructed wetland ecosystem can be used successfully to protect surface water.The results will be advantageous to groups seeking to preserve drinking water sources.     

Optimized photocatalytic regeneration of adsorption-photocatalysis bifunctional composite saturated with Methyl Orange

Photo-responsive adsorption-photocatalysis nanocomposites are generally used in water and wastewater decontamination; however, the prolonged adsorption capacity of composites and the role of adsorption in concomitant photocatalysis are typically neglected. These composites can be regenerated under light irradiation as their adsorption capacity decreases. Herein, a novel adsorption-photocatalysis bifunctional nanocomposite, Bi-doped TiO₂ supported on powdered activated carbon (Bi₂O₃/TiO₂/PAC), was prepared using the sol-impregnation-hydrothermal procedure. Bi₂O₃/TiO₂/PAC with a secondary calcination temperature of 700°C under a nitrogen atmosphere was selected for maximum adsorption capacity on Methyl Orange (MO). The composite displayed an excellent adsorption capacity and was easily separated and recycled. The results demonstrate that 71.2% photocatalytic regeneration efficiency could be attained under visible light irradiation for 1 hr at an intensity of 750?W/m² and pH 7. Characterization of the as-prepared Bi₂O₃/TiO₂/PAC nanocomposite (700°C) indicates that it possesses a highly specific surface area and great optical properties, showing bifunctional adsorption-photocatalysis characteristics. The p-n heterojunction of the composite played a dominant role in the photocatalytic regeneration process, and effective degradation of MO could be achieved along with composite regeneration.     

曹妃甸采暖期和非采暖期PM2.5中不同重金属元素污染特征及健康风险评价

为探讨曹妃甸采暖期和非采暖期PM_2.5中Cr、Pb、As和Cd元素的污染特征、来源及健康风险,以华北理工大学曹妃甸校区为研究地点,于2017年12月—2018年10月采集98份PM_2.5样品.利用重量法测定空气中PM_2.5浓度,使用电感耦合等离子体质谱仪分析PM_2.5中4种重金属元素(Cr、Pb、As和Cd)的浓度;采用Wilcoxon Mann-Whitney U检验比较采暖期与非采暖期,以及PM_2.5超标日与非超标日各元素含量的差异,利用Kruskal-Wallis H检验法比较不同PM_2.5浓度分级下4种金属元素浓度差异,用PMF(正定矩阵因子分解)模型对4种重金属元素的来源及贡献率进行解析,并用美国环境保护局推荐的人体暴露健康风险评价模型进行健康风险评估.结果表明:①曹妃甸采暖期PM_2.5及Pb、As和Cd浓度均高于非采暖期,而Cr浓度略低于非采暖期.②PM_2.5超标日Pb、As和Cd浓度均高于非超标日,不同PM_2.5浓度级别下Pb、As和Cd浓度有所差异,且Pb、As和Cd浓度随PM_2.5浓度的增加而增加.③PMF模型源解析表明,燃煤源及交通源是曹妃甸采暖期PM_2.5金属元素主要来源,二者贡献率分别为50.4%和31.7%;工业源及交通源是非采暖期PM_2.5金属元素的主要来源,二者贡献率分别为47.4%和37.0%.④健康风险评价结果表明,采暖期和非采暖期4种重金属元素的非致癌风险值均小于1.采暖期3种致癌性重金属(Cr、As和Cd)对成年男性、成年女性和儿童青少年的致癌风险均高于人类可接受风险水平(1×10-6);非采暖期Cr和As对成年男性、成年女性和儿童青少年的致癌风险均高于人类可接受风险水平;重金属非致癌风险(Cr、Pb、As和Cd)和致癌风险(Cr、As和Cd)指数高低均呈成年男性>成年女性>儿童青少年的特征.研究显示,在采暖期和非采暖期曹妃甸PM_2.5中Pb、As和Cd浓度随PM_2.5浓度的增加而增加,燃煤源和工业源是其主要来源,Cr、As和Cd对人群存在一定的致癌风险.