江汉平原地下水中有机磷农药的分布特征及影响因素

为了研究江汉平原地下水中有机磷农药（OPPs）的分布特征,项目组依托该区域地下水监测场的13个监测点,于2015年6月采集了不同深度的38个地下水和4个地表水水样,通过分析其主要的水化学指标及OPPs的含量,研究江汉平原地下水中OPPs的分布特征及主要的影响因素.结果表明：研究区地下水水化学类型主要HCO₃-Ca×Mg型,并处于强还原性环境.OPPs在研究区地下水中普遍存在,采样点整体含量范围为31.5~264.5ng/L,平均值是86.5ng/L,其中检出率最高的OPPs为二嗪农和氧化乐果,含量最高是氧化乐果、甲胺磷和二嗪农,分别为54.3、32.1和27.8ng/L,无论是单种和总的OPPs含量均低于欧盟《水中农药残留标准》（EEC80/778）规定的地下水农药含量MAC标准及部分我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中的农药含量限值并且对生态环境影响较小;其整体变化趋势为：垂直方向上随着深度的增加OPPs的含量逐渐增大,即：50m> 25m> 10m.水平方向上分布为：临河农田区> 中部农田区> 临河非农田区..研究区地下水中OPPs的分布受多种因素的影响,主要有：农业生产活动中使用OPPs的量、地表水与地下水的交互作用、地下水的水化学特性及生物与非生物的降解作用.     

基于自适应遗传小波神经网络的水质评价建模

水环境污染过程的非确定性和非线性,使得传统的水质评价方法存在局限性。为了提高水质评价的准确性,提出了一种基于改进小波神经网络(wavelet neural network,WNN)的水质评价模型。采用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)对小波神经网络的初始权值进行优化,再通过小波神经网络算法对网络进行训练,最后对训练好的网络展开测试。仿真结果表明,自适应遗传算法和小波神经网络的结合提高了网络的训练效率,该方法可以用于水质评价建模,并且评价结果具有较高的精度和准确性。     

基于TM影像的乌梁素海叶绿素a浓度反演

首先选取预处理后乌梁素海TM影像的单波段及波段组合与实测叶绿素a浓度进行分析,发现相关性很低。然后,结合乌梁素海的水利条件和自身特点,把湖区分为两个区,发现波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3和TM4/TM3与叶绿素a浓度有较高的相关性。最后,选取误差较低的波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3建立线性模型,实时、快速地反演乌梁素海湖区叶绿素a浓度,与实地情况吻合,为乌梁素海"黄苔"预警提供理论依据。     

水合物法海水淡化脱盐效率研究

采用水合物生成装置分别加入二氧化碳和甲烷气体通过水合物法进行2组海水淡化实验。每组实验分别提取3次不同反应时间的水合物晶体,检测水合物中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、B3+的离子浓度。结果表明:CH4水合物形成过程中,盐离子的脱盐效率与离子半径和所带电荷量呈线性相关性。CO2水合物生成实验中,由于Ca2+与CO2-3反应生成Ca CO3颗粒,故Ca2+离子浓度变化与离子半径和电荷量呈非线性关系。同时提出更全面的水合物法海水淡化中盐离子的排斥机制。较于反渗透传统方法,水合物法具有脱硼效果好的优势。     

污水处理厂出水中常见抗生素光降解去除规律研究进展

残留的抗生素和新产生的抗生素代谢产物会通过不同的途径进入到环境中,污染环境,诱导产生一些耐药和变异的超级细菌,严重危害人类健康.梳理分析了污水处理厂出水中常见的抗生素种类,阐述了光降解抗生素的反应机理和影响抗生素光降解的因素,并从高效光转化材料的制备、光降解产物的精准识别和降解产物的生物毒性评估角度提出开展后续研究的建...     

无锡冬季和春季大气中细粒子化学组分及其特性分析

本研究对无锡冬(2011年1月)春(2011年5月)两季PM2.5、PM10颗粒物浓度进行了传统的膜采样及离线检测分析,并运用大气气体/气溶胶水溶性离子在线收集及分析(GAC-IC)系统对PM2.5颗粒物中水溶性无机离子(WSII)进行了在线检测,时间分辨率为30 min.无锡冬、春两季PM2.5的浓度分别为108.15±41.76μg·m-3和84.40±26.74μg·m-3,其PM2.5/PM10比值分别为0.81±0.07和0.78±0.07,有较强的二次气溶胶生成过程.铵可用性指数(J冬季=101.2%±22.3%,J春季=79.5%±20.2%)分析表明冬季无锡大气颗粒物中铵(NH+4)相对比较富余,而春季则出现铵(NH+4)亏损现象,春季光化学反应更为活跃,硫氧化率(SOR)由冬季的0.15±0.05增至春季的0.35±0.13,硫酸盐(SO2-4)浓度增加明显,导致铵(NH+4)相对不足.硫氧化率(SOR)没有明显的季节变化,冬、春两季均为0.15.细粒子中的WSII与气态污染物、气象因子、硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)等的主成分分析表明无锡大气光化学反应与污染物的其他来源,例如工业源、交通移动源、生物质燃烧源等,有很好的协同作用,共同推高了大气中颗粒物的浓度.观测期间同时测得冬季PM2.5颗粒中有机碳(OC)与元素碳(EC)浓度之间有较好的相关性(R2=0.839),两者有一个共同的主导源,而春季来源则比较复杂,两者相关性较差;二次有机碳(SOC)的半定量分析表明春季大气中有机气溶胶的形成有较强的二次转化过程.     

O3对水稻叶片氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响

臭氧(O3)被认为是重要的气污染物之一,水稻又是主要的粮食作物,因而准确地评估O3浓度升高对水稻生长发育的影响具有十分重要的意义。采用开顶式气室法模拟研究了O3对水稻叶片可见伤害症状、氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响。结果显示,O3污染胁迫会导致水稻叶片产生明显的伤害症状,具体表现为:老叶叶鞘褪绿,有褐斑,直至完全干枯;稻穗小且黄化,籽粒不饱满;水稻成熟期提前等。O3浓度升高对水稻叶片的硝酸还原酶活性有显著影响。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,水稻叶片硝酸还原酶活性与对照组相比均降低,其中,分蘖期分别降低了25.3%、67.4%和86.3%;拔节期分别降低了57.4%、75.7%和97.8%;抽穗期分别降低了91.0%、97.2%和99.3%;乳熟期分别降低了89.5%、89.5%和96.7%。水稻叶片铵态氮和硝态氮含量随着O3浓度的升高而显著地降低,例如当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,与对照相比,水稻叶片硝态氮含量分别降低46.3%、52.7%和65.7%,铵态氮含量分别降低6.5%、12.9%和43.4%。O3污染胁迫下水稻叶片脯氨酸含量在不同生长期变化不同,分蘖期、拔节期和抽穗期脯氨酸含量在40nL.L-1浓度O3熏蒸下急剧地提高,但是随着O3浓度的增加,脯氨酸含量又不断地降低。在水稻乳熟期,脯氨酸含量均随着O3浓度的增加而显著地下降。O3污染胁迫导致水稻叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著低于对照组,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量显著高于对照组。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,乳熟期水稻叶片GSH含量分别比对照组降低68.7%、80.2%和78.2%,GSSG含量分别比对照提高494.4%、527.2%和439.8%。研究表明,O3污染胁迫对水稻叶片氮代谢和抗氧化系统产生了极显著的影响。     

重金属离子胁迫对赤潮微藻的急性毒性

重金属污染和赤潮都是较为突出的海洋环境问题,为给相关研究提供基础试验数据,在实验室条件下研究了Cu2+、Cd2+、Zn2+对米氏凯伦藻和微小原甲藻的急性毒性效应. 通过2种藻的EC₅₀(半数抑制浓度)比较了其敏感性差异,分析了不同浓度重金属胁迫对微藻的影响;同时,利用TEM (transmission electronic microscopy,透射电镜技术)和FCM (flow cytometry,流式细胞术)研究了重金属Cu2+的急性毒性胁迫在亚细胞水平上对米氏凯伦藻的损伤. 其中,Cu2+、Cd2+、Zn2+对微小原甲藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为0.514和0.276 mg/L、0.835和1.215 mg/L及4.376和7.976 mg/L;对米氏凯伦藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为1.881和1.881 mg/L、5.405和6.268 mg/L及13.134 和18.732 mg/L. 结果表明:2种微藻的种群相对增长率随着胁迫浓度的增加而下降,3种重金属离子的毒性表现出Cu2+>Cd2+>Zn2+的趋势,微小原甲藻对重金属胁迫更敏感;Cu2+胁迫可使米氏凯伦藻细胞体积增大,内容物复杂程度增高,但叶绿素a的MFI(mean fluorescence intensity,平均荧光强度)的变化不明显;Cu2+胁迫对藻膜结构的损伤较明显,但对线粒体及叶绿体的结构影响不明显.      

Effect of placement angles on wireless electrocoagulation for bipolar aluminum electrodes

A new electrocoagulation process based on bipolar aluminum electrode is proposed. The placement angles of bipolar electrode are key parameter. The numerical simulations support the experimental results. We in our previous study reported the wireless electrocoagulation (WEC) based on bipolar electrochemistry for water purification. One of the most important advantages of WEC is the omission of ohmic connection between bipolar electrode (BPE) and power supply, and thus the electrochemical reactions on BPE are driven by electric field in solution induced by driving electrodes. In this study, the impact of placement angle of bipolar aluminum electrode on WEC was investigated to provide a detailed analysis on the correlations between the bipolar electrode placement angle and bipolar electrocoagulation reactions. The results showed that the WEC cell with a horizontal BPE placed at 0° produced the maximum dissolved aluminum coagulant, accounting for 71.6 % higher than that with a vertical one placed at 90°. Moreover, the finite element simulations of current and potential distribution were carried out along the surface of BPE at different placement angles, revealing the mechanism of different BPE placement angles on aluminum dissolution rates in WEC system.     

聚氯乙烯微塑料的原位光解老化及其对土壤微生物群落的影响

近年来,微塑料污染越来越受到大众和科研人员的关注.微塑料被报道在水体、土壤和大气中广泛分布,它们在环境中可能受到物理、化学或生物作用而发生老化现象.目前大部分关于微塑料老化的研究都是在水环境中进行的,同时,有关微塑料的老化研究主要采用离线技术进行表征,只能测定微塑料老化前后的结构变化,不能准确认识微塑料界面反应过程,因此,亟待开发微塑料老化过程的在线监测技术及研究其在非水相环境中的老化过程.研究污染物性质的目的 之一是为研究其环境影响提供理论依据,因此,本研究选择了聚氯乙烯(PVC)农业地膜在空气中老化后进入土壤的环境过程,搭建了单颗粒微塑料的显微-傅里叶变换红外光谱原位监测装置,从分子水平揭示了PVC微塑料的光化学转化过程,同时也探究了老化后PVC微塑料对土壤微生物群落所产生的影响.