长江干流表层水体悬浮物的空间变化特征及遥感反演

总悬浮物（TSM）是描述水体光学特性和污染程度的一个重要参数,利用遥感技术准确获取面状水域悬浮物浓度的信息,可有效地对水体浑浊程度、污染程度等信息指标进行高效监测分析,解决观察范围小、不方便以及数据获取难等难题.以野外实测水体高光谱数据和悬浮物浓度及其组分等数据,参照MODIS （1~4波段）、Landsat 8（1~5波段）、Sentinel 2（2~6波段）和HJ-B1（1~4波段）等常用波段范围,构建长江干流（重庆-上海段）水体TSM的半经验模型,从而检验、比较常用卫星对河流水体TSM的反演潜力.结果表明：①枯水期长江干流浊度和TSM从重庆到上海整体程增加趋势,相反有机悬浮物浓度在总悬浮物浓度中所占的比例（OSM/TSM）从重庆到上海整体呈现较小趋势.②水体光谱曲线基本没用叶绿素a的光谱特征（700 nm附近的反射峰）,而是展现出悬浮物浓度占主导因素的双峰型光谱特征.由于水体中悬浮物浓度较低（<114.68 mg ·L^-1）,第一峰值明显高于第二峰值,但反射峰位置具有明显的向波长方向移动的"红移"现象.③长江干流水体的反射率对悬浮物浓度最敏感的波段是600~710 nm和475~550 nm波段,这些波段大部分都落在MODI、Landsat 8,Sentinel 2和HJ-1B卫星绿波段和红波段内,因此目前常用卫星的波段设置在反演长江干流水体TSM上都具有一定的潜力.其中Sentinel 2卫星波段设置最合适长江干流水体悬浮物浓度的反演,其最佳的指数反演模型RMSE为10.23mg ·L^-1,MAPE为23%.     

氯代有机磷酸酯阻燃剂的去除技术研究进展

有机磷酸酯类阻燃剂(organophosphate flame retardants,OPFRs)作为溴代阻燃剂的替代品得到广泛使用,其中氯代有机磷酸酯(chlorinated organophosphates,Cl-OPEs)因其在多种环境介质中检出浓度较高、生物毒性强且难以生化降解越来越受到关注.目前Cl-OPEs...     

PS和PVC微塑料对小球藻的生长抑制效应及其影响途径

近年来海洋微塑料污染已成为不可忽略的全球性环境问题.海洋中的微塑料可能被海洋动物摄入,对其造成物理损伤或生化毒性;同时与浮游植物形成团聚物,影响其生长和光合作用等,从而对海洋生态系统构成威胁.海洋小球藻（Chlorella sp.）作为食物链中的重要生产者,是污染物在食物链中富集的起点.为了解微塑料对小球藻的毒性作用及其作用途径,本研究测定了聚苯乙烯微塑料（PS, d=150~200 μm）以及聚氯乙烯微塑料（PVC, d=1~2 μm）对海洋小球藻生长速率的影响,并进一步探究了不同微塑料对小球藻的可能致毒机理.研究发现微塑料浓度低于2500 mg·L^-1时对小球藻的生长无显著效应,研究中只有极高浓度下（5000 mg·L^-1）的PVC和PS会对小球藻的生长产生抑制作用,且PVC的抑制作用大于PS.进一步实验显示二者产生抑制作用的机理存在差异：PS对小球藻生长的抑制作用主要是由于其浸出的小分子有机物质对小球藻产生毒性;而PVC微塑料对小球藻生长抑制除浸出物质毒性以外,还可能由于其小粒径和相对较大的密度,在水中呈悬浮状态产生遮光效应,同时与小球藻产生吸附团聚作用.本研究结果表明,高浓度情况下微塑料可能对海洋浮游植物存在生态风险,该结果对进一步探究微塑料对海洋食物链及海洋生态系统的影响提供了参考依据.     

海水青鳉摄食微塑料的荧光和C-14同位素法示踪定量研究

微塑料已在多种海洋生物体内检出,造成不同程度的毒性效应,但由于技术限制,关于海洋鱼类对小粒径微塑料摄入和排出过程的定量研究仍比较缺乏.该研究针对生物体内小粒径微塑料定量示踪的技术难题,提出荧光和放射性同位素示踪法,并对比了两种方法的检测限、灵敏度和定性定量的方便程度等;同时以PS（聚苯乙烯,polystyrene）为微塑料代表,采用荧光法和C-14同位素法定量研究了PS微塑料（< 1 μm）在海水青鳉（marine medaka,Oryzias melastigma）成鱼和仔鱼中的摄入和排出情况,以及摄食行为对微塑料赋存状态的影响.结果表明:①荧光法适用于直观观察微塑料在生物体内的分布及高浓度暴露时的荧光定量,而C-14同位素法因具有更低的检测限和高的灵敏度,在复杂介质中的定量检测更具优势.②海水青鳉成鱼和仔鱼摄入微塑料的量随着培养时间而变化,且均在24 h摄入较多微塑料,成鱼（以鱼湿质量计）摄入的微塑料含量[（246.8±38.1）mg/g]显著（P < 0.05）高于仔鱼[（4.32±0.77）mg/g].③微塑料在海水青鳉体内主要分布部位为肠道（99.9%）,极少量在鱼鳃（0.07%）和体表（0.03%）中,表明摄食是微塑料进入鱼体的主要途径;在不喂食72 h后,微塑料在肠道内仍有一定量残留[（1.29±0.52）mg/g],鱼鳃中微塑料则完全排出至检测限以下.研究显示,海水青鳉通过对水中悬浮状态微塑料的摄入,将海水中的微塑料由初始悬浮分散态变成粪便团聚体沉入水底,在很大程度上改变了微塑料在环境中的赋存形态,由此对微塑料环境过程和生态效应产生的未知影响值得进一步关注.      

新冠肺炎封城对南京污染排放的影响

2020年初新冠肺炎疫情爆发以后,为了有效防止疫情扩散和蔓延,全国主要城市都相继停工停产,人类活动和污染排放强度大幅降低.本文针对新冠肺炎爆发前后南京地区污染排放变化,利用南京及周边地区的逐时污染观测资料,基于在线区域化学传输模式WRF-Chem和集合平方根滤波同化系统,在同时同化污染物浓度初始场和污染源排放的框架下,在1 km的高分辨率条件下进行了逐时同化实验模拟.结果表明,由于疫情管控,2月南京市区的PM_2.5气溶胶和NO源排放分别较1月减少4.4%和30%,减少的区域主要位于工业区和南京城区.该结果显示同化系统在反演高时空分辨率的污染源方面具有很好的潜力.     

市政污水二级出水中溶解性有机质在紫外/氯处理过程中的转化特性

紫外/氯高级氧化技术是一种新型的水处理技术,可有效氧化去除多类有机污染物,但目前较为缺乏紫外/氯处理真实污水过程中溶解性出水有机质（dEfOM）转化特性的研究.采用紫外光谱、荧光光谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）探究了两个市政污水二级出水中dEfOM在紫外/氯处理过程中的转化特性,同时对该过程中形成的氯代副产物（Cl-BPs）进行了分析.结果表明,紫外/氯可以有效去除dEfOM中的芳香族化合物和荧光物质,且大部分物质只是发生了化学转化而非矿化,其中主要荧光组分蛋白质最先发生反应;部分CHOS类物质发生降解并生成CHO类物质,该过程优先去除大分子不饱和及还原性物质,并生成小分子饱和及氧化性物质.此外,紫外/氯处理使得三卤甲烷和卤乙酸的产生量明显增加,处理后的两个二级出水中分别检测出255种和133种Cl-BPs.利用分子质量差异分析共鉴别出了12对基于亲电取代和43对基于加成反应的前体物-反应产物对.本研究可为紫外/氯技术的实际水处理应用提供基础信息参考.     

基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗

近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中,而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求,采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术(OFDR),对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究,提出了一种定量计算方法,并将计算值与千分表监测的实际值进行对比分析。 室内试验的结果表明,OFDR 能够精确地反映监测部位的应变,揭示不连续管道接缝处的变形规律。通过所提出的算法将应变值转化为竖向错开变形量,并与千分表的监测值进行对比分析。提出的算法能够定量监测不连续管道的竖向变形量,为实际工程提供竖向错开变形的下限值,为实际工程中的管道安全和预警提供依据。     

微塑料对小麦生长及生理生化特性的影响

土壤环境中微塑料污染及毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对植物的毒性及其机制研究仍十分匮乏.为探究微塑料对陆生高等植物小麦(Triticum aestivum)的毒性作用,选用100 nm和5μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)进行土培处理,结合水培生长试验,研究了PS-MPs对小麦生长及叶片光合色素、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性等的影响.结果表明,水培试验中,高浓度(200 mg·L-1) PS-MPs显著抑制小麦根、茎的伸长,5μm PS-MPs较100 nm PS-MPs表现出更大的毒性效应,小麦根和茎的长度抑制率分别为67. 15%和56. 45%.土培条件下,10 mg·kg-1PS-MPs对小麦生长影响最为显著.在试验含量范围内(0～100 mg·kg-1),随PS-MPs含量的增加,小麦叶片光合色素和可溶性蛋白含量先升后降,提示PS-MPs对小麦叶片光合系统产生了损害,抑制其蛋白的合成;超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,过氧化氢酶(CAT)活性先降后升,表明PS-MPs对小麦毒性的可能机制涉及氧化应激.本研究结果将为土壤环境中微塑料的生态风险评价提供依据.     

宛山荡农田土壤氮迁移过程反硝化与厌氧氨氧化

为探究中国南方农田土壤氮迁移过程的反硝化与厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)速率变化和脱氮贡献本研究采集宛山荡麦稻轮作区农田不同层深土壤及农田、沟道、河岸带和湖泊沉积物等不同土地利用类型土壤样品,分析其理化性质采用Illumina MiSeq测序和实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)技术探究土壤样品的微生物群落组成和功能基因丰度应用同位素培养实验测定各样品的潜在反硝化与厌氧氨氧化速率(以N_2计,下同).结果表明,土壤反硝化速率与TOC、NH_4~+-N和NO_3~--N含量均显著正相关(P0.05),与nirS、nirK及nosZ等功能基因丰度亦呈显著正相关(P 0.05).农田表层土壤反硝化速率为(11.51±1.04) nmol·(g·h)~(-1),显著高于农田其他土壤层以及其他土地利用类型(P 0.05),而农田土壤中厌氧氨氧化速率在20～30 cm层最高,达到(0.48±0.07) nmol·(g·h)~(-1).此外,反硝化作用是农田表层土壤氮损失的主要原因,占91.9%～99.7%,而厌氧氨氧化在深层土壤N_2的产生过程中占有重要地位.     

红松人工林土壤酶活性与化学性质对氮添加的响应

土壤酶参与土壤中进行的众多复杂的生物化学过程,对陆地生态系统物质循环具有重要作用.为了探索温带森林土壤酶活性和化学性质对氮沉降的响应,本研究依托于黑龙江凉水国家级自然保护区的红松（Pinus koraiensis）人工林氮添加实验样地,分析了4种土壤酶活性.结果表明,土壤中N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶（NAG）和碱性磷酸酶（AKP）活性均随着施氮浓度增加显著升高,而β-葡糖苷酶（BG）以及酸性磷酸酶（ACP）活性在不同的施氮处理之间无显著差异;同一施氮水平下的上层（0~10 cm）土壤的全碳、全氮、全磷、有效氮含量以及4种酶活性显著高于下层（10~20 cm）土壤,pH值则无显著差异.全碳与NAG、BG、AKP、ACP之间均存在极显著正相关,全氮与BG、NAG、AKP、ACP存在显著或极显著正相关,有效氮与NAG、AKP间存在显著和极显著正相关,全磷与ACP、AKP存在显著和极显著正相关.施氮水平和土层对土壤酶活性及土壤化学性质存在不同程度的影响,氮的长期大量输入可直接或间接地改变土壤化学性质并影响土壤酶活性.