中国城市热岛时空特征及其影响因子的分析

全球气候变暖背景下,城市热岛效应会加重城市地区的热胁迫,对人类健康和生存发展提出严峻挑战.近年来我国雾-霾污染情况严重,但雾-霾对城市热岛影响的认识仍较匮乏.本研究基于MODIS遥感卫星地表温度数据,明确了我国2003~2013年白天、夜间以及四季城市热岛的空间变化,并从生物物理学和生物化学角度定量分析其控制机制.结果表明,影响我国白天城市热岛强度的主要因素为人口、农田灌溉和植被活动.纬度、降水量、反照率以及气溶胶浓度是夜间城市热岛强度的主控因子.从对比城乡粗糙度、反照率等生物物理学属性的角度,揭示了乡村背景环境对城市热岛分析的重要影响.结果表明,雾-霾治理可以缓解我国夜间城市热岛现象和热胁迫,有利于缓解区域甚至全球气候变化.     

福建省重点城市路面尘负荷及化学组成研究

采集并分析了福建省重点城市厦门、漳州、泉州和莆田城区具有代表性的57个地面扬尘和16个土壤样品的26种无机元素、8种水溶性离子和碳成分等组成.不同城市粒径≤100μm的路面尘负荷平均值在6.99 g.m-2与10.11 g.m-2之间,而粒径≤2.5μm的路面尘(PM2.5)负荷平均值在4.0 mg.m-2和12.5 mg.m-2之间.不同城市土壤尘和路面尘PM2.5中浓度最高的元素都是Si、Ca、Al、Fe和K,路面尘中Ca元素明显富集,而主要人为来源的重金属元素如Cu、Pb、Zn、Cr在路面尘PM2.5中的浓度显著高于土壤尘.漳州城区路面尘PM2.5中二次离子NH4+、NO3-和SO24-的含量明显高于其它地区,厦门、漳州和泉州城区路面尘PM2.5中Mg2+和Ca2+之间都存在显著的正相关关系.四城市路面尘中有机碳(OC)的含量均高于济南、石家庄以及北京地面扬尘OC的含量,元素碳(EC)的含量均低于北京地区路面扬尘EC的含量.泉州和莆田两地OC和EC的相关性较好,说明路面尘中OC和EC有相同或相似的来源.质量平衡结果显示泉州和莆田路面尘PM2.5中含量最高的是土壤尘,其次为有机物.按化学组成特征对路面尘PM2.5进行聚类解析,得到受大气沉降影响、受土壤尘影响、受大气沉降和土壤尘共同作用以及受土壤尘和建筑尘共同作用4类样品.     

桑沟湾表层沉积物性质及对磷的吸附特征

通过研究桑沟湾表层沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温线,并结合沉积物的表面电荷性质及磷的形态分析,考察了沉积物对磷的吸附性能和吸附机制.结果表明,桑沟湾表层沉积物对磷的吸附过程包括快吸附过程和慢吸附过程,可用快慢二段一级动力学方程描述,等温线符合Langmuir交叉式模型.夏季沉积物样品的最大吸附量高于春季样品,粒级较小的沉积物吸附能力较强.沉积物样品对磷的最大吸附量Qm在0.047 1~0.123 0 mg·g-1之间,吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0)范围在0.059 6~0.192 7 mg·L-1,沉积物充当"磷源"的作用.不同站位表层沉积物中无机磷(IP)是磷在沉积物中的主要赋存形态,吸附后的沉积物样品中弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)明显增加.吸附过程包括物理吸附和化学吸附,以物理吸附为主.     

常规施肥条件下农田不同途径氮素损失的原位研究:以长江中下游地区夏玉米季为例

为了解农田常规施肥条件下的不同途径氮素损失特征,本文通过田间原位试验同步研究了长江中下游地区夏玉米生长季氮肥施用后的农田N2O排放、NH3挥发、氮渗漏和地表径流的变化.结果表明,在复合肥为基肥,尿素为追肥,基追肥氮素水平均为150 kg·hm-2的条件下,整个玉米生长季N2O排放系数为3.3%,NH3挥发损失率为10.2%,氮渗漏和地表径流损失率分别为11.2%和5.1%.此外,基肥施用以氮素渗漏损失为主,而追肥氮素损失以氨挥发和渗漏为主,表明不同途径化肥氮素损失主要受氮肥品种影响,玉米季追肥可改用低氨挥发氮肥品种以减少氮素损失.     

新乡市地表水体HCHs和DDTs的分布特征及生态风险评价

为了解新乡市地表水中HCHs和DDTs的分布特征及生态风险,采集新乡市18个地表水样并测定其中HCHs和DDTs的含量,采用概率密度函数重叠面积法和安全阈值法评价了HCHs和DDTs的生态风险.结果表明,新乡市地表水中HCHs和DDTs的质量浓度范围分别为1.28~49.2 ng·L-1和0.42~12.3 ng·L-1,与世界各地的地表水中HCHs和DDTs残留质量浓度相比属于中等污染水平.异构体比值表明HCHs污染的主要来源是林丹的使用,而DDTs的残留来源于工业品DDTs的使用.生态风险评价基于DDD、γ-HCHs和p,p'-DDT的暴露浓度以及相应的毒性数据,概率密度函数重叠面积法和安全阈值法均表明了这3种有机氯农药中DDD的风险最大,其次是γ-HCHs,p,p'-DDT的生态风险最小;安全阈值法进一步表明DDD、γ-HCHs和p,p'-DDT超过影响10%水生生物的概率分别为10.2%、5.94%和0.01%.     

三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

Pseudomonas sp. ZXY-1, a newly isolated and highly efficient atrazine-degrading bacterium, and optimization of biodegradation using response surface methodology

Atrazine, a widely used herbicide, is increasing the agricultural production effectively, while also causing great environmental concern. Efficient atrazine-degrading bacterium is necessary to removal atrazine rapidly to keep a safe environment. In the present study, a new atrazine-degrading strain ZXY-1, identified as Pseudomonas, was isolated. This new isolated strain has a strong ability to biodegrade atrazine with a high efficiency of 9.09 mg/L/hr.Temperature, p H, inoculum size and initial atrazine concentration were examined to further optimize the degradation of atrazine, and the synthetic effect of these factors were investigated by the response surface methodology. With a high quadratic polynomial mathematical model(R~2= 0.9821) being obtained, the highest biodegradation efficiency of 19.03 mg/L/hr was reached compared to previous reports under the optimal conditions(30.71°C, pH 7.14, 4.23%(V/V) inoculum size and 157.1 mg/L initial atrazine concentration).Overall, this study provided an efficient bacterium and approach that could be potentially useful for the bioremediation of wastewater containing atrazine.     

三峡库区主要水域典型抗生素分布及生态风险评估

为评价三峡库区主要水域典型抗生素的污染状况和生态风险,利用固相萃取-高效液相色谱-串联三重四极杆质谱联用法（SPE-HPLC-MS/MS）,分析三峡库区长江干流和6条支流表层水体中6类28种抗生素的质量浓度,根据欧盟环境风险评价方法计算RQ_S（风险商值）及RQ_sum（联合风险商值）,并按照Hernando等提出评级方法评价研究区域的生态风险等级.结果表明:三峡库区7条河流共检出4类10种抗生素,质量浓度范围为0.6~218.0 ng/L,其中除OFX（氧氟沙星）和CAP（氯霉素）外,其余8种[SDI（磺胺嘧啶）、SMX（磺胺甲唑）、SMZ（磺胺二甲嘧啶）、ERM（红霉素）、ROM（罗红霉素）、TYL（泰乐菌素）、FF（氟苯尼考）、LIN（林可霉素）]均为畜禽药品,并且FF、LIN在我国畜禽药品中使用量排名居前五位.7条河流抗生素RQ_sum由高到低依次为濑溪河>琼江>綦江>碧溪河>嘉陵江>长江>乌江,其中,濑溪河RQ_sum高达5.532,SMX、ERM和OFX均为高风险,说明其对濑溪河水体中相应的水生生物表现出较高的毒性风险;琼江、綦江、碧溪河和嘉陵江的RQ_sum均处于1~2之间,表现出较高生态风险,但4条河流检出抗生素的单个RQ_S均小于1,处于低风险;长江的RQ_sum为0.605,检出抗生素中TYL、ERM和ROM处于中风险,其余为低风险;乌江的RQ_sum为0.013,检出抗生素均处于低风险,说明水体受人类活动干扰最小.研究显示,三峡库区主要水域中抗生素含量略低于其他水域,但应进一步强化对畜禽养殖行业抗生素使用的监管,开展畜禽粪污还田技术规范中抗生素含量限制的相关研究.      

大冶湖表层水和沉积物中重金属污染特征与风险评价

于2014年4月采集大冶湖表层水和表层沉积物,用原子吸收分光光度法测定其重金属含量,并基于健康风险评价模型和潜在生态风险指数法开展表层水和沉积物重金属污染的潜在健康风险和生态风险评价.结果表明,表层水和沉积物重金属(Ni、Cd、Cu和Pb)含量平均值分别为49.27、2.19、12.18、12.13μg·L~(-1)和78.46、77.13、650.13、134.22 mg·kg~(-1).富集系数显示,Cd、Cu和Pb均为重度富集,尤其是Cd累积最为明显.与国内典型湖泊重金属污染相比,表层水和沉积物中重金属元素含量均相对较高.表层水和沉积物重金属元素均表现为湖湾处含量较高,中部含量较均匀的分布规律,其来源主要受多种人为活动污染.环境风险评价显示,重金属类化学物质通过饮水途径产生健康风险范围为9.77E-08~1.63E-05 a-1,Ni和Cd是水环境健康风险的优先管理对象.沉积物重金属的潜在生态风险高低为CdCuPbNi,其中Cd是生态风险的贡献元素.     

新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺的优化制备

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,先经羟甲基化反应制备中间产物羟甲基聚丙烯酰胺(MPAM),再通过酰胺化反应将巯基接枝到MPAM分子链上,制备出新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).以水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和响应面法中CCD实验优化MAMPAM的制备条件.结果表明,MAMPAM最优制备条件为:MPAM浓度0.31%、MPAM与TGA物质的量比为1∶3.2、反应介质p H值为4.76、反应温度为25℃、反应时间为2 h,在此条件下制备的MAMPAM对Cu(Ⅱ)的去除率为95.30%,与模型的理论预测值94.47%接近,相对偏差仅为0.83%,模型合理可靠.红外分析表明MPAM分子链上成功接上了巯基.MAMPAM对不同初始浓度的含Cu(Ⅱ)水样具有很好的去除效果,Cu(Ⅱ)去除率均能达到90%以上.MAMPAM有望成为一种有效的含铜废水处理剂,具有一定的应用前景.