基于陆海统筹的流域—海湾水环境测管协同模式研究

流域—海湾是推动国家陆海统筹战略和生态文明建设的主战场,基于陆海统筹构建水环境测管协同模式是实现水环境治理与海岸带可持续发展的关键。本文以福建省九龙江流域—厦门湾为例,通过梳理其水环境污染治理实践,识别了流域—海湾水环境系统监测与管理过程中存在的关键问题,进一步提出构建陆海统筹的监测—管理协同治理新模式的建议：通过健全流域—海湾监测管理评估协同机制、加强基于生态系统健康监测与管理、推动建设陆海一体化生态环境信息智慧协同平台等对策,提升九龙江流域—厦门湾水环境治理现代化水平,为新时代流域—海湾系统水环境综合治理提供科技支撑。     

基于3种时间序列模型的九龙江河流库区藻华预测

湖库富营养化和有害藻华是全球性生态环境问题,藻华预测与早期预警是保障湖库水源地供水安全的关键技术.如何基于高频水生态在线监测数据进行藻华的实时动态预测成为水生态管理领域的重大需求.本研究以福建省九龙江江东库区（水源地）为例,利用3年连续观测的逐时平均总叶绿素a浓度数据,对比研究了SARIMA、Prophet和LSTM（长短期记忆神经网络）3种时间序列模型在藻华（日平均叶绿素a大于15 μg?L^-1）预测方面的效果.结果表明：①时间序列模型要求参数少,灵活性强,能清晰反映水质特征和未来变化趋势,可弥补传统藻类监测预警方法的局限性;②基于深度学习框架的LSTM模型,具有独特的迭代优化算法,对藻类非线性变化特征的识别和预测能力较强,其总叶绿素a逐日预测和7日预测效果均显著优于SARIMA模型和Prophet模型;③输入数据长度会在一定程度上影响模型预测效果,最优的输入数据时间长度为7 d;输入数据频率对预测效果也有影响,在预测非藻华日时,小时数据的预测效果优于日频率数据;在预测藻华日时,两种频率数据 无显著差异,但日频率数据能更准确识别藻华日特征.总结起来,基于LSTM模型实现总叶绿素a浓度的短期预测,可为九龙江河流库区藻华早期预警和供水安全保障提供技术支撑.     

海岸带陆海气氮磷污染协同治理:监测、模拟与决策

陆海统筹已成为美丽海湾建设和海岸带可持续发展的关键战略。其中,陆海气氮磷污染协同治理是持续改善近岸海域生态环境质量的关键,但其缺乏理论指导与技术支撑。梳理了陆海气环境介质与界面过程的监测、模型(流域-河流模型、河口-近海模型、大气沉降模型等)的研究现状、技术难点和发展趋势。为加快推进流域-海域综合治理,亟须建立陆海气氮磷污染监测-模型-评估-决策体系。建议加快陆海气界面氮磷通量监测技术开发与应用,构建陆海气集成或耦合模型,在不同时空尺度上探究氮磷污染来源、主要输移通道、跨界面过程和机制。提出了未来研究重点:1)基于监测与模型提升海岸带生态系统的科学认知;2)构建陆海统筹视角的富营养化评估与生态系统健康评估方法;3)创新分区分类环境容量核算与分配方法;4)研究海岸带环境污染多目标治理优化方案;5)开展海岸带社会-经济-环境系统互馈模拟与多主体协同决策,助力生态环境治理能力现代化。     

聚乙烯微塑料的微生物降解研究进展

现代工业的发展使得塑料制品的使用量急剧增加,由此产生的大量废旧塑料垃圾在环境中裂解形成粒径更小的微塑料（<5 mm）.由于微塑料结构稳定,分布广泛且生物可利用性低,在环境中长期存在,已经逐渐成为对海洋生态和环境造成巨大影响的重要污染物.近年的研究表明,自然环境中存在一些能降解这些难降解微塑料的微生物,微生物降解无二次污染且对环境扰动少,在微塑料的去除中具有很好地应用潜力,但亦有一些局限性.综述了环境中数量最多的聚乙烯微塑料的微生物降解研究现状,着重探讨了降解效果和量化方法.基于微塑料生物分解效率普遍较低的现状,开展进一步的研究还非常有必要.     

河口-近海环境新污染物的环境过程、效应与风险

在全球变化和人类活动双重影响下,大量陆源污染物特别是备受各国政府和民众关注的微塑料、新型持久性有机污染物以及药物和个人护理品等新污染物进入水体环境并迁移扩散,对近海生态环境安全和人体健康产生了巨大影响.综述国内外微塑料、全/多氟化合物、抗生素和内分泌干扰物等新污染物在河口-近海环境中的污染来源、时空分布和迁移传输等环境过程及其影响因素,分析探讨近海水生生态系统中新污染物产生的不良生态效应和风险,提出未来研究重点应关注河口-近海环境中多种新污染物的相互作用和新污染物产生的联合生态毒理效应及造成的生态和健康风险等,为陆海统筹下的海洋污染防治和海洋经济的健康发展提供科学依据.     

九龙江口微塑料与抗生素抗性基因污染的分布特征

河口区域普遍存在微塑料（MPs）和抗生素抗性基因（ARGs）污染,同时微塑料还可能富集ARGs,从而扩大ARGs的传播范围.本研究以福建省九龙江口为调查区域,首次分析了九龙江口不同采样点水样以及沉积物中的MPs分布特征,同时测定各样品中8种常见的ARGs丰度,并对二者之间的丰度进行相关性分析.结果表明：①九龙江河口水环境中微塑数浓度范围为2~66 n ·L^-1,沉积物中含量范围（以dw计）为8~85 n ·kg^-1,85%以上的微塑料粒径在1 mm以下,微塑料材质主要为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）;②九龙江河口优势的ARGs为四环素类抗性基因tetC和tetG以及磺胺类抗性基因sul2,水中ARGs丰度随盐度增加呈递减趋势;③九龙江水体中MPs浓度、ARGs相对丰度和一类整合子基因intI1丰度呈两两正相关性,说明微塑料可能促进了水体中ARGs的传播和水平基因转移（HGT）.     

鱼油氯胺消毒过程中溴代和碘代含氮消毒副产物的生成

本研究采用鱼油作为模拟化合物，模拟微污染原水中广泛存在的生物源有机物的脂肪类组成成分，考察氯胺消毒过程中溴代和碘代含氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products,N-DBPs)的生成情况.结果表明，鱼油经氯胺消毒后，生成的溴代和碘代N-DBPs主要包括一溴乙腈(bromoacetonitrile, BAN)、二溴乙腈(dibromoacetonitrile, DBAN)、一溴硝基甲烷(bromonitromethane,BNM)、一碘乙腈(iodoacetonitrile,IAN).其中，在本研究考察范围内，BAN、DBAN与BNM的生成量会随溴离子和总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)浓度的增加而增加；当溴离子浓度为5 mg·L^-1,TOC为20 mg·L^-1时，BAN、DBAN与BNM的最大生成量分别为71.15、192.36、27.52μg·L^-1. IAN的生成量则随碘离子和TOC浓度的增加而增加；当碘离子浓度为0.5 mg·L^-1     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

中美高校环境教育比较研究

正通过比较中国和美国高校的环境教育模式,总结出网络课程教育与社区密切结合的实践教学两大特色,进而对我国高校环境教育体系中存在的专业和课程设置、学科建设提出建议。高校环境教育旨在培养能够推动整个社会环境教育的专业人才,高校学生作为实践生态文明建设的主力军,对未来促进环境教育中的公众参与机制起着重要作用~([1])。美国的环境教育由于具备完善的法律体系、专业的人才培养项目和资金支持,为其推行实施提供良好的社会保障,美国高校的环境教育专业设置和师资培训较为完善,环境课程分布广     

可持续雨水管理与海绵城市构建的美国经验

随着中国经济的快速发展,越来越多的水环境问题开始涌现。海绵城市的提出正是立足于当下中国城市内涝及相关环境问题。基于此,本文简要分析了中国城市内涝的原因及海绵城市相关构建思路,重点阐述了美国可持续雨水管理经验与守护水资源上的实际做法,并给出了美国雨水管理实例,以期为中国海绵城市建设提供参考。