城市生态系统代谢的能值研究进展

城市环境问题的深层原因是城市代谢过程出现了问题.城市代谢研究,是分析城市在人类各种活动影响下,如何将取自生态系统的物质和能量进行转换、利用与处理的过程,成为评价城市可持续发展的重要依据.早在19世纪末,就有有关能量流分析社会代谢的概念;近期最具代表性的是HowardT.Odum.首先从城市代谢研究的兴起和发展出发,然后分环境评价、空间层面、动态模拟三方面,对Odum的能值方法在城市代谢分析中的应用进行了回顾.环境评价方面以生态经济学为理论基础,提出发展具有生物物理基础的能值方法,对城市代谢的生态评估更为恰当;空问层面结合景观生态学,为区域空间规划提供了参考,并指出土地利用变迁与社会代谢间的相关性研究为当前的核心问题;动态层面仍以系统生态学建立整合性系统模型为基础,但空间系统模拟方法的发展仍处于起步阶段.各个学科与方法的整合促进了城市代谢研究的进一步深化.最后,建议未来应用能值研究城市代谢的4个研究方向有:(1)城市代谢与可持续发展之间相互关系的研究;(2)城市代谢与土地利用变迁相互驱动的模型发展;(3)基于代谢过程的城市管理对策研究;(4)全球环境变迁对土地利用和城市代谢的影响.     

磁赤铁矿/多羧基有机酸体系中五氯酚的异相光化学降解

自然界广泛存在的铁氧化物与多羧基有机酸在光照条件下能够由内源自身生成活性物过氧化氢,构成异相类Fenton体系降解污染物.在实验室构建了由磁赤铁矿和多羧基有机酸组成的光化学体系,研究了五氯酚在此体系中的降解和脱氯.结果表明,五氯酚在此异相光化学体系中的降解效率受波长范围、有机酸种类和氧气的显著影响.在UV-A波长范围,五氯酚具有较高的光降解效率.草酸能够显著促进五氯酚在磁赤铁矿中的异相光降解,但柠檬酸不具有此作用.氧气是体系中生成各种含氧活性物的必要条件.五氯酚在此体系中的降解遵循一级反应动力学.最佳实验条件下,五氯酚1 h的降解率可达80%以上,脱氯率可达35%以上.对体系主要活性物过氧化氧的定量研究较好的解释了体系在各种条件下的活性差异.     

北江河水中抗生素抗性基因污染初步研究（Preliminary Studies on the Pollution Levels of Antibiotic Resistance Genes in the Water of Beijiang River, South China）

环境中细菌的耐药性,尤其是对抗生素的耐药性已成为影响生态环境的重要因素.论文采用抗生素抗性平板法调查了北江河水中四环素、红霉素及磺胺类这3类抗生素耐药性细菌的存在,采用定性PCR及荧光定量PCR方法分别研究了该水域sul1和sul2这2种磺胺类抗生素抗性基因(ARGs)的存在和含量水平.结果表明,所采集北江水域的9个样品中有5个对四环素有耐药性,7个对红霉素有耐药性,8个对磺胺二甲嘧啶有耐药性;定性PCR实验并经基因测序结果证实,5个样品含有sul1,4个样品含有sul2.进一步的PCR定量分析结果显示,7个样品中均检出sul1和sul2磺胺抗性基因,它们与内对照基因16S-rRNA表达量比值分别在10-2.56~10-0.52及10-3.25~10-1.24范围内,该结果显著高于美国科罗拉多州北部河流的研究结果.此外,数据分析也发现,sul1和sul2磺胺抗性基因的含量水平与该区域水中磺胺含量分布具有一定的相关性,表明外源性抗生素对河流的污染是诱导抗性基因的重要因素.     

多溴联苯醚的生物富集效应研究进展

研究污染物的生物富集效应对于预测污染物在生物体内的含量、建立环境标准以及评估污染物的生态风险具有重要的意义.论文结合近年来国内外有关多溴联苯醚(PBDEs)的生物富集及其沿食物链(网)生物放大效应的研究文献,对PBDEs的生物富集效应进行了综述.文献计算的生物富集因子(BAFs)、生物-沉积物/土壤生物富集因子(BSAFs)和生物放大因子(BMFs)表明,生物对大多数PBDEs具有生物富集作用,且生物对PBDEs的富集能力与其生物进化等级及其营养级有关.文献计算的营养级放大因子(TMFs)表明,大多数PBDE单体可以在食物网上产生生物放大效应,但只有较少单体具有统计上的显著性.生物的生理生化参数、化合物本身的特性以及环境条件等因素影响了PBDEs在生物体内及食物链(网)上的富集与放大.     

广东省农业氮足迹分析

为对农业生产氮素利用和排放情况简单直观而又全面地评估,基于修正的N-Calculator模型的基础上,结合农业生产系统中的氮素流动过程,计算了广东省农业氮足迹.研究发现,该省农业氮足迹的主要来源是化肥施用和养殖业饲料,2010年,两者合计占约81%以上.近20年来,农业氮足迹总量上升了45%,按用地平均更增长了88%,增速最快的是来自非农业部门的大气沉降氮,年增速8.5%,农业能源氮足迹是另一增长较快的项目,增幅为107%.污染氮足迹已占到总足迹的31%,主要是因为土壤的氮素流失.另外,2010年,与农业活动相关的其他部门的农业隐含氮足迹为207209.79t,约为农业氮足迹的17%.     

东江表层沉积物中的有机磷系阻燃剂

采用索氏抽提,HLB固相萃取柱分离净化和气相色谱质谱联用仪(GC-MS-EI/SIM)的分析方法对采自东江的17个沉积物中的8种有机磷系阻燃剂(OPFRs)的浓度及分布进行研究.结果表明,所有样品中均检测到了OPFRs,其总浓度为1.52~86.17ng/g.三(1-氯-2-丙基)磷酸酯(TCPP)为最主要污染物,最高浓度达51.64ng/g,其后为三苯基磷酸酯(TPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCP),最高浓度分别为22.03,9.51,6.09ng/g,而其他烷基类OPFRs除三乙基磷酸酯(TEP)外未被检出.OPFRs总浓度和与总有机碳(TOC)存在极显著的相关性(r=0.74,P＜0.001),说明沉积物中TOC的含量对有机氯代磷系阻燃剂的分布起重要作用.尽管东江沉积物中的OPFRs含量(均值25.43ng/g)远低于多溴联苯醚(PBDEs)含量(均值588ng/g),但随着PBDEs的全球禁用,相关有机磷系阻燃剂的污染态势需要引起更多关注.     

台州水系表层沉积物典型POPs污染现状及生态风险

为探讨典型废物拆解地工业结构转型期环境POPs(persistent organic pollutants,持久性有机污染物)污染特征变化情况,使用气相色谱/高分辨质谱法测定了台州水系表层沉积物中PCDD/Fs(二英类)、dl-PCBs(共平面多氯联苯)和PBDEs(多溴联苯醚),并利用主因子分析等手段分析了其来源. 结果表明,台州椒江和金清闸海湾2387-PCDD/Fs毒性当量浓度(以WHO₂₀₀₅-TEQ计,下同)中位值分别为3.18和1.91 ng/kg,dl-PCBs毒性当量浓度分别为0.26和0.62 ng/kg,w(∑PBDEs)分别为22.5和19.7 μg/kg,处于我国和全球河流(海湾)表层沉积物POPs污染的中等水平,低于其他电子废物拆解地等严重污染区. 台州河流(海湾)表层沉积物PCDD/Fs主要来源于燃煤,dl-PCBs主要来源于历史上多氯联苯的使用或电子废物拆解活动,PBDEs主要来源于相关阻燃剂的使用和电子废物拆解活动. 位于化工园区排水口的YTZ采样点PCDD/Fs和dl-PCBs的毒性当量浓度分别达到6.54×104和7.84×103 ng/kg,污染可能来源于化工废料加工和再生金属生产,表明台州在工业结构转型期出现的新POPs污染源,应引起重视. 台州部分表层沉积物样品中的PCDD/Fs和dl-PCBs的总毒性当量浓度超过美国和加拿大的沉积物质量指导值,存在一定的生态风险.      

废弃膨润土制备碳纳米材料及其吸附性能

将吸附结晶紫后的废弃膨润土在氮气保护下600℃加热3 h,用HF和HCl洗掉其中的膨润土片层,得到了一种新型碳纳米材料.对碳材料进行了XRD、TEM、N2吸附-脱附表征,研究结果显示,该材料石墨化程度较高,其2θ角在26.1°处有明显的峰衍射,接近于石墨烯在26.48°的峰;TEM表征结果显示碳材料为薄层皱褶结构.N2-BET测得所制材料比表面积为77.6 m2·g-1.对比了该碳材料和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性膨润土以及减电荷四甲基氯化铵(TMA)改性膨润土常温下吸附硝基苯的效果,发现该材料对硝基苯吸附效果远胜于两种改性膨润土.吸附热力学实验显示吸附过程为放热和熵减少的自发过程.     

我国腾冲大气PAHs的可能来源分析

2005年10月22日至2006年10月21日,在云南腾冲一典型背景点进行了每周一次的大气采样,以监测季风期东南亚地区生物质燃烧导致的多环芳烃(PAHs)的输入状况.结果表明,监测期内总PAHs含量为43.1~156ng/m3 (平均值为87.9ng/m3).其中气相PAHs均值为85.8ng/m3,无明显的季节变化;颗粒相PAHs均值为2.35ng/m3,在春季出现显著高值,可能与东南亚生物质燃烧释放的PAHs在南亚季风作用下向腾冲的跨境迁移有关.颗粒相PAHs以毒害性较大的高环PAHs化合物为主,其在偏远地区生态系统中的累积可能带来一定的生态风险.     

珠江入海口水体中多氯联苯的分布特征及其来源分析

为评估珠江三角洲水体中PCBs(多氯联苯)的污染水平及其生态环境影响,于2005年3月—2006年2月,采集并分析了珠江八大入海口水体中PCBs的残留状况. 结果显示,珠江八大入海口水体中ρ(PCBs)为0.19～7.04 ng/L,其中三氯联苯和四氯联苯占PCBs总量的70%以上,约40%的水样(主要为7—12月样品)ρ(PCBs)高于或接近我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的限值(2 ng/L). 组成分析及主成分分析结果表明,珠江入海口水体中PCBs的分布特征与我国#1PCBs及国外Aroclor 1242和Aroclor 1016产品相近,低氯产品#1PCBs及Aroclor 1242和Aroclor 1016可能是水体中PCBs污染的主要来源,而废弃电容器、沉积物再悬浮、大气沉降及废水处理厂排放等输入源是水体的重要贡献者.