臭氧和干旱交互作用对杨树叶片抗氧化酶活性的影响

地表臭氧(O_3)污染和干旱成为严重威胁植物正常生长的主要环境胁迫因子.本文研究3种O_3浓度(CF:过滤空气O_3;NF:未经过滤的环境空气;NF40:NF+40 nmol·mol-1O_3)和2种水分处理(充分灌溉;干旱,60%灌溉)及其交互作用对敏感性杨树品种‘546’(Populus deltoids cv.55/56×P.deltoides cv.Imperial)叶片饱和光合速率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量的影响.结果表明,O_3浓度升高显著降低饱和光合速率,干旱处理对饱和光合速率的影响不显著,O_3和干旱的交互作用显著.干旱显著降低过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,且随着处理时间的延长CAT和SOD活性降低显著.处理时间的延长也显著降低抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加了可溶性蛋白含量.过氧化物酶(POD)不受O_3、干旱及O_3与干旱交互作用的显著影响.O_3处理以及O_3与干旱的交互作用均未对抗氧化酶活性产生显著影响.该研究结果为应对环境变化背景下O_3浓度升高与干旱加剧对杨树的伤害提供科学依据.     

2019年国庆节前后北京气态氨和气溶胶铵盐浓度的同步观测

我国自2013年实施《大气污染防治行动计划》以来,大气细颗粒物（PM_2.5）特别是硫酸盐浓度迅速下降,但硝酸盐浓度降幅较小,大气中过量的氨气（NH₃）是维持硝酸盐居高不下的主要因素.迄今,我国生态环境部门尚未将NH₃纳入常规观测,以往有关NH₃和气溶胶铵盐（NH₄⁺）的研究多是分别进行的,缺少同步观测.由于NH₃和NH₄⁺在大气中可互相转化,只测量其中一种相态很难全面了解它们的动态变化.本研究基于酸涂覆的蜂窝型扩散管和膜采样串联系统,同步测量了2019年国庆节前后北京城区大气NH₃和NH₄⁺浓度,时间分辨率为2 h（PM_2.5>35 μg·m^-3）~5 h（PM_2.5<35 μg·m^-3）.结果表明,采样期间NH₃和NH₄⁺平均浓度分别为（4.1±2.9）μg·m^-3和（1.7±1.4）μg·m^-3,且二者均与PM_2.5、CO和NO₂呈现相似的时间变化规律.NH₃浓度在早晨（05：30~08：30）和夜间（21：30~05：30）较高,这种双峰日变化特征在污染天（PM_2.5>75 μg·m^-3）最为明显.NH₃浓度在污染天17：30~21：30存在明显的低谷,这主要与有利的扩散条件有关（平均风速6 m·s^-1）.NH₄⁺浓度的日变化特征与NH₃差异较大,NH₄⁺浓度在非污染天（PM_2.5<75 μg·m^-3）17：30~21：30出现明显峰值,期间NH₃浓度较低,而NO₂浓度较高.在非污染天,NH₃浓度是NH₄⁺的2.8倍;而在污染天,由于气粒转化加速,大气NH₃浓度低于NH₄⁺（NH₃/NH₄⁺=0.8）.国庆节前大气NH₃、CO、NO₂、SO₂和PM_2.5浓度超过国庆后的幅度分别为54.2%、40.4%、33.3%、0.0%和49.4%.国庆节前虽然实施了减排行动,但极端不利的静稳天气导致大气环境容量下降,掩盖了污染物减排的效果,导致大部分污染物浓度不降反升.     

中国典型土壤中铅的生物可给性的影响因素分析与健康风险评估

土壤铅污染及其危害备受关注。作为评估其对人体健康风险的科学指标之一,土壤铅的生物可给性的影响因素仍不甚明确。采集中国5种典型土壤(红壤、褐土、黑土、棕壤和黄壤),根据国标中一类建设用地的管制值制备成800 mg·kg^-1的铅污染土壤样品,利用先进的基于生理学的体外试验方法(改进的PBET模型)研究经口部摄入的土壤铅的生物可给性及其对人体的健康风险,进而从土壤理化性质和铅的赋存形态角度,全面综合地探讨土壤铅的生物可给性的影响因素,并分析不同土壤间差异的原因。结果表明,土壤铅在胃阶段的生物可给性为72.7%—82.6%,各类型土壤间差异极显著,其中红壤较高而黑土较低;进入小肠阶段后,土壤铅的生物可给性极显著降低至22.8%—27.7%,各类型土壤间无显著差异。土壤铅对人体的健康风险评估结果与之相同。对儿童而言,土壤铅在胃阶段的非致癌风险达到可接受限值的2.1倍;且整体而言,土壤铅对儿童的非致癌风险平均达到成人的7.6倍,必须加以重视。此外,土壤铅的生物可给性与土壤pH、有机质质量分数和迁移系数均存在高度显著相关性,其中,土壤pH是影响土壤铅在胃肠道的生物可给性的主导因子。通过体外试验可直接、简便而准确地获取土壤铅的生物可给性信息,建议在今后实地的污染土壤健康风险评估工作中引入该方法。该研究成果将为铅污染土壤健康风险评估工作提供准确的科学依据与有价值的参考。     

城市大气颗粒物毒性效应及机制的研究进展

大气颗粒物（PM）严重影响人体的健康,其与人类多种疾病的发生存在着明显的暴露-效应关系.本文简述了大气颗粒物的组分和来源,从大气颗粒物的呼吸系统毒性、心血管毒性、免疫毒性、神经毒性、遗传毒性等方面,系统地阐述了其对人体健康的危害,并对大气颗粒物的毒性机制进行了总结和讨论,指出了目前相关研究中存在的问题,展望了该领域的研究趋势,为后续研究和控制大气颗粒物的健康危害提供相应的科学参考依据.     

1956-2005年窟野河径流变化及人类活动对径流的影响分析

为明确水土保持综合治理和矿产资源开发引起的水文情势演变,以黄土高原水蚀风蚀交错区的窟野河流域为研究区域,选择近50 a的径流、降雨资料,运用非参数检验、R/S、小波分析、历时曲线方法,探讨径流的变化趋势、突变和周期,并利用降雨-径流多元线性模型估算气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:径流量表现出显著减少趋势,变率为-0.11×10⁸ m³/a,跃变时间发生在1979、1996年。与基准期(1956-1979年)相比,煤炭开发期(1997-2005年)的日径流量在5%、50%和95%的频率上减少程度均较水土保持效应期(1980-1996年)大。年径流的演变在9、18、32 a存在显著的周期。水土保持效应期气候变化与人类活动对径流变化的贡献率分别为58.62%、41.38%,煤炭开发期气候变化占21.75%,人类活动占78.25%,其中采煤活动占52.27%。煤炭开采是导致窟野河径流减少的主要因素,但是气候变化的影响也不可忽视,在进行水土保持综合治理和水资源合理规划时应充分考虑。     

SCS-CN模型中土壤参数的作用机制研究

土壤参数是地表径流模型中的关键参数,对径流过程模拟有重要影响,因此有必要明确土壤参数的作用机制。论文结合SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 模型,以广泛应用的径流曲线数模型(SCS-CN) 为例,对土壤参数在SCS-CN模型中的作用进行了理论推导、分析和实例研究。分析表明,土壤饱和含水量参数与田间持水量参数的比值,是影响不同土壤湿度下地表产流能力的重要因素,两者比值越大,土壤含水量对地表产流能力的调节越弱,导致基于不同土壤模拟的地表径流量随土壤湿度的波动而上下反转。以实际流域为例,发现不同土壤数据模拟地表径流间差别的显著季节性特征;阐明该差别季节性变化的内在机制,验证了理论分析结论。为深入理解产流过程、合理选择土壤数据、模型参数优化及模拟结果解释提供了参考。     

细菌气溶胶在大气冰核核化过程中作用的研究进展

介绍了大气中细菌气溶胶的种类和浓度分布的变化特征,对冰核细菌促进冰核核化的分子生物学机制,影响成冰活性的因素以及冰核在大气冰核核化过程中作用的研究进展等做了重点介绍,对冰核细菌的生物学、分子生物学和形态学及其实际应用等方面的研究进展也做了讨论,同时也指出了今后需要进一步研究的问题,尤其是生物冰核在云和降水中作用方面的问题.     

林地大气氮沉降通量观测对比研究

以中国科学院红壤生态实验站森林微气象分站阔叶林为研究对象,采用穿透雨量法和微气象学推论法对该阔叶林地大气氮沉降通量进行了对比研究.结果表明,穿透雨量法观测2006年10月～2007年9月林地NH4+-N干沉降通量为37.66kgN/(hm2.a),NO3--N干沉降通量为18.53kgN/(hm2·a),其中NH4+-N是氮化物干沉降的主要贡献者,占总干沉降的67.0％.该研究方法所得结果与微气象学方法观测结果具有较好的一致性,表明穿透雨量法估算林地氮干沉降通量具有一定的可靠性.微气象学法与穿透雨量法观测结果共同说明研究地大气氮沉降量较高,过量的氮输入对研究地生态系统的影响值得关注.     

深圳大运会前后大气含碳气溶胶污染特征

2011年8月12~24日,深圳市成功举办了第26届世界大学生运动会.为保证空气质量,两个观测点的PM2.5(空气动力学直径?2.5μm的大气颗粒物)质量浓度均值分别为(12.99±3.73)μg/m3和(25.24±5.20)μg/m3.然而,8月24日(含)大运会结束、主要污染控制措施取消之后,PM2.5的质量浓度呈现台阶式突增,测得观测点所处位置PM2.5分别为(48.01±8.73)μg/m3和(54.05±6.53)μg/m3.为探讨大气颗粒物污染水平变化的原因,对大运会结束前后深圳市大气含碳气溶胶的变化特征进行了分析,利用元素碳示踪法对大运会结束前后的一次和二次含碳气溶胶污染水平进行估算,结果显示大运会结束后的2个观测点的一次有机碳估算浓度较大运会期间增长了55%和22%,二次有机碳分别增长了442%和169%.结合气象因素及后向轨迹聚类模型的分析结果,认为在大运会结束后的大气颗粒物浓度阶梯状增加的原因除本地污染累积外,污染气团远距离传输以及气象条件都对阶梯型污染有一定的贡献.     

土壤中金属的生物可给性及其动态变化的研究

土壤中金属的生物可给性常应用于人体健康风险评价,如能准确地判定土壤中金属在胃肠阶段不同时间的溶出动态,研究者就可以更好地分析其对人体的健康风险。本文采集5种不同地区的重金属污染的土壤,利用改进的PBET方法,分别在胃阶段的20、40、60、80 min以及小肠阶段的1、2、3、4、5 h时取样并分析,探究土壤中8种金属元素（As、Al、Cd、Cr、Fe、Mn、Ni、Pb）的生物可给性和溶出动态,探讨造成金属溶出动态变化的影响因素,对其溶出机理进行初步探究。研究结果表明,Fe、Al的生物可给性较低,并且在胃肠阶段差异较小。与胃阶段相比,土壤中Pb、Cd的生物可给性在小肠阶段明显降低,而As、Mn、Cr、Ni的生物可给性在小肠阶段均升高。升幅最大的两个元素是Ni、Cr,其小肠阶段的平均生物可给性分别升高61.4%、29.9%。在溶出量随时间变化方面,在胃阶段,假定1 h时溶出率为100%。20 min时,土壤中Fe、Ni的平均溶出率较低,分别为59.3%、56.8%,其他6种金属元素的平均溶出率在71.2%~79.5%。As、Cd、Pb的溶出速率是先快后慢,Cr和Ni的溶出速率是先慢后快,而Fe、Mn、Al的溶出速率基本保持不变。在小肠阶段,假定4 h时溶出率为100%。Al、As、Cd、Mn的溶出率基本不变。1 h时,土壤中Cr（土壤A除外）、Ni的平均溶出率最低,分别为31.5%、32.7%,而5 h时,Fe、Cr、Ni的溶出率还在升高。由此可见,土壤中不同金属元素的生物可给性以及溶出动态是有明显差异的。