遥感技术在水生态环境管理的应用与前景

随着遥感数据源的不断丰富,遥感技术不断提高,可以解决越来越多的水环境问题。指出了当前水生态环境管理方面的主要需求,结合目前遥感技术的发展,对国内外的水环境遥感研究进展进行综述。以湖泊富营养化监测与评估、核电站温排水遥感监测及城市黑臭水体遥感监测为案例,具体阐述遥感在水环境管理中的应用方法及成效。未来水生态环境管理发展趋势将以水污染防治为主向水污染防治和水生态修复与保护并重发展。基于此趋势,提出遥感在水生态修复的应用潜力,利于更多地方部门积极有效应用遥感技术,解决水生态环境问题。     

Health risk assessment of heavy metals in Cyprinus carpio (Cyprinidae) from the upper Mekong River

The purposes of this research are to quantify the concentration of heavy metals (Zn, Cu, As, Pb, Cd, and Hg) in the water and fish tissues of common carp (Cyprinus carpio) in the upper Mekong River and to thereby elucidate the potential dietary health risks from fish consumption of local residents. Surface water and fish tissues (gill, muscle, liver, and intestine) from four representative sample areas (influence by a cascade of four dams) along the river were analyzed for heavy metal concentrations. Results revealed that the levels of heavy metals in fish were tissue-dependent. The highest Cu and As levels were found in the liver; the highest Zn and Pb levels occurred in the intestine, and the highest Hg level was found in the muscle. The total target hazard quotient (THQ) value for residents is > 1 for long-term fish consumption, and local residents are, therefore, exposed to a significant health risk. Results from the current study provide an overall understanding of the spatial and tissue distribution of heavy metals in water and fish body along the upper Mekong River under the influence of cascade dams and highlight the potential health risk of As for the local residents of long-term fish consumption.

     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

基于超效率DEA模型的三峡库区生态效率评价及空间演化格局分析

本文基于2010—2017年的统计数据,首先采用超效率DEA模型对三峡库区26个区县的生态效率进行测算,然后运用空间自相关分析方法对三峡库区生态效率的演化格局进行了实证分析,探索三峡库区生态效率的时空动态演变特征。研究表明:2010—2017年三峡库区生态效率平均水平处于0.5601～1.1920,整体呈现波动性变化趋势,生态效率在一定程度上有所改善,但是整体水平仍然较低;从区域层面看,各个区县间生态效率水平不平衡,空间分布上呈现"西高东低"的非均衡性特征。局部空间自相关分析表明,三峡库区2010—2017年集聚性呈逐渐减弱态势,空间异质性逐渐增加,整体的生态效率差异变大。最后依据实证研究分析结果,本文对如何提升三峡库区生态效率提出了相应的政策建议。     

国家海洋生态环境保护“十四五”战略路线图分析

2018年,国家海洋生态环境管理体制重组,为系统推进海洋生态环境质量改善奠定了基础。本文基于美丽中国建设的战略目标,在分析海洋生态环境保护现状、问题以及形势的基础上,提出坚持陆海统筹、区域联动、分区防控和精准治理的原则,建议协同推进"污染防治、生态修复、风险防范、能力建设、国际合作"五大领域任务,重点建设"法律规范、空间管控、标准规范、目标责任、许可管理"五大体系,最终实现"十四五"国家海洋生态环境保护目标。     

城郊关键带土壤中溶解性有机质的光谱特性及其时空变异

溶解性有机质(DOM)作为地球关键带中物质与能量循环的重要活性组分,其与关键带中诸多重要环境过程有着密切关系.本研究以宁波樟溪流域作为城郊关键带的典型代表区域,采集土壤样品,结合紫外可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)进行特征表征,分析不同类型土壤中DOM的分布特征、影响因素和季节性变化规律.主要结果如下:林地DOC平均含量均大于耕地,其中林地秋季(15.4 mg·L~(-1))林地春季(12.5 mg·L~(-1));耕地秋季(11.9 mg·L~(-1))耕地春季(11.4 mg·L~(-1));DOM结构在紫外可见光谱下表现为耕地DOM芳香化程度(SUVA_(254))、疏水性组分(SUVA_(260))和分子量(S_R)较林地大,其中耕地秋季最为突出;三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)把土壤DOM分为5种组分,主要以富里酸类物质为主(C_1、C_3、C_5),也含有色氨酸、酪氨酸类蛋白质(C_4)和腐殖酸(C_2)等物质,其中耕地春季的腐殖化程度最大,耕地秋季比春季含有较多类蛋白质,林地较耕地含有更多的类蛋白质,林地春秋两季中DOM结构变化不大.     

CWPO体系中污泥炭催化降解头孢氨苄废水

通过加入正丁醇以共沸蒸馏法对剩余污泥进行脱水,再对污泥进行干燥、焙烧和改性得到污泥炭催化剂.将污泥炭催化剂用于催化湿式过氧化氢氧化体系,处理头孢氨苄废水.采用响应面法中的中心组合设计实验,考察反应温度、初始pH和过氧化氢投加量对TOC降解率的影响,反应温度和过氧化氢投加量具有显著交互作用.在最佳实验条件下(T=50℃、pH=3.00、H_2O_2=0.071 mol·L~(-1)),TOC去除率为59%,接近预测的TOC去除率(60%),在95%的置信区间内,说明该模型可靠.SEM、TEM、TPD-MS、XPS和FT-IR等分析结果表明污泥炭表面存在纳米尺寸片状结构,这种结构中存在酚羟基、羰基、羧基等活性官能团和醌类结构,且ICP-OES、EDAX和~(57)Fe穆斯堡尔谱等分析结果表明,污泥炭中含有不同价态的Fe,能有效地催化过氧化氢分解,将头孢氨苄转化为苯甲酸、丁二酮等小分子物质,再进一步完全氧化.     

UV-254 nm活化过硫酸盐降解麻黄碱的影响因素和机理

采用UV-254 nm活化过硫酸盐高级氧化技术去除水中污染物麻黄碱(EPH),并研究了其降解动力学过程和降解机理.考察了过硫酸盐(PS)投加量、EPH的初始浓度、不同pH值及不同离子(HCO~-_3、NO~-_3、Cl~-)对降解效果的影响.结果表明,UV-254 nm活化过硫酸盐工艺能有效去除实验条件下的EPH,其氧化降解反应符合二级动力学方程.EPH去除率随着PS投加量的增加而增大.pH对降解反应有较大的影响,在pH=7的条件下,反应速率最快,表观反应动力学常数(k_(obs))为0.467 min~(-1).进一步研究表明,HCO~-_3、NO~-_3和Cl~-对EPH的降解都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度依次为Cl~- NO~-_3 HCO~-_3.通过UPLC-MS/MS鉴定了麻黄碱降解的中间体,并提出了可能的降解机理和转化途径.     

Catalytic oxidation of CO over Pt/Fe3O4 catalysts: Tuning O2 activation and CO adsorption

• Strong metal-support interaction exists on Pt/Fe₃O₄ catalysts. • Pt metal particles facilitate the formation of oxygen vacancies on Fe₃O₄. • Fe₃O₄ supports enhance the strength of CO adsorption on Pt metal particles. The self-inhibition behavior due to CO poisoning on Pt metal particles strongly impairs the performance of CO oxidation. It is an effective method to use reducible metal oxides for supporting Pt metal particles to avoid self-inhibition and to improve catalytic performance. In this work, we used in situ reductions of chloroplatinic acid on commercial Fe₃O₄ powder to prepare heterogeneous-structured Pt/Fe₃O₄ catalysts in the solution of ethylene glycol. The heterogeneous Pt/Fe₃O₄ catalysts achieved a better catalytic performance of CO oxidation compared with the Fe₃O₄ powder. The temperatures of 50% and 90% CO conversion were achieved above 260°C and 290°C at Pt/Fe₃O₄, respectively. However, they are accomplished on Fe₃O₄ at temperatures higher than 310°C. XRD, XPS, and H₂-TPR results confirmed that the metallic Pt atoms have a strong synergistic interaction with the Fe₃O₄ supports. TGA results and transient DRIFTS results proved that the Pt metal particles facilitate the release of lattice oxygen and the formation of oxygen vacancies on Fe₃O₄. The combined results of O₂-TPD and DRIFTS indicated that the activation step of oxygen molecules at surface oxygen vacancies could potentially be the rate-determining step of the catalytic CO oxidation at Pt/Fe₃O₄ catalysts. The reaction pathway involves a Pt-assisted Mars-van Krevelen (MvK) mechanism.