基于电场控制的SMP与EPS分布和迁移

将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合,构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统,研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明:MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下,MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d,比无外加电场所用时间长6 d。与此同时,扫描电镜显示:在长期运行后,有电场情况下,膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析,发现在外加电场作用下,SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件,其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大;而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响,呈均匀分布状态。此外,SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动,从而可以有效减缓MBR膜污染,为MBR降低运行成本提供参考。     

模拟涨潮的复杂海岸类型岸线自动提取方法

传统的海岸线提取方法往往仅针对某种类型的海岸有效,对于多种类型混合海岸区域,则需要对图像分类裁剪、分别提取岸线、拼接图像才能提取出完整的海岸线,该过程不仅实现较为复杂,而且将不同类型海岸严格划分开的难度也很大,因此,本文提出了一种适用于混合海岸类型区域提取海岸线新方法——模拟海水涨潮过程的海岸线自动提取方法。首先采用波段差决策树分类分析方法（spectral difference decision tree,SDDT）对遥感影像进行分类,根据地物类型差异将各区域类别标记为"可涨潮区域"与"不可涨潮区域"两类;其次,通过计算每个斑块区域的面积,将面积小于某一预设阈值的区域块定义为噪声区域,去除所有噪声区域;然后,再通过最大矩形填充算法（maximum rectangle filling algorithm,MRFA）模拟海水涨潮逐步填充"可涨潮区域"并提取海岸线。本文方法提取的海岸线较为连续,不受地物分类结果图中的少量误分类斑块的影响。     

基于DPeRS模型的海河流域面源污染潜在风险评估

运用DPeRS（diffuse pollution estimation with remote sensing）模型对海河流域面源污染物的空间分布特征和污染来源进行遥感像元尺度解析,结合地表水质评价标准,构建了面源污染潜在风险分级方法,评估了海河流域面源污染潜在风险.结果表明：污染量上,海河流域总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）和化学需氧量（COD）面源污染排放负荷分别为429.2、25.7、288.3和1017.0 kg ·km^-2,入河量分别为2.5万t、1597.2 t、1.7万t和6.6万t;污染类型上,农田径流是海河流域最主要的氮磷型（TN、TP和NH₄⁺-N）面源污染源,对于COD指标,城镇生活是首要污染类型,其次为畜禽养殖;空间分布上,海河流域中部和南部地区面源污染负荷较高,此区域也是该流域面源污染高风险集中分布区,氮磷型面源污染高风险区域分布相对较为集中,化学需氧量型则较为零散;海河流域有36%以上的区域存在氮磷型面源污染风险,有2.94%的区域存在化学需氧量型面源污染风险.     

不同光照和磷水平下两种沉水植物磷富集和钙磷含量的比较

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO₃-P共沉淀,将水体磷迁移到基质,避免植物腐烂后的二次污染.但沉水植物形成CaCO₃-P共沉淀的能力依赖植物种类和环境条件.本研究以菹草和粉绿狐尾藻为研究对象,设置无机添加磷质量浓度（0、0.2和2mg·L^-1）和光照强度[66 μmol·（m²·s）^-1和110 μmol·（m²·s）^-1]两个变量,测定其培养一周后植物相对生长速率、植株总磷、植株灰分磷和钙磷的含量,以比较不同植物富集水体磷的实际能力和植物腐败后对水体磷增加的影响.结果表明：①菹草在各种培养条件下的相对生长速率显著高于粉绿狐尾藻,在外源性磷质量浓度为2mg·L^-1和光照强度为66 μmol·（m²·s）^-1时,相对生长速率达到最大;②无机磷添加显著影响了两种植物的灰分总磷（菹草95.681%和粉绿狐尾藻85.432%）,2种沉水植物灰分磷中Ca-P含量最高值均出现在高磷水平;③菹草的干重磷在各种处理下都低于粉绿狐尾藻,但是灰分总磷和Ca-P在高磷水平大于粉绿狐尾藻.结果表明,菹草、粉绿狐尾藻在生长期间均能有效吸收磷,但2mg·L^-1质量浓度下菹草对水体磷的实际去除能力大于粉绿狐尾藻.     

郑州市典型工业企业VOCs排放特征及风险评估

为了解郑州市不同行业企业挥发性有机物(VOCs)污染特征及潜在危害,通过Summa罐和气袋采集样品,之后采用GC-MS/FID对样品进行测定分析.结果表明:郑州市包装印刷企业排放VOCs组分主要为含氧VOCs(OVOCs),包括乙酸乙酯和异丙醇,占比93.1%以上;汽车制造、家具制造和涂料生产企业VOCs组分主要为芳香烃,占比为33.5%～90.0%,以间/对-二甲苯、邻-二甲苯和乙苯为主;食品加工企业VOCs中卤代烃占比较高,为52.3%;橡胶企业VOCs主要为卤代烃和烷烃,占比分别为25.5%和28.8%;石墨碳素企业VOCs主要为芳香烃和OVOCs,占比分别为28.5%和24.1%.对比以往研究发现,郑州市与其他城市溶剂使用企业VOCs排放特征较为类似,但由于生产工艺及原辅料使用不同,相同行业企业中不同环节VOCs组分存在差异.风险评估结果显示,各企业排放的VOCs组分对臭氧生成潜势(OFP)和危害指数(HI)贡献具有一定正关联性,尤其苯、甲苯、乙苯及二甲苯等C_6～C_8芳香烃对OFP和HI贡献较大.汽车制造企业3号和家具企业5号HI值分别为1.18和2.74,均高于EPA规定限值,主要与该企业生产过程中使用溶剂型原辅料有关,且排放的主要以芳香烃为主,尤其苯、甲苯、乙苯、二甲苯和三甲基苯等C_6～C_9苯系物对HI和OFP的贡献较高,今后需重点管控溶剂型企业VOCs的排放.     

城市河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状与污染行为

河流是微塑料从陆地向海洋传输的关键路径,在近年来得到了越来越多的研究重视.但实际上,目前关于城市不同区域河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状及污染行为研究仍十分有限,相关问题依然不甚清晰.本文以上海市中心城区及郊区城镇区域的8条河道作为研究对象,共采集16个河道表层水及沉积物样品,采用高速摄像仪和傅立叶红外变换光谱仪鉴定样品中微塑料的丰度、尺寸、颜色、形状和类型等特征.结果表明,上海市城市河道表层水中微塑料的平均丰度为(7.5±2.8)个·L~(-1),而沉积物中微塑料的平均丰度(以湿重计)则达到了(1 575.5±758.4)个·kg~(-1).微塑料尺寸越小丰度越高.其中,低于500μm、纤维状、透明色和聚酯类的微塑料始终在上海市城市河道中占据主导地位,但沉积物中的微塑料分布更具多样性.相对于国内外其他城市河道中的微塑料污染,上海市城市河道中的微塑料污染较为严重.不同城市河道中,微塑料的形状和聚合物类型分布受到来源(主要为洗衣废水、个人护理产品和塑料废弃物等)、水动力学条件和本身理化性质等各种因素的较大影响.还进一步讨论了城市河道中微塑料的污染行为(来源、传输与归趋),并解析了各种环境因子对其造成的潜在影响.     

邢台市区道路可悬浮灰尘重金属污染特征及来源识别

为探究工业企业转型城市的道路可悬浮灰尘中重金属的来源特征,在邢台市区采集50份道路灰尘样品,利用X-Ray荧光光谱仪测定可悬浮灰尘中Cr、 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 As和Pb的含量,采用富集因子法评价重金属的污染水平,利用相关分析、主成分分析和聚类分析判别重金属之间的关系,识别其可能来源.结果表明,Co、 Cu、 Zn和Pb的平均含量是其相应河北省土壤背景值的2倍以上.富集因子评价结果显示,邢台市道路可悬浮灰尘中Co、 Cu、 Zn和Pb整体呈现中度富集,Ni、 As、 Cr和Mn无富集或轻微富集.综合样品中各重金属元素的含量特征与多元统计分析结果,邢台市区道路可悬浮灰尘中Cr、 Mn和Ni主要来源于自然和工业混合源,Zn、 Pb和Cu来源于交通和燃煤源,As来源于自然源,Co主要受工业活动的影响.     

互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响

互花米草是河口湿地典型的入侵物种,为了探究互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响,以闽江口秋茄湿地、闽江口芦苇湿地和漳江口白骨壤湿地3个典型的湿地为研究对象,分别对互花米草入侵前后土壤铁还原菌群落进行测定与分析.结果表明：①互花米草入侵使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁还原菌多样性升高,使秋茄湿地铁还原菌多样性降低;②互花米草入侵白骨壤湿地后拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度显著降低,变形菌门（Proteobacteria）铁还原菌的相对丰度显著提高（p<0.05）;③互花米草入侵使湿地土壤铁还原菌的优势菌属发生演替.互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌属除硫单胞菌（Desulfuromonas）的丰度显著降低成为非优势菌属,而厌氧粘细菌（Anaeromyxobacter）的丰度显著提高成为第三优势菌属;白骨壤湿地中互花米草入侵后拟杆菌属（Bacteroides）的丰度显著降低成为非优势菌属;④环境因子及碳组分影响湿地土壤铁还原菌的相对丰度,Geobacter的相对丰度与可溶性有机碳、土壤微生物量碳均呈显著负相关（p<0.01）,Halothiobacillus的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈显著正相关（p<0.05）,与土壤微生物量碳（MBC）呈显著负相关（p<0.05）.研究结果可为治理互花米草过程中微生物多样性的恢复提供科学依据.     

基于韧性理念的海岸带生态修复规划方法及应用

生态修复是海岸带空间规划的重要组成部分,而韧性理念中有关规划-吸收-恢复-适应的演化规律对于海岸带生态修复具有重要的指导意义。以沙化较为典型的海南木兰湾海岸带区域为例,开展海岸带国土空间生态修复规划的方法及应用研究,基于沙化脆弱性和生态系统服务的空间耦合分析划分不同类型空间,并分区制定生态修复规划方案。研究结果表明：（1）沙化脆弱性高的区域主要是旱地和沙地,面积达21.8%,生态系统服务高的区域主要是林地、水域、湿地,面积达67.5%。（2）重建修复区主要位于鱼塘、旱地一带,占总面积的16.4%;人工辅助修复区主要位于旱地以及迎风面一带,面积达5.5%;适度开发区多为基本完全沙化区域,面积为15.8%。相关评估结果和生态修复规划方案能够揭示生态系统各关键因子之间的胁迫-响应机理,为海岸带沙化区域的生态修复及恢复提供科学支撑。