典型工业区土壤多环芳烃污染特征及影响因素

为完善我国典型工业区土壤多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)污染特征数据库,系统采集了成都市4个典型石油加工类工业区表层土壤样品,采用高效液相色谱法分析16种美国环保署优先控制PAHs的含量和组分特征.结果表明,4个工业区表层土壤(0～30 cm)中多环芳烃总含量范围为191. 2～1 604. 2μg·kg-1,平均含量(583. 6±365. 6)μg·kg-1;各工业区土壤PAHs均主要以中环PAHs和高环PAHs为主,各单体PAHs中以菲、芘、荧蒽和苯并[b]荧蒽为主要特征因子,且均存在潜在的污染风险.同时,采用数理统计方法分析土壤有机质及土壤颗粒粒径与PAHs含量的相关性,并揭示土壤PAHs赋存影响因素.结果表明,在土壤污染含量较高地块,土壤有机质是PAHs较好的吸附剂,能够在一定程度上预测土壤PAHs的迁移转化行为及土壤生态风险(PAHs致癌性);与有机质相比,土壤粒径与PAHs的相关性较低,总体表现为砂粒与PAHs含量无显著相关性,粉粒与之弱正相关,黏粒与之弱负相关.通过本研究,为此类区域的土壤修复实践或学术研究提供依据.     

扬州市不同功能区表层土壤中多环芳烃的含量、来源及其生态风险

对扬州市6个不同功能区（公园、菜地、文教区、居民区、加油站和工业区）共59个表层土壤样品（0~10 cm）中15种美国环境保护署优控的多环芳烃（PAHs）的含量和来源进行了分析,并利用苯并[a]芘（BaP）毒性当量浓度（TEQ_BaP）评价了土壤中PAHs的生态风险.结果表明,扬州市土壤中Σ15PAHs总量范围为21~36118 μg·kg^-1,中值为295 μg·kg^-1,PAHs组成中以4~6环为主.不同功能区Σ15PAHs总量平均值高低顺序为工业区 > 加油站 > 文教区 > 菜地 > 居民区 > 公园.相关性分析表明,整个扬州市土壤中Σ15PAHs总量与土壤总有机碳（TOC）（P<0.05）和黑碳（BC）（P<0.01）含量都呈显著性正相关,但除了加油站土壤中Σ15PAHs总量与BC含量呈显著性正相关（P<0.01）外,不同功能区土壤中Σ15PAHs总量与TOC、BC含量都无显著相关性.特征比值法结果表明,不同功能区土壤中PAHs来源虽有些差异,但都主要来源于石油泄漏以及石油、煤和生物质等的燃烧.扬州市土壤中15种PAHs总TEQ_BaP值的范围是2~4448 μg·kg^-1.以荷兰土壤环境标准中的10种PAHs总TEQ_BaP值33 μg·kg^-1为标准,扬州市有45.8%的土样超标,各功能区点位超标率高低顺序为工业区（70%） > 加油站（60%） > 文教区（55.6%） > 菜地（50.0%） > 居民区（30%） > 公园（10%）.因此,扬州市不同功能区中都有部分表层土壤存在潜在的生态风险,工业区和加油站风险相对较高,而居民区和公园风险相对较低.     

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

生物炭负载P掺杂g-C3N4复合光催化剂制备及其对萘光催化降解机制

采用农业资源废弃物玉米秸秆为生物质原材料,双氰胺为前驱物,（NH₄）₂HPO₄为磷源,通过高温煅烧和浸渍法成功制备了可循环使用的生物炭负载P掺杂g-C₃N₄复合光催化剂,并采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见漫反射（UV-vis DRS）和光致发光光谱（PL）等手段对所制备样品的化学结构、表观形貌和光学特性进行了表征.结果表明,成功将P元素引入g-C₃N₄结构中,可有效改变其能带结构,降低其光生载流子复合几率;此外,生物炭作为载体,具有较好的稳定性和特殊的光电性能,不仅有利于g-C₃N₄的光电荷分离,还可提高其对可见光的响应能力.选取多环芳烃萘作为研究对象来探究不同种类光催化剂的光催化性能及对萘的去除效率.结果表明,质量比为1：1的生物炭负载P掺杂g-C₃N₄对萘表现出了最优的光催化性能,去除率为76.41%,一级动力学反应速率常数为0.0084 min^-1,是纯g-C₃N₄的3.1倍.此外,通过自由基捕获实验提出了光催化降解萘的可能机理.     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

甘南高寒草甸植物群落物种多度分布特征

为分析甘南高寒草甸植物群落物种多度分布格局对海拔梯度的响应,探讨物种多样性的形成规律及维持机制,采用典型样地调查法采集数据信息,并通过RAD软件程序包对实验数据进行拟合分析.结果表明：植物群落物种多样性随海拔的升高呈现先增加后降低的“中间膨胀”模式,海拔3500m处群落物种多样性达到最大.利用5个模型对海拔梯度上全部物种多度分布进行拟合发现,甘南高寒草甸植物群落物种多度分布符合生态位模型,尤其是geo模型,利用该模型可以很好地拟合群落物种多度分布格局,同时也说明生态位分化对高寒草甸植物群落物种多度分布起主要作用.常见种多度分布的最优拟合模型为geo模型,其与全部物种的最优拟合模型一致;而稀有种多度分布的最优拟合模型为rane模型,说明常见种是影响不同海拔梯度群落物种多度分布格局的主要原因,其对群落生产力和稳定性的维持有不可替代的作用,但稀有种因其独特的功能性状也在一定程度上影响着群落结构,二者以各自不同的方式共同维系着高寒草甸的物种多样性.     

基于MGWR模型的中国城市PM2.5影响因素空间异质性

基于全国297个地级市2018年PM_2.5浓度数据、自然与社会经济数据,采用多尺度地理加权回归（MGWR）模型分析了各影响因素对PM_2.5浓度的作用尺度与影响效果的空间异质性.结果表明,MGWR模型适用于中国地级市PM_2.5浓度影响因素研究.在作用尺度上,人均GDP、技术支持水平作用尺度最大,其次是相对湿度、居民地比重、人口密度与风速,降水量、第二产业比重、植被覆盖状况、温度与能源消费强度作用尺度最为局限.在影响效果上,相对湿度、人口密度与居民地比重全部为正向作用;第二产业比重和能源消费强度主要为正向作用,分别占总样本的70.71%与64.98%;风速、温度既存在正向作用也存在负向作用,空间上呈两极分化,其中正向作用分别占总样本的49.83%与57.91%;降水量、植被覆盖状况主要为负向作用,分别占总样本的91.58%与69.70%;人均GDP、技术支持水平全部为负向作用.研究结果表明各因素对于中国城市PM_2.5浓度的影响均存在着不同程度的空间异质性.     

多点汇流下污水管网污染物迁变规律及其机制

为研究城市污水管网多点汇流条件下污染物的迁变规律及其对微生物繁衍的影响机制,建立一套多汇流点位的污水管道中试系统,探究污水输送过程中碳,氮,硫3类主要污染物质的迁移转化特性.结果表明,汇流点前溶解态化学需氧量（SCOD）和硫酸盐（SO₄^2-）浓度下降,氨氮（NH₄⁺-N）浓度上升,支管汇流使得汇流点3类污染物浓度显著增加.后期水质达到稳定,在保证支管污水的汇入导致各类污染物增加量基本不变的情况下,SCOD浓度由进口的320mg/L左右下降至出口的280mg/L左右,在氨化作用下导致的NH₄⁺-N总增加量在15mg/L左右,高于因汇流产生的增加总量12.5mg/L左右,结果表明汇流管网系统中微生物的消耗代谢作用是碳氮类污染物变化的主导因素,而SO₄^2-后期进出口浓度均在20mg/L左右,说明支管汇流和生化代谢使SO₄^2-的含量维持在动态平衡的状态.此外,对管网中试系统生物相中微生物繁衍过程进行分析可知,发酵菌（FB）,产氢产乙酸菌（HPA）,硫酸盐还原菌（SRB）的含量随繁衍时间显著增加,并在沿程的不同汇流点处出现丰度升高现象.综上所述,在多点汇流导致污水水质波动的作用下,促进了管网生物相中微生物的繁衍增殖,并增强了其代谢作用在污水管网污染物转化的主导地位,使得污染物在管网输送过程中呈现更为显著的转化现象.     

沟塘水质及其周边浅层地下水PAHs的风险评价

为探讨农村居民区沟塘水质对周边浅层地下水的影响,在河南省某县选择典型沟塘,分别在枯水期和丰水期采集沟塘水和周边浅层地下水样品,采用高效液相色谱检测16种多环芳烃（PAHs）的含量,分别描述并比较枯丰水期PAHs的污染特征及其生态与健康风险.结果表明,枯水期沟塘水中BaP含量、∑PAHs、TEQ（BaP）含量和致癌性PAHs占比分别为0.911ng/L、29.3ng/L、1.64ng/L和28.1%,均低于丰水期;浅层地下水中各指标分别为5.37ng/L、291ng/L、12.5ng/L和25.9%,高于丰水期.枯丰水期沟塘水和浅层地下水中PAHs均主要源于生物质和煤炭燃烧.浅层地下水PAHs的含量与沟塘水具有关联性,即距离沟塘越近,PAHs含量越高,枯水期的关联性低于丰水期.饮用浅层地下水致PAHs暴露的累积非致癌风险HQ为2.21x10^-3;累积致癌风险R为1.56x10^-6,72.0%成人R大于1x10^-6,枯水期BaA、BbF和InP对成人致癌风险的贡献分别为72.1%、9.10%和4.80%.枯水期沟塘水PAHs总量为低等生态风险,丰水期为中等风险,不同沟塘其生态风险不同.纳污的C5沟塘水丰水期PAHs为高生态风险水平,BaA的贡献最大（占40.7%）;纳污和养殖的A2枯水期和C3沟塘水丰水期PAHs为中等风险2水平.综上,沟塘水PAHs与周边浅层地下水具有关联性,枯水期沟塘水PAHs总量具有低生态风险,饮用周边浅层地下水的致癌风险高于1x10^-6.     

基于物种敏感度分布的不同岩溶地下河中多环芳烃分布特征及生态风险评价

为明确重庆青木关和老龙洞地下河流域地下水中多环芳烃(PAHs)的含量及其污染水平,全年共采集两流域地下河水样品84个,利用气相色谱质谱联用系统(GC-MS)分别测定了地下水中的16种PAHs含量,分析了PAHs在两条地下河流域中的空间分布特征,并应用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution, SSD)评价了单体PAH生态风险和联合生态风险,分别应用浓度加和模型和效应加和模型计算了两条地下河流域水中单体PAH潜在影响比例(potential affected fractions, PAFs)及∑PAHs潜在累积影响比例(msPAF)。结果表明,青木关地下河水中∑PAHs浓度为73.8~480 ng/L,均值为224 ng/L,老龙洞地下河中∑PAHs浓度变化较大,为81.5~15 200 ng/L,均值为1 648 ng/L。应用效应加和模型计算出青木关地下河中∑PAH₈的msPAF_RA范围为0.145 9%~2.745 3%,均值为1.369 2%;老龙洞流域msPAF_RA范围为1.001 1%~2.866 5%,均值为1.774 7%,整体高于青木关地下河流域。单体PAH的PAFs在两条地下河流域均呈现Bap>Ant>Pyr>Fla>Flu>Ace>Phe>Nap的趋势,并且小于5%。两条地下河流域水体PAHs含量及生态风险均呈现入口大于出口的趋势,且生态风险的分布特征表明青木关和老龙洞地下河流域水生生态风险主要受BaP的影响,所以应避免工业及生活污水直接排入地下河以及直接饮食地下河水和生物。