基于Landsat 8遥感数据的天津市地表温度反演

以Landsat 8遥感数据为数据源,进行天津市地表温度反演研究。首先采用单通道算法反演地表温度,并利用均值标准差法进行温度分级。然后建立不同温度等级面积比例的估算模型。再通过随机样点,从不同温度等级和土地覆盖类型2个角度,分别建立并比较不同类样点的地表温度与各指数的拟合模型。结果表明:次高温区域面积比例与人口密度、人均GDP都具有较高的决定系数;地表温度与NDVI、BAEM的二元线性回归决定系数高于地表温度与单一指数的决定系数;将样点分类后,低温点与MNDBI的决定系数高于其他温度等级样点,水域和植被样点与各种指数的决定系数高于其他地物类型样点。     

不同分子量的腐殖酸存在下2种无机砷的生物毒性效应研究

水环境中天然有机质会与砷形成络合物,进而影响砷的迁移、转化和生物毒性。研究利用超滤方法将腐殖酸(humic acid, HA)分为5个不同分子量的组分,以大型溞为受试生物,探究了不同分子量HA存在下砷对大型溞的毒性效应。结果表明,不同分子量的HA均缓解了As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对大型溞的氧化应激损伤和细胞膜损伤,并降低了砷对MT的诱导量。其中1～30 k Da的HA对砷的缓解效果最好,1 k Da的HA毒性缓解效果最差,可能的原因是HA与砷的络合增加溶液中络合态砷的含量,而络合态砷难以进入细胞并被生物利用。不同分子量的HA对砷毒性的缓解差异与其跟砷的络合比例不同有关。     

“十三五”期间中国生态环境质量变化特征

以国家生态环境监测网监测结果为基础,总结归纳了"十三五"时期中国生态环境质量变化特征和主要环境问题。结果表明:"十三五"期间,全国生态环境质量全面好转,2020年环境空气优良天数比例比"十二五"末期上升5.8个百分点;地表水总体水质由轻度污染转为良好,Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例上升17.4个百分点,劣V类断面比例下降9.0个百分点;酸雨污染程度减轻,海洋等环境要素质量稳中向好。但与此同时,后续改善难度加大,全国仍有40%地级及以上城市空气质量超标,4.8%的国土面积发生酸雨,辽河和海河流域仍是轻度污染,部分河流污染较重,地下水以IV类水质为主,农村饮用水源地和地表水水质均受到不同程度污染,近三分之一国土面积县域生态质量为较差和差。总体来看,当前生态环境质量与人民对美好生态环境的需求和美丽中国目标的实现还有较大差距。逐年上升的能源消费总量和不断增长的汽车保有量,增加了生态环境质量继续改善的压力。     

天津市地表水体与沉积物中7种高关注酚类化合物的污染特征与生态风险分析

为探究地表水体与沉积物中酚类化合物的污染分布特征和生态风险,选择天津市3个水源地与6条主要河流,采集了26个地表水样与6个沉积物样品,利用固相萃取与超声萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定了水样及沉积物中1-萘酚(1-naphthol)、壬基酚(nonylphenol, NP)、双酚A(bisphenol A, BPA)、2-苯基苯酚(biphenyl-2-ol)、3,4-二氯酚(3,4-dichlorophenol)、四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)和对叔丁基苯酚(p-tert-butylphenol, PTBP)等7种高关注酚类化合物的浓度水平,并应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution, SSD)法和熵值法(ecological risk quotient, RQ)评估7种酚类化合物水环境和沉积物的生态风险。结果表明,地表水样中7种酚类化合物均全部检出;其中壬基酚的检出浓度最高,其次为四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A。沉积物中酚类化合物的污染分布规律与水样相似,除双酚A外的目标物全部检出。其中,壬基酚浓度比其他物质浓度高2个数量级。风险评估结果显示,壬基酚对水环境与沉积物存在不可接受的风险;而四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A则对环境具有较低风险或者存在一定的风险。     

乌鲁木齐城市地表温度时空变化与贡献度研究

伴随着新疆首府乌鲁木齐市经济快速发展,人口持续增加、城市化进程不断加快,地表温度也发生极其显著的变化。以乌鲁木齐市中心城区为研究对象,利用1990—2018年的4期Landsat卫星影像和中国科学院土地利用/覆被分类数据,采用地表温度反演、重心转移模型、空间聚类分析以及计算贡献度指数等方法,定量研究乌鲁木齐市城市化进程中地表温度的时空格局变化及土地利用/覆盖对热环境的贡献程度。结果表明,(1)1990—2018年间,研究区相对地表温度等级在<0、0—2、>8等级上面积增加,2—4、4—6、6—8等级上面积减少。面积增长最大的是<0的相对地表温度等级,面积减少最多的是6—8等级,从空间分布上看,温度区分布有从中间向外围递增的现象。(2)1990—2018年间,研究区内相对地表温度等级在0—2、2—4、4—6区域的重心均表现为先向东南,再向西,再向东北转移的趋势,相对地表温度等级>8区域的重心先向西南,再向东北转移,相对地表温度等级<0的区域温度重心一直北移,空间上呈现等级越高越靠东的现象,相对地表温度等级<0分布在中间,相对地表温度等级>8区域的重心转移距离最长,相对地表温度等级在0—2区域的重心转移距离最短。(3)研究区内的LST在空间上呈现出很强的集聚效应,从整体上均表现为等级越高集聚性越强的现象;1990—2018年间,区域热岛的集聚程度在不断降低,空间尺度临界值逐年下降。(4)1990—2018年间,研究区建设用地与水域面积增加,其余类型均在减少,面积增长最大的为建设用地,面积减少最大的耕地面积。各土地利用/覆盖类型的贡献度指数从大到小表现为草地、建设用地、未利用地、林地、水域、耕地,其中草地、建设用地、未利用地为正贡献,林地、水域、耕地为负贡献。贡献度值指数大小与面积密切相关。     

我国地表水中磷酸三苯酯的多层次生态风险评估

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)在电缆材料、塑料制品中被大量使用,是地表水中检出频率最高的有机磷酸酯类阻燃剂之一,近年来受到广泛关注。本文通过文献检索TPP的地表水环境暴露浓度以及对水生生物的毒性效应浓度,利用风险商(hazard quotient,HQ)和概率生态风险评价法(probabilistic ecological risk assessments,PERA)对我国主要地表水中的TPP进行多层次生态风险评价。结果显示,TPP在我国地表水中的浓度为0.2～96.3 ng·L~(-1),以生存为测试终点的急性毒性数据推导出的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)为36.49μg·L~(-1),而以繁殖、发育和生长等为测试终点的慢性毒性数据推导出的PNEC值为1.30μg·L~(-1)。基于急、慢性毒性数据计算的风险商均小于0.1。我国地表水中TPP对0.1%到1%的水生生物造成繁殖、发育和生长等慢性毒性影响的概率分别为1.40%和0.04%,存在较低的潜在生态风险。     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

响应面法优化预氧化强化混凝处理铁锰地下水

以KMnO_4为氧化剂,Al_2(SO_4)_3·18H_2O为混凝剂,含铁锰离子地下水为模拟用水,考察预氧化强化混凝法的效果。利用响应面设计试验,分析氧化剂投加量、混凝剂投加量和pH值对铁锰去除的交互作用。模型优化结果显示,在氧化剂投加量4.16 mg/L,混凝剂投加量263.68 mg/L,pH值为7.54的最佳工艺参数下,铁锰去除率分别可达98.22%和97.49%。     

Optimization of the O3/H2O2 process with response surface methodology for pretreatment of mother liquor of gas field wastewater

• Real ML-GFW with high salinity and high organics was degraded by O₃/H₂O₂ process. • Successful optimization of operation conditions was attained using RSM based on CCD. • Single-factor experiments in advance ensured optimal experimental conditions. • The satisfactory removal efficiency of TOC was achieved in spite of high salinity. • The initial pH plays the most significant role in the degradation of ML-GFW. The present study reports the use of the O₃/H₂O₂ process in the pretreatment of the mother liquor of gas field wastewater (ML-GFW), obtained from the multi-effect distillation treatment of the gas field wastewater. The range of optimal operation conditions was obtained by single-factor experiments. Response surface methodology (RSM) based on the central composite design (CCD) was used for the optimization procedure. A regression model with Total organic carbon (TOC) removal efficiency as the response value was established (R² = 0.9865). The three key factors were arranged according to their significance as: pH>H₂O₂ dosage>ozone flow rate. The model predicted that the best operation conditions could be obtained at a pH of 10.9, an ozone flow rate of 0.8 L/min, and H₂O₂ dosage of 6.2 mL. The dosing ratio of ozone was calculated to be 9.84 mg O₃/mg TOC. The maximum removal efficiency predicted was 75.9%, while the measured value was 72.3%. The relative deviation was found to be in an acceptable range. The ozone utilization and free radical quenching experiments showed that the addition of H₂O₂ promoted the decomposition of ozone to produce hydroxyl radicals (·OH). This also improved the ozone utilization efficiency. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis showed that most of the organic matters in ML-GFW were degraded, while some residuals needed further treatment. This study provided the data and the necessary technical supports for further research on the treatment of ML-GFW.     

几种表面防护体系耐盐雾性能研究

目的通过对比试验室加速腐蚀试验结果,获得耐盐雾腐蚀性能最佳的表面防护体系。方法选用2024铝合金的几种不同表面防护体系,进行盐雾腐蚀试验。通过宏观腐蚀形貌和涂层失光率变化来分析判定表面防护体系耐腐蚀性能,获得抗腐蚀性能优异的表面防护体系。结果综合内外部防护体系宏观腐蚀形貌和失光率情况来看,阿洛丁氧化和所配套的三套涂层系统的盐雾适应性较差。结论内部防护体系推荐采用铬酸阳极化+10P4-X底漆防护体系;外部防护体系推荐采用铬酸阳极化+10P20-X底漆+ECL面漆防护体系。