基于微型无人机遥感数据的城市水环境信息提取初探

近年来,黑臭水体整治已经成为各级政府的重要工作内容。为更好地开展黑臭水体筛查和监管工作,提出基于多旋翼无人机搭载多光谱相机的遥感监测方案,尝试采用影像特征变换结合面向对象分类方法提取黑臭水体的遥感信息。结果表明:(1)无人机影像上地物具有更加丰富的色彩和纹理;(2)与主成分变换和纹理分析方法相比,光谱指数对典型地物具有较好的判别能力;(3)采用标准最邻近分类法提取城市水环境信息,能够获得较高分类精度。     

Diffusive gradients in thin films using molecularly imprinted polymer binding gels for in situ measurements of antibiotics in urban wastewaters

• Selective molecularly imprinted polymer (MIP) binding gel was prepared. • MIP-DGT showed excellent uptake performance for antibiotics. • In situ measurement of antibiotics in wastewaters via MIP-DGT was developed. • The MIP-DGT method was robust, reliable, and highly sensitive. Urban wastewater is one of main sources for the introduction of antibiotics into the environment. Monitoring the concentrations of antibiotics in wastewater is necessary for estimating the amount of antibiotics discharged into the environment through urban wastewater treatment systems. In this study, we report a novel diffusive gradient in thin films (DGT) method based on molecularly imprinted polymers (MIPs) for in situ measurement of two typical antibiotics, fluoroquinolones (FQs) and sulfonamides (SAs) in urban wastewater. MIPs show specific adsorption toward their templates and their structural analogs, resulting in the selective uptake of the two target antibiotics during MIP-DGT deployment. The uptake performance of the MIP-DGTs was evaluated in the laboratory and was relatively independent of solution pH (4.0–9.0), ionic strength (1–750 mmol/L), and dissolved organic matter (DOM, 0–20 mg/L). MIP-DGT samplers were tested in the effluent of an urban wastewater treatment plant for field trials, where three SA (sulfamethoxazole, sulfapyridine, and trimethoprim) and one FQ (ofloxacin) antibiotics were detected, with concentrations ranging from 25.50 to 117.58 ng/L, which are consistent with the results measured by grab sampling. The total removal efficiency of the antibiotics was 80.1% by the treatment plant. This study demonstrates that MIP-DGT is an effective tool for in situ monitoring of trace antibiotics in complex urban wastewaters.     

重金属离子与依诺沙星相互作用的荧光光谱法研究

荧光分析法是利用物质的荧光性质对物质进行分析的方法,文章应用荧光法研究了不同温度下重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+与喹诺酮类药物依诺沙星(ENX)的相互作用。结果表明:Cu2+、Pb2+及Mn2+对ENX内源荧光的猝灭机制属于形成复合物所引起的静态猝灭,利用Stern-Volmer关系式计算了ENX与重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+之间的猝灭常数KSV及结合位点数,根据热力学参数(自由能变ΔG、焓变ΔH、熵变ΔS)确定了ENX与重金属离子之间的主要作用力类型为静电作用力。该研究为探讨环境中重金属离子与ENX的作用机理和环境效应提供了理论依据。     

掺钴水钠锰矿对铅的吸附及对砷的氧化

为了研究过渡金属离子掺杂对锰氧化物作为环境友好材料物理化学性质的影响,在浓盐酸还原高锰酸钾制备水钠锰矿过程中添加氯化钴,在常压回流条件下一步合成了三维纳米微球状水钠锰矿,考察了其铅吸附和砷氧化能力.应用粉晶X射线衍射、化学分析、N2物理吸附、场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段表征产物晶体结...     

腐蚀电池-Fenton处理渗滤液溶解性有机物光谱特征

为了研究垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）在腐蚀电池-Fenton（CCF）深度处理过程中的去除特性,采用XAD-8和XAD-4树脂将DOM分成5种组分（亲水性有机物HPI、疏水性有机酸HPO-A、过渡亲水性有机酸TPI-A、疏水性中性有机物HPO-N、过渡亲水性中性有机物TPI-N）,并用紫外和荧光光谱对各组分的降解...     

水溶性有机物电子转移能力与荧光峰强度的关系研究

以不同来源的水溶性有机物（DOM）为供试材料,采用电化学方法和荧光光谱法研究了DOM电子转移能力及其与荧光峰强度的关系.采用库仑安培法测定DOM电子转移能力,其中测得的电子接受能力为635.6～1 049.3μmol.（g.C）-1,电子供给能力为27.3～42.3μmol.（g.C）-1.利用循环伏安法研究DOM电化学活性,发现其氧化还原电位在-731～-996 mV（vs.Ag/AgCl）之间.经过电位跃阶法三次氧化还原循环后电子转移能力仍可维持在232.1～897.2μmol.（g.C）-1之间,电子循环率为36.7%～78.2%,说明DOM具有重复利用、反复转移电子的特性.采用荧光激发发射光谱法（EEMS）测定DOM的类富里酸荧光峰强度并比较其与DOM电子转移能力的关系,发现DOM的类富里酸荧光峰强度与DOM的电子循环率具有显著相关（r2=0.92）.实验结果为理解DOM在元素循环、污染物降解以及生物地球化学循环中的作用提供科学依据.     

多源数据支持下城市火灾风险评估及规划响应

为探析城市火灾风险的空间格局特征,提出科学的火灾防控体系,以合肥市为研究对象,基于火灾风险兴趣点(POI)数据、NPP/VIIRS夜间灯光影像数据、消防站与道路信息等多源数据,运用SAVEE模型和迭代方程评估城市火灾风险,并引入区位-配置(L-A)模型,从不同目标情境优化消防站点布局。研究表明:火灾高风险区主要集中于合肥市二环以内的建成区,尤其是老城区、合肥西站片区、政务区、科学城和东部新中心等区域;现有48座消防站对研究区内的POI覆盖效果较好,覆盖率为86.76%,而对NPP/VIIRS覆盖效果一般,覆盖率仅为55.94%,覆盖率在合肥市东北部、西北部和南部部分地区仍有不足;基于最大化覆盖模型,规划新增44座消防站,明显提升5 min响应时间的覆盖率,可进一步夯实城市消防安全。     

南方丘陵山区典型地物景观特征尺度研究

景观的特征尺度反映了人与自然交互作用的空间过程,合理识别景观空间结构及其特征尺度有助于遥感影像景观空间异质性分析。论文以地处南方丘陵山区的福建省福州市为研究区,针对城市、农田、森林与水域4种地物景观,基于SPOT 10 m影像,分别利用半方差分析、小波分析与平均局部方差方法,开展景观特征尺度研究。结果表明:①不同景观类型的空间异质性差异较大,其中森林景观空间异质性最大,其次为城市、农田景观,水域的空间异质性最小;②小波方差分析和半方差分析分别检测到两个不同的特征尺度,而局部方差仅仅检测到较小的空间结构;③森林景观特征尺度比通常偏小,与南方丘陵山区破碎地形有关,城市景观更多体现为人类活动的影响,南方丘陵山区城市景观至少具有两种不同的空间结构,其特征尺度均较小,农田景观特征尺度最大。基于小波分析与半方差各自的特点,总结提炼出综合两种方法合理识别景观特征尺度的基本流程,即:首先开展小波分析,然后在此基础上利用半方差分析多种理论模型组合从而获得更详细的特征尺度信息,模型组合个数与参数初始值依据小波分析的结果而定。     

组合人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征研究

采用物理分级和三维荧光光谱法,研究了组合人工湿地对城镇污水处理厂尾水中不同形态有机物的去除特征.结果表明,组合人工湿地对污水处理厂尾水具有较好的深度处理效果,出水水质基本可以达到国家地表水环境质量标准(GB38382-2002)Ⅲ或Ⅳ类水标准.组合人工湿地处理系统对尾水中CODCr和BOD5总体去除率分别达到35.2%和44.3%,对尾水中总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)的平均去除率分别为46.9%、45.9%、48.3%.组合人工湿地系统不同单元对尾水中有机物的去除贡献率存在差异,其中,潜流湿地单元对尾水中CODCr和BOD5及其不同组分有机碳的去除效率较高.试验期间,由于藻类滋生,表流湿地单元出水中有机物含量波动较大,去除效果明显降低,藻类被打捞后,出水水质明显改善.三维荧光光谱分析结果显示,各个处理单元取样点的水样三维荧光光谱均出现4个明显的荧光峰.人工湿地各单元出水溶解性有机质(DOM)中,类蛋白和类腐殖酸物质含量较高,类富里酸物质含量较低.人工湿地对类蛋白和类腐殖酸物质有较强的去除作用.     

有机毒害物急性毒性与藻红外辐射变化研究

基于微生物检测毒害物质的重要性和选材困难对其检测技术发展的制约,开展了有机毒害物急性毒性与藻红外辐射变化研究。试验使用便携式红外测温仪测试一定量藻液中分别加入不同种有机药剂前后的温度变化。结果表明,8种藻对10种有机毒害物毒性可产生红外辐射变化的快速响应,平均最大温差的平均值为0.15℃,平均响应时间为4.4min;羊角月牙藻最大响应温差为0.27℃,响应相对明显,为8种藻中的毒性响应敏感藻。不同浓度有机药剂分别与敏感藻进行试验,明确敏感藻可检测出的最低药剂浓度,结果表明:同类毒害物质的响应灵敏度与发光细菌相同。