Transparent exopolymer particles (TEPs)-associated protobiofilm: A neglected contributor to biofouling during membrane filtration

• Bacteria could easily and quickly attached onto TEP to form protobiofilms. • TEP-protobiofilm facilitate the transport of bacteria to membrane surface. • More significant flux decline was observed in the presence of TEP-protobiofilms. • Membrane fouling shows higher sensitivity to protobiofilm not to bacteria level. Transparent exopolymer particles (TEPs) are a class of transparent gel-like polysaccharides, which have been widely detected in almost every kind of feed water to membrane systems, including freshwater, seawater and wastewater. Although TEP have been thought to be related to the membrane fouling, little information is currently available for their influential mechanisms and the pertinence to biofouling development. The present study, thus, aims to explore the impact of TEPs on biofouling development during ultrafiltration. TEP samples were inoculated with bacteria for several hours before filtration and the formation of “protobiofilm” (pre-colonized TEP by bacteria) was examined and its influence on biofouling was determined. It was observed that the bacteria can easily and quickly attach onto TEPs and form protobiofilms. Ultrafiltration experiments further revealed that TEP-protobiofilms served as carriers which facilitated and accelerated transport of bacteria to membrane surface, leading to rapid development of biofouling on the ultrafiltration membrane surfaces. Moreover, compared to the feed water containing independent bacteria and TEPs, more flux decline was observed with TEP-protobiofilms. Consequently, it appeared from this study that TEP-protobiofilms play a vital role in the development of membrane biofouling, but unfortunately, this phenomenon has been often overlooked in the literature. Obviously, these findings in turn may also challenge the current understanding of organic fouling and biofouling as membrane fouling caused by TEP-protobiofilm is a combination of both. It is expected that this study might promote further research in general membrane fouling mechanisms and the development of an effective mitigation strategy.     

基于多时相遥感数据的典型区生态格局变化分析

利用1985、2000、2013年遥感影像提取的土地覆盖数据,通过景观格局指数、动态度计算、转移矩阵等,分析1985—2013年我国典型地区各类型生态系统景观格局及其动态变化特征、生态系统相互转化时空变化特征等,揭示1985—2013年生态环境格局变化的特点和规律:一级分类生态系统综合变化率,赣江、闽江、白龙江和岷江上游流域分别为4.7%、3.9%、3.3%和1.7%,生态系统变化强度1985—2000年较缓,2000—2013年更剧烈。1985—2013年典型区生态系统的主要转化方向具有持续性和双向性特征,岷江、白龙江和赣江上游流域退耕还林还草政策效果明显,出现较高比例的耕地转为森林和草地;面积占67.4%生态系统类型变化与耕地生态系统和人工表面生态系统变化有关;生态系统变化具有明显的区域差异,生态变化主要表现为沿主要河流谷地的线状延伸,主要城镇居民点附近生态系统类型变化较为突出,人类活动是典型地区生态系统类型格局变化的主要驱动力;典型区尤其是敏感区应加大退耕还林还草政策,减少人类经济活动,降低洪水泥石流灾害发生的概率和程度。     

基于环境监测实验室的高校实验室安全准入制度信息系统功能优化研究

梳理了高校实验室环境-安全-健康准入制度包含的管理内容,从人员管理、设备管理、试剂管理、实验环境管理角度进行了分析。根据现有实验室安全信息化系统运行情况,探讨了将实验室安全信息化系统与实验室信息化系统、设备管理信息化系统进行数据融合和功能优化的要点,重点分析了设备采购及管理系统、实验室安全教育与考试系统、实验室安全检查系统、试剂管理平台、实验室门禁管理系统在功能上的内在关联,从而通过试剂管理平台、实验室门禁控制系统、设备采购系统实现实验室环境-安全-健康准入制度的强制执行。研究发现,高校与环境监测实验室、院系实验室安全管理部门联合促进实验室安全信息化系统、实验室信息化系统、设备管理信息化系统的数据共享与功能升级,可以丰富实验室安全准入制度的内涵和管理手段,加强实验室安全准入制度的强制执行力,提高实验室安全管理效率。     

地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取；提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列；发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性；构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测；在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

新疆阿克苏地区平原区高砷地下水分布特征及富集因素分析

地下水砷污染是全球化环境问题.本文基于阿克苏地区平原区2017年75个地下水砷实测含量进行分析.结果表明,研究区地下水砷含量变化范围为ND—98.70μg·L^-1,平均值为9.42μg·L^-1,超标率达26.7%.水平方向上,高砷地下水主要集中在研究区的中部偏南一带;垂直方向上,山麓斜坡冲洪积砾质平原潜水区地下水砷含量平均值表现为深层潜水>浅层潜水,中下游河流冲积平原区承压水区地下水砷含量平均值表现为深层承压水>浅层承压水>潜水.采用绘制Piper三线图、Gibbs图、离子比例图等方法对研究区地下水砷的富集因素进行研究.结果表明,研究区地下水砷主要为自然来源;封闭的地质构造和造山带与河流等沉积环境相结合的水文地质条件有利于研究区地下水砷的富集;研究区高砷地下水水化学类型主要为HCO3·SO4-Na,还原性-弱碱性环境利于地下水砷富集;研究区地下水砷受强烈的蒸发浓缩作用进一步浓缩,同时地下水阴离子浓度增大加剧了地下水中阴离子与砷酸根、亚砷酸根之间的竞争吸附,利于地下水砷的富集.     

夏季渭河西安段溶解性有机质(DOM)的特征、分布及来源分析

通过紫外吸收光谱,三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)方法及主成分分析(PCA),研究了夏季渭河西安段水体中的溶解性有机质(DOM)的组成、来源,及其与水质指标的相关性.在研究区域共检出2种类别5个不同的DOM组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2、C3、C5和1个类蛋白类荧光组分C4,5个组分具有同源性.对比分析光谱斜率S、SUVA₂₅₄、α355和DOC浓度,上游(S1—S5)和下游(S13—S17)各组分分子量和腐殖化程度接近但来源有所差异,中游(S6—S12、S18—S19)分子量和腐殖化程度最低;研究区域DOM和CDOM浓度值变化基本保持一致.通过三维光谱参数和主成分分析进行DOM源解析,内源贡献率为72.36%,外源贡献率为12.45%,累计方差贡献率为84.81%;污废水排放是组分C1、C4的主要来源,C2、C3、C5则来源于城市景观水体和湿地公园中微生物和浮游动植物的活动产生,TN与外源具有较好的相关性而TP与内源相关性较高.水质指标DO、DOC、COD、TN、TP与DOM组分有较强的相关性.在此基础上建立了多元线性回归方程,一定程度上能够利用荧光组分组成和特征反映渭河夏季的水质状况.     

混合酸消解变化对土壤和沉积物中痕量硒分析影响

基于各3种采集环境样本、国家标准物质的土壤和沉积物,以当前环境监测行业常用的3种消解方法,探讨20种混合酸系统条件在消解条件变化中对复杂样本硒元素测定的影响。确定了最佳土壤和沉积物消解的组合为王水系统(盐酸∶硝酸∶氢氟酸∶过氧化氢∶高氯酸=3∶1∶1∶1∶1),各消解法的处理结果部分(n=5)∶水浴法消解时间仅需0.5h,总处理时间2h,准确度回收率达101%~104%,精密度RSD为1.95%~2.20%;电热板法总处理时间较长(7.5h),回收率106%,RSD偏高为8.46%,不推荐使用;微波法处理的总时间亦长达7.0h,回收率93.8%,但精密度亦偏高为8.24%,因此采用水浴法应用于环境样本的测定。该优化消解方法已直接应用于环境中农业、建筑用土和管道淤泥沉积物的3种样品类型前处理,利用同一优化条件即可快速对应土壤和沉积物性质样品,单次可批量处理72~84个样本,解决高通量样品痕量硒测定需求,提供环境污染监测和检测行业一参考依据。     

A remote sensing tool for near real-time monitoring of harmful algal blooms and turbidity in reservoirs

Harmful algal blooms (HABs) diminish the utility of reservoirs for drinking water supply, irrigation, recreation, and ecosystem service provision. HABs decrease water quality and are a significant health concern in surface water bodies. Near real-time monitoring of HABs in reservoirs and small water bodies is essential to understand the dynamics of turbidity and HAB formation. This study uses satellite imagery to remotely sense chlorophyll-a concentrations (chl-a), phycocyanin concentrations, and turbidity in two reservoirs, the Grand Lake O′ the Cherokees and Hudson Reservoir, OK, USA, to develop a tool for near real-time monitoring of HABs. Landsat-8 and Sentinel-2 imagery from 2013 to 2017 and from 2015 to 2020 were used to train and test three different models that include multiple regression, support vector regression (SVR), and random forest regression (RFR). Performance was assessed by comparing the three models to estimate chl-a, phycocyanin, and turbidity. The results showed that RFR achieved the best performance, with R² values of 0.75, 0.82, and 0.79 for chl-a, turbidity, and phycocyanin, while multiple regression had R² values of 0.29, 0.51, and 0.46 and SVR had R² values of 0.58, 0.62, and 0.61 on the testing datasets, respectively. This paper examines the potential of the developed open-source satellite remote sensing tool for monitoring reservoirs in Oklahoma to assess spatial and temporal variations in surface water quality.     

乙酰丙酮荧光法在线监测环境空气中的甲醛

我国现行环境空气中甲醛的标准测定方法普遍难以满足当前大气监测中对痕量浓度水平甲醛的监测需要。在乙酰丙酮分光光度法的基础上改进得到的乙酰丙酮荧光法具有更低的检出限和更高的灵敏度，适用于大气中痕量浓度水平甲醛的监测。基于乙酰丙酮荧光法设计了甲醛在线监测系统，并对其主要性能指标进行了评估测试。测试结果显示，该系统的吸收效率为98.9%~100.1%，检出限为0.045 4×10^-9，精密度为0.44%，线性误差为-0.55%，线性范围为0.0~80.0×10^-9，响应时间为282 s，单日零点漂移为-0.04×10^-9~1.33×10^-9，单日跨度漂移为-0.90×10^-9~3.45×10^-9。测试结果表明，其各项性能指标均能满足当前对大气环境中痕量浓度水平甲醛的监测需求。