太阳能电站:能源竞争的新角力场

新千年以来，能源危机已经将各国逼上了绝路。国际关系日趋微妙，石油产地的局势波诡云谲。毫无疑问，石油源即将被大国瓜分殆尽，传统能源早已成为各大国的传统角力场。那么对于那些不甘受制于能源危机的国家而言，大力开发太阳能是其最理想的选择。当然，太阳能电站的建设是重中之重。据统计．2004年全球安装的太阳能发电系统容量已超过1000兆瓦．太阳能发电产业在最近5年的年均增长速度超过30％。在这种大背景下，各国争相发出建造世界最大太阳能电站的豪言壮语就不足为奇了。建设太阳能电站已经成为世界各国能源竞争的新角力场，不同的是这一场角力将是多赢的结局。     

兴凯湖水体磷形态特征及与气候变化的响应关系

兴凯湖是亚洲东北部最大的淡水湖,水体总磷（TP）浓度超标是近年来兴凯湖水质下降的主要原因,气候可能对区域水质有重要的影响。以兴凯湖中国湖区为研究区域,通过分析兴凯湖水体磷素时空变化特征,探究其主要组成形态,明确区域内气候因子变化对兴凯湖水体TP浓度的影响。结果表明：1）2010—2021年,兴凯湖水体TP浓度整体呈先降后升的趋势,冰封期水质状况优于非冰封期,大兴凯湖TP浓度相较于小兴凯湖更高。2）2022年5月磷形态数据表明,大、小兴凯湖水体TP主要由颗粒态磷（PP）组成（占比为60%和76%）,PP是大、小兴凯湖TP超标的主要形态;小兴凯湖的PP与溶解磷浓度表现为北部高于南部,大兴凯湖PP浓度总体表现为东部高于西部,溶解磷浓度则呈相反趋势。3）近年来兴凯湖流域的气温及降水量均呈上升趋势,小兴凯湖TP浓度与气温、降水量均呈显著正相关,气温与降水增加可能会导致更多的营养盐进入水体,造成水质下降;大兴凯湖TP浓度与气候变化无明显相关性,但小兴凯湖与大兴凯湖的TP浓度之间呈显著正相关,表明大兴凯湖受区域气候变化影响较小,但其水质状况与小兴凯湖有紧密的关联性。无论冰封期还是非冰封期,小兴凯湖水质均优于大兴凯湖,作为大兴凯湖的前置湖泊,小兴凯湖在净化上游流域面源污染方面起到了重要的作用。

     

不同起始数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻种间竞争的影响

通过共培养的方法,研究了不同起始数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻之间种间竞争的影响.结果表明:不同的接种数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻种群竞争关系有明显的影响.在3种不同的接种比例下,赤潮异弯藻在与东海原甲藻的生长竞争中始终占优势,对东海原甲藻的生长存在抑制作用,且随着起始数量的提高,其种群竞争生长的优势愈加明显,对东海原甲藻生长的抑制作用愈加显著.东海原甲藻仅在较高的起始数量(处理I,H:P=1:4)下,对赤潮异弯藻的生长才表现出一定的抑制作用,处理Ⅱ和处理Ⅲ(H:P=1:1和H:P=4:1)对赤潮异弯藻的生长均无影响.     

UV-B辐射增强对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的影响

通过共培养的方法,研究了亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争关系对UV-B辐射增强的响应变化．结果表明,不同的接种密度对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争有明显的影响．当亚历山大藻(A)和赤潮异弯藻(H)的接种比例为A：H=1：4时,赤潮异弯藻在与亚历山大藻的竞争中占优势;当接种比例为A：H=1：1和A：H=4：1时,亚历山大藻在竞争中占优势．UV—B辐射增强可改变亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的关系,使赤潮异弯藻的种群竞争能力降低,使亚历山大藻的种群竞争能力大大提高,从而导致亚历山大藻在处理Ⅱ(A：H=1：1)和处理Ⅲ(A：H=4：1)中的优势地位更加明显．     

Garden sharing and garden stealing in fungus-growing ants

 Fungi cultivated by fungus-growing ants (Attini: Formicidae) are passed on between generations by transfer from maternal to offspring nest (vertical transmission within ant species). However, recent phylogenetic analyses revealed that cultivars are occasionally also transferred between attine species. The reasons for such lateral cultivar transfers are unknown. To investigate whether garden loss may induce ants to obtain a replacement cultivar from a neighboring colony (lateral cultivar transfer), pairs of queenright colonies of two Cyphomyrmex species were set up in two conjoined chambers; the garden of one colony was then removed to simulate the total crop loss that occurs naturally when pathogens devastate gardens. Garden-deprived colonies regained cultivars through one of three mechanisms: joining of a neighboring colony and cooperation in a common garden; stealing of a neighbor's garden; or aggressive usurpation of a neighbor's garden. Because pathogens frequently devastate attine gardens under natural conditions, garden joining, stealing and usurpation emerge as critical behavioral adaptations to survive garden catastrophes. Received: 16 June 2000 / Accepted in revised form: 14 September 2000     

拟除虫菊酯农药在茶叶中应用的安全性评价

采用田间模拟施药与气相色谱法研究了7种拟除虫菊酯农药在茶园生态环境中的降解动态,茶叶加工过程中的降解和泡茶过程的浸出率及其主要影响因子。根据实验结果推算出通过饮茶进入人体的农药量,结合农药的毒理特性,对拟除虫菊酯农药在茶园生态环境中应用的安全性进行了综合评价。结果表明,拟除虫菊酯农药在茶园中应用的安全性显著高于有机磷农药,在拟除虫菊酯农药之间,其安全性也有较大差异。本研究不仅为茶园使用农药的选择提供了依据,而且首次提出了一种农药对人体安全性的定量评价体系。     

Ozone distribution in central Italy and its effect on crop productivity

The focus of the present study was to assess the ozone levels in a typical area of the Mediterranean basin, viz. Tuscany (central Italy). Eighty-thousand hourly mean ozone concentrations were recorded by 10 automatic analysers in the districts of Florence, Pisa, Lucca and Prato, from May to September 1995 to 1997. The highest daily mean concentrations were reached in Florence, with a maximum hourly average of 197 ppb. In Lucca and Pisa, the peaks were close to 100 ppb. Data from Prato were much lower. Long-term critical levels for vegetation, as set by United Nations Economic Commission for Europe (UNECE), were constantly exceeded in Florence and Pisa, occasionally in Lucca, never in Prato. The results were used to fit exposure/yield response relationships proposed by UNECE and US National Crop Loss Assessment Network for some important crops. The estimated yield losses varied in Florence from 8% for corn and alfalfa to 27% for soybean, in Pisa from 5% for corn to 24% for soybean, in Lucca from 3% for corn to 17% for soybean. A preliminary economic estimate for corn, wheat, barley, soybean, tomato and alfalfa, calculated annual damage to be 4.6 M Euro in Florence, 0.5 M Euro in Lucca and 3 M Euro in Pisa. The picture must be regarded as only partial, as exposure/yield response relationships for important Italian crops (such as grapevine and vegetables) are not available.     

九龙江口湿地表层沉积物微观形貌特征与成因分析

基于沉积物N2吸附脱附曲线,通过不同植被沉积物采样、扰动模拟和化学清洗实验,分析河口滨海湿地表层沉积物的微观形貌特征与形成原因.研究表明,光滩(A)的沉积物比表面积最低(17.07m2/g),表面分形维数也是最低(2.5177);互花米草(E)沉积物的比表面积和表面分形维数次之,分别为20.82m2/g、2.5354;而湿地中间的红树(D)、互花米草(B)及其二者混交(C)的3种沉积物的比表面积和表面分形维数较高.其原因可能是光滩(A)和互花米草(E)由于靠近河边,受到河流与潮水影响较大,较其他长有植被且离河流较远的沉积物,更易受到扰动与污染,空间填充能力弱化所致.相关关系分析表明,沉积物比表面积与表面分形分数同沉积物无机氮磷形态显著正相关,这表明沉积物比表面积和表面分形维数较低的沉积物,其表面吸附能力和空间填充能力较弱,而使得吸附的无机氮磷形态污染物减少.另外,受扰动的沉积物具有较低的比表面积和表面分形维数,污染程度较轻的沉积物具有较高的比表面积和表面分形维数.可见,受潮汐、河流扰动和污染程度的不同是九龙江口湿地表层沉积物微观形貌差异形成的主要原因.     

Epidemiological investigation on mercury contamination in gold mining and its effect on health

Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｍｅｒｃｕｒｙｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎ ｐａｉｄ ｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ(Ｚｉｌｌｏｕｘ ,1993;Ｍｏｎａｍｙ ,1993;Ｇｕａｎ ,1994;Ｙａｎｇ ,1992 ;Ｌｉ,1993;1994;ＳＣＯＰＥ ,1994) .ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｆｏｃｕｓｉｓｔｏｄｅｃｒｅａｓｅＨｇｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｈｕｍａｎ’ｓｈｅａｌｔｈ .Ｉｔｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍ“ｍｉ…     

表面活性剂修饰氧化铋形貌及其超声降解性能研究

本实验分别用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及两种表面活性剂耦合进行修饰氧化铋形貌,并对修饰后的样品进行XRD、EDS、XPS、SEM等表征分析;同时探讨了表面活性剂修饰后的氧化铋在超声作用下对直接大红的最佳投加量和降解性能.结果表明:催化剂的最佳投加量为75 mg,最佳降解性能的样品为阴阳离子表面活性剂耦合修饰的氧化铋;当催化剂投加量为75 mg、初始浓度为10 mg·L-1、超声频率为45 k Hz、功率为100 W时,表面活性剂SDBS与CTAB在比例为1∶1耦合时修饰的氧化铋在20 min内对直接大红的总去除率达到99.4%,比空白实验提高16倍多.     

雨水花园土壤重金属的累积效应与污染风险研究

土壤中重金属累积可污染土壤和地下水,危害人类身体健康.雨水花园作为海绵城市建设过程中雨水径流集中人渗的重要措施之一,长期雨水径流集中入渗导致雨水花园土壤发生重金属累积和污染风险.本文以陕西省西安市某高校内雨水花园为研究对象,该雨水花园建成于2011年,运行至今(2020年),汇流面积为604.7 m2,汇流比为20∶1...     

论蒙脱石的脱水作用及其对地面沉降的影响

过去对开采地下水所引起的地面沉降，普遍采用有效应力原理进行解释。由于早期的有效应力观点是以假设土壤颗粒与孔隙水均不可压缩为前提，所以无法描述粘土矿物层间水脱水反应所造成的体积改变。因此对由地下水超采导致粘土发生脱水作用，从而产生地层次要压密并用于地面沉降的研究较少。蒙脱石作为第四纪土壤地层中粘土矿物的主要成分，虽然颗粒细小，但其具有特殊的形态和结构特征、特殊的物理化学性质，在其成岩转变的过程中，记录了地面沉降整个过程的演变信息。蒙脱石在地层压实过程中所发生的脱水作用，造成层间水释出，需纳入到地面沉降量的计算范围之内。本文讨论了用费脱石的脱水作用来计其次要地面沉降量的相关问题。     

藻类光竞争模型构建及水体紊动对竞争的影响

光是藻类进行光合作用的重要能量来源,决定藻类的初始生产力,当多种浮游藻类共同生存时,会一起竞争光强.光竞争能力强的浮游藻类浓度增加,光竞争能力较弱的则减少,从而完成水体中浮游藻类优势藻的替代.本文通过在以往建立的单藻模型的基础上,耦合入竞争模型,构建两种（多种）浮游藻类光竞争模型,尝试通过数值模拟,研究不同水体紊动中竞争藻属分别取得竞争优势的机理.模拟结果表明：稳态水体中,竞争藻属的自身垂向迁移决定藻浓度的垂向分布,具有浮力调节能力的微囊藻属占据上层水体优势地位,并取得竞争优势;动态水体中,竞争藻属垂向分布均较为均匀,生长速率决定藻的竞争优势,小球藻属生长速率快,最终易取得竞争优势.此外,考虑浮游藻属的动态自遮蔽,会加速稳态水体中微囊藻属取得竞争优势,并限制动态水体中小球藻属的无限制生长,使得模拟结果更加符合实际情况.     

典型环境微界面及其对污染物环境行为的影响

环境微界面是影响污染物转移转化的最基本要素之一,污染物的非均相微界面作用过程也是认识和解决环境问题的重要基础.因此,对环境微界面及其作用机制的深入研究与探索,对环境科学与技术的发展具有重要意义.本文以已有相关研究为基础,初步总结和归纳了典型环境微界面所涉及的主要内容、基本过程及其对污染物环境行为的影响.从典型微界面的交互作用、污染物在微界面间的转移、污染物在微界面的反应等方面,阐述了污染物的微界面环境行为,介绍了基于环境微界面过程的污染控制与净化原理及技术特征.同时,对环境界面问题的研究重点和方向作了简要展望.     

疏浚技术及其对污染水体治理效果的影响

疏浚技术是控制水体内源污染的有效措施之一。为深入了解疏浚技术应用及治理效果,通过文献研究,综合比较分析了疏浚技术的应用情况、治理效果及其对污染水体生态系统的影响,结果表明:环保疏浚效率高于抓斗式,其他疏浚技术治理效率的报道较少;疏浚技术应用广泛,但工程应用后,污染水体水质改善效果具有显著和不显著的两面性;疏浚效果分为长期、短期和瞬时效应,目前疏浚效果的瞬时效应比较常见;影响疏浚效果的因素有疏浚时机械扰动和疏浚深度,扰动造成底泥颗粒物悬浮和污染物释放,目前疏浚深度为0~90 cm,每项疏浚工程都有特定的去除营养元素效果最好的疏浚深度;疏浚对生物群落的影响分为短期和长期,短期影响生物多样性和生物量,长期影响表现在生物群落的重建。专业疏浚设备的研制、精准疏浚技术和疏浚对内源营养盐的影响等方面还有待进一步研究和深化。     

Adsorption of mixed cationic-nonionic surfactant and its effect on bentonite structure

The adsorption of cationic-nonionic mixed surfactant onto bentonite and its effect on bentonite structure were investigated. The objective was to improve the understanding of surfactant behavior on clay mineral for its possible use in remediation technologies of soil and groundwater contaminated by toxic organic compounds. The cationic surfactant used was hexadecylpyridinium bromide (HDPB), and the nonionic surfactant was Triton X-100 (TX100). Adsorption of TX100 was enhanced significantly by the addition of HDPB, but this enhancement decreased with an increase in the fraction of the cationic surfactant. Part of HDPB was replaced by TX100 which decreased the adsorption of HDPB. However, the total adsorbed amount of the mixed surfactant was still increased substantially, indicating the synergistic effect between the cationic and nonionic surfactants. The surfactant-modified bentonite was characterized by Brunauer-Emmett-Teller specific surface area measurement, Fourier transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric-derivative thermogravimetric/differential thermal analyses. Surfactant intercalation was found to decrease the bentonite specific surface area, pore volume, and surface roughness and irregularities, as calculated by nitrogen adsorption-desorption isotherms. The co-adsorption of the cationic and nonionic surfactants increased the ordering conformation of the adsorbed surfactants on bentonite, but decreased the thermal stability of the organobentonite system.     

特别选题:环境微界面过程与污染控制序

长期以来,人们主要关注的是污染物的均相环境过程,这一点在大气污染化学和水污染化学的研究中尤其明显。然而近年来,人们开始关注环境中的非均相反应过程,从相对微观的尺度思考和探索环境的微界面问题,并从不同的视角不断认识和揭示这一过程在环境污染及其控制中的作用和意义。1997年,由荷兰科学家L.K.Koopal教授发起设立了Interfaces Against Pollution两年一次的系列国际会议,形成了全球范围内有关科学研究组织和科学家探讨和交流环境界面问题的重要平台。中国科学院生态环境研究中心汤鸿霄院士在我国首次提出环境微界面的概念,并于2003年主编了《环境科学学报》之“环境微界面过程研究论文专辑”,为该专辑作序并发表了“环境纳米污染物与微界面水质过程”的研究论文,对环境纳米微界面问题给出了全面和准确的内涵,进而开启了我国在此方面的系统性研究工作。基于汤鸿霄院士提出的环境微界面内涵和思想,2006年中国科学院生态环境研究中心组织了“环境微界面过程与污染控制”创新研究群体,得到国家自然科学基金委员会的资助。群体的研究目标是深入探索污染物在环境微界面的转移转化机制与控制原理,力争在复杂条件下微界面的定量化表征、污染物在环境微界面的转移转化规律及复合效应、基于微界面原理的环境过程调控等方面取得科学与技术突破。该研究群体的建立及深入开展相关的研究工作,将有力推动我国环境微界面理论和技术的研究进展,也将不断培养本研究方向的专业化高级人才。在过去的2年里,该研究群体在不同环境微界面特征及过程表达、污染物在典型介质和界面变化行为的原位观测、水/气/土/生物微界面上污染物的转移转化规律、基于微界面过程的水、气、固等环境的污染控制等方面取得预期研究进展。本专栏所组织的稿件,即试图从不同角度反映我们所关注的环境微界面研究领域,并通过前期研究所获得的一些具体的科学数据和结果,对环境微界面过程给出进一步的认识。然而,由于本群体的研究工作还不够深入,这样一个专栏所发表的内容不论是对环境微界面的概念与内涵,还是在探索与创新上,都还是初步的和不成熟的。或者说,本专栏所反映的只是一个有待发展和完善的科学思路。由于本专栏作者水平有限,这些论文定有不少谬误之处,敬请读者批评指正。 衷心感谢《环境科学学报》编辑部为我们提供这样一个重要的平台和机会,感谢他们为本专栏组稿、编辑和出版所做出的辛苦努力！     

孔隙介质中生物膜空间分布及其对渗透性影响研究

孔隙介质地下水污染的生物修复过程中,微生物附着在介质颗粒表面,造成生物堵塞,影响生物修复的效率.对二维砂箱中的生物堵塞实验数据进行了统计分析,统计结果表明生物膜厚度在空间上服从正态分布.现有的定量刻画多孔介质生物膜与渗透率的模型一般均假设生物膜均质等厚地覆盖在颗粒表面,与实验结果不符.为探讨多孔介质中生物膜厚度变化对渗透率计算结果的影响,本文选择常用的Taylor模型中二大类六种模型进行比较分析研究.计算结果表明:生物膜厚度参数对模型计算结果影响显著,利用最小生物膜厚度计算得到的相对渗透率比利用最大生物膜厚度计算时的结果大1～4个数量级;不同模型对生物膜厚度参数的敏感性不同,其中Mualem模型最为敏感;Mualem Model利用平均值计算所得相对渗透率与实验测量结果相符,基于正态分布的生物膜厚度统计均值具有一定的代表性;Mualem模型更适用于计算孔隙介质中生物堵塞时对渗透率的影响.     

UV工艺降解阿特拉津机理及对DBPFP的影响规律

对不同UV光氧化工艺降解水溶液中阿特拉津（ATZ）的动力学和机理,以及对后续氯化处理过程中溶液需氯量和消毒副产物生成势（DBPFP）的影响规律与机理进行了系统研究.结果表明,ATZ在不同UV光氧化工艺中的降解均符合准一级反应动力学.ATZ在单独UV辐照工艺中的去除效率相对较低;UV/H₂O₂工艺对ATZ具有相对较高的去除效率,且其去除率随H₂O₂浓度的增大呈现出先增加后降低的变化趋势;UV/TiO₂工艺降解去除ATZ的效率较单独UV辐照和UV/H₂O₂工艺低,ATZ在UV/TiO₂工艺中的降解与溶液透光率和氧化活性物种（ROS）生成量存在直接关系;UV/H₂O₂/TiO₂工艺中,ATZ的降解速率较UV/TiO₂工艺有所提高.ATZ水溶液经不同UV光氧化工艺预处理和氯化处理后,均检出了5种消毒副产物（DBPs）,其中三氯甲烷（TCM）和三氯丙酮（TCP）为主要氯化DBPs.本研究表明,在不同UV光氧化预处理过程中,ATZ具有不同的降解路径,进而对ATZ水溶液在后续氯化过程中的DBPPF产生显著影响.     

乳酸对铜绿微囊藻的抑藻效应及机理

以铜绿微囊藻为实验对象,研究了乳酸对铜绿微囊藻的抑藻效果及可能的抑藻机理.结果表明乳酸对铜绿微囊藻的生长有很强的抑制作用,72h,除最低浓度实验组对铜绿微囊藻的抑制率为60%外,其余浓度实验组的抑制率均达到了80%以上;在乳酸胁迫下,藻液中核酸和蛋白质含量增加,电导率上升,细胞中丙二醛(MDA)和氧自由基(O₂^·)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性下降;透射电镜图片显示,细胞的超微结构发生了明显改变.推测乳酸可能的抑藻机理是改变了藻细胞膜的通透性及其细胞结构,降低了其抗氧化能力,最终使得藻细胞裂解死亡.