不同水体硬度条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性

以斑马鱼为研究对象,开展了不同硬度水质条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性研究。结果表明:同等水质条件下,Cu2+对不同阶段斑马鱼的毒性顺序为成鱼>幼鱼>仔鱼;同一阶段的受试斑马鱼,水质硬度与Cu2+对斑马鱼毒性呈负相关(R2>0. 90),硬度为50,125,250 mg/L时,96h-LC50几何平均值分别为0. 20,0. 24,0. 35 mg/L。通过Cu2+对斑马鱼仔鱼、幼鱼、成鱼和全生命周期平均急性毒性与水体硬度对数拟合计算得到的硬度斜率分别为0. 301、0. 471、0. 279和0. 359。研究结果可为重金属的生物有效性和生态风险评估提供理论依据。     

我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM

铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础. 国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model, BLM)在实际使用过程中有局限性. 本研究旨在BLM模型的基础上,探究更适用于铜的“原位”毒性校正方法,以更少的环境因子降低环境监管过程的经济和技术成本,为“因地制宜”确定金属水质基准提供理论依据和技术支撑. 同时基于4门22种水生生物的慢性毒性数据,以影响铜生物有效性的关键水化学参数为自变量,即硬度(hardness,H)、pH和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC),采用带有交互项的3种逐步多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法建模,从9个模型中筛选出最佳预测模型〔R2=0.553 1,F=61.23,P<0.000 1,AIC(赤池信息准则,Akaike information criterion)=0.9457,BIC(贝叶斯信息准则,Bayesian information criterion)=23.43〕. 并参考我国典型流域水环境特征,正交设计216组水环境条件,对所有物种的慢性毒性值(chronic toxicity value,CTV)进行模型校正. 结果表明:①以预测准确率(RF_x,2.0)为评价指标,MLR模型较BLM模型提升了20%,MLR模型残差分析的等级评分也优于BLM模型. ②确定最佳模型为Sigmoidal-Weibull函数(R2=0.986 1,F=1 609,P<0.001),构建的三环境因子耦合的基准预测模型准确度高(R2=0.990 2,RMSE=0.041 06,F=7 238,P<0.001). ③主要环境因子(H、pH和DOC)只使得SSD曲线水平移动〔与中心(X_c)有关〕,曲线形状无影响〔振幅(A)、指数(d)和协同系数(k)恒定〕. ④在模型的适用范围内,我国流域水体中铜的长期水质基准为4.619~53.75 μg/L. 研究显示,基于BLM模型框架的新MLR模型,具有高稳健性和准确性,有助于体现流域水生态管理的区域性差异.      

不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异

为探究鱼类不同生长阶段对污染物的毒性响应差异,以斑马鱼为试验生物,初步建立了一套实验室分阶段培养方法,通过培养时间确定斑马鱼的不同生长阶段,研究了标准稀释水和模拟自来水条件下不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异,并利用物种敏感度分布法表达不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性差异.结果表明:斑马鱼体长、体质量的变化均符合logistic增长方程（R2>0.97）,斑马鱼全生命周期按日龄可细分为卵黄囊仔鱼期（1 d）、晚期仔鱼期（10 d）、稚鱼期（17 d）、早幼期（24 d）、幼鱼期（31 d）、发育期（60 d）、成熟期（90 d）、成鱼期（120 d）等8个不同生长阶段.标准稀释水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀（96 h半致死浓度）分别为0.425 mg/L（1 d）、0.768 mg/L（10 d）、0.550 mg/L（17 d）、0.309 mg/L（24 d）、0.334 mg/L（31 d）、0.327 mg/L（60 d）、0.230 mg/L（90 d）和0.180 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大;模拟自来水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀分别为0.377 mg/L（1 d）、0.438 mg/L（10 d）、0.366 mg/L（17 d）、0.201 mg/L（24 d）、0.206 mg/L（31 d）、0.189 mg/L（60 d）、0.167 mg/L（90 d）和0.144 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大.根据96 h-LC₅₀得出不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性顺序为120 d > 90 d > 24 d > 60 d > 31 d > 1 d > 17 d > 10 d,可见,斑马鱼成鱼期阶段对Cu2+较敏感,而成熟期和早幼期的敏感性次之,晚期仔鱼期最不敏感.研究显示,鉴于斑马鱼对Cu的物种敏感度的阶段性差异,采用24 d早幼期斑马鱼研究金属水质基准时既敏感又节约受试生物的培养成本,此外水环境参数也是水质基准研究需考虑的重要影响因素之一.      

典型水环境因素对聚酯微塑料沉降的影响机制研究

以聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称PET)微塑料为主要对象,研究电解质浓度,电解质类型及pH值等典型水环境因素对其沉降行为的影响机制.结果表明:水环境中PET微塑料的沉降随电解质浓度的升高而不断增强,其悬液标准化浓度(C/C0)最低可降至0.64;同一类型电解质对水环境中PET微塑料沉降行为的影响程度相似,而与1-1型...     

pH值对酚类化合物生物毒性的影响

本文测定了8种取代苯酚类化合物在不同pH下对发光菌的毒性值15min-EC50.得出酚类对发光菌的毒性受pH的影响,毒性总的趋势是随pH值的升高而减小;在相同pH下酚类化合物的毒性随取代基的种类、数目和取代位置而改变.     

基于总磷的长湖水环境容量核算

在对长湖流域水资源状况、水质现状、水文条件调查的基础上,根据水质目标的要求,利用纳污水体的概率型水环境容量模型,对基于总磷的长湖水环境容量进行了核算。结果表明：长湖的水环境容量是动态变化的,而模型的选取和参数的取值对概率型水环境容量的计算非常关键。通过计算分析得到长湖磷的概率水环境容量为：19％丰水期：41．9t／a-45．9t／a;49％平水期：31．8t／a～41．9Va;32％枯水期：11．8t／a～31．8t／a。     

纳米二氧化钛对三价砷在大型蚤体内累积与毒性的影响

nTiO₂（纳米二氧化钛）可作为其吸附污染物的运输载体而影响污染物在生物体内的累积与毒性,为明晰nTiO₂吸附As（Ⅲ）（三价砷）后作为As的运输载体对水生物体内As累积与毒性的影响,以大型蚤（Daphnia magna）为受试生物,通过室内培养试验,研究了不同nTiO₂浓度、As（Ⅲ）不同暴露水平相互作用下蚤体中As与Ti的累积含量、毒性及其潜在作用机制.结果表明,nTiO₂可在30 min内吸附As（Ⅲ）至平衡,其中2、20 mg/L的nTiO₂对75 μg/L As（Ⅲ）的吸附率分别可达31.38%、51.84%,蚤体内As的累积含量分别为对照组的2.9和3.8倍,表明nTiO₂可作为运输载体提高As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积;但不同As暴露水平下蚤体As和Ti含量的相关关系表明,nTiO₂作为载体的运输作用可能会因As暴露水平的增加而减弱.另外,nTiO₂虽然作为运输载体提高了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但并未增加As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.添加2、20 mg/L的nTiO₂后,As（Ⅲ）对大型蚤的24 h IC₅₀（半抑制浓度）分别从0.93 mg/L增至2.53和2.97 mg/L,表明nTiO₂降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.研究显示,nTiO₂虽增加了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但却降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性,这有利于对nTiO₂及其复合重金属污染风险的深入认识.      

城市污水处理厂尾水排放对水环境质量影响定量评估

定量评估污水处理厂尾水排放对水环境的影响是科学规划污水处理厂入河排污口的基础和前提。采用环境流体动力学模型EFDC对宣城市某污水处理厂排污口进行模拟预测。结果表明:在达标排放时,排污口不会对下游取水口水质产生影响。在事故排放时,90%保证率最枯月流量时污染团到达和离开下游水厂取水口的时间分别为1.7 d和3.1 d,取水口附近COD最大浓度超Ⅲ类水标准1.96倍,对下游水厂的正常运行造成严重威胁。因此排污口的设计应考虑事故排放时对下游取水口的影响。     

不同有机物料施用对菜地磷累积和转化的影响

当前以土壤有机质提升为核心的耕地质量提升是保证粮食安全的基础,但在有机质提升过程中土壤磷素的累积和转化特征仍不清楚.在等碳施用条件下,研究对比不同有机物料投入对菜地不同土层土壤磷的累积、转化和迁移规律,以期同步实现有机质提高和磷肥高效管理.试验设置对照（不施肥）、农户传统施肥、生物炭、鸡粪、餐厨废弃物和玉米秸秆施用这6个处理,于辣椒收获期测定各处理下不同土层有效磷（Olsen-P）和水溶性磷（CaCl₂-P）含量、土壤磷组分、有机质（SOM）和pH等指标.在0~5 cm和5~10 cm土层中,农户传统施肥处理有效磷含量最高,4种有机物料处理下有效磷顺序依次为：秸秆>生物炭>鸡粪>餐厨废弃物,秸秆和生物炭处理较餐厨废弃物分别增加59.6%~67.3%和29.1%~36.9%.秸秆处理最易于提升土壤活性磷库,0~5 cm土层土壤活性磷较鸡粪和餐厨废弃物处理分别增加47.3%和35.1%.随着土层深度增加鸡粪处理的有效磷降低比例最少,20~30 cm土层有效磷占表土层的55.9%,而在其他3种物料处理下仅占16.0%~34.0%.和农户传统施肥相比,有机物料施用后pH显著升高0.18~0.36个单位,鸡粪和餐厨废弃物处理的pH显著高于生物炭和秸秆（P<0.05）.生物炭处理下SOM含量相比其他3种有机物料显著增加7.7%~17.6%.4种有机物料中,秸秆提高土壤活性磷库的效果最佳,有利于快速提升植物可利用磷;鸡粪处理下磷素最易向下迁移;在基于土壤地力提升的农田管理下,施用生物炭既有利于改善土壤酸碱度和提高SOM,也可避免磷素在耕层过量积累,降低环境风险.     

水体硬度对铜和镉生物毒性的影响

研究水体不同硬度条件下铜(以Cu²⁺为主)和镉(以Cd²⁺为主)对金鲫鱼、麦穗鱼及大型溞的生物毒性效应。结果表明,当水体硬度(以CaCO₃计,下同)为80 mg/L时,Cu²⁺对麦穗鱼和大型溞的半数致死浓度（LC₅₀）分别为100和79 μg/L;当水体硬度为250 mg/L时,Cu²⁺对麦穗鱼和大型溞的LC₅₀分别为160和159 μg/L;当水体硬度为50和250 mg/L时,Cd²⁺对金鲫鱼的LC₅₀分别为3.69和16.3 mg/L。随着水硬度的增加,Cu²⁺和Cd²⁺的急性毒性均降低。计算得到Cu²⁺和Cd²⁺的生物毒性硬度斜率分别为0.513和0.923,表明硬度对Cd²⁺的毒性影响大于对Cu²⁺。Cd²⁺对金鲫鱼的亚急性毒性试验结果表明,随着水体硬度的升高,Cd²⁺对金鲫鱼的慢性毒性及进入鱼体内的Cd²⁺浓度均显著降低,说明高水体硬度能显著降低重金属的生物有效性。     

基于蓝水可持续指数的黄淮海流域水资源可持续性评价

为了评估人类超采地下水以及侵占河流生态需水给水资源可持续性带来的风险,将黄淮海流域作为研究区,在利用非稳态Budyko模型以及水量平衡公式的基础上,结合生态需水核算结果及各产业用水数据,选取蓝水可持续性指数BlWSI,基于蓝水消耗量（CBWU）、不可再生地下水抽取量（NRGW_A）以及地表过度取水量（SW_OA）对流域开展水资源可持续性评价。结果表明:表征蓝水资源可持续性的BlWSI指标在黄淮海流域存在明显的时空差异性。其中,黄河流域的水资源可持续性程度最低,海河流域次之,淮河流域可持续性程度最高。1960—2000年,黄淮海流域的水资源可持续性呈现不同程度的增加趋势。研究对提升黄淮海流域的可持续水资源管理具有一定的参考意义。     

基于指数和法的气矿临时用地复垦适宜性评价研究

建立了指数和法的适宜性评价体系,选取地形坡度、有效层厚度、灌排条件、地表物质、土地利用兼容程度、区位条件和损毁程度7个评价因子,对气矿临时用地复垦适宜性进行评价。研究结果表明:废水岩屑池为勉强适宜和中度适宜,设施基础均属于中度适宜,井场井架基础外用地属于高度适宜。并通过Paired-Samples T-Test检验和修正适宜性评价结果,为科学管理、合理利用与规划土地提供依据。     

基于距离-密度关系的典型垃圾处理设施布局指数研究

基于较高空间分辨率的人口分布(LandScan)和人口活动(Weibo)数据,结合全国垃圾处理设施信息,构建了距离-密度关系曲线,并据此提出了垃圾处理设施布局指数。通过距离-密度关系曲线可分析处理设施潜在环境影响暴露水平的分布情况,而布局指数则从空间覆盖的角度定量测定其影响水平的大小,形成了一种可开展跨地区、跨类型设施布局影响对比研究的手段。基于此方法,以北京、上海为例,对两市共计32座垃圾处理设施的影响水平进行分析和比较。     

典型海水淡化系统的水足迹评价

海水淡化是缓解我国水资源匮乏的有效方式之一.目前国内外主要关注海水淡化技术的成本和水质,缺乏对海水淡化水资源效益的量化评价.根据ISO水足迹理论,划定海水淡化量化边界,进行典型海水淡化工艺生产阶段清单分析,建立了海水淡化水足迹量化及评价方法.结果 表明:低温多效蒸馏水稀缺足迹比反渗透水稀缺足迹高出3～4倍,2种工艺的海...     

基于KH-SVM的鄱阳湖水质评价及变化趋势分析

为了提高水质评价结果的精度,更客观地反映水体环境的质量状况,针对支持向量机（support vector machine,SVM）性能易受模型参数的影响,提出了一种基于磷虾群算法（krill herd,KH）优化SVM的模型,将其与地表水环境质量标准相结合,选取5种代表性水质指标作为模型的输入,5类水质标准作为输出,建立了基于KH-SVM的水质评价模型,并利用该模型对鄱阳湖2013—2018年丰水期、平水期和枯水期的水质状况及变化趋势进行研究。结果表明:鄱阳湖北湖区水质基本维持在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ—Ⅳ类,而南湖区水质各时期波动较大,其中丰水期多为Ⅱ类水,平、枯水期以Ⅴ类水为主,整体上2013—2018年鄱阳湖水质恶化趋势没有明显改善,水质级别仍处于非优类水平;构建的KH-SVM模型性能良好,与传统评价方法相比可以较好地实现水质综合评价,能够从整体上更准确、客观地反映水体质量状况。该研究成果可为区域地表水资源科学管理及水环境保护提供科学依据。     

基于模糊聚类排序方法的火电厂脱硫项目评价

对火电厂脱硫项目进行评价以区分等级,对调整我国现行的脱硫电价补偿政策有重要参考意义。为此引入模糊聚类方法对脱硫项目进行评价排序,为脱硫项目的等级区分做初步探索。根据评价目标分别虚拟最优和最劣标准对象,将其插入原样本里作为中心进行模糊系统聚类,求得样本与标准对象的相似系数,进而根据修正后的相似系数对样本进行评价排序。应用该方法对广东省16个火电厂的脱硫项目的绩效进行了评价排序,其评价结果具有较强的准确性和合理性。     

不同毒性评估模型用于变电站场地土壤中多环芳烃健康风险评价比较

对衡水地区9座变电站场地土壤中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)含量进行了检测和分析,并采用场地健康风险评价方法,对比了基于苯并[a]芘(BaP)的毒性评估模型和基于致癌斜率因子(非致癌参考剂量)的健康风险评估模型.结果显示:变电站场地土壤中PAHs总量在126.89～1181.94 μg/kg,7种致癌PAHs含量...     

基于层次分析法评价清水廊道陆向缓冲带工程适宜性

清水廊道陆向缓冲带是截留陆域污染入河前的最重要生态屏障,评价其工程适宜性,不仅要体现出陆向缓冲带对外源污染物拦截效果以及所选缓冲带技术本身的特点,还要体现出污染物拦截技术对于清水廊道周边环境、社会和经济等方面综合影响。基于层次分析法,选取了18个评价指标,构建清水廊道陆向缓冲带工程适宜性评价体系,并对光明大堰河清水廊道陆向缓冲带污染拦截工程进行适宜性评价。结果表明:在所评价的8个河段中,非常适宜的河段占62.5%,适宜的河段占37.5%,河段总体处于污染拦截效果较好状态。基于层次分析法的清水廊道陆向缓冲带污染拦截工程评价方法可将河岸带的功能管理、植被及生态重建、土地利用、滨水区规划和设计融入工程评价中,为清水廊道工程的实施提供理论支撑和数据支持。     

基于灰色-随机风险率方法的湖泊水质分析

湖泊水环境是一个受多种不确定性因素限制的复杂系统。以内蒙古乌梁素海为研究对象,应用水质超标灰色-随机风险率的计算方法和系统可靠性分析理论建立了单项参数评价模型和综合参数评价模型,分析湖泊入口断面水质存在的潜在风险性。结果表明:乌梁素海镉的Ⅴ类达标率仅为7.69%~23.89%,镉污染已经十分严重,硫化物和氰化物的Ⅲ类和Ⅴ类达标率都达到100%,所以几乎不受这两项指标的污染。该方法能较好地反映乌梁素海入口断面不同水质参数的污染强度和污染历时的变异过程,为湖泊水环境风险的决策和管理工作提供了参考依据。     

基于可变模糊数学模型的大河口水库富营养化评价

为科学客观准确地评价大河口水库水体富营养化程度,于2014年1月至2015年11月对大河口水库布设的18个水质监测点位进行了23个月的水质分析检测工作,并选取COD、Chl-a、TP、TN共4项水质指标,运用模糊可变集理论和方法,构建了用于水体富营养化评价的模糊可变模型,结合等权法、熵值法和单纯阈值法3种主客观赋权法,对大河口水库进行富营养化评价。结果表明:可变模糊数学评价模型应用于水库水体富营养化评价具有合理性和客观性,3种权重下取得评价结果一致,大河口水库各监测点水质呈现富营养化状态,B_1、B_2和L监测点水质属于重富营养化状态。