春、夏季长江口及其邻近海域溶解N2O的分布和海-气交换通量

分别于2012年3月和7月对长江口及其邻近海域进行了调查,对水体中溶解氧化亚氮(N2O)的分布及海-气交换通量进行了研究.结果表明,春季长江口及其邻近海域表层海水中溶解N2O浓度范围为9.34~49.08 nmol·L-1,平均值为(13.27±6.40)nmol·L-1.夏季表层溶解N2O浓度范围为7.27~27.81 nmol·L-1、平均值为(10.62±5.03)nmol·L-1.两航次表、底层海水中溶解N2O浓度相差不大.长江口溶解N2O浓度由近岸向外海逐渐降低,受陆源输入影响显著.溶解N2O浓度高值出现在长江口最大浑浊带附近,这主要是由于水体中较高的硝化速率造成的.温度是影响N2O分布的另一个重要因素,对溶解N2O浓度有双重作用.春季和夏季表层海水中N2O饱和度范围分别为86.9%~351.3%和111.7%~396.0%,平均值分别为(111.5±41.4)%和(155.9±68.4)%,大部分站位处于过饱和状态.利用LM86、W92和RC01公式分别计算了长江口及其邻近海域N2O的海-气交换通量,春季分别为(3.2±10.9)、(5.5±19.3)和(12.2±52.3)μmol·(m2·d)-1,夏季分别为(7.3±12.4)、(12.7±20.4)和(20.4±35.9)μmol·(m2·d)-1,初步估算出长江口及其邻近海域的年平均释放量分别为0.6×10-2Tg·a-1(LM86)、1.1×10-2Tg·a-1(W92)、2.0×10-2Tg·a-1(RC01).长江口及其邻近海域虽然只占全球海洋总面积的0.02%,但其释放的N2O占全球海洋释放量的0.06%,表明长江口及其邻近海域是产生和释放N2O的活跃区域.     

典型岩溶土壤微生物丰度与多样性及其对碳循环的指示意义

探讨土壤微生物指标的变化规律,用于揭示其在岩溶土壤碳循环中的指示意义.以桂林岩溶试验场洼地、坡地和垭口这3种岩溶地貌形态下的剖面(0~10、10~20、20~30cm)土壤为研究对象,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCRDGGE)和荧光定量PCR相结合的方法,分析这个典型岩溶土壤剖面中的微生物多样性和丰度变化.数据显示,16S rRNA最高丰度出现在洼地,为1.32×1011拷贝·g-1,而18S rRNA最高丰度出现在垭口,为1.12×1010拷贝·g-1;洼地和垭口剖面的16S rRNA丰度随着深度的增加而降低,3种岩溶地貌形态的18S rRNA丰度均随着剖面深度的增加而降低,与土壤有机碳质量分数的变化趋势一致.但是,在3种岩溶地貌形态中,3个16S rRNA和6个18S rRNA的多样性指数均随土壤剖面深度的增加而增大.由于16S rRNA和18S rRNA的多样性与丰度和土壤有机碳之间总体上表现出相反的变化趋势,说明微生物丰度指标在土壤碳循环中的指示意义比微生物多样性指数更重要.     

紫外辐射对小分子有机酸化学凝聚性作用途径探讨

通过烧杯实验系统考察了紫外辐射对脂肪羧酸类和酚酸类小分子有机酸的化学凝聚性的作用途径.结果表明,溶液pH对柠檬酸、草酸、酒石酸和丁二酸等脂肪羧酸类有机物的混凝性能影响较小.紫外辐射处理后,脂肪羧酸类小分子有机物的混凝去除率均高于未经紫外辐射处理的水样.进一步研究表明,紫外辐射过程中发生了光化学反应,使得脂肪羧酸的表面负电性降低,进而提高了其化学凝聚性.与脂肪类小分子有机酸不同,苯酚、水杨酸和苯甲酸的化学凝聚性较差,且受紫外辐射过程的影响小.单宁酸的混凝性能较好,pH=6时的去除率最高可达90%以上,这可能与其分子中脂肪酸碳链结构的存在以及单宁酸分子较大,易与PACl的水解产物发生吸附电中和反应有关.     

表面活性剂Burkholderia xenoborans LB400体系对低氯代PCBs的好氧强化降解

增强多氯联苯(PCBs)的水溶性是强化PCBs微生物降解的主要控制因素之一,本研究选取了PCB5(2,3-CB)和PCB31(2,4',5-CB)作为低氯代PCBs的典型代表,以曲拉通100(TX-100)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂粗提物(RL crude)3种表面活性剂和β-环糊精( HPCD)联合Burkholderia xenoνorans LB400构建PCBs好氧降解体系,测试了它们对PCB5和PCB31的溶出率及微生物生长的影响.结果表明,TX-100(CMC＝194 mg·L-1)、 Tween 80(CMC＝13.1 mg·L-1)、 RL crude(CMC＝50 mg·L-1)浓度在1~7 CMC 时和 HPCD 浓度在500~1500 mg·L-1时对 PCB5和 PCB31溶出率分别达到54.7％~100％、59.8％~100％;10.5％~40.8％、6.8％~31.6％;10.3％~19.9％、3.3％~11.6％和19.5％~34.2％、4.2％~10.7％. TX-100浓度在1~7 CMC时对B. xenoνorans LB400生长的抑制率达到30.3％~45.8％,而Tween 80浓度在0.1~1 CMC时对其生长的抑制率为10.0％~15.4％; RL crude 本身能作为底物促进 LB400的生长,而 HPCD 对其生长无明显影响. B. xenoνorans LB400对PCB31(5 mg·L-1)的降解效率在添加表面活性剂后有不同程度的提高：TX-100,23.7％~65.5％; Tween 80,14.6％~44.3％;RL crude,9.6％~27.2％;HPCD,15.3％~20.7％;而表面活性剂对PCB5(10 mg·L-1)的降解效率则无明显影响.表面活性剂主要通过增大溶液中PCBs-表面活性剂的胶束浓度来提高LB400对PCBs的降解效率,在水溶液培养体系中当设置TX-100和Tween 80浓度分别在1和7 CMC时,PCB31的降解效率达到100％和81.7％,而此时B. xenoνorans LB400生长的抑制率为30.3％和5.4％.     

1980~2010年浙江某典型河流硝态氮通量对净人类活动氮输入的动态响应

以浙江某典型流域为研究对象,基于1980～2010年的水质水量和氮源数据及LOADEST模型,估算了逐年河流NO-3-N通量和净人类活动氮输入(NANI),分析了河流NO-3-N通量和NANI的年际演化特征及其动态响应关系,探讨了每年NANI、滞留氮库、自然背景源对河流NO-3-N通量的贡献.结果表明,1980～2010年,河流NO-3-N通量和NANI总体上都呈现出先增后减的抛物线型变化趋势,均在1998年左右分别达到峰值5.74 kg·(hm2·a)-1和77.5 kg·(hm2·a)-1;过去31 a,河流NO-3-N通量和NANI分别净增加了～42%和～77%.化肥氮和大气氮沉降是NANI的主要来源,分别占了NANI的～48%和～40%.河流NO-3-N通量的年际变化不仅与NAIN(R2=0.27**)和化肥氮输入量(R2=0.32**)显著相关,而且与河流年均流量(R2=0.79**)或降雨量(R2=0.63**)具有更强的相关性,意味着河流NO-3-N的来源除了当年的NAIN,还受滞留氮库的影响.所建立的以NANI和流量为自变量的回归模型能很好地模拟河流NO-3-N通量变化(R2=0.94**).该模型预测结果显示,在NANI和流量分别降低30%的情况下,河流年均NO-3-N通量将分别减少～21%和～30%;每年的NANI、滞留氮库、自然背景源对河流当年NO-3-N通量的贡献率分别为～53%、～24%、～23%.河流NO-3-N通量长期的年际变化是NANI和水文要素共同作用的结果;但是,由于滞留氮库的影响,与源控制方式相比,增加"汇"景观应该能更加快速地削减河流NO-3-N通量.     

天津市夏季蜂窝状溶蚀器涂层溶液浓度确定的实验研究

于2013年7月1日～8月31日,在天津市南开大学理化楼楼顶,采用蜂窝状溶蚀器进行了溶蚀器涂层溶液最适浓度的探究实验.结果表明,在天津夏季,蜂窝状溶蚀器的碳酸钠涂层溶液最适浓度为3%,柠檬酸涂层溶液最适浓度为6%.含有溶蚀器系统的颗粒物采样法与传统采样法对比发现,含蜂窝状溶蚀器的采样系统所得到的PM2.5样品浓度有86%低于传统方法所得到的PM2.5样品浓度,其原因主要为1酸/碱性气体被去除,使其无法与富集在采样膜上的颗粒物发生反应,也无法吸附到颗粒物上;2溶蚀器系统采样过程中,部分颗粒物被捕集到溶蚀器上;3酸/碱性气体被去除,导致气-粒平衡被打破,部分颗粒物组分向气态转化.     

气象因素对广州市大气中二噁英污染特征的影响

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪测定了广州市环境空气中2,3,7,8-PCDD/Fs的含量,并对其来源进行初步分析.重点研究了广州市大气二噁英浓度的空间和季节分布特征,分析其毒性当量浓度变化与气象因素的相关性,并利用美国空气资源实验室的拉格朗日混合单粒子轨道模型对气流轨迹进行模拟,为了解广州市大气二噁英污染状况提供重要的基础数据.结果表明,工业区的二噁英浓度高于其他功能区;大气二噁英毒性当量浓度最高值出现在春季;风向和风速、温度和气压、相对湿度、降水等气象因素都会对大气二噁英的污染程度产生影响,温度、风速与大气二噁英浓度呈负相关,但相关性不明显;经过气团后向轨迹分析,秋季气流轨迹主要往西北地区延伸,冬季大气团运移较慢,主要来自内陆地区,春夏季节气流主要经过东南沿海或海面到达广州.     

2012年春季京津冀地区一次沙尘暴天气过程中颗粒物的污染特征分析

本研究表征了2012年春季一次沙尘暴天气过程中京津冀地区大气可吸入颗粒物(PM10)的污染特征.借助PM10的水溶性元素、有机碳和元素碳的浓度,分析推断沙尘暴天气过程中矿物气溶胶对城市气溶胶污染的交汇叠加作用.使用中流量大气颗粒物采样器,于2012年4月1日～5月24日,在北京市西三环、天津空港经济区和张家口火车南站附近同时采集可吸入颗粒物(PM10),采用离子色谱和元素碳/有机碳分析仪分析获取其水溶性离子、元素碳和有机碳浓度.结果表明,采样期间北京、天津和张家口这3个采样点PM10质量浓度的日均值分别为233.82、279.64和238.13μg·m-3.4月27～29日,3个地区发生了沙尘暴天气,PM10质量浓度的最大日均值分别达755.54、831.32、582.82μg·m-3.沙尘暴期PM10的有机碳(OC)浓度、二次有机碳(SOC)/OC的比值、硝酸根(NO-3)和硫酸根(SO2-4)浓度均高于非沙尘暴期间.采用电荷平衡计算证明沙尘暴期间大气颗粒物表明呈碱性,说明外来沙尘暴与本地污染相互叠加,矿物元素改变了颗粒物表面的酸碱性,沙尘暴和有机物发生耦合,促进了二次有机物的转化.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

金山湖闸坝型水体表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

采集金山湖闸坝型水体表层沉积物,经HNO3-HF-HClO4消解后,通过电感耦合等离子质谱法(ICP)测定沉积物As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr等6种重金属含量,通过富集系数、地累积指数法、潜在生态风险评价以及溯源分析等对沉积物重金属的分布特征进行综合评价.结果表明:1金山湖表层沉积物As、Pb、Cu、Zn、Cr、Cd的平均值分别为23.22、26.20、24.42、143.12、245.30、0.67 mg·kg-1,其中,Pb、Cu含量低于土壤环境质量标准一、二级标准,Zn、Cr含量介于土壤环境质量标准一级标准与二级标准之间,As、Cd含量均超过土壤环境质量标准一、二级标准;从空间分布来看,Pb和Zn在北固山广场的1号样点形成最高值,As、Cu、Cr、Cd的含量分别在镇润洲码头附近的12号样点、运粮河河口区域的3号样点、湖中靠近征润州岛的14号样点、春江潮与解放路泵站之间往湖中心处的7号样点处出现最高值.2富集系数表现为As>Cr>Cd>Pb>Zn>Cu,表明金山湖表层沉积物中As的富集量最大,Cu最小.3根据地累积指数判断,金山湖未受Cu的污染,Pb、Zn、Cd则为轻度污染,As、Cr表现为偏中度污染;46种重金属的单项潜在生态危害系数表现顺序为Cd>As>Cr>Pb>Cu>Zn,其中,Cr、Pb、Cu、Zn均为轻微生态危害程度,As和Cd处于中等生态危害程度;从全湖分布看,北固湾广场附近(1号样点)、春江潮与解放路泵站之间靠近岸边区域(6号样)、春江潮与解放路泵站之间往湖中心处(7号样点)以及镇润洲码头附近(12号样点)样点的潜在生态危害为中等,其余采样点均为轻微潜在生态危害;5主成分分析结果表明,金山湖沉积物重金属的差异除了受到各样点沉积物环境背景值的影响外,还与各采样点周围人为活动、外源污水排放等有密切关系.6本次研究中发现闸坝对金山湖沉积物重金属分布的影响不明确,该部分内容尚需进行长时间尺度的研究.