一种考虑水生态修复措施对污染物降解影响的水质模型

针对水域中生态修复措施对污染物降解规律的影响,建立了平面二维水流-水质计算模型.该模型通过采用特征有限元方法,在各种吸附性边界下均能保持污染物浓度变化的单调性;通过采用2阶龙格-库塔法求解上游源头浓度特征点的位置,使得模型在流线弯曲条件下的特征浓度计算精度得到明显改善;通过分区指定水流糙率与紊动粘滞系数、污染物扩散与降解系数,可以具体分析水域内各种水质改善措施的实际效果;通过典型算例,证明模型具有较好的适应性和可靠性,为今后水生态修复工程方案的设计提供了一种定量分析工具.     

我国需水总量零增长问题研究

一个国家需水总量零增长问题,是其水资源长期供求预测的重要内容,也是水资源需求量管理工作的重要组成部分,具有前瞻性和战略性的重要意义。研究通过分析国内外经济发达国家和地区的第三产业在三次产业结构中的比例与总需水量的关系,采用"产业结构分析法"探讨我国需水总量零增长可能出现的时期和需水总量的最大值。据此法分析,一个国家或地区的第三产业GDP占三次产业总量的比重达到60%左右时,其总需水量可能达到零增长(或负增长)。我国到2026-2030年左右全国需水量可能进入零增长期,需求量最大值将达到6 300×10⁸ m³左右。     

基于多源数据的干旱监测指数对比研究——以西南地区为例

干旱作为一种时常发生的自然灾害,影响范围广,对农业和粮食安全、人类生活等有深远影响。目前常用的干旱监测指数,都有各自的优缺点,无法适用于所有类型的干旱。论文利用基于气象要素驱动数据集的SPI（Standardized Precipitation Index）、基于MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的ESI（Evaporative Stress Index）、ETI（Evapotranspiration Index）和基于GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）观测数据的水储量变化TWSC（Terrestrial Water Storage Changes）,对西南地区2005—2014年间的干旱情况进行分析,对比了几种不同数据源下的干旱监测指标的监测效果。结果表明：1）4种干旱监测指标对西南地区的干旱都较为敏感,其中6个月尺度的SPI（即SPI-6）与3个月尺度的ESI（即ESI-3）相关性相对最强（R²=0.431, P<0.01）;2）基于GRACE的水储量变化受全局性大干旱的影响较大,且秋冬比夏天的影响大;3）SPI-6、ESI-3、ETI-3能够较为准确地监测出干旱的空间分布及干旱过程中重心的移动,ETI-3在2009—2010年的干旱中有明显滞后,SPI-6则在干旱末期夸大干旱严重程度。     

珠江广州河段着生藻类的群落结构及其与水质的关系

于2007年6月、7月和9月,采用玻璃挂片法对珠江广州河段9个断面处着生藻类的分布状况进行了调查,同时测定了叶绿素a、总氮、总磷、溶解氧、pH等环境因子.本调查共观察到着生藻类35种,主要以丝状绿藻占据优势,其中毛枝藻是绝对优势种,其最高数量百分比达97.4%;而附着在绿藻藻体的一些硅藻,如异极藻、脆杆藻也是常见优势物种.着生藻类数量丰富,为3.16×104-3.06×106cells·cm-2;种类多样性较低,Shannon-Weaver种类多样性指数为0.15～2.68.从总氮和总磷含量来看,珠江广州河段水质为Ⅲ类至Ⅴ类之间.调查期间,2007年7月12日举行了"广州市万人游珠江活动",由于活动期间采取的一些截污治理措施,6月、7月水质特别是广州市区河段水质有所好转;但活动过后,营养盐特别是总磷浓度迅速上升,叶绿素a含量和着生藻类数量急剧增加.研究结果说明,珠江广州河段水质能够得以改善,但需要采取持续而有效的措施防止水质的进一步恶化,才能保证珠江水资源的可持续发展.     

枣庄市生态足迹动态研究

应用生态足迹模型对山东省枣庄市1995-2008年生态足迹进行了计算,分析该市14年来各类土地生态足迹消费和供给的动态变化趋势,研究了该市土地资源利用的可持续性发展状况。结果表明,枣庄市生态足迹消费从1995年的2.926 4 hm2/人增加到2008年的6.880 1 hm2/人,增加了2.25倍;生态足迹消费大于土地生态系统的承载力表现为生态赤字,赤字水平由1995年的2.630 4hm2/人上升到2008年的6.529 0 hm2/人,增加了2.48倍,区域内的土地利用处于不可持续发展状态。计算表明该市的资源利用方式仍处于消耗型、粗放型阶段,发展模式是不可持续的,其生态环境具有不安全性,社会经济发展与生态环境的协调性很差。     

煤矿区地表水悬浮颗粒物中PAHs的分布特征

应用色谱-质谱联用技术,鉴定了石龙区地表水悬浮颗粒物(颗粒相)中的多环芳烃化合物(PAHs),分析了其在不同水体中的分布特征,并应用PAHs特征性比值对其进行了源解析.结果表明,共鉴定出除苊和二氢苊之外的14种美国EPA优控PAHs.水塘水、河流水颗粒相中PAHs含量远高于矿井水,且毒性等效浓度也较高,尤其是水塘水表现出更为严重的PAHs积累态势.源解析认为,矿井水颗粒相PAHs主要是其自身携带煤层中的粉尘所致;水塘水颗粒相PAHs以焦化飞灰、燃煤烟尘等燃烧产物输入为主;河流水颗粒相PAHs则不仅仅是由矿井水携带注入,大气颗粒物的干湿沉降及电厂、洗煤厂等工业废水也是重要的输入源.     

长江口滨岸及近海水体中胶体的分布和理化性质研究

利用切向流超滤技术(CFUF)分离出长江口滨岸及近海水体中的胶体,并对其稳定性和物质组成进行了定量分析.结果表明,XP和WSK胶体的尺寸和Zeta-电位随pH的升高而减小,XP、WSK胶体的等电点分别出现在pH<2、pH=3.8;所采水样的胶体有机碳(COC,M r1×103~1μm)浓度为7.7~35.7μmol·L-1,占总溶解有机碳(DOC)的7.1%~41.7%;三维荧光光谱(3DEEM)分析发现研究区出现类色氨酸荧光峰、类紫外富里酸荧光峰和类腐殖质荧光峰;胶体态Na、Mg、K、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni平均分别占溶解态的0.33%、5.7%、0.975%、1%、7.2%、7%、11.9%、15.7%、5.5%、10.5%、11.3%.Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni与COC的结合能力大于Na、Mg、K、Ca.相关分析表明,胶体的尺寸、DOC、真溶解有机碳(UOC)与盐度呈负相关,COC与盐度无线性关系,胶体态痕量金属(Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni)总浓度与COC呈线性关系.     

长期定位有机物料还田对关中平原夏玉米-冬小麦轮作土壤NO排放的影响

农田土壤是大气光化学活性气体一氧化氮(NO)的主要人为源之一.为定量研究有机物料还田对NO排放的影响,利用静态暗箱法对关中平原26 a长期定位施肥夏玉米-冬小麦轮作农田NO排放通量进行周年(2016年6月至2017年6月)观测.除对照(CK)处理全年不施肥外,田间设3个施肥处理,冬小麦季分别为全化肥(NPK,165 kg·hm~(-2))、化肥加秸秆[NPKS,(165+40)kg·hm~(-2)]和化肥加牛粪[NPKM,(50+115)kg·hm~(-2)];夏玉米季均施等量化肥(188 kg·hm~(-2)).观测期内,CK处理NO排放通量较小[12.2 g·(hm~2·d)~(-1)];各施肥处理均在夏玉米播种、施肥和冬小麦施肥后出现排放峰,其中NPK处理峰值最高[112.0 g·(hm~2·d)~(-1)].各处理NO年排放总量和排放系数分别为0.13~0.57 kg·hm~(-2)和0.04%~0.12%.NPKS和NPKM处理年排放总量较NPK分别减少17.6%和增加68.0%(P0.05).与NPK处理相比,NPKS和NPKM冬小麦季排放总量降低41.1%~60.0%(P0.05);但夏玉米季增加25.2%~292.1%(P0.05).冬小麦季添加有机物料有效降低NO排放,而夏玉米季NO排放增加则与土壤有机质含量有关.     

纳米氧化锌颗粒物通过氧化应激和离子通道失调诱导大鼠气管上皮细胞凋亡的机理

纳米氧化锌具有广泛的工业用途,其生态安全性受到广泛关注,针对纳米氧化锌诱导的呼吸道细胞毒性及其作用机理研究尚不广泛.本研究分别采用不同浓度和粒径(30 nm和90 nm)的氧化锌颗粒物处理大鼠气管上皮细胞(rat tracheal epithelial cells,RTE cells),暴露时间为12 h,通过检测细胞内锌元素含量,细胞增殖抑制率,细胞凋亡率,凋亡相关caspsae 3基因与蛋白相对表达量,细胞内金属硫蛋白活性,ROS和MDA含量、细胞内Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性来分析纳米氧化锌诱导细胞毒效应机理.在90 nm纳米氧化锌高浓度暴露时,其细胞内锌元素浓度为0.845μg·L~(-1),约为低浓度暴露组的4.7倍,是30 nm低浓度暴露组的9倍;纳米颗粒物诱导的细胞增殖和凋亡毒效应具有剂量和尺寸依赖效应;30 nm处理组的pro-caspase 3和cleaved-caspase 3蛋白表达量均高于90 nm暴露组;暴露浓度为10 mg·L~(-1)的90 nm处理组的金属硫蛋白增加量为0.533μg·L~(-1),增幅达到46%;不同粒径氧化锌颗粒物处理后,细胞内ROS和MDA含量显著上升,且30 nm处理组结果均高于90 nm处理组;纳米氧化锌颗粒物暴露诱导细胞Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性显著下降,30 nm氧化锌颗粒物暴露组,其Na~+/K~+-ATP酶活性分别是对照组的1.8倍和3.5倍.纳米氧化锌颗粒物进入RTE细胞,通过干扰锌在细胞内代谢,诱导细胞内ROS和MDA水平升高,产生氧化应激,进而诱导细胞凋亡是导致纳米氧化锌产生细胞毒性的主要原因之一.纳米氧化锌会导致细胞内Ca~(2+)-ATPase和Na~+/K~+-ATPase活性下降,离子通道失调,破坏细胞内离子平衡,进一步造成细胞凋亡.     

Fenton氧化破解剩余污泥中的胞外聚合物

利用Fenton试剂的强氧化性破解剩余污泥中的胞外聚合物（EPS）,通过释放出的多聚糖、蛋白质浓度以及SCOD的变化表征EPS的破解程度,旨在找出Fenton氧化破解EPS的适宜反应条件．结果表明,pH = 2.5,反应时间90 min,H₂O₂/Fe²⁺（质量比）= 8∶1,温度65～70℃为适宜反应条件．该条件下经Fenton氧化,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由45.88、 10.96和11.99 mg·L^-1增加到684.93、 382.17和302.62 mg·L^-1;污泥颗粒平均粒径和中值粒径分别由供试污泥的838.89 μm和859.20 μm减小到137.22 μm和148.69 μm．Fenton氧化可以有效破解污泥中的EPS,提高污泥的无机化程度,有利于污泥的减量化和资源化．