基于地理探测器的城市热岛驱动因素分析——以武汉市为例

城市热岛是由地表特征、社会经济和气象等因素综合引起的环境问题，具有显著的季节差异。大量的研究分析了土地覆盖类型、地表覆盖指数、景观指数等和城市热岛之间的相互关系，忽略了气象因素以及气象因素、地表特征与社会经济之间的交互作用对城市热岛的影响。在分析武汉市不同季节热岛强度及空间自相关分析的基础上，采用地理探测器研究了不同季节城市热岛强度的驱动因素及其交互作用和热岛风险区探测。结果表明：武汉市各季节热岛强度在空间上呈现强烈的集聚特征。按春夏秋冬顺序，武汉市4个季节热岛强度的主要驱动因素分别为地表特征、社会经济、社会经济和气象因素，四季对应的主要驱动因子分别是土地覆盖类型、夜间灯光、夜间灯光和气压。在11个驱动因子的交互影响中，四季热岛强度交互影响作用最大的分别为土地覆盖类型与夜间灯光、土地覆盖类型与NDVI、土地覆盖类型与夜间灯光、气压与土地覆盖类型或与NDVI。风险探测结果显示春夏秋冬平均热岛强度最高的分别为城市建成区、城市建成区、城市建成区、裸地和低植被覆盖区，最低的分别是水体、水体、水体、植被；四季的平均城市热岛强度随着夜间灯光的增加而增加；NDVI子区域平均热岛强度呈现先上升后下降的趋势；气压子区域平均热岛强度总体呈现逐步上升的趋势。这些结果揭示了热岛强度的季节变异特征，可为缓解城市热岛效应措施的制订提供依据。     

Nano-TiO2回收过程中SO42-对不同混凝剂混凝过程的影响

为了降低纳米TiO₂使用成本,采用不同混凝剂对纳米TiO₂悬浊液进行固液分离.通过考察浊度去除率、出水pH值的变化情况,并结合X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、固体核磁（NMR）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）表征,探究了纳米TiO₂回收过程中SO₄^2-对不同混凝剂混凝过程的影响.结果表明,当使用AlCl₃作混凝剂时（0.1mmol/L）,SO₄^2-浓度从0.0mmol/L增加到20.0mmol/L,浊度去除率降低了0.80%,絮体粒径从450μm下降到215 μm,而强度因子无明显变化.低聚合态的Al_a不与SO₄^2-结合,混凝过程中通过吸附架桥和网捕卷扫的作用形成大量无定形的Al （OH）₃.当使用Al₁₃作混凝剂时,再生长后絮体的粒径随着SO₄^2-浓度的增加而下降,S-O峰的红移证明有新的含S聚合物产生,Al 2p的峰均向较高的结合能移动证明生成的絮体不是Al （OH）₃.     

载铁ACF/Ni阴极电化学体系除藻效能与机制

采用化学浸渍法将Fe@Fe₂O₃纳米线负载在活性炭纤维/泡沫镍上组成Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni复合阴极,以钛基铂（Pt/Ti）为阳极,考察载铁量、初始pH值和不同电化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系除藻的效能;基于·OH间接检测、铁离子浓度、H₂O₂浓度及pH值的分析和·O₂^-的检测研究Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni中性电化学体系反应机制.结果表明,当制备阴极阶段投加0.03g FeCl₃×6H₂O,初始藻浓度为0.7×10⁹~0.8×10⁹个/L,电流密度为75mA/cm²,初始pH6.2时,电解60min,该体系除藻率可达到92.3%.在Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系中,Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni阴极可通过电化学反应产生大量·OH和·O₂^-,使藻细胞破裂死亡;该体系除藻的主要机理是非均相电Fenton反应.     

洁净环境样本低浓度微生物高效富集检测及应用

为了研究对洁净环境样本的低浓度微生物监测方法,制备了低浓度的革兰氏阳性菌和阴性菌各3种,使用修饰后的新型磁珠对模拟样本中的微生物进行富集评价实验.革兰氏染色和菌落计数结果表明,磁珠对3种革兰氏阳性菌和3种阴性菌均具有显著富集浓缩作用,与大肠杆菌相比,磁珠对金黄色葡萄菌的富集浓缩比更高.使用磁珠富集液对自来水、桶装水和瓶装矿泉水中的微生物进行非特异性吸附后,比较上清和磁珠-微生物复合物的细菌16S rDNA基因拷贝数和菌落总数指标,结果表明磁珠对自来水和桶装水中的微生物均具有显著的吸附效果（P<0.01,P<0.001）.通过比较,抽滤法和磁珠法对自来水中的微生物富集效果有差异（P=0.002）,2种方法对桶装水和矿泉水的富集效果无显著差异（P=0.362）.采集实际空气样本进行磁珠富集微生物的菌落计数及细菌16S rDNA基因拷贝数进行分析,磁珠-微生物复合物中的绝对基因拷贝数和菌落总数均显著高于磁分离后上清液中基因拷贝数和菌落计数（P=0.0001）.此方法对微生物具有一定的高效富集作用.     

不同饮食习惯下镉摄入对肠道菌群结构的影响

为了探究不同饮食习惯下Cd摄入对肠道菌群结构的影响,将C57BL/6小鼠给予不同的饲养方式（正常饮食（ND）、正常饮食+10 mg/L CdCl₂（ND+Cd）、高脂饮食（HFD）、高脂饮食+10 mg/L CdCl₂（HFD+Cd））20周后,借助16S rRNA高通量测序技术分析了各组小鼠肠道菌群的组成,并探讨了HFD、ND+Cd、HFD+Cd对小鼠肠道微生物群落结构的影响.结果显示,高脂饮食和Cd摄入,均可引起肠道紊乱.相对于ND组,HFD摄入降低了2.28倍Bacteroidetes丰度,Bifidobacterium数量增长达14.34倍;Cd摄入增加了以Akkermansia为主的Verrucomicrobia丰度,使其约占肠道菌群的4.67%;与HFD组相比,HFD+Cd组Actinobacteria丰度下降了4.57倍, RuminococcaceaeUCG-014、Alistipes、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Blautia、Desulfovibrio等成为了优势菌群.研究表明,高脂饮食或/和Cd均可扰乱肠道菌群平衡,不同饮食习惯下的Cd摄入表现出不一样的菌群结构,并且体现在各分类水平上.     

甘肃省生态服务供需关系及影响因子研究

以甘肃省为例分析,采用分区域生态服务供需评价矩阵,在生态系统服务供需关系研究基础上,基于地理探测器从自然因素和社会经济因素两个方面研究了生态系统服务供需指数的影响,揭示了供需格局的时空变化规律.结果表明：在甘肃省中部和南部,生态系统供给与需求具有明显的空间分布错位,呈现出高供给-低需求和低供给-高需求的状态,供需服务高度不平衡区域主要集中在甘肃中部区域.甘肃省生态系统服务供给能力和供需指数之间权衡和协同关系并存,而生态系统服务需求强度和供需指数之间都为权衡关系.从地理探测结果看,年均降水量和植被类型对生态系统服务供给能力影响的解释力q值在50%以上,是导致空间分异的主要原因;而人口数量对生态系统服务需求强度影响的解释力最高,q值超过40%,对供需指数的影响中,社会经济因子中的人口数量和自然因子中的降水量解释力最高,q值超过35%.影响因子对生态系统服务供给能力（需求强度、供需指数）的影响是多种因子共同作用的结果,其影响均为非线性增强.     

Al13改性羟基磷灰石的除氟性能研究

为了提高羟基磷灰石（HAP）的除氟效果,采用化学沉淀法合成3种不同Al/Ca值的Al₁₃改性后的HAP吸附材料,并对其进行XRD、FTIR、SEM、BET等表征,考察吸附过程中pH的影响,同时通过吸附热力学、吸附动力学等探讨了其除氟性能.结果表明,Al₁₃-HAP材料比HAP更加疏松多孔,当Al/Ca=0.7时,比表面积增大到了137.2 m²·g^-1,孔容增大到0.8217 cm³·g^-1.FTIR结果表明,Al₁₃的掺入给吸附材料中带入了大量—OH.根据Al₁₃-HAP吸附F^-前后的表征,F^-主要通过配体交换取代Al₁₃-HAP中的—OH从环境中被去除.当Al/Ca=0.4时,Al₁₃-HAP最大除氟效果达到5.03 mg·L^-1;零电荷点pH_PZC为8.46,大于HAP的pH_PZC,具体表现为对天然水体pH值适用性较广.吸附过程与Langmuir吸附模型以及拟二级动力学模型契合度高,这也证实了化学吸附为主要作用,吸附热力学结果表明Al₁₃-HAP吸附氟是自发的吸热过程.     

基于GIS的大气污染源项分类体系及臭氧浓度相关性分析

近年来,中国城市的急速发展伴生了严峻的空气污染问题,其中,臭氧污染问题亦十分突出.量化分析各类污染源对空气污染的影响程度是制定相关政策及有效解决空气污染问题的关键.但大气污染源种类繁复,要对所有源项进行细致排查难以实现,随着GIS和地图产品的丰富,地理信息大数据为更便捷详尽地掌握地面源项信息提供了可能.本文以成都为例,对地理信息数据进行分类并建立其与各类源项的表征关系,基于统计分析探讨各类源项与臭氧浓度的相关性,并分析评价各种源项对成都市臭氧问题的影响.结果表明,成都市近年来臭氧问题的加剧与人类活动密切相关,其中,工业源与臭氧浓度相关性最大,机动车服务源的溶剂使用与臭氧浓度也呈正相关.交通源由于NO_x和VOC之间的相互作用会在一定程度上抑制臭氧生成,从而与臭氧浓度的相关性显著水平较低.这些结果的发现对于精细化空气质量管理和污染防治具有非常重要的意义.     

土生拉乌尔菌TGRB3的生物学特性及其不同氧气浓度条件下的汞甲基化

从三峡库区消落带土壤中分离、纯化得到1株具有汞甲基化能力的细菌,对其形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列进行分析后,鉴定为土生拉乌尔菌,并命名为RaouLtella terrigena TGRB3.研究发现,菌株TGRB3具有强酸碱和盐度适应能力,为中高温型菌,在pH=4～9和盐度0.2%～4.0%范围内均能正常生长,最适生长温度为25℃.在Hg~(2+)浓度为1000μg·L~(-1)时,菌株生长受到显著抑制.此外,在初始Hg~(2+)浓度为300 ng·L~(-1)的条件下探讨了该菌在不同氧气浓度(0、7%、14%和21%)下的生长情况及汞甲化能力.结果表明,该菌的生长不受氧气浓度的制约,但在有氧条件下生长更好,且在厌氧或低氧浓度条件下具有更强且稳定的汞甲基化能力.在氧气浓度为14%和21%的条件下,该菌的最大甲基汞含量分别为(0.54±0.01)和(1.62±0.08) ng·L~(-1),试验后期表现出较强的去甲基化现象,培养54 h后的甲基汞含量显著降低为(0.08±0.02)和(0.05±0.00) ng·L~(-1);而在氧气浓度为0和7%的条件下,最大甲基汞含量分别为(6.75±1.75)和(3.24±0.74) ng·L~(-1),且在试验周期内甲基汞持续产生,平均浓度分别为(3.23±1.39)和(1.66±0.71) ng·L~(-1).本试验结果可望为三峡库区消落带土壤汞生物甲基化机理的深入研究及汞污染风险评价等提供全新的试验材料.     

哈尔滨市一次大气污染过程及潜在源分析

本研究以2018年12月10~13日哈尔滨市一次严重的空气污染事件为研究对象,分析了此次污染过程的概况、成因以及污染的潜在源区.结果表明：此次空气污染过程以PM_2.5影响为主,污染类型由10日00：00~11日17：00的偏燃煤型发展为11日17：00~13日15：00的二次气溶胶复合污染,最终在13日15：00后稳定为偏燃煤型.从天气形势和风速风向分析可知此次10~13日的污染过程与不利气象扩散条件也是密不可分的.模拟的48h后向轨迹经过聚类分析主要分为4类,大部分来自内蒙古、吉林等方向,70.83%的轨迹PM_2.5超标,表明来自这些方向的污染气团对哈尔滨市的空气质量影响较大;而通过对模拟的48h后向轨迹进行PSCF、CWT分析,发现哈尔滨的WPSCF和WCWT分布特征类似,WPSCF和WCWT的高值主要集中在哈尔滨本地的双城、巴彦、阿城、吉林省的中部、西部地区等地区,以及大庆、绥化等地区,说明这些区域都是哈尔滨市PM_2.5的潜在源地.