华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.     

模拟放牧强度与施肥对青藏高原高寒草甸群落特征和物种多样性的影响

通过为期6年的野外人工控制实验,研究了刈割和施肥对青藏高原高寒草甸群落特征、生产力水平和多样性水平的影响,以期为天然草场的合理利用提供科学依据。结果显示,(1)刈割后群落的物种组成发生了变化,与对照相比,中度和重度刈割区矮嵩草的重要值分别增加了13.28%和27.89%,同时一些适口性差的毒杂草的重要值也相对增加。(2)中度和重度刈割后,禾本科重要值由48.65%分别降至36.63%和40.15%,豆科重要值由2.78%分别增至7.49%和7.53%,杂草重要值由38.78%分别增至46.61%和44.34%;而施肥后,禾本科重要值由35.85%增至47.78%,豆科和杂草的重要值分别由8.18%和46.32%降至3.68%和40.17%。(3)中度和重度刈割后群落高度由19.62 cm分别降至7.58 cm和5.88 cm,而盖度由62.78%分别增至77.96%和75.04%,密度由644 ind·0.25 m~(-2)分别增至876 ind·0.25 m~(-2)和924 ind·0.25 m~(-2),生产力由104.63 g·0.25 m~(-2)分别增至117.62 g·0.25 m~(-2)和123.72 g·0.25 m~(-2);施肥使群落的高度、盖度以及生产力分别由8.47 cm、65.56%和88.86 g·0.25 m~(-2)增至13.58 cm、78.29%和141.79 g·0.25 m~(-2)。(4)群落物种多样性在施肥后均显著降低,而在刈割后均显著增加,且丰富度指数和Simpson指数均在中度刈割后达最大值。(5)刈割使群落生产力与物种多样性表现出微弱正相关或不相关,而施肥使生产力与物种多样性表现出显著负相关或微弱负相关。刈割导致一些优良牧草的优势地位大大降低,同时也导致适口性差的杂草的优势地位升高;而施肥则有利于优势物种的生长,且在一定程度上抑制了杂草的生长。该结果支持中度干扰假说,并暗示物种多样性与生产力的关系可能是多变的,且这种关系取决于群落所受扰动因素的类型和强度。总之,在高寒草甸的管理过程中,放牧强度和营养添加应控制在合适的范围,以达到保护物种多样性和合理利用的双重目的。     

膜生物反应器中膜污染控制方法的研究

从膜生物反应器的类型、气水比和粉末活性炭的投加浓度等方面研究了控制膜污染的方法。结果表明 ,最优的一体式和分置式膜生物反应器的类型是不同的 ;大的气水比有利于减轻膜的污染 ,但在一定的水质条件下 ,增大曝气量所引起的膜通量减少速度是有限的 ;投加适量的粉末活性炭 ,可减缓膜污染 ,但投量过大时 ,反而易造成膜堵塞     

NaX分子筛对氨氮废水的吸附性能研究

以煤造气废水为研究对象,采用沸石分子筛脱除废水中的氨氮,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和比表面积测试法（BET）等方法,对沸石分子筛组成成分、晶体结构进行表征,考察了其对氨氮的吸附及再生性能。结果表明：该沸石分子筛为NaX型;分子筛对废水中的氨氮有较好的吸附效果,其平衡吸附量与氨氮浓度成正比、与投加量成反比;分子筛适宜用于废水的深度脱氮处理,在废水流速为4.5mL/min条件下吸附氨氮的效果较好;经过300℃热再生2 h后,10次吸附-解吸的再生率均在100%以上,具有良好的可再生性。     

倾听自然之声

小记者证号:HJHB0231峰峦耸立,流水潺潺,草木茂盛,鲜花竞艳。这是怎样一个和谐的世界!高楼林立,浓烟滚滚,垃圾遍地,噪音灌耳,这又是怎样一个痛心的景象?看,远处那一湾"黑流",那里曾经有鱼鸟嬉戏,而如今,那被人遗忘了的碧波已然变了模样,污浊的河水散发出令人作呕的腐臭,五颜六色的垃圾在水上轻轻飞扬,河岸上白色塑料袋迎风展现自己的舞姿……听,那远方的嘈杂声嗡嗡作响,马路上的杂乱使人     

白洋淀优势水生植物中喹诺酮类抗生素的生物富集特征及其与环境因子相关性研究

利用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）对白洋淀水体和水生植物中喹诺酮类（Quinolones,QNs）抗生素进行检测,并探究QNs在水生植物的生物富集特征及其与环境因子的相关性.研究结果表明：①在水生植物中,氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）和氟甲喹（Flumequine,FLU）的检出率最高（Freq=100%）,其次为马波沙星（Ciprofloxacin,CIP）和氟罗沙星（Fleroxacin,FLE）（Freq≥50%）,其余QNs检出率小于40%（Freq≤40%）;水生植物中∑QNs浓度为34.6~290.9 ng·g^-1,其中FLU和OFL平均浓度最高;②在白洋淀水体中,∑QNs浓度为0.738~2004.000 ng·L^-1,其中FLU平均浓度最高（168.0 ng·L^-1）;③QNs在水生植物中的生物富集系数（Bioconcentration factors,BCF）（L·kg^-1）为170.1（BCF_ORB）~2 836.0 L·kg^-1（BCF_FLU）,这表明QNs在水生植物中的生物富集能力较高;④检出率较高的FLU、OFL、FLE的营养放大因子（Trophic magnification factors,TMF）为0.712（TMF_QNs）~3.646（TMF_FLE）,其中OFL呈营养放大,而FLU、FLE呈营养稀释;⑤相关性分析结果表明ENR、MAR、OFL和ORB的BCF与水深（WD）、温度（T）、透明度（SD）、溶解氧（DO）和沉积物总有机碳（TOCs）呈显著正相关;而与化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、NO₃-N、PO₄^3-、沉积物总碳（TCs）、沉积物总氮（TNs）和NH₃-Ns呈显著负相关;TMF_FLU和TMF_FLE与TP、TN、NO₃-N、NH₃-Ns呈显著负相关,这表明生活污水和养殖废水对QNs的贡献最大.本研究结果将为提高水生植物对抗生素的修复效果,以及白洋淀生态修复和风险管控提供理论依据和数据支撑.     

石家庄市水环境中喹诺酮类抗生素的空间分布特征与环境风险评估

随着社会经济的发展,大量含有抗生素的废水未经有效处理排放到水环境中,加剧了城市水环境中抗生素的污染.本研究以石家庄市地表水和地下水为研究对象,采用超高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS)分析了石家庄水环境中喹诺酮类(Quinolones,QNs)抗生素的空间分布特征,并采用风险熵值法(RQ)评估了石家庄市水环境中QNs的生态风险和健康风险.结果表明:1在石家庄市河流和水库中,QNs抗生素的浓度分别为98.43~4398.00 ng·L^-1和9.99~49.24 ng·L^-1,恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)和依诺沙星(Enoxacin,ENO)分别是河流和水库中主要的QNs抗生素;2在石家庄市地下水中,QNs抗生素的浓度为3.45~15.41 ng·L^-1;3相关分析结果表明,在地表水中氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)、诺氟沙星(Norfloxacin,NOR)、恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)、双氟沙星(Difloxacin,DIF)、沙氟沙星(Sarafloxacin,SAR)、恶喹酸(Oxolinic Acid,OXO)和氟甲喹(Flumequine,FLU)与温度(T)和总溶解性固体颗粒物(TDS)呈显著相关(p<0.01),而ENO与pH显著相关(p<0.01);在地下水中吡哌酸(Pipemidic Acid,PIP)和马波沙星(Marbofloxacin,MAR)与T显著相关;4地表水中QNs与地下水中QNs的相关性不显著,表明石家庄市地下水中QNs的主要来源不是地表水;5生态风险结果表明,石家庄市地表水中QNs总体处于高风险水平,而地下水QNs整体处于中低风险水平;6人体健康风险结果表明,石家庄市水环境中QNs抗生素的健康风险较低.总体来说,石家庄市水环境中QNs污染在地表水中更为严峻,而石家庄地表水中QNs浓度最高的区域为汪洋沟.     

人为干扰条件下白洋淀底栖动物群落变化及其主要环境影响因子分析

底栖动物对维持和稳定湖泊生态系统结构与功能具有重要作用.为了探明长期强人为干扰条件下底栖动物群落结构特征及其主要环境影响因子,本研究分别于2009年和2018年的4月和8月采集和分析了白洋淀8个区水体、沉积物和底栖动物样品.根据人为干扰程度的不同,将白洋淀分为重度干扰区（HD）、中度干扰区（MD）和轻度干扰区（LD）,同时分析了3类生境的理化参数和底栖动物群落结构与多样性指数.研究结果表明：1就水体和沉积物理化参数而言,总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃^-）、磷酸盐（PO₄^3-）和沉积物总氮（TNs）、总磷（TPs）等理化参数在重度干扰区呈最高值;2就底栖动物群落组成而言,在重度干扰区底栖动物群落物种丰度、生物量、密度均最低,且优势种大多以水生昆虫为主;3就底栖动物群落多样性指数而言,2009年,白洋淀底栖动物群落Margalef丰富度指数D值（0.84）和Shannon-Wiener多样性指数H''值（1.13）均在中度干扰区最高,而Pielou均匀度指数J值（0.53）在轻度干扰区最高,这些指数均与沉积物总氮（TNs）呈显著负相关;2018年,D值（2.02）和H''值（2.21）在轻度干扰区中最高,而J值（0.84）在重度干扰区中最高,D值和H''值与水深（Water depth,WD）呈正相关关系,而与硝酸盐（NO₃^-）和总磷（TP）等呈负相关关系;4RDA分析结果表明,白洋淀底栖动物群落组成的主要环境影响因子在2009年为WD和pH,而在2018年为沉积物中总磷（TPs）.2009-2018年,白洋淀底栖动物群落（主要影响因子从WD和pH变为沉积物总磷）和多样性指数（主要影响因子从TNs变为WD、TN、TP、NO₃^-、TNs等）的主要环境影响因子发生了显著变化.因此,针对主要环境影响因子的时间变化,在不同时期底栖动物群落的恢复需采取不同措施,本研究结果可为白洋淀生态修复提供理论和数据基础.     

枯水期环太湖河流溶解态重金属空间分布

文章以环太湖53条出入湖河流为研究对象,测定2009年12月至2010年3月间(枯水季节)溶解态重金属含量,结果表明Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、As等六种重金属溶解态浓度含量均较低,且未超标.将53条河流出入湖区域分为无锡常州区、宜兴区、湖州区、苏州区四个区域,无锡常州区除Cd外,其它重金属含量最高;Cd在宜兴区含量...     

基于AQUATOX模型的白洋淀湖区多溴联苯醚(PB-DEs)的生态效应阈值与生态风险评价研究

为了准确定量生态系统尺度下持久性有机污染物(POPs)的直接毒性效应和通过食物网传递的间接生态效应,建立POPs浓度与生态效应的量化关系,本研究以强人为干扰湖泊白洋淀为研究区,建立了湖泊底栖-浮游耦合食物网,运用AQUATOX模型评价典型POPs——多溴联苯醚(PBDEs)的水生态系统风险,判定关键浓度阈值。模型校正结果表明,该模型能够充分模拟白洋淀中18个优势种群生物量的季节变化过程;敏感性分析结果表明该模型对温度和呼吸速率参数敏感;风险评价的结果表明AQUATOX模型能够有效的评估PBDEs的直接毒性效应和间接生态效应,AQUATOX模型得到的最大无影响效应浓度(NOEC)要比实验室中的NOEC低1~2个数量级。因此,在自然生态系统中PBDEs的生态风险难以根据单一种群的毒性数据进行外推,而AQUATOX模型成为自然生态系统中PBDEs风险评价的可靠方法,能够判定在"可接受风险"水平时污染物的浓度阈值。AQUATOX模型为污染物环境基准的制定提供了较为可行的方法,进而为化学污染物的早期预警和风险管理提供决策依据。