Mesoporous carbon nanomaterials induced pulmonary surfactant inhibition, cytotoxicity, inflammation and lung fibrosis

Environmental exposure and health risk upon engineered nanomaterials are increasingly concerned. The family of mesoporous carbon nanomaterials(MCNs) is a rising star in nanotechnology for multidisciplinary research with versatile applications in electronics,energy and gas storage, and biomedicine. Meanwhile, there is mounting concern on their environmental health risks due to the growing production and usage of MCNs. The lung is the primary site for particle invasion under environmental exposure to nanomaterials. Here, we studied the comprehensive toxicological profile of MCNs in the lung under the scenario of moderate environmental exposure. It was found that at a low concentration of 10 μg/mL MCNs induced biophysical inhibition of natural pulmonary surfactant. Moreover, MCNs at similar concentrations reduced viability of J774 A.1 macrophages and lung epithelial A549 cells.Incubating with nature pulmonary surfactant effectively reduced the cytotoxicity of MCNs.Regarding the pro-inflammatory responses, MCNs activated macrophages in vitro, and stimulated lung inflammation in mice after inhalation exposure, associated with lung fibrosis.Moreover, we found that the size of MCNs played a significant role in regulating cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this nanomaterial. In general, larger MCNs induced more pronounced cytotoxic and pro-inflammatory effects than their smaller counterparts. Our results provided valuable information on the toxicological profile and environmental health risks of MCNs, and suggested that fine-tuning the size of MCNs could be a practical precautionary design strategy to increase safety and biocompatibility of this nanomaterial.     

山林地表慢渗系统处理农村生活污水厂尾水研究

利用山区污水处理厂周边森林植被构建慢速渗滤污水处理系统,用来处理山区农村生活污水厂尾水。结果表明,慢渗系统能够深度净化污水尾水,对COD_(Cr)、NH_3-N、NO_3-N、TN、TP的平均去除率分别为23.8%、40.2%、14.3%、11.3%和23.6%。并且土层越深,COD_(Cr)、TN、TP浓度越低,相应的去除率越高,而NO_3-N、TN去除率则呈降低趋势;山体坡度越大,COD_(Cr)、氨氮浓度有升高趋势,硝态氮、TN、TP有降低趋势;而坡长越大,COD_(Cr)、NH_3-N、NO_3-N、TN浓度有降低趋势,TP有升高趋势。此外,植被类型对水样化学性质有一定影响,竹林更利于COD_(Cr)、NH_3-N、TP浓度的降低,针阔混交林更利于NO_3-N、TN浓度的降低。     

基于VSD模型的东山县海岸带区域生态脆弱性评价

随着人类社会经济的发展,海岸带区域的生态脆弱性逐渐凸显。本文基于VSD模型,从暴露性、敏感性及适应能力三个维度构建了包括3个层级、23个指标、5个评价等级的海岸带生态脆弱性评价体系,并选取全国第六大海岛县东山县作为研究区域,分为三个单元分区分别进行评价。结果表明,VSD模型可有效用于海岸带区域生态脆弱性的科学评估,评价结论显示东山县的东南部区域脆弱性程度最高,北部区域次之,西南部区域最低。通过筛选对三个区域影响均较明显的指标,得到东山县海岸带区域生态脆弱性的主要构成因子,并有针对性地提出了东山县海岸带综合管理的建议与措施。     

大连重要海水增养殖区粪便污染指示菌和弧菌的时空分布

开展海水增养殖区卫生安全评价对于减少人体健康风险、提高增养殖区的有效管理尤为重要。本研究于2013年3月、5月、8月和10月对大连市金石滩、大长山岛、大李家3个重要海水增养殖区的贝类和海水进行了粪便污染指示菌总大肠菌群（TC）和粪大肠菌群（FC）的监测,同时监测了弧菌总数（TV）和主要环境要素（包括水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a）。结果表明:这3个海区贝类组织中TC及海水中的TC、FC浓度均呈显著的时间和空间分布变化。贝类组织中TC含量随时间的分布趋势为:8月> 5月> 3月> 10月,空间分布为:大长山岛>金石滩,大长山岛>大李家,而金石滩和大李家差异不显著（P < 0.05）;海水中TC和FC浓度分布特征相似,时间分布特征均为:金石滩8月份最高,大李家5月份最高,而大长山岛各月份均低于最低检测限（2 MPN/100 mL）,空间分布特征均为:大李家增养殖区污染较为严重,而金石滩和大长山岛差异不显著（P < 0.05）。3个增养殖区8月份和10月份的海水中TV浓度较高,为3.3×102~4.23×105 CFU/100 mL。通过分析不同季节海水增养殖区中TC、FC、TV之间及其与水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a的相关性,表明环境要素以及增养殖区水域特点对于粪便污染指示菌和弧菌的时空分布具有重要的影响。为更好地反映增养殖区的卫生安全状况,海水和养殖生物体内指示生物应同时监测,在监测传统粪便污染指示菌的同时,建议将弧菌作为重要的病原菌指标。     

液氨泄漏事故的后果模拟与风险评估

液氨属于低沸点化学物质,为了储存和运输方便通常以高压、低温储存于高压设备中,当设备失效时,液氨有毒有害物质将会泄漏至大气中,导致人员中毒和环境污染。利用挪威船级社(DNV)的PHAST软件对某化工厂某区域内所有设备和管线在各种场景下液氨发生泄漏事故的后果进行了模拟,并对典型场景下液氨泄漏事故的致死率、扩散浓度范围进行了分析。通过PHAST软件将各种场景下的液氨泄漏事故后果与其对应的事故发生频率综合之后,得出了该化工厂发生液氨泄漏事故的社会风险曲线和个人风险等值线,可直观地看出该化工厂对周围人口和环境造成的影响,并可定量得出对周边环境的具体个人风险值。该研究对企业的安全生产和事故条件下的应急救援具有指导意义,其定量风险评估结果将是解决事故和处理污染危害的重要依据。     

油箱明火烤燃下燃爆危险性分析与安全对策

为预防交通事故中油箱燃爆危险的发生,利用摄像机、高速照相机和红外热成像仪观测油箱在烤燃过程中的燃爆特性,得到爆炸火球参数和油箱内部温度变化,并针对油箱烤燃的危险性,利用爆炸火球辐射总能量和热剂量来评判热效应严重程度。结果表明:明火烤燃状态17min左右,油箱发生爆炸;爆炸火球的体积、表面最高温度和辐射总能量分别为150.46m~3、1 490.4℃和2.10×10~4kJ,距爆炸火球中心1m、5m和10m处的热剂量分别为1 978.8kJ/m~2、99.4kJ/m~2和25.1kJ/m~2。最后,从油箱本质安全设计和点火源控制方面提出了相应的安全对策与措施。     

郑州市城市生态环境变化研究

随着城市化的发展,城市生态环境变化较大.基于遥感技术,利用遥感生态指数对郑州市城市生态环境变化进行评价与检测,以对城市规划建设提供科学依据,从而促进城市健康可持续发展.结果表明:2006年-2017年,郑州市生态环境质量呈下降趋势,其中绿度指标与干度指标对城市生态环境的影响最大;郑州市生态环境变好的区域占18.43%,生态环境变差的区域占42.54%,变差的区域主要为新建成区,这些区域应是今后生态环境改善的重点区域.     

甘肃合水地区全新世以来土壤剖面黑碳记录及其气候变化

针对甘肃合水马家村(MJC)全新世黄土剖面进行野外采样,分析磁化率和黑碳(焦炭和烟炱)等古气候指标,试图探讨黄土高原北部全新世以来生物质燃烧特征以及自然生态环境演变过程,结果表明:末次冰期和全新世早期(11500—8500 a BP)气候寒冷而干旱,区域野火事件时而发生,植被生物量是此阶段野火发生与蔓延的限制因素;距今8000年以来,黑碳和炭屑浓度整体呈现下降趋势。由于季节性降水增多从而抑制大范围火灾发生几率。然而,8000—7000 a BP和3500—2500 a BP野火频率明显上升,这可能与仰韶时期老官台文化和寺洼文化时期的古人类放火烧荒和开垦农田等活动有关;全新世晚期(3100 a BP至今)气候进一步干旱,生物质燃烧增强与人口增加和人类土地利用水平密切相关,其中1500—1000 a BP出现一次较为明显的峰值,这可能与隋唐以来该区农耕活动加强有关。可见,近2000年以来黄土高原北部地区生物质燃烧特征受到气候和人类活动复合驱动所控制。     

因子分析在黄河上游干流地区滑坡灾害中的应用

黄河上游地区干流滑坡灾害频繁发生,造成了严重的经济损失和人员伤亡。对该区滑坡灾害进行研究,对于指导该区的抗灾、减灾和预防工作意义重大。采用遥感技术和野外采样实测,获取了研究区的129处滑坡灾害数据,进而对滑坡灾害影响因素进行了因子分析。通过因子分析,得到公因子,并对公因子命名。在此基础上,计算了因子得分及综合得分,并对其进行了排序。研究结果表明:灾害数据变量之间有较强的相关性,滑坡发生主要受到滑体标高因子、滑体外形因子、地表因子、环境因子和滑体性质5个公共因子的影响。滑体标高、环境特征和滑体性质对滑坡的影响较大,滑体外形因素和地表因素对滑坡发生的影响相对较小。     

流化床O2/CO2气氛下添加SiO2对燃煤PM2.5的控制

采用小型流化床研究了在O2/CO2气氛下添加SiO2对PM2.5(空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒物)的控制,试验在1123 K、O2/CO2气氛下进行,并采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加SiO2是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加SiO2后,生成PM1的质量浓度均降低,而PM1-2.5的质量浓度均略有增加;PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别出现在0.2 μm和2.0μm左右.随着SiO2添加量的增加,PM2.5中的S、K、Na、Cu和Pb元素的含量呈减少的趋势;随着颗粒粒径减小,S、K、Na、Cu和Pb元素的含量有增高的趋势.