亚洲季风的多尺度变化规律及其与全球气候变化的关系

在科技部"973"计划和国家自然科学基金委的资助下,西安交通大学全球环境变化研究院程海教授带领研究团队利用中国、印度、乌兹别克斯坦等地的洞穴石笋,重建了目前全球最长的,有绝对年代控制的高分辨率亚洲季风和中亚核心区气候变化的石笋记录,深入研究了不同时间尺度上亚洲季风的变化规律、影响机制及其与全球气候变化的关系。直接验证了10万年的冰期循环是4—5个岁差周期的平均,发现了高低纬气候系统之间的"简洁"关系,进一步证实亚洲季风与太阳辐射变化在岁差尺度上没有显著的相位差,揭示了亚洲季风与西风带气候模态之间的耦合分异,研究了历史时期百到十年尺度的季风降水变化并尝试预估未来变化趋势。以上成果为全球气候变化研究提供了重要标尺,加强了对于气候系统相互作用、强迫因子及其响应机制的理解,为全球气候事件研究和模拟工作提供了重要的新线索,也为相关政府部门制定水资源的长期规划提供了科学依据。     

道路灰尘中有机磷阻燃剂污染特征及人体暴露

利用气质联用仪(GC-MS)定量分析了苏州市25个道路灰尘样品中4种有机磷阻燃剂(organophosphate flame retardants,OPFRs)的含量水平和分布特征,并估算了成人、儿童和环卫工人灰尘摄入和呼吸暴露两种不同途径的日暴露量.结果表明,在灰尘样品中4种OPFRs均有不同程度检出,总OPFRs的含量范围为ND~8 901.66 ng·g~(-1),中位值为1 039.21 ng·g~(-1).三(1-氯-2-丙基)磷酸酯[Tris(1-chloro-2-propyl)phosphate,TCPP]、磷酸三(丁氧基乙基)酯[Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBEP]、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯[Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,TDCPP]和磷酸三(2-氯乙基)酯[Tris(2-chloroethyl)phosphate,TCEP]含量范围分别为0~6 931.46、0~2 021.15、0~788.44和0~62.16 ng·g~(-1).在高暴露情景下,成人、儿童和环卫工人通过摄入灰尘暴露ΣOPFRs的日均暴露量分别是125.68、915.78和6 314.16 pg·kg~(-1),儿童的暴露量比普通成人高6倍;而成人、儿童和环卫工人通过呼吸途径暴露ΣOPFRs的日均暴露量分别为3.07E-02、1.89E-02和1.54E-01 pg·kg~(-1).因此灰尘中OPFRs对于儿童和环卫工人的潜在危害更大.     

南京市湿地水质对城市化影响强度的响应研究

选取28个受城市化影响程度不同的典型湿地,对其水质进行连续监测.另一方面利用GIS技术及景观生态学原理对城市湿地所在集水区不透水类型及林地类型进行景观分析,并构建城市化影响指数(UEI),进一步对区域城市化水平与湿地水质进行相关分析.结果表明:①南京仙林新市区湿地水质季节性变化表现为夏季水质较差,冬季水质相对较好,春、秋季节差别不大.②湿地水质与城市化水平有着明显的相关关系,城市化水平等级越高,湿地水质越差,其中高等城市化水平(HU)湿地TP、TN、NH4+-N、Chla等富营养化指标质量浓度分别达到0.27、1.07、0.15、17.94 mg.L-1,而低等城市化水平(LW)湿地其质量浓度则分别为0.12、0.56、0.12、4.85 mg.L-1.③城市化影响指数与湿地水质存在着阈值关系,整体来看,当UEI值超过2.2时,湿地水质恶化速度加快.     

一种厌氧微观定量研究新方法

厌氧消化由于低成本和能源回收等优点越来越引起广泛关注.为克服现有方法研究动态厌氧过程的不足,基于微反应器和定量图像分析技术开发出一种新型的污泥层面的微观定量方法.试验首次展示了静态下颗粒污泥产气的动态过程和特点.试验结果重复性好.静态产气可分为3个阶段,分别是高速线性增加阶段、减速增加阶段和低速线性增加阶段.初始有机负荷较高时,高速线性增加阶段比较长,产气速率也比较高.结果表明,微反应器中进行厌氧产甲烷过程是可行的,该方法可靠,能够在微观层面直观地展示厌氧反应的动态过程,研究结果有利于增进对厌氧过程理解.     

外源水溶性氟在茶园土壤中赋存形态的转化及其生物有效性

采用盆栽实验和化学连续提取法,研究了外源添加水溶性氟在茶园土壤中的赋存形态转化及不同赋存形态氟对茶树氟富集的贡献.结果表明,茶园土壤中本底各赋存形态氟含量随时间的变异很小,处于相对稳定状态,外源水溶性氟进入土壤后迅速向各个形态转化,10 mg·kg-1氟处理下,水溶性氟含量表现为先升后降的趋势,有机束缚态氟和铁锰结合态氟含量随着处理时间呈下降的趋势,可交换态氟含量处理前后含量没有显著性差异(P>0.05),残余态氟含量则保持相对稳定的状态;200mg·kg-1氟处理下,水溶性氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟含量随着处理时间呈下降的趋势,可交换态氟含量则表现为先升后降的趋势,处理前后含量没有显著性差异(P>0.05),残余态氟含量则为上升的趋势,与10 mg·kg-1氟处理表现有差异.0~10 mg·kg-1氟处理内,茶树根、茎和叶中总氟含量之间的差异达显著水平(P<0.05);在10~100 mg·kg-1氟处理内,则变化不显著(P>0.05).逐步回归分析表明茶园土壤中不同氟形态对茶树根、茎和叶中水溶性氟和总氟的积累贡献有差异,叶片总氟含量与土壤中水溶性氟、铁锰结合态氟、有机束缚态氟和残渣态氟含量有显著的回归关系(P<0.05),而叶片水溶性氟含量与土壤各赋存形态氟含量没有显著的回归关系(P>0.05).     

基于转运站满负荷的北京市新东西城区生活垃圾物流优化方案研究

北京市新东城和新西城成立后迫切需要对现有生活垃圾物流方案进行优化,实现生活垃圾资源化处理.以北京市东西城区生活垃圾为研究对象,利用统计预测模型和GIS空间分析技术与方法,在分析了4个老城区生活垃圾产生量及所属密闭清洁站垃圾流向和流量基础上,提出了基于满负荷运行的三大转运站(马家楼、小武基和大屯)生活垃圾等距离收集运输优化物流模式,分析了现状及新物流模式下生活垃圾物料平衡.结果表明,与现状收集模式相比,等距离优化物流模式可使清运距离减少约9.3×105km.a-1,与现状相比减少10%;同时,基于三大转运站满负荷运转的,部分考虑海淀、丰台和朝阳区跨区运行的生活垃圾优化物流模式下,且充分利用现有的处理处置设施,可减少原生垃圾填埋量约28.3%.在优化模式的基础上若北京市正筹建的3座垃圾焚烧厂建成后,可使新东西城区生活垃圾焚烧、生化、填埋比例由现状1∶4.8∶4.2,达到3.8∶4.5∶1.7,可基本接近北京市2015年生活垃圾焚烧、堆肥和填埋比例达到4∶3∶3规划目标.     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.     

除草剂百草枯对蓝藻和绿藻的毒性

为评估除草剂百草枯对藻类生态系统的环境毒害效应,测定了百草枯对4株蓝藻:铜绿微囊藻(M.aeruginosa XW01,M.aeruginosa 7806)、平裂藻(Merismopedia sp.)、集胞藻(Synechocystis PCC 6803),以及两株绿藻:蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和绿球藻(Chlorococcum sp.472)的毒害效应,采用半效抑制浓度EC5o值、无观察效应浓度(NOEC)、最低观察效应浓度(LOEC)及慢性值(ChV)评价了百草枯对6株藻的毒性.结果表明:蓝藻对百草枯的敏感性显著大于绿藻,蛋白核小球藻的96 h-EC50值是铜绿微囊藻XW01的96 h-EC50值的7.4倍.百草枯毒害作用具有时间效应,暴露时间越长,毒害作用越强.     

5种磺胺类抗生素在土壤中的吸附和淋溶特性

分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了5种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶,磺胺甲嘧啶,磺胺二甲嘧啶,磺胺二甲氧嘧啶,磺胺甲恶唑)在5种不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,磺胺类抗生素在5种供试土壤上的吸附等温线较好地符合Freundlich方程,吸附常数K_d为 0.10~4.39 μg^1-1/n (cm³)^1/n g ^-1;5种磺胺类抗生素在供试土壤中吸附性大致排列顺序为:东北黑土≈无锡水稻土>江西红壤>南京黄棕壤≈陕西潮土.吸附的主要影响因素为土壤pH值和有机质含量:土壤pH值增高,磺胺类抗生素大量转变为阴离子态,吸附减弱;土壤有机质含量增加,吸附增强.5种磺胺抗生素在5种供试土壤中的吸附自由能为 -12.5~-5.3 kJ·mol^-1,表明吸附机理主要是物理吸附.磺胺类抗生素在土壤中具有较强的淋溶性, 淋溶性能从大到小依次为:陕西潮土>南京黄棕壤>江西红壤>无锡水稻土>东北黑土,与吸附试验结果相一致.畜禽养殖使用磺胺类抗生素对地下水污染具有潜在风险,应该引起足够重视.     

20 a来中国占补耕地光温生产潜力时空特征

研究占补耕地光温生产潜力的时空特征对指导耕地资源开发与粮食生产具有重要意义。论文基于1980年代末-2010年的多期土地利用和多年平均光温生产潜力,以占用耕地与增补耕地单位面积光温生产潜力为依据,分析20 a来中国占补耕地光温生产潜力时空特征,并进一步探讨其对光温生产潜力总量的影响。结果表明:①1980年代末-2010年,全国耕地存在明显的占优补劣情况;②从各分区看,东北平原主产区、北方干旱半干旱主产区、青藏高原区、华南主产区、云贵高原区占用耕地单位面积光温生产潜力持续高于增补耕地,长江中下游主产区占用耕地单位面积光温生产潜力持续低于增补耕地,四川盆地及周边地区、黄土高原区、海南由占优补劣变为占劣补优,黄淮海平原区由占劣补优变为占优补劣;③占优补劣对全国光温生产潜力总量变化有显著影响;④东北平原主产区等我国耕地开垦的主要区域受占优补劣的影响较大,华南主产区等耕地损失区受占优补劣的影响相对较小,占劣补优对缩小耕地占用对光温生产潜力总量影响的作用并不大。