基于浮游生物群落变化的生态学基准值计算方法初探

基于浮游生物群落对环境压力变化的响应,参照美国国家环境保护局(US EPA)颁布的生物学基准计算方法,结合理化因子,采用综合指数法计算了我国太湖流域和辽河流域的生态学基准值.计算框架为:①确定流域水环境生态学基准参照点和生态学基准指标;②作出参照点各基准指标box分布图并进行评分;③将各生态学基准指标得分等权重相加,并把90分位数值作为该流域的基准值.结果表明:我国太湖流域夏、冬季的生态学基准值分别为94.7和86.7,辽河流域夏、冬季的生态学基准值分别为100.0和96.4.通过该基准值可较好地区分2009年辽河流域和太湖流域夏、冬季采样点位的生境优劣,这说明基于浮游生物群落变化来计算生态学基准值的方法是可行的.      

上海市2000-2019年降水酸性和离子成分的变化趋势

降雨的酸度和化学成分主要由区域空气质量决定.本研究通过分析上海市2000-2019年降水监测数据,研究了酸雨强度和频率的变化趋势及其原因.结果 表明,本世纪前二十年上海酸雨污染呈现先加剧后缓解的倒"V"型变化趋势,2019年全市平均酸雨污染水平与2000年相当,其中石化企业集中的金山区取代钢铁火电集中的宝山区成为上海酸雨污染最严重的区域.SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+是降水中的主要离子成分.各站点降水SO42-浓度比最高点分别降低了85％-94％,与同期大气SO2降幅基本一致,表明消减SO2排放在酸雨防控中发挥了关键作用.NO3-/SO42-比值不断升高,从最初的～0.3上升到当前的1.0以上,表明上海酸雨已经从硫酸型转变为以硝酸为主的混合型,即,机动车排放污染成为上海酸雨的主控因子.降水中Ca2+浓度降幅超过70％,部分抵消了SO2减排对酸雨的影响.随着碱性大气颗粒物的减少,NH3排放对降水酸度的影响越来越突出.为协同治理PM2.5和酸雨污染,本研究建议在长三角等酸雨区应审慎实施NH3减排措施.     

接种功能内生细菌对蔬菜亚细胞菲积累的削减作用

蔬菜多环芳烃（PAHs）污染威胁人群健康.通过水培试验,研究了接种具有菲降解功能的植物内生细菌Diaphorobacter sp. Phe15对空心菜及其亚细胞组分中菲积累的影响,揭示了空心菜体内多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的响应及其与PAHs积累的相关关系.Phe15可定殖在空心菜体内,不同部位菌株Phe15细胞数量表现为根表>根内>茎叶.接种菌株Phe15有效地降低空心菜及其亚细胞组分中菲含量,根部最高降低93.69%,叶部最高降50.26%,亚细胞水平上细胞液中降低最多.接种菌株Phe15提高了空心菜不同部位及其亚细胞组分中POD和PPO活性,且酶活性与菲含量之间呈负相关关系,表明这两种酶活性的提高可降低空心菜体内菲积累.研究结果从亚细胞层面揭示了功能内生细菌削减植物体内PAHs积累的作用规律及机制,为利用功能内生细菌削减作物PAHs污染风险、保障污染区农产品安全等提供了理论依据.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.     

基于突变级数法的离心泵机组安全评价模型

为研究层次分析法在安全评价中权重确定受主观因素影响较大的问题,提出将突变理论和模糊数学相结合的突变级数评价模型。模型考虑离心泵机组的结构、故障模式及人员管理等因素建立多层次评价指标体系,并结合模糊数学确定底层指标的隶属函数矩阵;利用突变级数法对各指标进行标准化和归一化处理;将底层指标隶属函数矩阵逐级量化递归得到总突变隶属矩阵。研究结果表明:此离心泵机组的最大总突变隶属函数值达到了0.961 9,即为“良好”。但同时也发现第一级与第二级相差不大,说明只要采取一定的安全措施,就可提高此离心泵的安全性。分析结果与实际情况相符合。     

基于概率方法的中国居民饮水途径砷暴露健康风险评估

通过文献调研收集我国3类主要饮用水类型的总砷浓度.通过回归模型获得不同年龄段人群饮水暴露参数分布模式.基于概率方法评价不同水体和不同人群由于砷暴露造成的致癌风险和非致癌风险.结果发现,全国各类水体的总砷浓度几何均值为（13.0±38.1）μg·L^-1.其中饮用水中的最高砷浓度出现在内蒙古,广西和山西饮用水中也有较高总砷检出.与相关标准中的砷浓度标准相比,未经处理的井水和未经处理的地表水源水超标的概率分别为23.2%和18.4%.非致癌风险评估发现,井水和地表水源水饮用人群超过单日暴露剂量阈值的概率分别为24.0%和19.5%.致癌风险评估发现,我国全人群终生饮水砷摄入导致的致癌风险（LCR）中位数为3.22×10^-5,处于可接受水平.其中18~45岁人群有最大的风险贡献,LCR中位数为1.37×10^-5.井水和地表水源水饮用人群LCR仍有一定概率超过美国环保署（US EPA）规定的严重风险水平.综上所述,我国居民存在潜在的饮用水砷暴露健康风险,需要进一步加强饮用水砷污染控制以降低砷引发的健康风险和保障饮水安全.同时建议加强风险阈值研究以期真实反映砷暴露风险,为保护居民健康提供科学依据.     

零价铁预厌氧协同MFC强化降解吲哚性能与功能菌群分析

通过零价铁（ZVI）预厌氧与微生物燃料电池（MFC）的协同作用,研究其对单一基质碳源吲哚的降解特性、MFC产电性能及群落分析.结果表明：ZVI（4 g·L^-1）的预厌氧可明显促进吲哚（250 mg·L^-1）在MFC体系中的降解;其中吲哚与TOC在96 h内的降解率分别为97.17%和89.50%,且吲哚的降解符合一级反应动力学模型;体系中MFC最大输出电压和功率密度可达600 mV和439.55 mW·m^-2;通过LC-MS分析,吲哚在协同体系中的主要中间代谢产物为靛红和水杨酸.高通量测序结果表明,ZVI预厌氧体系的引入有利于MFC体系中梭菌（Clostridium sensu stricto）、链霉菌（Streptomyces sp.）、热单胞菌（Thermomonas）的富集与吲哚的厌氧降解;同时促进假单胞菌（Pseudomonas）和梭菌等在代谢过程中的电子转移,提高了MFC的产电性能.     

莲花湖库区红松水源涵养林土壤水分-物理性质的空间分布特征

运用地统计学对莲花湖库区红松水源涵养林表层土壤水分-物理性质进行了空间异质性分析。研究结果表明: 土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等因子均服从对数正态分布;毛管孔隙度最优拟合模型是球状模型,其它因子均为指数模型。土壤含水量、土壤密度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度块金值、变程、结构比、分数维和空间自相关系数最大值分别为0.311、0.297、0.192、0.293,6.87 m、10.29 m、8.31 m、8.88 m, 0.690、0.694、0.814、0.707,1.968、1.939、1.937、1.945,0.111、0.200、0.246、0.157。可见以上4个因子空间自相关性均较强,随着空间距离的增大,其相关性逐渐减弱。其中毛管孔隙度均一性程度较高;土壤含水量空间分布形态较复杂,破碎化程度高。     

未来气候情景下中国亚热带地区柑桔气候风险度变化

选取中国亚热带地区273个气象站点1961-2005年逐日气象资料,结合IPCC SRES A2情景下未来亚热带地区温度、降水模拟数据,综合考虑柑桔气候适宜性水平及其变率变化,构建柑桔的风险度模型,对未来中国亚热带地区柑桔气候风险性变化进行了研究。结果表明,中国亚热带地区柑桔风险度出现了不同速度和形式的趋势性变化,近46 a来,柑桔气候风险度有逐渐增加的趋势,尤其以20世纪80年代初以来增加最快;同时中国亚热带地区柑桔生产的气候风险性对全球气候变化的响应也存在着区域分异性,中国亚热带柑桔气候风险在其北部边缘地带和西部高山地区风险度是降低的,在中部和南部风险度是升高的,尤其以中部地带升高最快。     

基于统计的百花湖表层水中重金属分布特征

以云贵高原深水湖泊百花湖为研究对象,研究其表层水中9种重金属(As,Hg,Cd,Pb,Fe,Cu,Zn,Mn和Cr)的分布特征并开展溯源研究. 结果表明:各采样点之间重金属含量变化较大,变异系数为5.6%～147%,同一采样点水质中重金属元素含量变化顺序为Fe>Mn>Cr>Zn>Cu>As>Pb>Hg>Cd;地统计分析从空间角度表明百花湖不同水域重金属含量分布差异较大;ρ(Ca)与ρ(Cu),ρ(Pb)的相关系数(R2)分别为-0.771(P<0.01)和-0.692(P<0.05);主成分分析揭示了该湖泊水体重金属含量主要受4个因素的影响(分别解释了总因子的33.88%,19.32%,18.02%和11.81%),其中一些重金属同时受2个以上主成分因素的影响;聚类分析将这9种重金属归为4类,Fe单独为一类,Cd,Pb,Hg,As和Cu为一类,Zn,Cr为一类,Mn独自为一类. 地统计分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析的应用使得影响因素复杂的水环境问题的研究相对简单化.