香港近海海域叶绿素a定量反演及时空变化分析

以2009~2019年HJ-1A/B卫星多光谱数据和对应日期的实测数据为数据源,通过预处理提取出各波段组合反射率并与实测叶绿素a浓度数据进行统计相关性分析,选取相关性最高的波段组合作为特征变量与2/3的实测叶绿素a浓度数据进行建模,并用剩下的1/3实测叶绿素a浓度数据进行精度验证以确定最佳遥感反演模型,最后根据最佳反演模型对2009-2019年的香港近海海域叶绿素a浓度进行反演,明晰该海域近10年的叶绿素a浓度时空变化特征.结果表明：利用HJ-1A/B卫星多光谱数据反演香港近海海域叶绿素a浓度的最佳波段组合为第3波段和第2波段比值（B3/B2）,相关系数（r）为0.893;最佳反演模型为利用B3/B2构建的e指数回归模型（Chl=0.004e^6.693(B3/B2)）,决定系数（R²）为0.934,均方根误差（RMSE）为0.255μg/L,平均相对误差（RPD）为25%;近10年香港近海海域的叶绿素a浓度时空变化特征：空间上整体呈现“东高西低,由东向西逐渐减小”的分布特征,西部海域比东部海域平均浓度低5μg/L左右;2017年内呈“春低秋高,夏升冬降”的随季节变化特点,其中秋季最高,夏春两季次之,冬季最低.     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

大气腐蚀数据降维最优维度研究

目的确定金属大气腐蚀数据降维的最优维度。方法分别采用PCA、MDS、Isomap和LLE四种方法对大气腐蚀数据进行降维处理,并采用集成学习算法建立预测模型。针对不同的降维方法和近邻点个数计算,使用MAPE(Mean Absolute Percentage Error,相对百分误差绝对值的平均值)对预测结果进行评价,将最佳预测速率所对应的维度作为最优维度。结果不同的降维方法和近邻参数作用下,最优维度从2维到7维不等。流形学习方法对大气腐蚀数据进行降维的MAPE均小于线性降维方法。结论适合每种降维方法的最优维度可能是不同的,通过对MAPE进行对比,得到大气腐蚀数据在各种降维方法的最优维度。     

红树林湿地植物中Pd的累积特征

铂族元素(PGEs)中的钯(Pd)作为汽车尾气催化转换器(VECs)的催化剂被广泛应用,Pd在世界各国环境中的含量水平迅速增长,并进入食物链,其潜在威胁日益增大。本文以海南省东寨港红树林湿地为研究区,采集红树植物和沉积物样品,利用微波消解、ICP-MS测定其中的Pd。研究表明,在水平维度上,红树植物叶Pd的含量沿河口到外海方向呈现出递减趋势,说明了Pd的陆源性输入;沿光滩到林内方向,呈现出林内光滩林缘的特点。在垂直维度上,红树植物叶Pd的含量呈底部向顶部递减。相对于茎,红树植物叶Pd的含量明显偏低,说明红树植物主要通过根部从沉积物中吸收Pd并累积。对于不同年龄阶段的红树植物,茎Pd的含量为成熟幼龄老龄,叶Pd的含量为老龄成熟幼龄。红树植物叶Pd的含量季节变化明显,干季高于湿季。相对于国内外植物,东寨港红树植物Pd的含量属较低水平。本研究有助于阐明红树林湿地植物Pd的累积特征,同时对于红树林湿地的环境保护具有重要的科学意义。     

无机态氮素转化机制及水土体氮源识别方法

氮素在生物生命活动中起着至关重要的作用,是有机分子的基本组成元素,也是土壤的主要养分.对于氮污染的研究首先要明确各种氮形态转化机制,这是解决各种氮科学问题的基础,也是研究者容易忽略的重点.本文论述了氮素在生态系统中的转化过程及作用机制的基础,归纳总结了近年来国内外有关水土中氮源分析的研究方法及氮同位素分馏作用,重点综述了地表水及地下水体中氮源识别方法与应用,包括定性识别和模型识别方法.指出利用水化学方法与多种同位素方法相结合能够有效识别水土氮污染来源.针对传统亚硝化反应中氧原子来源识别中的问题,提出了反应过程的现代观点,解释了二次氧化反应过程中δ~(18)O-NO~-_3的富集原理.提出盆地含水层中原生铵态氮对地下水污染具有重要贡献,并给出了新的研究设想.     

双氯芬酸和醋氨酚对稀有鮈鲫早期生活阶段的毒性效应

随着非甾体抗炎药（NSAIDs）的持续使用与排放,世界各地的地表水、海水、地下水、污水厂进出水中均已频繁检测到该类药物,这对生态系统中各种非靶标生物造成了一定威胁.本研究评价了两种典型的非甾体抗炎药-双氯芬酸（Diclofenac）和醋氨酚（Acetaminophen）对中国特有物种稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）早期生活阶段的毒性效应.实验结果显示,醋氨酚的毒性较弱,当浓度达到48.4 mg·L^-1（NOEC）时,稀有鮈鲫的孵化率、死亡率、异常率、全长和干重均未表现出明显的中毒症状;而双氯酚酸的毒性则较强,当浓度达17.8 mg·L^-1（LC₁₀）时,即可导致稀有鮈鲫孵化率下降,当浓度达到10.2 mg·L^-1（LOEC）时,即可造成幼鱼外观和行为的显著异常,表明双氯芬酸对稀有鮈鲫的孵化和生长均产生了一定的致毒效应.同时,根据稀有鮈鲫和几种常用模式生物之间的孵化率、孵化后存活率、体长和双氯芬酸敏感性的比较结果,可认为稀有鮈鲫适用于污染物对鱼类早期生活阶段毒性效应的评估.     

三峡库区澎溪河回水区溶解态金属离子来源和时空分布特征分析

以三峡库区北岸最大支流澎溪河的高阳平湖段为例,探讨随着调水方式导致的水位变化,三峡库区支流金属离子Ca、Zn、Fe、Cr、Pb、Cu和Hg等在时间、水平和垂直空间维度上的分布和动态.在2013年6月5日~2014年5月29日为期1 a的采样周期内于澎溪河长年回水区高阳平湖的4个采样点采样共21次,平均每17.3 d采集一次.水体样品分别采自水体表层(0~0.5 m)、中层和底层(底泥以上0.5 m).冬季水体不分层期间,中层样品采自水深1/2处,分层时则采自温跃层.应用RBR-80220型水质自动分析仪监测各样点水温、电导率、水深等数据.水样采用冷原子吸收法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定各金属质量浓度.运用Excel、SPSS软件进行数据统计分析;以Hg离子为例,利用Matlab软件构建各水位时期金属离子质量浓度分布三维柱状图.结果表明:(1)从水体可溶性金属离子质量浓度角度,澎溪河水质总体较好,Cr、Pb、Cu、Zn和Hg等离子均低于地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准相应离子质量浓度;(2)在来源上,Cr、Pb和Cu等离子来源于干流回水;Fe和Zn离子来源于澎溪河内源;Hg离子来源受干流回水和内源影响.金属离子随着温度分层出现质量浓度分层现象;(3)影响高阳平湖电导率的主要物质是非金属离子.     

污泥性质对微波预处理-厌氧消化的影响及古菌群落结构分析

污泥性质对预处理强化厌氧消化工艺的效果有较大影响.本研究对比了某实际污水厂A~2O工艺和A~2O-MBR工艺产生的剩余污泥在微波预处理-厌氧消化过程中污泥性质的变化与产气效果,并考察了在预处理和厌氧消化过程中污泥的古菌群落结构变化.结果表明,A~2O工艺剩余污泥有机质含量比A~2O-MBR污泥高出16. 4%(分别为66. 4%和50. 0%),SCOD、溶解性蛋白质和多糖分别为后者1. 24、2. 02和4. 84倍,具有更好的可生物降解性.虽然预处理对生物降解性差的A~2O-MBR污泥有机物释放效果更好,但A~2O污泥在微波预处理-厌氧消化后产甲烷量比相应处理后的A~2O-MBR污泥多26. 1%.两种剩余污泥的古菌群落结构差异较大,A~2O-MBR污泥中甲烷丝菌属和甲烷八叠球菌属丰度分别比A~2O污泥多3. 68%和19. 73%.预处理对古菌群落的丰富度和均匀度影响相对较小,但厌氧消化后波动较大.污泥中有机组分不同是引起古菌群落结构变化的重要影响因素.