基于星地同步观测的华北平原中部背景地区冬季霾污染过程

利用地基观测结果和多源卫星遥感观测,结合气象数据及HYSPLIT4后向轨迹模式,对华北平原中部背景地区(河南省郑州市中牟县东南郊)冬季霾事件的污染物特征和形成过程进行分析.综合观测时间为2014年12月13日~2015年1月16日,共有5次霾过程,占观测总天数的82%.地面监测结果显示,不同的污染过程污染物浓度变化曲线相似,O₃浓度在清洁天浓度较高;NO_x、SO₂、PM₁₀、PM_2.5呈较强正相关性,NO_x、SO₂与 PM₁₀相关系数0.64、0.57,与PM_2.5相关系数0.56、0.45;近地面污染物以细粒子污染物为主,其中又以气态污染物二次生成的细粒子为主.AMPLE地基激光雷达和CALIPSO数据表明,华北平原霾层中上部受浮尘影响,以粗粒子污染物为主.气象探空数据表明该地区冬季大气对流层稳定利于霾的维持,假相当位温垂直差、K指数、露点差与能见度相关系数分别为0.52、0.56和 0.38.分析近地面风速风向对霾过程的影响表明,该地区冬季以南方向静小风为主,风速与能见度相关系数为0.32 ,PM₁受东北方向污染源影响,PM_1~2.5及PM_2.5~10受西北方向污染源影响;结合高空风场分析,霾过程1受西北浮尘影响,霾过程5受南来水汽影响.通过后向轨迹分析,该地区冬季的低空污染传输主要来自东北和西北方向,其中东北方向区域传输来自河北与山东,占来源比例的14%,近距离污染传输主要来自站点以西的郑州、洛阳,约占来源比例的33%.     

除草剂硝磺草酮对土壤微生物生态效应研究

采用室内培养试验,研究了硝磺草酮对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响.结果表明,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随硝磺草酮浓度增加呈现先增加后降低的趋势,但比对照处理都有所升高,分别增加了22.6%~41.0%和3.4%~54.2%,且在硝磺草酮浓度为50mg/kg时达到最大.与之相反,尿酶活性则降低了12.0%~18.6%,但差异性不明显(P > 0.05).施用一定浓度的硝磺草酮激活了土壤微生物活性,微生物群落丰富度、均匀性和多样性都呈增长趋势,单孔的平均颜色变化率(AWCD)值和利用速率均随硝磺草酮浓度增加而增大,微生物群落对碳水化合物类、氨基酸类、多聚物类、羧酸类、胺类和酚酸类利用率整体上均有所提高,与对照相比,最大增幅分别达到5.3、1.0、4.4、3.2、0.2和6.8倍,但不同浓度硝磺草酮处理下土壤微生物在利用碳源的类型上是存在一定的差异.     

温带季节性分层水库浮游植物功能类群的时空演替

为探究我国北方温带季节性分层水库浮游植物群落结构的时空演替特性,于2014年7月~2015年6月对山东枣庄市水源水库周村水库进行每月2次的分层采样分析,采用Renolyds和Padisák等提出的功能类群划分方法对水库浮游植物群落进行分类,并结合水库水文、水质,分析优势功能类群时空演替规律及其主要环境影响因子.结果表明:周村水库共检出浮游植物112种,隶属于7门63属,可划分为18个功能群类.周村水库浮游植物功能类群演替具有明显的季节性分布特性:其中夏秋季热分层期主要以鞘丝藻(Lyngbya sp.)、螺旋藻属(Spirulina sp.)等丝状蓝藻为代表的S₁功能类群占优势,而冬季混合期以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、针杆藻(Synedra sp.)等能适应低温、弱光的C+D功能类群为优势群落;浮游植物功能类群分布在垂向上并无较大差异.冗余分析(RDA)显示:热分层、降雨量和水温是影响浮游植物功能类群时空演替的主要环境因子.     

基于LUCC的艾比湖区域生态风险评价及预测研究

以新疆内陆艾比湖流域典型区域为研究区,基于RS和GIS技术分析1998、2013年土地利用变化,尝试用CA-Markov模型预测2028年土地利用/覆盖变化.借助Fragstats3.4软件,基于土地利用/覆盖变化构建景观生态风险评价模型,分析1998~2028年景观生态风险的时空分异特征.结果表明：（1）1998~2013年,研究区土地类型面积变化明显.耕地面积增加量最大,增加的面积为152139hm²,而未利用地面积减少量最大,减少的面积为67605hm².2013~2028年,耕地和裸露的河床及盐渍地的面积增加明显,增加的面积分别为30730hm²,12427hm²,而未利用地和水体的面积分别从954376hm²和44889hm²,减至921079hm²和37157hm².（2）1998~2028年,研究区生态风险等级空间分布差异明显.高生态风险区面积变化较为显著,其面积分别约占总面积的36.6%,7.3%,23.7%.1998~2028年,全局Moran's Ⅰ值分别为0.436962,0.442202,0.506622,表现为一定程度的正相关.（3）1998~2028年,耕地分布在低,较低生态风险的比重上升,所占百分比分别为58.46%,78.58%,79.9%.林、草地类型的各生态风险等级的所占的比重的波动较大.     

Using regression models to evaluate the formation of trihalomethanes and haloacetonitriles via chlorination of source water with low SUVA values in the Yangtze River Delta region,China

The purpose of this study was to develop the multiple regression models to evaluate the formation of trihalomethanes (THMs) and haloacetonitriles (HANs) during chlorination of source water with low specific ultraviolet absorbance (SUVA) in Yangtze River Delta, China. The results showed that the regression models of THMs exhibited good accuracy and precision, and 86–97 % of the calculated values fell within ±25 % of the measured values. While the HANs models showed relatively weak evaluation ability, as only 75–83 % of the calculated values were within ±25 % of the measured values. The organic matter [dissolved organic carbon (DOC) or UV absorbance at 254 nm] and bromide exerted the most important influence on the formation of HANs. While for THMs, besides the organic matter and bromide, reaction time was also a key factor. Comparing the models for total THMs (T-THMs) in this study with others revealed that the regression models from the low SUVA waters may have low DOC coefficients, but high bromide coefficients as compared with those from the high SUVA waters.     

HCHs and DDTs in Yellow River of Henan section—a typical agricultural area in China: levels,distributions and risks

The levels, potential sources and ecological risks of hexachlorocyclohexanes (HCHs) and dichlorodiphenyltrichloroethanes (DDTs) in Yellow River of Henan section, a typical agricultural area in China, were investigated. Surface water samples and suspended particulate matters (SPMs) were collected from 23 sites during two seasons. In wet season, the residues of ∑HCHs (α-HCH, β-HCH, γ-HCH and δ-HCH) and ∑DDTs (p,p′-DDT, o,p′-DDT, p,p′-DDE, p,p′-DDD) ranged from 41.7 to 290 and 4.42 to 269 ng/L in surface water, while those varied from 0.86 to 157 and 1.79 to 96.1 ng/g dw in SPM, respectively. Moreover, in surface water, the levels of HCHs and DDTs in wet season were much higher than those in dry season. The reverse was true for residues of HCHs and DDTs in SPM. Compared with the large rivers in other regions, the levels of HCHs and DDTs in the studied area ranked at high levels and the residual concentrations might cause adverse biological risk, especially for ∑HCHs during wet season. Distributions of HCHs and DDTs delineated that the input of tributaries made a significant effect on the residue of HCHs and DDTs in the mainstream. ∑HCHs in surface water were consist of 26.7 % α-HCH, 30.0 % β-HCH, 37.9 % γ-HCH and 5.45 % δ-HCH and those in SPM contained 5.16 % α-HCH, 22.1 % β-HCH, 60.5 % γ-HCH and 12.2 % δ-HCH on average. Combined with ratios of α-HCH/γ-HCH in surface water (0.70) and in SPM (0.09), the results strongly indicated that lindane was recently used or discharged in the studied area. The mean percentage of DDTs′ isomers were 28.7 % p,p′-DDT, 29.8 % o,p′-DDT, 28.1 % p,p′-DDE and 13.4 % p,p′-DDD in surface water, while those were 12.5 % p,p′-DDT, 31.8 % o,p′-DDT, 30.5 % p,p′-DDE and 25.1 % p,p′-DDD in SPM. The ratios of (DDE + DDD)/∑DDTs and o,p′-DDT/p,p′-DDT revealed that the DDTs in the studied area mainly derived from long-term weathering of technical DDTs residue and the input of dicofol.     

冶炼企业周边农田土壤的多环芳烃污染及其细菌群落效应

多环芳烃是一类持久性有机污染物,进入土壤后可能产生多方面生态效应。为研究多环芳烃对土壤微生物的影响,选取南京某冶炼企业周边农田样品,在分析污染物含量基础上,采用高通量测序、定量PCR等方法综合评价了土壤细菌多样性和组成以及多环芳烃降解细菌丰度等特征。17个土壤样品中,多环芳烃总量为0.25~31.08 mg·kg-1,并具有随污染源距离增加而降低的空间分布特征。与土壤理化性质如p H相比较,多环芳烃污染对土壤细菌的总体多样性和群落组成影响不显著。进一步分析发现多环芳烃与潜在降解微生物的相对丰度和降解功能基因(芳香环羟基化双加氧酶,PAH-RHDα)拷贝数显著正相关。污染较重样品的克隆、测序分析表明,土壤中PAH-RHDα基因主要属于革兰氏阳性细菌nid A3/fad A1类群,且与分支杆菌相关序列较为接近。这些结果综合评价了冶炼企业周边农田土壤多环芳烃污染对微生物群落的影响,提示土壤污染在多环芳烃潜在降解细菌中的富集作用,将为后续污染土壤生物修复提供重要科学依据。     

2种毒性评估方法对PAHs污染场地人体健康风险的比较研究

毒性评估是人体健康风险评价的重要部分,目前主要存在2种方法,一种基于PAHs相对于苯并[a]芘(BaP)的毒性当量因子,采用Ba P致癌斜率因子参数(方法 1),另一种直接采用各PAHs致癌斜率因子和非致癌参考剂量等参数(方法 2)。然而2种毒性评估方法得到的风险及修复量是否存在差异以及引起差异的原因等问题鲜有讨论。针对苏南某焦化厂PAHs污染土壤,采用分层土壤健康风险评价模型,对比了2种毒性评估方法确定的PAHs风险、修复目标污染物及土方量的差异,并对引起差异的关键因素进行探讨。结果表明:对于0.0~1.0 m表层土壤,方法 1和方法 2确定的致癌风险最大值分别1.48E-05和1.32E-05,均超过可接受致癌风险,修复土方量分别为27 846 m~3和28 667 m3,修复目标污染物均为Ba P和二苊烃(Acy)。对于1.0~3.0 m深层土壤,方法 1确定的致癌风险最大值为3.36E-08,低于可接受致癌风险,不需要修复;而方法 2确定的致癌风险最大值为3.73E-04,非致癌危害指数最大值为6.96E+01,分别超过可接受致癌风险和非致癌危害商,需要修复,修复目标污染物为萘(NaP),修复土方量为35 944 m~3。最终,方法 2确定的总修复土方量(64 611 m~3)为方法 1确定土方量(27 846 m~3)的2.45倍,而这种差异主要是由于方法 1低估了深层土壤中高挥发性PAH单体尤其是NaP的风险所致。因此,从保守角度建议采用方法 2进行PAHs风险评价。     

不同老化时间的TiO_2纳米颗粒对玉米生长的影响

为探讨老化时间对TiO_2纳米颗粒(nanoparticles,NPs)生物有效性的影响,研究了不同老化时间的Ti O_2NPs(0~120 d)对玉米幼苗生长的影响、在玉米体内的吸收及其在植株不同部位的存在位点等。研究发现,不同浓度的TiO_2NPs(1 000 mg·kg~(-1)和2 000 mg·kg~(-1))加入到土壤中,对玉米幼苗干鲜重没有明显的影响,但老化时间小于60 d时,对玉米幼苗株高有一定的抑制效应,老化60 d之后,随着老化时间的继续延长,毒性逐渐降低,最后趋于稳定。老化60 d时,TiO_2NPs处理的玉米幼苗根冠增大,玉米幼苗体内产生H2O_2的累积。在Ti O_2老化土壤中生长的玉米幼苗根系和地上部均有Ti的累积,1 000 mg·kg~(-1)的TiO_2NPs在玉米幼苗根部的生物累积系数达到35.4%,在地上部为13.6%,在玉米植株体内的转运系数为0.38;通过TEM观察,TiO_2NPs可以进入到玉米幼苗体内,并存在于根细胞的细胞质和叶绿体膜上,在叶片细胞的液泡和细胞核中也发现有TiO_2NPs的存在。上述研究结果为客观评价TiO_2NPs的生态风险提供了有用信息。     

左氧氟沙星在蒙脱石存在条件下对大肠杆菌的毒性效应

采用批实验研究了蒙脱石对左氧氟沙星的吸附机理及对左氧氟沙星抗菌作用的影响。结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在蒙脱石上前2 h即达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir吸附方程,吸附率达90%以上;蒙脱石吸附左氧氟沙星存在阳离子交换作用、氢键作用、疏水作用、阳离子键桥作用、静电吸附作用等物理化学过程;蒙脱石本身不具有抑菌、杀菌活性,且由于蒙脱石增大了微生物附着的比表面积,在特定情况下可以促进微生物的生长;扣除其对微生物生长的促进作用后,蒙脱石吸附左氧氟沙星降低了后者的毒性效应,其抑菌率降低约25%。上述结果为进一步研究抗生素在环境中的毒理效应提供了基础依据。