利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

废物焚烧厂烟气中PCDD/Fs和PCNs的排放特征

采用同位素内标稀释高分辨气质联用分析法,对废物焚烧厂的烟气样品PCDD/Fs和PCNs进行了测定,分析了其排放特征以及相关性,为有组织排放的PCDD/Fs和PCNs的控制提供理论依据.实验结果表明,空白实验中未发现明显的背景干扰;样品中PCDD/Fs的采样内标回收率范围为74.0%~90.1%,提取内标的回收率范围为53.3%~120.0%,均符合US EPA23和CHN HJ77.2-2008的质量控制标准;PCDD/Fs的同系物浓度均随着氯取代数目的增加而增加,而PCNs同系物则随着氯取代数目的增加表现出先增大后减小的规律.同系物之间的皮尔森相关系数分析结果可知,这两类污染物相邻同系物相关性系数明显大于非相邻同系物相关性系数,表明低氯代同系物可能是生成高氯代同系物的一个重要途径.此外,PCNs和PCDD/Fs同系物的线性相关分析结果表明,一些PCNs化合物（PeCN、HxCN、HpCN、OCN）与某些PCDD/Fs（OCDD、PeCDF、HxCDF、HpCDF）具有良好的相关性（R²=0.55~0.78）,由此推断在废物焚烧过程中这些同系物可能具有相类似的生成机制.     

基于多流域生态网络模型的用水系统结构特征演化分析

以黄淮海流域为案例,将其涵盖生态环境和社会经济用水的水资源利用系统作为研究对象,构建多流域生态网络模型,从系统整体角度自上而下对其进行描述并开展生态网络分析,通过系统整体分析指标的计算,对黄淮海流域在2003~2014年期间系统结构特征的演化进行了分析.研究结果表明,2003~2014年期间,通过"十一五"、"十二五"规划所开展的多项水资源可持续利用措施的实施,系统受到来自外界环境的压力和干扰有所减小,系统逐渐趋于稳定,但却仍存在着生态用水量严重短缺的问题,系统的可持续性还有待进一步研究和提高.     

磁性Fen+@GO非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝

采用化学共沉淀法制备了磁性Feⁿ⁺@GO（MFGO）纳米复合材料,并将其用于非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝（MB）.扫描电镜、透射电镜和光电子能谱分析表明,催化活性粒子（Feⁿ⁺/铁氧化物）成功负载在GO表面.实验研究了pH值、H₂O₂初始浓度、催化剂投加量等因素对MB降解效果的影响.结果表明,H₂O₂、MFGO和H₂O₂+MFGO体系在反应120min后,MB降解率分别达到7.83%、25.58%和99.19%;在优化条件为H₂O₂浓度0.79mol/L、MFGO用量0.75g/L、pH值8时,MB降解率可达99.90%;在pH值为3~11范围内,MB降解率均在99%以上;MFGO经过6次重复使用后对MB的降解率仍可达到95.08%,是一种pH值响应宽、可磁分离回收的新型非均相催化剂.     

崇明东滩湿地土壤生物固氮沿潮滩水淹梯度的特征

以长江口崇明东滩为研究区,研究了植被和裸滩表层（0~5cm）土壤固氮速率（BNF）、固氮功能基因（nifH）丰度和理化性质.土壤BNF随着水淹频率增加而降低,即由高潮滩向低潮滩表现出显著的差异（P<0.05）.土壤BNF表现为夏季大于冬季,植被覆盖土壤高于裸滩.夏季植被和裸滩土壤BNF分别为0.61~17.90,1.41~12.10μmol N/（kg·h）,冬季分别为0.64~3.54,0.47~2.60μmol N/（kg·h）植被和裸滩土壤nifH丰度分别为（1.28~4.61）×10⁷copies/g和2.56×10⁷~12.3×10⁸copies/g.土壤nifH丰度水平与BNF呈极显著正相关关系（P<0.01）.此外,土壤BNF还受到土壤盐度、硝酸盐、Fe³⁺和总磷的影响.研究结果表明,河口潮滩湿地水淹梯度的变化通过改变土壤微生物和理化性质,进而影响土壤BNF和氮的生物地球化学循环.     

三种红树植物落叶碎屑对海水中多环芳烃吸附作用的实验研究

在实验室条件下,研究了海水中多环芳烃（PAHs）（含苊、菲、）浓度分别为90、900或9000 μg/L时,无瓣海桑（Sonneratia apetala）、秋茄（Kandelia candel）和木榄（Bruguiera gymnorrhiza）不同分解状态落叶碎屑对PAHs的吸附作用。结果显示:在相同PAHs浓度下,无瓣海桑、秋茄和木榄落叶碎屑对PAHs的吸附总量差异显著（p < 0.05）,吸附率树种间也差异显著（p < 0.05）。当海水中PAHs的浓度为90和900 μg/L时,3种红树植物落叶碎屑对PAHs的吸附率均是无瓣海桑黑叶最高,分别为32.6%和35.1%。同一树种不同分解状态落叶碎屑对PAHs的吸附规律因树种而异:秋茄棕叶和黑叶对PAHs的吸附率均随着PAHs浓度的增加而增加;木榄棕叶和黑叶对PAHs的吸附率均随着PAHs浓度的增加,先上升（从90 μg/L到900 μg/L）,然后下降（从900 μg/L到9000 μg/L）;无瓣海桑棕叶对PAHs的吸附率是随着PAHs浓度的增加而增加,而黑叶却随着PAHs浓度的增加,吸附率先是上升,然后下降。3种红树植物同一分解状态的落叶碎屑对单个PAHs组分的吸附率规律存在差异。同一树种同一分解状态的落叶碎屑对不同PAHs组分的吸附规律也存在差异。     

基于机会成本的闽江流域生态补偿标准研究

针对基于机会成本的生态补偿标准研究存在的问题,本研究建立基于机会成本的闽江流域跨界生态补偿标准测算模型,分类统计了2010~2015年流域上游地区生态保护的成本,并结合下游地区福州市的经济发展水平确定闽江流域下游地区应支付给上游地区的补偿量。结果表明,三明市获得的补偿额为0.5694~0.9407亿元,南平市获得的补偿额为2.0104~2.7061亿元,下游地区福州市需要支付生态补偿额为2.5797~3.4913亿元。针对补偿标准测算结果提出了相应的对策措施:拓展补偿资金筹措渠道,实现政府主导与市场机制相结合的补偿模式,在补偿资金的同时加以项目或技术补偿,缓解上游地区的资金、技术压力。     

2009年与2014年太子河流域附石藻群落结构变化及其与水环境的关系

为了解近年来太子河流域附石藻群落结构和水环境状况的变化趋势及二者的响应关系,于2009年和2014年对太子河全流域的附石藻群落和水环境因子进行调查分析,并探究了基于附石藻群落保护的主要水环境因子浓度限值.结果表明:①与2009年相比,2014年太子河流域的附石藻密度、物种丰富度、群落多样性均显著升高（P < 0.05）;群落组成中对不良环境干扰呈负响应的藻属相对多度普遍升高,对不良环境干扰呈正响应的藻属相对多度普遍降低.②与2009年相比,2014年水环境因子中ρ（TDS）（TDS为总溶解性固体）、ρ（SS）、ρ（TN）、和ρ（NO₃--N）显著降低（P < 0.05）,ρ（DO）显著升高（P < 0.05）.典范对应分析（canonical correspondence analysis,CCA）显示,2009年ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）是影响太子河流域附石藻群落的重要水环境因子;2014年ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TDS）对附石藻群落结构有重要影响.③经局部加权回归散点修匀法（locally weighted scatterplot smoothing,LOWESS）和独立样本t检验得出,当ρ（TDS）、ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）分别为185.00、1.00和0.22 mg/L时,其与P-IBI构成的拟合曲线存在拐点,且拐点两侧的P-IBI差异性显著（P < 0.05）.研究显示,2009—2014年太子河流域的附石藻群落和水环境状况整体有所改善,合理控制ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TDS）对该流域的附石藻群落保护有重要意义.      

Theoretical study on the formation mechanism of polychlorinated dibenzothiophenes/thianthrenes from 2-chlorothiophenol molecules

Homogeneous formation of polychlorinated dibenzothiophenes/thianthrenes(PCDT/TAs),sulfurated compounds analogous to polychlorinated dibenzo-p-dioxin/dibenzofurans(PCDD/Fs), has been well-documented to occur via radical–radical coupling reactions from chlorinated thiophenol precursors. However, the current understanding of the formation mechanism of PCDT/TAs is exclusively limited to the inherent point of view that chlorothiophenoxy radicals act as the only required intermediates for PCDT/TAs. This study investigates reaction pathways for the formation of PCDT/TAs involving two new types of radical species, i.e., substituted phenyl radicals and substituted thiophenoxyl diradicals. Taking 2-chlorothiophenol(2-CTP) as a model compound for chlorothiophenols,we found that apart from the mostly discussed chlorothiophenoxy radicals, substituted phenyl radicals and substituted thiophenoxyl diradicals could also be readily formed via the reaction of 2-CTP with H radicals. Furthermore, direct self-and cross-coupling of these radicals can result in the formation of PCDT/TAs, including 1-monochlorothianthrene(1-MCTA), 1,6-dichlorothianthrene(1,6-DCTA), 4,6-dichlorodibenzothiophene(4,6-DCDT)and 1,6-dichlorodibenzothiophene(1,6-DCDT). The pathways proposed in this work are proven to be both thermodynamically and kinetically favorable. Particularly, comparisons were made between the formation mechanisms of sulfurated and oxygenated dioxin systems from an energetic point view, showing that replacing oxygen with sulfur atoms greatly reduces the activation barriers of the rate-controlling steps involved in the PCDT/TA formation processes compared with those involved for PCDD/Fs. The calculated results in this work may improve our understanding of the formation mechanism of PCDT/TAs from chlorothiophenol precursors and should be informative to environmental scientists.     

Baosteel emission control significantly benefited air quality in Shanghai

As the largest iron and steel producer in China, a part of Baosteel moved out of Shanghai deserves close attention due to its environmental impact. To understand the effect of Baosteel emission control on air quality in Shanghai, daily PM_(10), PM_(2.5), SO_2, NO_2 and CO were measured from 2010 to 2016. Concentrations of pollutants in Baoshan District presented a decreased trend during 2010–2016, with a reduction rate of 28.6% for PM_(10), 67.3% for SO_2, 8.6% for NO_2 and 42.0% for CO. However, fine particle pollution in Baoshan District during 2012–2016 seems to become more prominent, with PM_(2.5) concentration of 47 ± 28,45 ± 33, 38 ± 24, 54 ± 41 and 51 ± 34 μg/m3, respectively, indicating a slight increase of 8.5%in PM_(2.5). Concentrations of PM_(10) and CO decreased by 12.5% and 33.8% in the second half year in 2016(compared with that in 2015) probably due to closure of blast furnace of Baosteel. Baosteel was identified as the largest pollution source in Baoshan District.Emission from Baosteel accounted for 58.0% of SO_2, 43.6% of NO_2 and 79.3% of dust in total emission from Baoshan District during 2010–2015. Meanwhile, pollutant emission and coal consumption from Baosteel decreased by 52.0% for SO_2, 40.1% for NO_2, 15.7% for dust and22% for coal consumption. Energy consumption in Baoshan District reduced by 31% from2011 to 2015. Air quality improvement in Shanghai was attributed to local emission reduction, together with regional air quality improvement.