Natech风险研究:现状、理论及展望

由自然灾害引发的工业企业环境安全事故又称为自然灾害诱发的技术事故(Natech).我国是工业大国,重化工业是我国的主导产业之一;同时我国还是世界上自然灾害严重的国家之一,Natech风险不容忽视.开展Natech风险识别、评估和管理研究,有助于我国Natech风险管理体系的完善,防范和降低区域Natech风险.目前,我国Natech风险基础研究尚处于起步阶段,难以支撑我国Natech风险防控实践.本文从Natech风险发生机制、风险评估、风险感知与最大可接受风险水平、风险管理体系等四个方面回顾了国内外Natech风险研究现状,初步梳理了Natech风险的基本理论,并对我国未来Natech风险的研究方向进行了展望,为我国Natech风险研究领域的发展提供参考.     

兰州市耕地“五毒”重金属的风险评价与归因分析

耕地土壤的重金属有可能通过食物链网迁移转化危害生态环境和人体健康.目前,人们对兰州市耕地土壤重金属的生态环境和人体健康风险还不够清楚,从而影响对其有效管控.因此,以兰州市耕地表层土壤为研究对象,采用潜在生态风险危害指数评价As、Cd、Cr、Hg和Pb共5种重金属的生态环境风险,以USEPA提出的健康风险模型和推荐的标准评估其人体健康风险,用地理探测器探究风险空间分异的主要影响因子,以便为研究区重金属污染风险的精准管控提供科学依据.结果表明,研究区耕地表层土壤重金属对生态环境风险主要为中风险（65.25%）,少部分为低风险（13.80%）和高风险（20.95%）,低风险区主要位于永登县东南部、榆中县中部和北部以及皋兰县西南部;中等风险区在三县五区均有分布;高风险区位于永登县北和东南部、城关区南部、七里河东北部、西固区东部和榆中县中部.5种重金属不同暴露途径的非致癌与致癌风险均为：经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入,总体上儿童高于成人.但是,"五毒"重金属的非致癌风险HI均小于1,表明它们对当地居民不存在不可接受的非致癌风险.As的致癌风险分别大于1×10^-5（儿童2.04×10^-5）和小于1×10^-4（成人1.91×10^-5）,说明其对当地居民存在可接受的中等致癌风险,且儿童的大于成人.地理探测器分析表明,采样季平均降水量对As和Cd人体健康风险空间分异的影响最大,GDP对Cr风险空间分异的影响最大,距铁路距离对Hg和Pb风险空间分异的影响最大;交互作用探测表明,各因子之间均为双因子增强,除主导因子起作用外,pH值、坡度和海拔高度等其它因子也会增强主导因子对耕地土壤重金属风险空间分异的影响程度.     

饮用水中有毒污染物的筛查和健康风险评价

饮用水中含有痕量有机有毒污染物,其中相当一部分并不在水质标准管理范围.应用安捷伦公司解卷积报告软件(DRS)提供的保留时间锁定(RTL)、谱图解卷积(Deconvolution)技术和有毒化合物数据库(HCD),建立了1种可以应用于饮用水中有毒污染物的筛查和健康风险评价的方法.应用此方法对北京市自来水厂进出水中的有毒有机污染物进行了分析,定性筛查到113种有毒有机污染物,并对其中多环芳烃、有机氯农药、挥发性有机物和酚类物质等62种污染物进行了定量分析.结果表明,在有定量分析数据的污染物中,列入标准的有机有毒污染物浓度均未超过国际主要水质标准限值;对未列入水质标准或没有浓度限值的有机有毒污染物,初步进行了健康风险分析和水厂工艺的去除效果评价,发现它们的健康风险基本处于可接受的水平.此外,还定性筛查到当前国际水质标准中没有列入的51种有毒有机物,包括敌敌畏、五氯硝基苯、仲丁威、残杀威、邻苯基苯酚、叔丁基-4-羟基茴香醚、苯胺和腐霉利等,并分析了这些污染物的风险特征,是否存在健康风险需要进一步的研究.     

环境绩效评估在地方层面的应用——西双版纳案例

环境绩效评估是一种有效的环境管理工具,可将环境绩效纳入政府政绩考核内容。本文以云南省西双版纳傣族自治州为案例,探讨符合当地实际情况的环境评估指标体系和评估方法,利用DPSIR概念框架模式构建评估指标体系,通过一个时间系列的数据揭示和理清西双版纳州环境问题在"驱动力-压力-状态-影响-响应"各项指标间的相互关系,分析其联动状况,针对与预定目标的实现和可达程度低的指标,诊断西双版纳州环境状况和管理上存在的主要问题,判读西双版纳州在环境问题上的应对绩效,对环境保护政策、方案的制定提供直接依据,对促进和优化今后的规划和建设具有重要的指导意义,同时也为环境绩效评估在区域(东盟)和国家层面制度化和主流化提供基础。     

桂江主要离子及溶解无机碳的生物地球化学过程

河流水体的化学组成记录了流域内各种自然过程与人类活动的信息.对西江一级支流桂江化学径流的分析结果表明,桂江水体的离子组成主要受碳酸盐岩化学风化过程的控制,CO2是这一过程的主要侵蚀介质;H2SO4对碳酸盐岩的风化影响桂江河水的化学组成.大气沉降、人类活动、碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化对桂江水体贡献的溶解物质分别占总溶解物质的2.7%、6.3%、72.8%和18.2%.河流溶解无机碳(DIC)的稳定同位素组成(δ13CDIC)揭示桂江河水中的DIC明显被浮游植物的光合作用所利用.浮游植物初级生产力对桂江颗粒有机碳(POC)的贡献达22.3%~30.9%,这表明岩石风化来源的DIC经浮游植物的光合作用转化为有机碳,并在迁移过程中部分沉积水体底部,进而形成埋藏有机碳.     

上海沙田湖养殖区及周边水体中氟喹诺酮类抗性基因的分布特征及其与环境因子关系

集约化水产养殖区常被认为是水体抗生素和抗性基因的主要潜在来源,然而对其该类水体中抗生素和抗性基因污染情况的研究仍相对匮乏.本文以上海市沙田湖养殖区及周边水体为调查对象,利用宏基因组学高通量测序技术,于2020年9月对水体中的氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones,FQs)和氟喹诺酮类抗性基因(fluoroquinolones antibiotic resistance genes,FQs-ARGs)的种类和丰度进行了调查,并利用多元统计分析方法研究了水体理化因子和FQs对FQs-ARGs的影响.结果表明,沙田湖养殖区及周边水体共检测出5类耐药机制、共46种FQs-ARGs,其中各水体共有基因为44种.抗性基因mfd和patA在养殖水体和周边水体中均为优势抗性基因,抗生素抗性基因变异或突变为优势耐药机制.养殖水体和周边河湖水体、不同养殖品种水体之间FQs-ARGs的平均丰度无显著差异(P＞0.05).偏冗余分析(pRDA)表明,除了诺氟沙星和环丙沙星2种抗生素外,水体电导率(Spc)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a(Chl-a)等环境因子是影响水体中FQs-ARGs组成与分布的关键性因子,且非抗生素因子的总贡献率远高于抗生素.     

序批式生物反应器填埋场脱氮微生物多样性分析

为探究序批式生物反应器填埋场脱氮过程中的微生物作用机制,本研究采用建立脱氮功能基因(amoA、nosZ)克隆文库及PCR-RFLP技术对序批式生物反应器填埋场垃圾稳定化后期的主要脱氮功能微生物多样性进行分析.结果表明,矿化垃圾反应器中检测到的氨氧化细菌存在高度多样性,大部分为未知类群,且均为不可培养菌或未经分离获得的细菌,经系统发育树分析系统内氨氧化细菌以β-变形菌门中的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)为主;新鲜垃圾反应器中反硝化细菌种群丰富,主要有β-变形菌纲中的陶厄氏菌属(Thauera)和硫杆菌属(Thiobacillus).Thauera属在好氧条件下具有反硝化特性,Thiobacillus属中的脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)是一种硫自养反硝化菌,可见新鲜垃圾单元稳定化后期以好氧反硝化和自养反硝化的脱氮途径为主.此外文库中检测到的一部分反硝化细菌可能归属于α-变形菌纲的慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae).     

黄河流域生态环境脆弱性评价、空间分析及预测

生态环境脆弱性是制约经济可持续、高质量发展的重要因素。以2005—2018年黄河流域73个城市为研究对象,构建了黄河流域生态环境脆弱性的评价指标体系,采用主成分分析计算了黄河流域生态环境脆弱指数,并依据自然断点法将评价结果分为极度脆弱、重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱五类。进一步通过空间相关分析揭示了黄河流域生态环境脆弱性的时空演变特征,并利用CA-Markov模型对黄河流域2025年生态环境脆弱性进行了预测。结果表明：（1）黄河上、中、下游生态环境脆弱性分别表现“低—中—高”的分布特征,且生态环境脆弱性变化趋势存在区别：上游虽差异较大但波动相似,中游波动方向相反,下游在2016年之后整体呈下降趋势。（2）黄河流域生态环境脆弱性存在空间相关性,上游呈现低—低聚集,下游呈现高—高聚集,中游空间相关性不显著。（3）预测2025年黄河流域中游地区重度脆弱有所扩张,下游地区极度脆弱向中心区域明显收缩。黄河流域生态环境的治理与保护并非一朝一夕之事,也并非某一流域单独能够完成的,黄河上、中、下游要根据不同的自然条件制定与之相适宜、符合整体发展需要的治理与保护措施。     

Levels of polybrominated diphenyl ethers and hexabromocyclododecane in the atmosphere and tree bark from Beijing, China

Air samples in four seasons at one site and tree bark samples from four districts were determined to investigate seasonal variation and regional distribution of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecane (HBCD) in Beijing, China. The total concentrations of PBDEs (∑PBDE) and HBCD (∑HBCD) were in the range of 57-470 and 20-1800 pg m⁻³ in the atmosphere, respectively. The ∑PBDE and ∑HBCD concentrations were significantly influenced by the total suspended particulate matter in atmosphere. The total concentrations of PBDEs and HBCD in tree bark samples were in the range of 99-3700 and 26-3400 ng g⁻¹ lipid weight. It was found that regional distribution of PBDEs and HBCD was related to the function of each district. In addition, the study found that weeping willow bark was an ideal atmospheric PBDEs and HBCD passive sampler. Finally, atmospheric levels of BDE-209 and HBCD at tree bark sampling districts were estimated via applying an established bark/air partitioning model, which had been verified by the measured concentrations in tree bark and atmosphere in Beijing.     

黄土高原的景观格局变化与水土流失研究——以黄土高原马莲河流域为例

应用RS/GIS技术和景观生态学研究方法,利用通用土壤流失方程(USLE)分析了黄土高原马莲河流域2000年和2007年的景观格局变化与水土流失。结果表明:马莲河流域的景观格局和水土流失方面近8 a发生了重要变化:①建设用地、水域、中高盖度草地以及林地面积增加,低盖度草地、耕地等面积减少,其中超过50%的低盖度草地补充为中高盖度草地;②斑块数量、斑块密度以及多样性指数在减小,说明斑块破碎化程度减小,生态系统趋于稳定化,生态功能逐渐增强;③土壤侵蚀总量减小12 506.76 t,水土流失明显减弱,其变化原因与当地植被恢复、人类活动、人口城镇化、建设用地增加等因素密切相关,尤其是世行项目和国家退耕还林还草政策的有效实施。