贵州高原普定水库水环境重金属的时空分布特征及风险评价

为了解乌江上游普定水库水环境中重金属污染水平及其污染程度,于2018年对普定水库表层水体以及表层沉积物6种重金属（Hg、As、Cu、Ni、Cd、Pb）含量及其时空分布进行了研究,并分别采用综合污染指数评价法、地积累指数评价法和潜在生态风险指数法对表层水体和表层沉积物的污染程度和生态风险进行了评价.结果表明:①普定水库表层水体ρ（Hg）、ρ（As）、ρ（Cu）、ρ（Ni）、ρ（Cd）、ρ（Pb）的范围分别为（0.004±0.003）（0.050±0.044）（4.225±3.117）（18.343±17.093）（0.845±0.739）（6.155±5.747）μg/L,其中ρ（Hg）、ρ（As）、ρ（Ni）、ρ（Cd）、ρ（Pb）在季节性变化上具有相似规律,均表现为冬季>秋季>春季>夏季,ρ（DO）与ρ（Hg）、ρ（As）和ρ（Cu）均呈显著相关,说明这3种重金属含量可能受到ρ（DO）影响.②普定水库表层沉积物w（Hg）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）、w（Cd）、w（Pb）的范围分别为（0.06±0.02）（14.75±4.88）（166.60±74.74）（87.43±51.18）（1.89±0.26）（206.34±110.33）mg/kg,其中w（Pb）、w（Cd）和w（Cu）平均值分别为贵州省土壤元素背景值的6.0、5.8和5.0倍;重金属含量沿程分布特征存在季节性差异,w（Cd）、w（Pb）、w（Hg）、w（Cu）、w（Ni）在秋冬季最高,w（Cd）、w（Pb）、w（Hg）沿程逐渐升高,在大坝口达到最高值,呈现出明显的空间分布特征,表明从上游到下游重金属污染逐渐严重.③采用综合污染指数法分析表明,普定水库水质未受到重金属污染;采用地累积指数法评价表明,普定水库表层沉积物以Cu、Ni、Pb、Cd污染为主;潜在生态风险指数法表明,Cd和Pb具有较高的风险值,是普定水库重金属生态风险的主要来源.研究显示,普定水库水环境主要受外源污染,矿山开采以及冶炼活动可能是造成重金属含量较高的主要原因之一,因此需要加强普定水库水环境重金属综合治理,尤其是对Cd和Pb污染的治理.      

雷州半岛地下水化学特征及控制因素分析

雷州半岛地下水资源为雷州半岛经济社会发展提供有力的资源支撑,厘清该区地下水化学特征及形成机制对水资源的合理开采及可持续利用具有重要意义.本研究采集43组雷州半岛地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、ArcGIS空间插值、Gibbs图以及离子比值等方法分析地下水水化学特征及其控制因素.结果表明：①研究区地下水阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型以HCO₃-Cl-Na-Ca、HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg、HCO₃-Cl-Na-Mg和HCO₃-Na型为主.研究区地下水中的Cl^-、SO₄^2-和Na⁺在雷州市西部含量较高,在其他区域均较低,HCO₃^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺这5种离子含量较高的区域主要集中在西南和东部沿海.②地下水化学演化过程主要受水岩作用、阳离子交替吸附和人类活动的影响.Na⁺和K⁺来源主要是蒸发盐岩和硅酸盐岩,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩溶解,NO₃^-主要来源于人类活动.     

碳氮氧同位素解析典型岩溶流域地下水中硝酸盐来源与归趋

利用多同位素（C、N和O）和水化学方法解析贵州八步地下河流域水体中硝酸盐（NO₃^-）来源与转化过程,利用SIAR模型定量计算NO₃^-不同输入端的贡献比例.结果表明,研究区地下水NO₃^-污染严重,近38%的地下水样品NO₃^-超过饮用水限值.地下水的δ¹⁵N-NO₃值介于2.3‰~30.33‰,均值9.68‰,δ¹⁸O-NO₃值介于2.65‰~13.73‰,均值6.64‰,δ¹⁸O-H₂O值介于-8.83‰~-7.37‰,均值-8.18‰.同位素组成（δ¹⁵N-NO₃、δ¹⁸O-NO₃和δ¹⁸O-H₂O）指示硝化作用主导着流域内氮素循环.硝化作用产生的硝酸加速了碳酸盐岩溶解,导致地下水中δ¹³C_DIC与δ¹⁵N-NO₃存在显著负相关性（P<0.001）,说明δ¹³C_DIC与δ¹⁵N-NO₃相结合是判断岩溶水中NO₃^-转化的有效手段.地下水和地表水中NO₃^-主要来源于土壤氮、粪肥污水和铵态氮肥料,其对地下水中NO₃^-贡献率分别为36.19%、33.71%和30.1%,对地表水贡献率分别为39.15%、36.08%和24.77%.岩溶流域内污水处理应同时去除污水中的NO₃^-和NH₄⁺,农业区应科学施肥,以有效降低地下水中NO₃^-的补给通量.     

基于Esteban-Marquillas拓展模型的中国农业增长的演进特征

论文基于偏离-份额法的Esteban-Marquillas拓展模型,从份额分量、结构分量、净竞争分量和资源配置分量4方面系统研究了1985—2014年间中国农业生产规模及结构的演进特征。结果表明：1）研究期间,中国农业增加值呈现阶段式增长,种植业和牧业是导致农业增长的主要产业,黄淮海区和长江中下游区是全国农业增长的主要区域。2）八大粮食生产区农业产业份额分量均表现出先剧烈波动、后稳步增长的发展态势;各区域产业结构优势总体较弱且进一步下降;净竞争分量变化具有波动性,种植业、渔业促进区域农业总体竞争力的作用增强,林业和牧业的促进作用减弱;种植业和林业改善区域农业资源配置效应的作用增强,牧业和渔业则相对减弱。3）建议各区域结合产业发展优势,制定相关政策加强区域资源整合、农产品流通与技术合作,促进地区农业稳定发展。研究结果可为我国农业生产结构优化及差异化的发展策略制定提供依据。     

秃尾河流域径流衰减驱动力因子分析

掌握流域径流演变规律,探讨其影响因子,对流域水资源合理开发利用和科学管理具有重要的意义。论文依据秃尾河流域1956—2010年径流、降水资料以及榆林站1956—2010年气温资料,采用高桥浩一郎公式计算了流域蒸散发量,利用Kendall秩次检验法分析了流域降雨、径流和蒸发的趋势演变特性;采用主成分分析法研究了多因子对流域径流衰减的影响;建立了径流衰减量与主要影响因子之间的统计模型。结果表明：1）流域径流量呈显著减少趋势,而蒸发量和降水量减少趋势不显著;2）在径流衰减驱动力因子中,人类活动因子权重为71.1%,而气候因子权重为28.9%,各驱动力因子对径流衰减的贡献率由大到小依次为：林草>梯田>坝地>流域用水量>年降水量>年蒸发量;3）径流衰减量与林草、梯田的指数回归模型能较好地反映径流衰减量与驱动力因子之间的定量关系,可以为流域治理和水资源开发利用提供科学依据。     

基于高光谱技术的土壤镉污染分级评价研究

提出一种利用高光谱技术进行土壤镉污染分级评价的方法。以FieldSpec 3地物光谱仪采集厂矿区土壤光谱反射率175份,随机分成校正集（135份）和检验集（40份）。光谱经小波去噪和标准归一化（SNV）处理后,以主成分分析法（PCA）降维。将降维所得的前5个主成分数据为输入变量,分别采用Fisher线性判别、Byes逐步判别、模糊模式识别、BP-ANN判别以及SVM 5种方法建立了土壤镉污染分级评价模型,并利用40个未知样对模型进行检验。结果表明：Fisher线性判别准确率为77.5%,Byes逐步判别与模糊模式识别预测为80.0%,BP-ANN模型预测精度为82.5%,SVM模型预测精度最高,达85.0%。说明采用高光谱技术进行土壤镉污染分级评价是可行,其中SVM是建模的优选算法。     

富营养水体浮游植物群落对新型生态浮床的响应

通过围隔水泥池模拟试验,研究了富营养化水体中浮游植物群落对新型组合型生态浮床系统净化水质的响应. 每隔2周对水体中各水质指标、浮游植物及浮游甲壳动物群落进行检测,结果显示:①3种不同覆盖率(以浮床面积计)处理下,组合型生态浮床对氮、磷的去除率表现为39%覆盖率>26%覆盖率>13%覆盖率. ②3种覆盖率下水体中的浮游植物群落结构复杂性和生物多样性指数均显著高于空白对照组,其中,26%和13%覆盖率对浮游植物生物量的抑制效果比39%覆盖率好;同时,26%覆盖率比39%覆盖率水体中的浮游植物生物多样性指数要高,群落结构更复杂,随后是13%覆盖率处理. ③浮游植物生物量的变化与浮游甲壳动物表现出明显的相反时间趋势. 尽管26%覆盖率对氮、磷的去除量不是最大,但却更利于形成较为稳定的浮游植物群落结构,促进水体生态系统的平衡与健康发展;浮游植物生物量与营养盐的显著相关性及与浮游甲壳动物的相反时间趋势显示,生态浮床对浮游植物群落的改善可能是通过营养盐的上行效应与浮游甲壳动物的下行效应等因素得以实现.      

含水煤体失稳破坏电荷感应规律试验研究

为研究含水煤体失稳破坏过程中电荷感应规律,探寻应用电荷感应法监测煤矿突水灾害可行性,利用自主研制的电荷传感器对含水煤体单轴压缩过程进行电荷信号监测,分析煤体压缩过程中应力及电荷信号变化规律。试验结果表明:烘干煤体和含水煤体单轴加载过程中均有自由电荷产生,电荷信号呈脉冲状波动,通过分析含水煤体电荷信号变化规律同时统计煤体峰值强度前电荷脉冲数及脉冲宽度,从水通过削弱煤体强度进而影响电荷信号;Stern双电层中形成流动电荷,增强了煤体电荷信号;水的存在增加了煤体破裂面自由电荷存留时间三个方面总结了水对煤体电荷的影响机理。     

Whole pictures of halogenated disinfection byproducts in tap water from China’s cities

When bromide/iodide is present in source water, hypobromous acid/hypoiodous acid will be formed with addition of chlorine, chloramine, or other disinfectants. Hypobromous acid/hypoiodous acid undergoes reactions with natural organic matter in source water to form numerous brominated/iodinated disinfection byproducts (DBPs). In this study, tap water samples were collected from eight cities in China. With the aid of electrospray ionization-triple quadrupole mass spectrometry by setting precursor ion scans of m/z 35, m/z 81, and m/z 126.9, whole pictures of polar chlorinated, brominated, and iodinated DBPs in the tap water samples were revealed for the first time. Numerous polar halogenated DBPs were detected, including haloacetic acids, newly identified halogenated phenols, and many new/unknown halogenated compounds. Total organic chlorine, total organic bromine, and total organic iodine were also measured to indicate the total levels of all chlorinated, brominated, and iodinated DBPs in the tap water samples. The total organic chlorine concentrations ranged from 26.8 to 194.0 μg·L^–1 as Cl, with an average of 109.2 μg·L^–1 as Cl; the total organic bromine concentrations ranged from below detection limit to 113.3 μg·L^–1 as Br, with an average of 34.7 μg·L^–1 as Br; the total organic iodine concentrations ranged from below detection limit to 16.4 μg·L^–1 as I, with an average of 9.1 μg·L^–1 as I; the total organic halogen concentrations ranged from 31.3 to 220.4 μg·L^–1 as Cl, with an average of 127.2 μg·L^–1 as Cl.     

微生物絮凝剂MBF TS-1的表征

对筛选的一株絮凝剂产生菌Bacillus TS-1所产絮凝剂MBF TS-1采用UV- vis吸收光谱、FT-IR光谱、糖类颜色反应、动物急性毒性实验等进行了化学组成分析、表征和理化性质检测.结果证实,该絮凝剂为安全无毒、分子量为105-106的弱酸性多糖类物质,属环境友好型微生物絮凝剂.