基于城市水生态系统健康的生态承载力理论探讨和评价研究

城市水生态系统是城市生态系统的主要组成部分和关键因素.通过城市水生态系统与人体自身健康机制的类比分析,将基于城市水生态系统健康的生态承载力定义为:在一定社会经济条件下,城市水生态系统维持其服务功能(供水、防洪、生物保护、景观娱乐等)及自身健康的潜在能力.提出了"基于城市水生态系统健康的生态承载力-压力量化模型",并根据理论模型设计了计算模型.用承载力与压力所确定的城市水生态系统健康指数,描述了城市水生态系统的健康状态.以郑州市为例,分别计算了该市1995-2004年城市水生态系统承载力及其压力,并得出相应的城市水生态系统健康指数.结果表明,城市水生态系统承载力处于逐年上升趋势,但存在波动;健康指数亦逐步增加,对应健康状态为"病态-亚健康-健康"状态,特别是1998年后该地城市水生态系统健康状况有明显好转.     

黄土高原关键带土壤水分空间分异特征

地球关键带是人类生存和发展的关键区域。关键带发生的一系列物理、化学和生物过程与人类活动密切相关。土壤水分是黄土高原关键带的关键要素,同时又是黄土高原植被恢复与生态环境重建的决定因子。为揭示黄土高原关键带土壤水分的空间分异特征,采用网格(50m×50m)布点,雨季结束后采集0~500cm深度土壤样品,结合室内分析,结果表明:黄土高原小流域中73个样点0~500cm的土壤含水量分布范围介于1%~23%之间,降水对0~100cm土层的土壤水分补充明显;土壤水分在水平和垂直方向都表现出明显的空间异质性,在不同方向上的水分控制过程有所不同,是对土地利用方式、植被类型、地形要素、土壤质地等多因素综合响应的结果。充分理解关键带土壤水分空间的分异规律及其主控因素有助于该区小流域综合治理中的植被建造与布局,也有助于对该区土壤水文和生物地球化学过程的理解。     

三峡库区(重庆段)种植业污染负荷空间分布特征

以土地利用、农户访谈等数据为基础,运用化肥施用强度、单位面积污染负荷和农作物类型指数等指标,在ARCGIS和逐步回归方法的支持下,对库区(重庆段)种植业污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明:1库区(重庆段)种植业单位面积施肥折纯量为TN 23.25 t·km-2、TP 20.34 t·km-2,由其产生的污染负荷总量较高,达3.54 t·km-2;2种植业污染负荷总体展现出较大的空间差异,且这一分布与作物种植结构、种植业的集聚关系密切;3种植业距离区域中心点越近由施肥产生的污染负荷越高,具有"类点源"特征,且乡(镇)中心点较近区与较远区施肥产生污染负荷的空间分布差异比区(县)中心点的更显著;4(农作物类型指数、单位耕地面积产值和务农人员比例)、(农作物类型指数)和(单位耕地面积产值)分别对库区(重庆段)种植业污染负荷总量、TN和TP的影响较为显著;5除耕地流转外,其他因素对污染负荷总量、TN和TP均产生正向作用.     

H3BO3改性柠檬渣对Cu2+ Pb2+ Cr6+的吸附性能

为研究柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附性能,利用10%的H₃BO₃对柠檬渣进行了改性,比较了改性前后柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附效果,并利用差热分析（TG-DTA）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）对柠檬渣进行了表征.结果表明:改性后的柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附率分别为预处理后柠檬渣的5.89、2.07和1.38倍;改性后柠檬渣的孔径为中孔,孔容增大了3.0倍,孔径和碘吸附值变化不大,灰分率减小了近4倍,比表面积增大超过了2倍.改性后的柠檬渣在近紫外区有最大吸收波长;改性和吸附Cu2+、Pb2+和Cr6+样品的TG和DTA曲线不完全相同;柠檬渣为非晶型结构,主要由C组成;吸附Cu2+、Pb2+、Cr6+后的改性柠檬渣均各自含有Cu、Pb、Cr元素,但形成的能谱（EDS）峰不高.研究显示,柠檬渣经10%的H₃BO₃改性后能显著提高对Cu2+和Pb2+的吸附性能,而对Cr6+的吸附性能影响不大.      

基于深度学习的遥感图像水边线提取方法与应用

本文提出一种基于注意力机制的像素级海陆语义分割网络A-Unet用来提取水边线,并通过条件随机场对A-Unet分类结果进行细化。以天津沿海地区的人工海岸与威海地区的基岩海岸为例,对所提方法进行了验证,实验表明,与其他水边线分割方法相比,本文提出的方法能够得到更精细的结果,实现对遥感图像水边线的像素级语义分割。该方法提取了天津地区近10年海岸线并对其变化趋势进行了定性和定量分析,可为城市海洋资源的合理开发、海洋生态环境的保护提供更好的决策与参考依据。     

采用实验和密度泛函理论计算揭示吸光性环境介质对多环芳烃光降解的影响机制

多环芳烃(PAHs)在环境中的光降解动力学受环境介质吸光组分的影响.为揭示介质吸光组分对PAHs光降解影响的内在机制,以吸光很弱的甲醇和吸光较强的丙酮和二甲基亚砜(DMSO)为模拟环境介质,考察不同吸光性溶剂介质对3种PAHs(菲、芘和苯并[a]芘)光解的影响;并采用密度泛函理论(DFT)计算,分析了溶剂分子光敏化能量/电子转移反应对PAHs光解的影响机制.结果表明,激发态的丙酮分子抑制了菲和芘的光解,而加快了苯并[a]芘的光解;激发态的DMSO分子抑制了菲的光解,促进了芘和苯并[a]芘的光解.过滤掉DMSO所吸收的部分光谱频段后,PAHs在DMSO中的光解速率与甲醇中的接近.DFT计算表明,激发态的丙酮或DMSO主要作为电子受体与PAHs发生光敏化电子转移反应,是影响PAHs光解的内在原因.     

升温速率及氧浓度对长焰煤煤氧复合过程特性的影响

利用热重试验对粒径小于0.2 mm的长焰煤煤粉进行了不同氧体积分数(21%、40%、50%、60%和80%)和升温速率(20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min和60℃/min)的25种工况下煤氧复合过程中热解特性的测定,分析了两种因素对各特征值的影响。结果表明:以热失重速率为基准,长焰煤在含氧气氛下的热解过程可分为失水失重阶段、氧化增重阶段及着火、燃烧和炭化3个阶段;通用着火特性指标越大,煤样燃烧特性越好,自燃点越小,煤样工业分析结果应与其实际生产过程中的自燃危险性相结合;升温速率不变时自燃点随氧体积分数上升而下降,而煤氧复合时间随氧体积分数上升呈现先降低再微弱增加的趋势;氧体积分数一定时自燃点随升温速率上升而上升,煤氧复合时间则随之下降。对自燃点及煤氧复合时间进行均值无量纲化,并将其与无量纲化升温速率进行拟合,决定系数(R~2)约为1.0;提出了煤氧复合难易程度参数(D),计算结果表明,即使自燃点随升温速率上升发生滞后,煤氧复合难度仍然减弱。     

近江牡蛎热休克蛋白70基因对三丁基锡的响应

为研究TBT(Tributyltin,三丁基锡)在双壳贝类HSP70s(热休克蛋白70)分子的高表达响应,以近江牡蛎(Crassostrea hongkongensis)为材料,用不同质量浓度(0、10-2、10-1、100、101、102、103 ng/L)的TBT对近江牡蛎处理不同时间(12、24、48、96、192 h)后,采用实时荧光定量PCR检测其3种器官(消化腺、外套膜和鳃)中HSP70和HSC70基因mRNA的表达水平. 结果显示:10-1～102 ng/L的TBT能诱导近江牡蛎HSP70和HSC70基因mRNA水平显著高于对照组(P<0.05),其表达水平均为先升后降,在96 h达到峰值;103 ng/L的TBT也能诱导近江牡蛎HSP70和HSC70基因显著高表达(P<0.05),但随着处理时间延长,mRNA表达出现抑制现象. 能诱导HSP70和HSC70基因表达水平显著高于对照(P<0.05)的TBT临界浓度均在10-2~10-1 ng/L范围内,可见2种基因对TBT的响应灵敏度高且相同,反应强度也没有显著差异(P>0.05). 3种器官对TBT的响应灵敏度也相同,但在消化腺和鳃中的响应强度都极显著(P<0.01)高于外套膜. 研究表明,近江牡蛎HSP70和HSC70基因对极低质量浓度的TBT就有高表达响应,可以作为TBT污染的早期预警指标;近江牡蛎较适宜的指示器官是消化腺和鳃,其次是外套膜.      

台湾周边海域波浪能资源研究

利用近5 a的实测海浪数据,定义了波浪能资源开发的可用波高,从波浪能流密度的大小、波周期、波浪能资源开发的可用波高出现频率、波浪能资源储量等方面着手,对台湾周边海域的波浪能资源进行分析,为海浪发电、海水淡化等波浪能资源开发工作提供科学依据。研究发现:①台湾周边大部分海域的能流密度在3 kW/m以上,相对大值区分布于基隆、澎湖、花莲、成功大武附近海域,成功大武附近海域的年平均能流密度高达7.15 kW/m。能流密度在1月和10月最大,7月为全年最低。②台湾岛西部海域的海浪波周期多在4.5~5.5 s,台湾岛以东海域、北部的基隆附近海域、南部的鹅銮鼻附近海域的波周期在6.0 s左右。③台湾周边海域可用波高出现的频率整体较高,其中1月和10月出现频率明显大于4月和7月。④台湾周边海域的波浪能资源总储量在2×10⁴ kWh·m^-1以上,高值区分布于台湾北部的基隆附近海域、台湾东部的花莲附近海域、台湾东南部的成功大武附近海域、位于台湾海峡的澎湖附近海域,高雄附近海域为低值区。⑤台湾周边海域波浪能资源的富集区分布于基隆附近海域、花莲附近海域、成功大武附近海域以及澎湖附近海域,相对贫乏区分布于高雄附近海域。     

市政污水中吗啡来源辨析

采用分析市政污水方法可以辨别吗啡合法或非法使用情况.由于污水中吗啡来源复杂,区分不同来源的贡献是吗啡使用调查的关键问题.选择典型城市,在2022年10月至2023年3月期间采集61个代表性污水处理厂的262份进水样品,分析了包括吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁和单乙酰吗啡在内的6种生物碱的浓度,同时结合罂粟壳中生物碱的含量,应用比值法和正定矩阵因子分解（PMF）模型对污水中的生物碱进行源解析.污水中共检出5种生物碱,但海洛因的代谢产物单乙酰吗啡未检出.其中,吗啡和可待因的浓度明显高于那可丁、罂粟碱和蒂巴因.通过构建两种比值,即可待因/（吗啡+可待因）和那可丁/（那可丁+可待因）,能够很好地定性区别罂粟壳使用来源.PMF的结果表明,污水中吗啡主要来源于医用吗啡（44.9%）、罂粟壳药物（43.7%）和可待因（9.4%）.污水中吗啡来源具有显著月份变化趋势.在新冠疫情和甲流暴发期间,含有罂粟壳和可待因药物使用为主要来源,而吗啡镇痛药物使用来源相对稳定.清单分析与PMF源解析的结果具有一致性,表明模型的可靠性,同时也表明该城市吗啡主要是合法来源,不存在滥用情况.