汾渭平原吸收性气溶胶时空演化及潜在源区分析

在绿色发展理念的带动下,全国多地的空气质量逐渐改善,但汾渭平原大气污染程度逐年走高,颗粒物污染尤为严重.利用OMI/Aura OMAERUV L2气溶胶数据集和PM_2.5站点数据,采用空间自相关分析及后向轨迹模型等方法,探索2005~2019年汾渭平原吸收性气溶胶的时空演化过程,揭示其高值极主导类型以及污染物传输路径和潜在源区.结果表明：①2005~2019年汾渭平原吸收性气溶胶指数（absorbing aerosol index,AAI）年均值波动上升,2006、2013和2017年为汾渭平原AAI高值转折点,年均值均大于0.63;西安和临汾AAI空间稳定性较差为高高聚集极点,在15年间高高聚集区域面积增长15.3%,空间分布更加集中,形成由西安和临汾两极相连的条带状分布区域,占区域总面积的24.2%;低低聚集区域面积锐减6.2%,转变为无特征区域.②汾渭平原AAI冬季数值最高、覆盖区域最广,在临汾极和西安极突破0.8,研究区AAI大于0.6的区域占比91.5%,其次为春季（AAI>0.4）、秋季（AAI>0.3）,夏季全境低值.汾渭平原AAI高值受大气扩散条件、气温和降水量变化影响显著.③利用后向轨迹和潜在源贡献模型得出西安极和临汾极污染物的远距离输送气团来自西北方向,近距离输送气团来自偏东和偏南方向,结合源区下垫面类型确定两个远距离沙尘传输源区（西北风源、北风源）、两个碳质源区（东风源和南风源）和一个沙尘和碳质共同作用源区（黄土高原源）.其中西北风源、黄土高原源和南风源对西安极影响显著,东风源和黄土高原源对临汾极影响显著,临汾极虽受一定程度西北风源和北风源沙尘影响,但影响较小,结合CO空间分布和其与AAI相关性系数的空间分布得出,临汾极吸收性气溶胶为碳质主导,西安极为沙尘和碳质共同作用.     

京津冀地区高分辨率PM2.5浓度时空变化模拟与分析

为了全覆盖、高分辨率和高精度识别京津冀地区大气PM_2.5质量浓度时空变化,选取多角度大气校正算法遥感反演的1km AOD为主要预测因子,多种气象要素和土地利用要素为辅助预测因子,构建了混合效应模型+地理加权回归模型的两阶段统计模型,并针对京津冀地区PM_2.5污染较严重的特点,模型中引入了AOD²等独特预测因子.通过上述两阶段模型定量预测了研究区2017年1 km²空间分辨率的每日PM_2.5质量浓度.结果表明,模型交叉验证的决定系数R²为0.94,斜率为0.95,均方根预测误差为13.14 μg·m^-3,在前人基础上预测精度进一步提升,可用于PM_2.5浓度时空变化预测与分析.2017年,京津冀地区PM_2.5浓度年均值为44.96 μg·m^-3,年均值范围在0~89.89 μg·m^-3之间.PM_2.5浓度时空变化差异性明显,整体上呈现"平原西南部浓度高、平原东北部浓度中等和山区高原浓度低"的空间分布格局以及"冬季浓度高、夏季浓度低和春秋过渡"的季节变化特点.模型预测结果的高时空分辨率可以支持流行病学研究在较小区域的暴露评估和识别小尺度污染源的时空变化,分析发现在大气污染防治行动计划实施以来,污染较严重的冀中南山麓平原区可能出现了重要污染源的空间变化.模型预测与分析结果可以为京津冀大气污染防治提供科学支撑.     

基于eDNA技术的渭河浮游动物多样性及关键种生态位特征

环境DNA（eDNA）技术作为水生态系统生物多样性监测的新手段,能够从微观角度对生物群落结构特征进行分析.基于渭河干流eDNA浮游动物OTUs分类信息数据及水环境参数,采用多样性指数、非度量多维尺度分析、聚类分析和关联网络分析等方法,探究了浮游动物的多样性和群落结构变化特征,揭示了关键种的生态位分化及其环境适应性.结果表明,浮游动物群落在物种组成、丰度、多样性和空间异质性方面均存在显著差异（P<0.01）.Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数的均值分别为22.25、22.38、2.32和0.68,下游生物多样性明显高于上游.群落中的关键种与其他物种间连接度较高,具有高节点度、中心性和模块化特征.关键种（类）的OTUs生态位宽度B_i变化范围为0.38~0.80,中生态位种类占全部关键种（类）的63%,生态位重叠程度总体较高.水环境要素与浮游动物群落结构和生态位变化密切相关,其中总氮和水温是其主要限制因子,对浮游动物群落结构变化具有重要影响.     

中和-络合萃取-双极膜电渗析处理金刚烷胺制药废水

采用中和沉淀-络合萃取-双极膜电渗析组合工艺协同处理金刚烷胺制药胺化废水与溴化废水.结果表明,通过胺化废水与溴化废水的中和反应,可以大幅消减废水中溶解性固体和有机污染物,避免后续萃取过程中的乳化现象.在pH值为8.0、油/水相比为1∶1的条件下,P204∶正辛醇=3∶2的复配萃取剂对废水中TOC和TN的萃取效率分别为56.9%和20.6%,金刚烷胺及其衍生物几乎被完全萃取.以2.0 mol·L-1的HCl溶液为反萃取剂,可以将47.5%的金刚烷胺从负载有机相中反萃分离,再生后的萃取剂可以多次重复使用.对萃余液采用双极膜电渗析进行处理,可以去除64.2%的无机盐和部分有机物,同时还能回收到较高浓度的酸,但由于氢离子的渗漏难以回收高浓度的碱.     

大型海藻与赤潮微藻以及赤潮微藻之间的相互作用研究

研究了2种大型海藻石莼(Ulva pertusa)和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)对2种赤潮微藻:东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)和塔玛亚历山大藻(Alexandum tamarense)生长的影响以及2种微藻之间的相互作用,结果发现:①在大藻(石莼或江蓠)-微藻(东海原甲藻或塔玛亚历山大藻)的共培养体系中,石莼和江蓠均能明显影响与其共培养的微藻的生长,石莼对微藻生长的影响强于江蓠的作用.②在东海原甲藻-塔玛亚历山大藻的双藻培养体系中,东海原甲藻的生长受到明显的抑制作用,最终被完全灭杀;体系中塔玛亚历山大藻的生长未受到明显的影响.另外,塔玛亚历山大藻的培养液滤液能明显抑制东海原甲藻的生长,但东海原甲藻滤液对塔玛亚历山大藻的生长几乎没有影响.实验室条件下模拟二者相互作用的结果显示,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的抑制作用是其被后者抑制作用的17倍左右.③在大藻(石莼或江蓠)-东海原甲藻-塔玛亚历山大藻的多藻培养体系中,东海原甲藻和塔玛亚历山大藻的生长变化与它们在共培养体系中的变化非常类似.半数致死时间(LT50)法的检测结果显示:多藻培养体系对东海原甲藻的联合作用是协同作用,而对塔玛亚历山大藻的作用是相加作用.     

中国机动车排放清单的建立

以中国2002年各省统计年鉴中关于机动车及道路信息的数据为基础,并根据COPERTⅢ模型计算出的2002年中国各省区各种机动车类型在城区、郊区和高速公路3种行驶工况下的排放因子,应用GIS技术建立了40km×40km的高空间分辨率的中国机动车排放源清单.结果表明,2002年中国机动车排放CO、NO_x、NMVOC和PM₁₀的排放总量分别为2 815×10⁴、305×10⁴、461×10⁴和111×10⁴t,主要来源于摩托车和汽油小客车的排放.污染物排放量的空间分布显示出其排放集中于经济发达地区,10.8%、2.2%、9.7%和5.3%的国土面积分别排放了84%的CO、55%的NMVOC、48%的NO_x和48%的颗粒物,并呈现出东部高于西部、沿海高于内地的趋势,其中长江三角洲、珠江三角洲和京津地区的排放相对较强.     

有机改性粘土去除赤潮生物的机制研究

研究了季铵化合物改性粘土的制备条件对其去除赤潮藻效果的影响,探讨了该粘土体系高效除藻的机制.实验表明,十六烷基三甲基铵(HDTMA)可以有效地提高粘土的絮凝能力,同时HDTMA改性粘土中含有亚稳态HDTMA,增加了该改性粘土对赤潮生物的灭杀能力.改性粘土去除赤潮藻的能力与所吸附季铵化合物的杀藻能力、吸附量正相关,当老化时间延长、吸附季铵化合物稳定性增强时改性粘土除藻能力大大降低.结构不同的粘土对于吸附HDTMA的稳定化产生的空间阻力不同,在吸附量相同的情况下3层结构的蒙脱土中会有更多的亚稳态HDTMA产生;由于同离子效应,反应介质中高价金属阳离子的存在提高了亚稳态HDTMA的量,因此相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.在60℃条件下吸附的HDTMA会更有效地占据粘土中的阳离子交换位,达到稳定态;而升高或降低温度都会有利于亚稳态HDTMA的出现,相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.     

植物N/P与土壤pH值对湿地植物物种丰富度的影响

通过人工控制模拟试验,研究了植物中全氮与全磷之比(植物N/P)和土壤pH值与湿地植物物种丰富度的关系.结果表明,湿地物种丰富度与植物N/P之间呈单峰变化关系,当2.09.5时,氮、磷供应平衡系统可能被破坏,湿地物种逐渐减少.物种丰富度与土壤pH值表现为显著的正相关关系(R²=0.526),当pH值为5.6～6.8时,物种丰富度随着土壤pH值增加而增加.通过方差分析,土壤pH值和植物N/P对物种丰富度的影响分别为37.96%和15.29%.     

北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析

通过对北京市蔬菜和菜地土壤镉含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤镉含量及其健康风险,并筛选出抗镉污染能力强的蔬菜品种.根据蔬菜的消费量同时兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地(采集蔬菜及土壤样品)和蔬菜批发市场(蔬菜样品)共采集97种蔬菜363个样品和54个土壤样品.研究发现:北京市菜地土壤镉积累明显,其范围为0.091～0.971 mg·kg-1,其算术均值和Box-Cox均值分别为0.229和0.187 mg·kg-1,其中有两个样点土壤镉含量(0.971和0.886 mg·kg-1)超过<土壤环境质量标准>(GB15618-1995)中的二级标准(0.6 mg·kg-1);北京市蔬菜镉含量范围、算术均值和Box-Cox均值分别为0.1～101.4、12.8和10.0μg·kg-1;叶菜类和根茎类蔬菜的镉平均含量显著高于瓜果类和特菜;北京市本地产蔬菜与市售外地产蔬菜的镉含量没有显著差异;裸露地蔬菜镉含量显著高于设施蔬菜;小白菜、辣椒、茄子、萝卜和大白菜镉富集系数较高,其抗镉污染能力较弱,而冬瓜、黄瓜、叶甜菜、大葱、云架豆、甘蓝、西红柿等镉富集系数较低,其抗镉污染能力较强.北京市居民每人从蔬菜中摄入镉的量为12 2μg·d-1,蔬菜镉对北京市部分人群存在一定的潜在健康风险.     

碳布负载的Co3O4纳米片阵列阳极对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池（MFCs）是一种在处理废水的同时产生电能的新型装置,阳极作为产电微生物富集、电子产生和传递的区域对提高MFCs的性能具有至关重要的作用。以碳布负载的四氧化三钴多孔纳米片阵列(Co₃O₄/CC)作为阳极,探究了可调控的纳米片孔缺陷对MFCs产电性能的影响。结果表明：Co₃O₄/CC阳极的产电性能显著优于碳布,且正比于Co₃O₄纳米片的孔隙率;液固界面处的电荷传递电阻(R_ct)由729.20 Ω降至43.48 Ω,所获得的最大功率密度由1275 mW·m⁻²增加至1547 mW·m⁻²。本研究开发了一种孔结构可控的金属氧化物负载碳布策略,所制备的高性能阳极材料可为MFCs的性能提升提供参考。