蛋白核小球藻生物膜对镉胁迫的生理响应及去除效果分析

为研究镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理响应及其去除效果,实验设计了不同的镉初始浓度梯度,分析镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的叶绿素a、硝酸还原酶、胞外多聚糖（EPS）等生理特征指标,并比较了蛋白核小球藻生物膜在不同的镉初始浓度下对镉的去除效果。结果表明:镉会抑制蛋白核小球藻生物膜的生长及其硝酸还原酶的产生,并且抑制程度随着镉初始浓度的增大而增加,20 mg/L的镉还会导致部分藻类生物膜的死亡;另外,镉会抑制蛋白核小球藻生物膜EPS的产生,但随着接触时间的增加,镉会刺激藻类生物膜分泌少量EPS来阻止镉离子进入藻细胞;镉初始浓度为15 mg/L时,蛋白核小球藻生物膜对镉的去除效果最好,达到89.83%。以上成果可为藻类生物膜去除重金属镉的后续研究奠定基础。     

北京城区绿地土壤渗透性能及其对降雨产流的影响分析

土壤渗透性是影响雨水入渗的关键因素之一,是分析土壤蓄积雨水能力的重要前提条件。针对目前城市绿地土壤渗透性能实测数据缺失、评估方法单一、指标选取较少的现状,采取实测法获取北京不同城市功能区的绿地土壤渗透速率、孔隙比、含水率等数据,并采用相关性、因子分析和多元线性回归分析法,分析影响城市建筑小区土壤渗透性的主要因素,探索建立精度更高、数据需求量更少、计算时间更短的土壤渗透模型。运用该模型得到北京市城市绿地雨水入渗能力水平,建立土壤-降雨产流之间的联系,得到以实测数据为基础,更贴近实际产流过程的径流系数。结果表明:试验样地内3种功能区土壤渗透性能排序为:居住区 > 文教区 > 商业区,实测入渗曲线均符合霍顿渗透模型;土壤内部因素中孔隙比、初始含水率和初始入渗速率三者相互关系紧密,外部因素中植被覆盖度与人为干扰情况呈强负相关,考虑到内外部因素共同作用,初始入渗速率可与初始含水率和植被覆盖度建立初步线性关系式（R2>0.9）;入渗量对雨量径流系数的影响随着降雨量和不透水区域面积比例的增大而减小,入渗量占年径流总量控制率对应的降雨量的比值为37.6%~58.2%,并与降雨量呈负相关。研究结果可为海绵城市建模和下垫面优化设计提供理论参考。     

南京城市污水处理厂中微塑料的赋存特征

以南京市某污水处理厂及下游入江口作为研究对象,对其中微塑料的赋存特征进行研究.结果表明,污水处理厂进水中微塑料以尼龙材质为主（71.43%）,颜色以黑色为主（54.76%）,形状以纤维状为主（38.10%）,尺寸以50~500μm为主（69.05%）,丰度为4.2n/L（个/L）,二级处理后污水中微塑料丰度为1.6n/L,出水微塑料丰度为0.9n/L,污水处理厂处理工艺对微塑料的去除效率为78.57%.入江口处污染负荷指数为50.99,处于较低水平,由于污水处理厂出水持续排入,微塑料造成的生态风险仍不可忽视.本文研究结果为改进污水处理厂中微塑料去除工艺设计提供了基础数据.     

Ag-AgIO3改性BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用沉积沉淀-光还原法制备了不同AgIO₃含量的BiOI光催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和电子自旋共振对其物理化学结构进行表征,在光催化反应器上研究了AgIO₃负载量、光照、溶液温度、pH值、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）去除性能的影响.结果表明,与BiOI相比,Ag-AgIO₃改性后光催化剂的脱汞性能大幅提高.当AgIO₃负载量为4wt.%时,光催化剂的脱汞效率高达98%.与NO相比,SO₂对脱汞性能的抑制作用更大.由于Ag和AgIO₃在BiOI表面的高度分散性,Ag-AgIO₃（4%） BiOI的可见光吸收性能明显提高.荧光灯辐照与Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂协同会产生大量的活性物种.在Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂的高效脱汞体系中,超氧阴离子自由基（·O₂^-）为最主要的活性物质,而空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）次之.     

大气细颗粒物暴露干扰心肌细胞存活和炎性反应的主要毒性组分研究

鉴于PM_(2.5)组分呈现多样性和复杂性,其引起心力衰竭的主要毒性组分尚不清楚.由于采样地区、季节和污染源的不同,PM_(2.5)不同组分的占比也会有巨大差异,但不同浓度无法比较其不同组分间的毒性差异.因此,为了揭示大气PM_(2.5)引起心肌毒性作用的关键组分,分离复合型PM_(2.5)的3种主要组分(有机组分、金属组分和水溶性组分),综合两种浓度暴露方式,即实际占比浓度和与复合型PM_(2.5)相同的暴露浓度,染毒H9C2大鼠心肌细胞24 h和48 h,选择心肌细胞的细胞存活和炎症反应为主要评价指标,旨在揭示PM_(2.5)对心肌造成毒性损伤的关键性成分.CCK-8法检测存活结果显示,不同组分在实际环境比重下,对心肌细胞存活率没有造成显著影响.相同浓度暴露下,高剂量组分(30μg·cm~(-2))引起心肌细胞存活率显著降低,且有机组分毒性大于其他组分.根据细胞活力测定结果,选择低染毒浓度(10μg·cm~(-2))暴露细胞,采用qRT-PCR和ELISA试剂盒检测炎症因子变化.与对照组相比,金属组暴露后,炎症因子TNF-α和IL-1β显著升高,而有机组则显著升高TNF-α的含量.结果表明,造成心肌细胞存活毒性和炎症损伤的主要PM_(2.5)组分可能为有机组分和金属组分,而炎性反应对这两种组分的响应存在显著差异.     

黄河源区水库二氧化碳逸出暖季变化规律及影响因素分析——以刘家峡水库为例

河流上修建水库改变了自然状态下的水流运动,而且深刻影响着物质传输和交换过程.本文以黄河源区12级梯级水库群末端的刘家峡水库为例,在2016年4、8月和2017年5月进行了3次野外试验,采用Li-7000静态箱法监测了刘家峡水库入库前、库中和出库河道内的二氧化碳分压(p(CO2))、二氧化碳逸出量(F(CO2)),并测定了相关水化学因素,包括pH、溶解氧(DO)和水温(T),综合分析了水库碳逸出的暖季时空变化规律及其影响因素.结果表明:在河流流向上,刘家峡水库库区内的p(CO2)和F(CO2)(601.6μatm和85 g·m-2·a-1,以C计,下同)均低于入库前水体(670μatm和328 g·m-2·a-1)和出库后水体(680.5μatm和372 g·m-2·a-1),水体的pH变化范围为7.90~8.80,DO变化范围为102%~145%;垂向上,pH为7.81~8.65,DO为82%~140%,从水面至水库库底p(CO2)的变化范围为617~1087μatm,p(CO2)、pH和DO均随水深增加而降低,且8月变化强于4月和5月;水温在垂向上存在明显的分层现象,温度范围为5~25℃.库区内的光合作用降低了水体溶解CO2的含量,出库水体由于水流波动较大,F(CO2)明显增加,8月水体的F(CO2)均低于5月,可能是由于水库中的热分层现象更加显著,进一步促进了浮游植物的生长,对溶解性CO2的利用增加.通过对世界范围内不同纬度和海拔高度的水库F(CO2)的统计发现,刘家峡水库的F(CO2)在温带地区水库的F(CO2)中呈较低水平,其高海拔的地理位置及梯级水库的拦截作用是重要原因.本研究可为高寒高海拔地区水库的F(CO2)评估和全球水库碳排放评价提供依据.     

悬浮载体复合MBR工艺处理电镀废水效能研究

为探究高效经济的电镀废水处理工艺,本研究采用悬浮载体复合MBR工艺（HMBR）与普通MBR工艺平行运行,以重金属离子Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）为代表,重点研究了不同浓度重金属冲击下对两种工艺处理电镀综合废水效能及微生物活性的影响,以及载体的介入对膜污染的控制作用和对微生物种群多样性的影响.实验结果表明：在Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）浓度5~30mg/L冲击下,HMBR工艺对COD和NH₄⁺-N去除效率分别在60%和40%以上,而普通MBR工艺对COD、NH₄⁺-N的去除率分别为30%和15%以上.随着重金属Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）浓度的升高,MBR反应器内活性污泥的污泥浓度及SOUR逐步下降,HMBR工艺SOUR受抑制率48.9%远小于普通MBR工艺的73.9%.HMBR系统中EPS分泌显著低于普通MBR工艺,有效减缓膜污染的速率.此外,投加载体增加了反应系统中微生物种群多样性.     

太湖藻型湖区CH4、CO2排放特征及其影响因素分析

为明确太湖藻型湖区温室气体CH_4、CO_2排放特征及其影响因素,本研究利用便携式温室气体分析仪改进的静态箱法,对太湖梅梁湾春、夏季的CH_4、CO_2通量进行观测,并分析其影响要素.主要结果为:观测地点春、夏季CH_4、CO_2通量具有明显日变化动态.春季,CH_4通量白天大于夜间,夏季夜间大于白天;春、夏季,CO_2吸收通量均白天大于夜间.梅梁湾藻型湖区春、夏季为CH_4源,且CH_4释放通量在夏季明显高于春季,春、夏季的平均通量分别为4.047 nmol·(m~2·s)~(-1)和40.779 nmol·(m~2·s)~(-1);该区域春、夏季为CO_2汇,且春季CO_2吸收大于夏季,春、夏季的平均通量分别为-0.160μmol·(m~2·s)~(-1)和-0.033μmol·(m~2·s)~(-1).在小时尺度上,CH_4释放通量与气温和水温呈显著正相关(r=0.20,P0.01;r=0.34,P0.01),当风速6 m·s-1时,与风速呈显著正相关(r=0.71,P0.01);CO_2吸收通量与气温和风速呈显著正相关(r=0.14,P0.01;r=0.33,P0.05),与气压和太阳辐射呈显著负相关(r=-0.41,P0.01;r=-0.35,P0.01);CO_2释放通量与风速呈显著正相关(r=0.40,P0.05),与太阳辐射呈显著负相关(r=-0.35,P0.01).在日尺度上,CH_4释放通量与水温和气温呈显著正相关(r=0.83,P0.01;r=0.78,P0.01).     

面向服务架构的南海地理信息决策模拟系统功能设计与实现

南海具有丰富的自然资源与重要的战略地位,实现多源海洋环境数据的集成与共享,从而为南海情势分析与决策模拟提供支持是当前急需开展的工作。本文在分析国内外海洋地理信息系统(MGIS)的研究成果及相关技术的基础上,设计实现了面向服务架构(SOA)的南海地理信息决策模拟系统。该系统不仅集成了从传统观测网获取的南海地区卫星影像、水文气象、自然资源等结构化数据,同时集成了从互联网中检索到的文字、图片等非结构化数据,实现了围绕南海地区的信息查询、可视化表达、分析评价等功能,并以服务方式实现了数据与功能的集成与互操作,为南海海域的科学管理、分析和决策提供强有力的工具。