汉江中下游干流水质状况时空分布特征及变化规律

汉江是南水北调中线工程的水源区,其中下游水质状况是国家和湖北省政府重点关注的饮用水安全问题.研究南水北调中线工程影响区汉江中下游干流的水质状况和特征,为进一步分析工程运行对汉江中下游水质的影响奠定基础.收集了汉江中下游干流11个水质监测站2011—2014年pH、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（BOD₅）、ρ（NH₃-N）、ρ（TP）、ρ（TN）等7项水质指标,应用水污染指数法和层次聚类分析法,综合辨识2011—2014年汉江中下游干流的水环境时空变化特征.结果表明:①2011—2014年汉江中下游干流水质整体上为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类~劣Ⅴ类水体,超标指标为ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（BOD₅）,其中ρ（TN）超标最严重.②为深入辨识TN负荷对研究区域水质的影响,通过情景分析发现控制ρ（TN）可有效改善汉江中下游干流水质状况.③汉江中下游干流水质状况层次聚类分析表明,在时间上将研究时段分为2类,基本对应于汉江中下游的汛期和非汛期;在空间上将水质监测断面（沈湾、泽口、新沟、宗关、转斗、皇庄、汉南村、石剅、白家湾、余家湖、罗汉闸）分为3类,其中第3类可细分为3个子类,各子类所对应的水质监测断面与其空间分布基本对应.④汉江中下游干流富营养化严重,其中ρ（TP）和ρ（TN）在非汛期分别呈显著降低和增加趋势,汛期无明显变化.研究显示,江汉中下游污染严重,营养盐尤其丰富且ρ（TN）为主要影响因素.      

城市流域降雨径流水质特性及初期冲刷现象

为了解城市流域降雨径流水质特性及其初期冲刷现象,以重庆市盘溪河流域和虎溪流域为研究对象,对6场降雨径流进行监测. 结果表明:各场次降雨中,城市流域降雨径流污染物浓度均呈抛物线型分布;在所监测的6场降雨中,盘溪河流域ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为2 000、420、13.0、5.7 mg/L,虎溪流域ρ(TSS)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TP)、ρ(Fe)、ρ(Zn)、ρ(Pb)、ρ(Cd)的平均值分别为33、38、2.6、0.7、1.1、0.1、2.1、0.2、0.6、0.06 mg/L. 在盘溪河流域和虎溪流域降雨径流中,磷均以颗粒态为主(分别占56%和87%),氮均以无机氮为主(分别占72%和82%). 盘溪河流域未发现明显的初期冲刷现象,虎溪流域初期40%的径流携带了50%~80%的污染负荷. 降雨径流流量分析表明,单峰降雨事件的峰值流量取决于且滞后于峰值雨强,多峰降雨事则件往往导致多峰流量响应.      

藻细胞和高岭土的存在对病毒MS2存活的影响

选用病毒MS2作为水中肠道病毒的指示病毒,高岭土和铜绿微囊藻分别作为无机颗粒物和有机颗粒物,研究颗粒物浓度、pH值、不同价态离子浓度、天然有机物(NOM)等水质条件下,无机(高岭土)、有机(铜绿微囊藻)颗粒物存在对病毒MS2存活的影响.结果表明,无机颗粒物高岭土对病毒MS2的存活无明显影响,但当水体钙硬度(钙离子产生的硬度)较大时,病毒MS2的表观存活量增加1个对数;铜绿微囊藻的存在会导致病毒MS2的存活量降低1个对数左右,但当溶液的pH值大于4.0或铜绿微囊藻的浓度小于1.0×106cells·L-1时,藻类对病毒的生存无明显影响;当水体钙硬度较大时,藻反而会增加病毒MS2的存活对数.因此在高浊水、高藻水中,水的钙硬度增加会使水体中病毒生存能力变强,进而增加饮用水的安全风险.     

4种农药复合污染对斑马鱼仔鱼联合毒性效应

为探明农药混合污染对斑马鱼的联合毒性效应,以斑马鱼仔鱼为研究对象,开展了氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷等4种农药的联合毒性效应研究。研究表明,氯氰菊酯、马拉硫磷,杀螟硫磷和咪鲜胺对斑马鱼仔鱼的96 h-LC_(50)值分别为0.12、17.88、12.39和1.45 mg·L~(-1)。根据96 h-LC_(50)值采用等毒比(1∶1)进行二元及多元联合毒性试验。二元农药混合污染(氯氰菊酯+马拉硫磷、氯氰菊酯+杀螟硫磷、氯氰菊酯+咪鲜胺和杀螟硫磷+咪鲜胺)对斑马鱼仔鱼联合作用表现协同作用。马拉硫磷+杀螟硫磷对斑马鱼仔鱼联合毒性在24 h时表现为协同作用,在其他不同时间均表现为相加作用。马拉硫磷+咪鲜胺二元农药对斑马鱼仔鱼联合毒性表现为拮抗作用。氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷4种农药的所有三元和四元混合污染对仔鱼联合毒性作用均表现为协同作用。研究表明,在真实的环境中,农药以混合物形式存在可能增加其对水生生物的毒性效应,给生态环境造成严重影响。     

栀子中京尼平甙对CCl4急性小鼠肝损伤保护作用的生化机理研究

预先给小鼠灌胃不同剂量的京尼平甙后,以四氯化碳造模,通过测定小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天氡氨酸氨基转移酶(AST)以及肝脏内GSH的含量并制作组织病理切片,研究了京尼平甙对四氯化碳肝损伤小鼠的保护作用,结果表明,京尼平甙能抑制四氯化碳肝中毒小鼠血清中ALT和AST的活性以及增加肝脏内GSH的含量.然后研究了京尼平甙对正常小鼠肝微粒体内细胞色素P4502E1和细胞色素P4503A活性的影响以及肝脏内谷胱甘肽(GSH)系统的影响,表明京尼平甙对正常小鼠肝微粒体内CYP4502E1具有明显的抑制作用,并能增强肝脏内谷胱甘肽还原酶(GR)以及谷胱甘肽-S-转移酶活性.以上3个酶与自由基形成以及清除有关.图1表3参16     

外源可溶性有机物(DOM)活化土壤Cu(Ⅱ)模型研究

研究了底泥水溶性有机质(DOM)活化处理土壤Cu(Ⅱ)的可行性,以寻求最优实验条件.在单因素实验基础上,采用二次回归正交旋转组合设计对DOM活化土壤铜进行了优化,建立了土壤铜潜在去除率(y)与DOM投加量(X1)、振荡速度(X2)、振荡时间(X3)和反应温度(X4)四个因素间的正交回归模型: y=47.73671+55176X3-2.63327X21-3.46235X22-1.09187X1X2+1.40813X1X2+1.40813X2X4-1.09187X3X4.从模型推知,最佳实验条件为:DOM投加量为31.1 m1、振荡速度159r·min-1、振荡时间为1.7h和反应温度为24.3℃.在此条件下,根据数学模型推知土壤铜潜在去除率可达53.4%,验证实验结果与模型值基本一致.     

兰州市高分辨率人为源排放清单建立及在WRF-Chem中应用评估

城市尺度高分辨率人为源大气污染物排放清单是城市空气质量预报预警、污染成因分析和减排措施制定的重要基础数据,目前我国西部地区城市尺度的人为源排放清单研究仍然相对薄弱,能对接于空气质量模式的排放清单更为缺乏.本文整合已发表的清单文献,建立了可对接于空气质量模式的2016年兰州市城市尺度的人为源清单模型（HEI-LZ16）,将之应用于WRF-Chem模式,评估HEI-LZ16的准确性和适用性.结果表明：兰州市2016年人为源排放的SO₂、NO_x、CO、NH₃、VOCs、PM₁₀、PM_2.5、BC和OC总量分别为25642、53998、319003、10475、35289、49250、19822、2476和1482 t·a^-1.在模拟时间内,HEI-LZ16相比于MEIC,O₃和PM_2.5的NME值分别减小了140.2%和28.8%,HEI-LZ16更加准确适用.分析了HEI-LZ16情景下模拟的PM_2.5和O₃时空分布,兰州市臭氧MDA8呈现冬春季城区低而郊区高,夏秋季河谷城区西部及其下风向地区高的分布特征,夏秋季高浓度区的分布受偏东风和光化学反应的共同影响,冬季城区O₃浓度受NO_x排放的抑制作用浓度反而降低.PM_2.5浓度的高值区主要集中在黄河河谷盆地,本研究表明沿白银—兰州黄河河谷盆地走向的西侧存在一个污染物传输通道,其对兰州市环境空气质量具有较大的影响.     

氧化钙燃烧固硫添加剂的研究

在寻找钙基燃烧固硫加剂，并探讨其机理的试验中，研究了碱金属化合物在不同含量，不同温度下对氧化钙固硫率的影响，试验结果表明，一些碱金属化合物能使固硫率增加约１０个百分点左右，采用ＳＥＭ和热天平分析了固硫率提高的原因，提出碱金属化合物提高固硫率的机理在于：低熔点液相共熔物的形成导致ＣａＯ微观结构的改变。     

Translocation and biotoxicity of metal (oxide) nanoparticles in the wetland-plant system

• Aquatic plants are more likely to absorb TiO₂ NPs that are beneficial to them. • Ag NPs inhibited the growth of aquatic plants under both 5- and 60-day exposure. • CeO₂ NPs had positive/negative impact on plant in 5/60-day exposure, respectively. • TiO₂ NPs presence could enhance the photosynthesis and increase the plant biomass. • The ENPs changed plant activity, which resulted in changes of wetland performance. Engineered nanoparticles (ENPs) threaten the environment through wastewater discharging. Generally, constructed wetlands (CWs) are efficient methods for ENPs removal. However, the biotoxicity of ENPs on plants in CWs is unclear. Here, we investigated the distribution and bio-impacts of different ENPs (Ag NPs, TiO₂ NPs, and CeO₂ NPs) in plants under 5- and 60-day exposure to 1 and 50 mg/L concentrations. Results showed that ENPs appeared in the vascular bundle and mesophyll cell space, which induced the variation in antioxidase activities (e.g., superoxide dismutase [SOD], peroxidase [POD], and catalase [CAT] activities) as well as overproduction of malondialdehyde (MDA). Additionally, Ag NPs inhibited photosynthesis rate and root activity during two exposure phases. CeO₂ NPs had positive and negative impacts on plants in 5- and 60-day exposure, respectively. Inversely, TiO₂ NPs enhanced photosynthesis and root activity under 60-day exposure. Finally, the contents of the C, N, and P elements in plants fluctuated in response to ENPs stress. All results have a positive correlation with the wetland performance under ENPs exposure except for TiO₂ NPs treatment. Overall, our study systematically reveals aquatic plants' responses to ENPs and provides a reference for building ecological treatment systems to purify wastewater containing ENPs.     

Preliminary study of phosphorus runoff and drainage from a paddy field in the Taihu Basin

An investigation into phosphorus runoff and drainage from a paddy field was carried out at Changshu Agricultural Ecological Station of CAS during the year 2000. According to the preliminary study, some results indicated: (1) Total phosphorus (TP) content of regular irrigation water was 19 times higher than TP content of P0 (zero rate of P fertilization) stand water. This indicates that paddy fields are a potential source of phosphorus pollution by runoff and drainage into the Taihu Lake Basin (TLB); (2) During the first 10 days after phosphate fertilizer application, the TP concentration of stand water in the paddy field was very high, therefore this was the high risk period for Taihu Lake phosphorus contamination; (3) Four mathematical models of P losses from a paddy field in the TLB are developed. These are based on data for the year 2000, but they will be improved as more data is acquired in future years.