丹江湿地国家级自然保护区及其内外区域2000—2015年土地覆被变化分析

为研究2000—2015年丹江湿地国家级自然保护区及其内外生态状况变化和保护成效,基于高分1号数据生产的2m高分辨率遥感影像数据对丹江湿地国家级自然保护区2015年人类活动状况进行分析,基于30 m分辨率的4期TM遥感影像生产的土地覆被数据和基于Modis遥感影像生产的植被覆盖度数据,对淅川县、丹江湿地国家级自然保护区及其核心区的土地覆被状况、土地覆被转类指数及其土地覆被转类途径的主导程度和3个相关区域范围内的生态系统质量以及不同区域土地覆被变化的主要变化原因进行分析。结果表明,保护区核心区的格局和质量在该区域处于最优,且土地覆被变化状况也以核心区转类指数最高;丹江湿地国家级自然保护区内的主要人类活动影响为耕地,其次包括居民点、采石场、养殖场; 15年间,保护区内外土地覆被均呈现转好趋势,但是保护区内变化优于保护区外,保护区核心区优于整个保护区,且转好的主导因素均是耕地变为湿地; 15年间植被覆盖度变化较小。     

Effect of alginate on the aggregation kinetics of copper oxide nanoparticles (CuO NPs): bridging interaction and hetero-aggregation induced by Ca<Superscript>2+</Superscript>

The stability of CuO nanoparticles (NPs) is expected to play a key role in the environmental risk assessment of nanotoxicity in aquatic systems. In this study, the effect of alginate (model polysaccharides) on the stability of CuO NPs in various environmentally relevant ionic strength conditions was investigated by using time-resolved dynamic light scattering. Significant aggregation of CuO NPs was observed in the presence of both monovalent and divalent cations. The critical coagulation concentrations (CCC) were 54.5 and 2.9 mM for NaNO₃ and Ca(NO₃)₂, respectively. The presence of alginate slowed nano-CuO aggregation rates over the entire NaNO₃ concentration range due to the combined electrostatic and steric effect. High concentrations of Ca²⁺ (>6 mM) resulted in stronger adsorption of alginate onto CuO NPs; however, enhanced aggregation of CuO NPs occurred simultaneously under the same conditions. Spectroscopic analysis revealed that the bridging interaction of alginate with Ca²⁺ might be an important mechanism for the enhanced aggregation. Furthermore, significant coagulation of the alginate molecules was observed in solutions of high Ca²⁺ concentrations, indicating a hetero-aggregation mechanism between the alginate-covered CuO NPs and the unabsorbed alginate. These results suggested a different aggregation mechanism of NPs might co-exist in aqueous systems enriched with natural organic matter, which should be taken into consideration in future studies.

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Graphical abstract Hetero-aggregation mechanism of CuO nanoparticles and alginate under high concentration of Ca²⁺

     

丝藻对含钼废水中MoO_4~(2-)的吸附特性及机制研究

研究了丝藻对含钼废水中MoO2-4的吸附作用。分别考察了初始pH、吸附时间、温度、投加量以及竞争离子等5个因素对吸附过程的影响,并应用吸附热力学和动力学方法对吸附机制进行了探讨。结果表明,丝藻在初始pH 1、吸附时间40min、投加量为1.0g以及30℃条件下,对含钼废水中MoO2-4的去除率达82%,平衡吸附量为0.657 0mg/g。PO3-4对MoO2-4的吸附具有较强的拮抗作用,平衡吸附量下降至0.380 0mg/g,SiO4-4对MoO2-4的拮抗作用相对较弱,而SO2-4对MoO2-4的吸附却有一定的协同作用。丝藻对MoO2-4的吸附等温数据更符合Langmuir吸附等温模型,准二级动力学方程拟合的吸附动力学过程相关性较高,20、25℃下的R2都在0.99以上。说明丝藻吸附MoO2-4属于化学吸附,受化学反应速率控制,且丝藻可以应用于含钼废水治理领域。     

水体浊度对马来眼子菜和菹草生长的影响

研究了不同浊度(30、60和90 NTU)水体中,马来眼子菜及菹草的生长发育状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪(Diving-PAM)测定其叶片荧光参数指标。结果表明,不同的浊度对马来眼子菜的叶片数及株高无显著影响,而对菹草的叶片数及株高生长速率有一定的影响。30 d胁迫下,浊度组马来眼子菜的最大光化学量子产量(maximum quantum yield,Fv/Fm)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,q P)、非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,q N)、相对光合电子传递速率(electron transport rate,ETR)与对照组差异不显著(p>0.05),表明马来眼子菜对浑浊水体有较强的耐受能力;实验结束时,高浊度组(90 NTU)中,菹草Fv/Fm、q P、q N、ETR与对照组达到极显著差异(p<0.01),其余浊度组也相应受到影响,说明菹草的光系统II(PSII)受到破坏。该研究的成果可为沉水植物恢复研究与实践提供技术支撑。     

基于压力响应关系法的湖泊营养物基准制定

湖泊富营养化与氮、磷及有机物含量过高密切相关,建立数字型营养物基准能够防止富营养化对水体指定用途造成影响.太湖流域是我国华东地区经济腹地,近年来流域内湖泊水质每况愈下,对其基准研究可为湖泊治理提供依据.详细介绍了压力响应关系法制定湖泊营养物基准的步骤,并将此方法运用到太湖流域营养物基准制定研究中.为满足大多数水体指定用途,研究中将该流域湖泊基本功能确定为娱乐、永生生物栖息地及饮用水,以此构建流域概念模型.选择压力变量为总氮(TN)、总磷(TP)和有机物,响应变量为叶绿素a(chl-a).用非参数分析法和线性回归法分别建立压力-响应模型,通过2种方法相互验证得到TN、TP和CODMn基准分别为0.593、0.067和4.092 mg/L.     

自然水体生物膜对铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)的吸附研究

以董铺水库为水源、天然纯棉绳为人工基质培养生物膜,研究了附着在棉绳表面上的自然水体生物膜吸附Cu和Cd的热力学和动力学特征及pH对吸附性能的影响.通过对实验数据进行非线型拟合,发现生物膜对2种重金属的吸附均符合Freundlich(F)和Langmuir(L)吸附等温式,对2种金属的吸附能力顺序是:Cu＞Cd.生物膜对Cu和Cd的吸附在数小时内可达到平衡,吸附过程符合二级动力学特征.通过调节吸附液的pH值,研究了不同pH对吸附效果的影响.结果表明,随着pH的升高,2种金属的吸附量明显增加.     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

铁炭微电解深度处理焦化废水的研究

采用曝气铁炭微电解工艺对焦化废水进行了深度处理.结果表明,在活性炭、铁屑和NaCl投加量分别为10 g/L、30 g/L和200 mg/L的条件下反应240 min,出水COD去除率在30%～40%;酸性条件可以进一步提高COD去除率;微电解可以去除原生化出水中的难降解有机物,出水物质的分子量主要集中于2000 Da以下,以脂类和烃类化合物为主;出水的可生化性有了大幅度提高,BOD5/COD由0.08增加到0.53.实验结果表明,铁炭微电解是深度处理焦化废水的一种有效工艺.     

高效降解微囊藻毒素食酸戴尔福特菌USTB-04的培养与活性研究

主要针对筛选的高效降解微囊藻毒素(microcystins,MCs)的食酸戴尔福特菌USTB-04(Delftia acidovorans,DA菌)的培养方法进行了研究.结果表明,以葡萄糖、甘油和乙醇作为惟一碳源时,与氯化铵和尿素相比,酵母粉是支持DA菌生长的较好氮源.在以酵母粉作为惟一氮源时,与甘油和乙醇相比,葡萄糖是提高DA菌生长速度的较好碳源.进一步研究显示,以葡萄糖和酵母粉作为碳源和氮源时,可以支持DA菌的快速稳定生长,但在以甘油和酵母粉作为碳源和氮源时.培养出的DA菌降解MCs的比活性最高.此研究在培养高细胞浓度DA菌作为生物催化剂用于饮用水源中的MCs去除方面具有重要意义.     

复杂机电系统可靠性预计方法探讨

可靠性预计是可靠性工程中一项重要工作,它是在可靠性试验之前唯一能给出系统可靠性指标预计值的方法。通过研究复杂机电系统的特点,讨论其可靠性指标预计难点。首先,将复杂机电系统按机械类分系统、电气类分系统和液压类(气动)分系统分别建立可靠性预计模型;其次,针对不同的分系统以及不同的设计阶段,采用不同的预计方法得出各类分系统的可靠性指标预计值;最后,利用整机的可靠性框图及其数学模型计算得出复杂机电系统的可靠性指标预计值。