基于决策树分类法的塔克拉玛干南缘沙漠化信息提取方法研究

选择策勒绿洲作为典型的绿洲-荒漠交错带,采用Landsat ETM+影像,分析了沙漠化土地的光谱特征及其波段间的相互运算,用分层分离的方法,提取了沙漠化土地信息. 结果表明:利用修改型土壤调整植被指数(MSAVI),归一化差异水体指数(NDWI)和遥感图像缨帽变换后的亮度(Brightness)、绿度(Greenness)、湿度(Wetness)等复合识别指标,在决策树的各节点设计不同的分类器,可以划分沙漠化等级;决策树分类法可以有效地排除和避免提取地物时受多余信息的干扰及影响,其总体提取效果较好,是快速自动提取沙漠化土地信息的有效手段.      

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

开封城市河流表层沉积物重金属分布、污染来源及风险评估

河流沉积物重金属污染状况对河流水生态系统健康发展具有重要意义.采集开封城市河流水系表层沉积物,分析了沉积物p H、粒度、有机质、总氮及6种重金属含量,使用相关性与主成分分析方法对沉积物中重金属来源进行解析,并采用污染负荷指数法和沉积物质量基准系数法进行了重金属的污染评价.结果表明,开封城市河流表层沉积物有机质平均含量为88.87 g·kg-1,全氮平均含量为2.48 g·kg-1,重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb含量远超河南省土壤元素背景值.相关分析和主成分分析显示,沉积物有机质、全氮含量和重金属含量有一定相关关系,而沉积物p H及平均粒径对重金属含量影响较小;6种重金属可被辨识出2个主成分,其中Cd、Cr、Zn和Pb为人为复合源因子,Cu和Ni为工业与自然源因子.污染负荷指数分析表明,惠济河和化肥河为强度污染,黄汴河、东护城河、药厂河和马家河为中度污染.沉积物质量基准系数评价结果表明,惠济河存在中等生态风险,化肥河存在高等生态风险,且沉积物重金属存在较大潜在生物毒性效应.     

化学预处理对微塑料Pb吸附潜力的影响及机理研究

污水和污泥是土壤等生态环境中微塑料的重要来源,受到人们的广泛关注.由于污水和污泥中含有大量的有机质,化学预处理通常被用于提高其中微塑料的提取及分析效率,然而至今关于化学预处理对微塑料的吸附潜力及表面理化特性的影响研究较少.本研究探讨了5种预处理条件,即1 mol·L~(-1) HCl、1 mol·L~(-1) HNO_3、30%H_2O_2、1 mol·L~(-1) NaOH和5 mol·L~(-1) NaOH,对6种微塑料类型(PA、PE、PP、PS、PET和PMMA)Pb吸附潜力的影响,同时通过微塑料表面理化特性的分析,探讨了预处理影响微塑料Pb吸附的机理.结果表明6种微塑料对Pb吸附等温式符合Langmuir模型,Pb吸附能力大小顺序分别为:PAPMMAPETPEPPPS,最大吸附量分别为2922.9、699.3、584.8、549.5、510.2和277.8μg·g~(-1).与此同时,不同预处理条件对微塑料Pb吸附特性的影响不同,总体而言,碱预处理会导致微塑料Pb吸附量增加,且随着碱处理浓度的增加而增加,而酸预处理会引起Pb吸附量减小,其中硝酸预处理作用更加显著.进一步分析预处理前后微塑料质量、尺寸、表面官能团及表面形态等的变化情况,发现碱预处理对微塑料的腐蚀作用最大,其次为硝酸预处理组,最后为盐酸和过氧化氢预处理组.此外,与玻璃型(如PS)微塑料相比,预处理对橡胶型微塑料(如PE)的影响更大.     

锐钛矿型TiO2光催化降解异噻唑啉酮废水研究

本文制备了自然光照条件下能有效降解异噻唑啉酮模拟废水(主要成分MI和CMI)的锐钛矿型TiO2光催化剂,并通过电镜分析(TEM、HRTEM)和XRD手段对其进行表征,优化了光催化处理异噻唑啉酮模拟废水的反应条件,并分析了异噻唑啉酮的降解产物情况和自然光照条件下羟基自由基的产生情况.结果表明,合成的锐钛矿型TiO2主要暴露面为{101}面,具有较好的异噻唑啉酮去除效果.在500 W氙灯照射下,12~53 mg·L-1异噻唑啉酮模拟废水在催化剂投加量为677 mg·L-1的条件下反应4 h,异噻唑啉酮去除率可以达到97%~100%;当异噻唑啉酮模拟废水浓度升高为141 mg·L-1时,其去除率为77%~80%,最佳反应时间4 h.对异噻唑啉酮降解产物的分析显示,在光催化反应结束时,MI为主要的残留物质,CMI脱氯转化为氯离子和MI,并发现未知有机产物.     

京津冀秋冬季PM2.5污染概况和预报结果评估

对京津冀区域2013年9月至2018年2月连续5个秋冬季PM_(2.5)的污染特征和气象影响因素,2015年10月至2018年2月连续3个秋冬季以及典型污染过程时NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式PM_(2.5)的预报结果进行了分析评估,对模式预报的不确定性和改进措施进行了探讨.结果表明,5个秋冬季PM_(2.5)区域均值浓度分别为122、98、82、99和65μg·m-3,污染过程(中度及以上污染过程)期间浓度分别为229、198、210、204和180μg·m-3. 5个秋冬季累计发生64次PM_(2.5)为首要污染物的区域污染过程,2013～2014年秋冬季污染过程平均持续时间最长,2017～2018年持续时长最短.除2016～2017年外,其他年份PM_(2.5)浓度峰值和均值逐年降低,区域总体污染形势减轻.秋冬季PM_(2.5)浓度与相对湿度、风速和日照时数相关性相对较好,与温度和气压的相关性整体较弱.当风速小于2 m·s-1、大气相对湿度65%以上、主导风向为西南和东北风时,容易出现区域中度及以上污染过程.此外,3个模式均能够预测出京津冀区域秋冬季PM_(2.5)污染过程,预报值与监测值体现了较好地相关性.3个模式对张家口、承德和秦皇岛的预报结果较好,对唐山、石家庄、保定、北京和天津等城市预报偏高,这与污染源清单、气象初始场和气象预报、以及大气化学反应机制的不确定性有一定关系.     

废旧电容器封存点土壤中的PCBs污染特征和健康风险评价

以某废旧电容器封存点为例,研究了废旧电容器封存点土壤中PCBs的污染特征以及类二英类PCBs的毒性风险,并应用健康风险模型评估了居住用地和工业用地方式下封存点土壤PCBs污染对人体的致癌和非致癌风险.结果表明:封存点0~30 cm、30~100 cm及200~250 cm土壤中ΣPCBs平均浓度分别达到6.23、19.3和1 540 mg·kg-1,并以3~4氯代PCBs为主.毒性当量结果表明,封存点ΣWHO-TEQ最高达到457μg·kg-1,具有较高的毒性风险,其中PCB126是封存点土壤中总TEQ的主要贡献者.健康风险评价结果表明,在居民用地方式下,多种暴露途径导致的儿童及成人的累积非致癌风险(0.927~1 760)几乎都超过可接受非致癌风险水平,其中儿童为最敏感受体.工业用地方式下,除表土以外,工人的累积非致癌风险均超过了可接受水平.居住和工业用地方式下土壤中PCBs的总致癌风险均超过了可接受风险水平(10-6~10-5).不同土地利用方式下对于所有人群,经口暴露的致癌和非致癌风险都最大.     

覆盖条件下旱作春玉米农田土壤细菌群落结构分析

秸秆和地膜覆盖会改变农田土壤碳氮循环等理化条件,而覆盖对参与碳氮循环的土壤微生物的影响还鲜有报道。本研究通过高通量测序,分析了黄土高原旱作玉米农田无覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖下土壤细菌群落组成,探讨了细菌介导的碳氮循环对覆盖的响应。结果表明秸秆覆盖增加了土壤细菌群落丰富度和多样性,且显著增加了分解纤维素的细菌(纤维弧菌属Cellvibrio)及介导固氮(根瘤菌属Rhizomicrobium、Chryseolinea)和硝化过程的细菌(亚硝化螺菌属Nitrosospira)丰度(p0.05);地膜覆盖增加了土壤细菌丰富度,但降低了细菌多样性,且显著增加了介导土壤硝化作用的硝化螺菌属Nitrospira的丰度(p0.05)。本结果为土壤中微生物介导的碳氮循环研究提供了理论依据。     

北京市海坨山冬季不同污染过程下气溶胶化学组分及其潜在来源分析

为了探讨京津冀地区冬季背景大气中气溶胶化学组分特征及其来源分布,使用GRIMM 180、单颗粒黑碳光度计(SP2)和高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS)观测了海坨山2020年12月28日至2021年2月3日PM和化学组分,结合气象数据和HYSPLIT模式,计算了潜在源贡献因子(PSCF)和浓度权重轨迹(...     

大连市水土流失控制模拟研究

从控制大连市水土流失出发,结合大连市地表总体状况,根据水土流失通用方程,利用拉格朗日中值定理分析原理,模拟计算了土壤有机质含量、地面覆盖类型、地面覆盖率和水土流失控制距离等方面对水土流失造成的影响;分别计算了不同地表条件下控制水土流失的理论经济点和理论敏感点;定量分析了不同地表作用因子对控制水土流失的影响程度.模拟结果表明:对水土流失影响最大的地表作用因子是土壤有机质含量,其次依次为地面覆盖率、地面覆盖类型和水土流失控制距离;控制水土流失最基本的地表条件是,土壤有机质含量不得低于1.78%,地面覆盖率不得低于41%,地面不得裸露,最基本的植被覆盖类型是草地,水土流失控制距离不得低于3　603 m.依据模拟结果,提出了控制大连市水土流失的措施.