中国水土资源本底匹配状况研究

论文以中国水资源二级区为基本单元,利用单位面积水资源量法和基尼系数法,以二级区水资源总量和潜在可开垦耕地面积为数据基础,评价中国水土资源本底匹配状况,为中国水土资源优化配置提供科学依据。首先根据适宜农作物耕种的高程、坡度和土壤类型条件,得到中国潜在可开垦耕地分布;然后,计算单位潜在可开垦耕地面积水资源量,评价中国水土资源本底匹配分布状况;最后,绘制水土资源洛伦兹曲线,计算基尼系数,对中国水土资源本底匹配总体状况进行评价。研究结果表明： 1）中国北部区域潜在可开垦耕地较多,西南部和南部沿海区域分布较少,未来具有较大耕地开发潜力的区域主要分布在北方; 2）中国本底水资源和潜在可开垦耕地资源空间分布存在严重错位; 3）较之已有研究成果中依据水资源量和耕地面积计算的基尼系数0.566,论文以本底水资源和潜在耕地为基础数据计算的基尼系数0.712要大很多,表征中国本底水土资源不匹配程度要严重得多,中国80%的水资源服务不到23%的潜在可开垦耕地。     

纳米氧化锌颗粒物通过氧化应激和离子通道失调诱导大鼠气管上皮细胞凋亡的机理

纳米氧化锌具有广泛的工业用途,其生态安全性受到广泛关注,针对纳米氧化锌诱导的呼吸道细胞毒性及其作用机理研究尚不广泛.本研究分别采用不同浓度和粒径(30 nm和90 nm)的氧化锌颗粒物处理大鼠气管上皮细胞(rat tracheal epithelial cells,RTE cells),暴露时间为12 h,通过检测细胞内锌元素含量,细胞增殖抑制率,细胞凋亡率,凋亡相关caspsae 3基因与蛋白相对表达量,细胞内金属硫蛋白活性,ROS和MDA含量、细胞内Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性来分析纳米氧化锌诱导细胞毒效应机理.在90 nm纳米氧化锌高浓度暴露时,其细胞内锌元素浓度为0.845μg·L~(-1),约为低浓度暴露组的4.7倍,是30 nm低浓度暴露组的9倍;纳米颗粒物诱导的细胞增殖和凋亡毒效应具有剂量和尺寸依赖效应;30 nm处理组的pro-caspase 3和cleaved-caspase 3蛋白表达量均高于90 nm暴露组;暴露浓度为10 mg·L~(-1)的90 nm处理组的金属硫蛋白增加量为0.533μg·L~(-1),增幅达到46%;不同粒径氧化锌颗粒物处理后,细胞内ROS和MDA含量显著上升,且30 nm处理组结果均高于90 nm处理组;纳米氧化锌颗粒物暴露诱导细胞Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性显著下降,30 nm氧化锌颗粒物暴露组,其Na~+/K~+-ATP酶活性分别是对照组的1.8倍和3.5倍.纳米氧化锌颗粒物进入RTE细胞,通过干扰锌在细胞内代谢,诱导细胞内ROS和MDA水平升高,产生氧化应激,进而诱导细胞凋亡是导致纳米氧化锌产生细胞毒性的主要原因之一.纳米氧化锌会导致细胞内Ca~(2+)-ATPase和Na~+/K~+-ATPase活性下降,离子通道失调,破坏细胞内离子平衡,进一步造成细胞凋亡.     

基于主导因子的绿潮灾害预测方法研究

为寻求基于主导因子的绿潮灾害预测方法,在以2014年南黄海绿潮遥感监测覆盖面积数据的平均增长速率为依据划分阶段的基础上,建立支持向量机（support vector machine,SVM）权重计算模型分析影响绿潮扩散的气候因子的权重变化,给出主导因子的权重交点和在不同阶段的变化规律,使用2015年监测数据验证该方法所得结果,误差为1.8%～7%。结果表明,温度与浪高均值比在形成期小于7,快速增长期为4～6,平稳期为5～7,消亡期大于7,雾霾的平均增长速率差分在形成期大于2或小于-2,快速增长期为-3～2,平稳期为-1～1,消亡期接近0。     

1株镰刀菌属KY123915的分离及其对17β-雌二醇的降解特性

以西安市某污水处理厂A~2/O工艺的好氧池活性污泥为雌二醇降解菌菌源,以MYE为筛选培养基,利用富集培养和平板划线分离法筛选出1株可以利用17β-雌二醇(E2)为唯一碳源和能源进行生长代谢的菌株Wu-SP1.该菌株经鉴定为镰刀菌属(Fusarium sp.),菌株的序列号为KY123915,该菌株降解E2的最适温度为30℃,最适pH值为6,在弱酸性范围内(pH4~6),菌株对E2呈现较好的降解活性.在最佳温度和pH条件下对浓度为2 mg·L~(-1)的雌二醇48 h降解率可达92.5%.对浓度为10、100、500 mg·L~(-1)雌二醇的降解过程符合一级动力学反应.利用紫外光谱法对代谢中间产物进行测定发现,与雌二醇单体相比,代谢产物的最大吸收峰强度减弱,并在230nm和350nm处出现了较大吸收峰.中间产物可能为雌酮(E1).     

广元市周边废弃煤矿酸性矿井涌水水质分析及地下水健康风险评价

为揭示酸性矿山废水对其周边地下水和地表水水质构成的影响,以及地下水中金属元素对人体健康的潜在危害,以广元市周边废弃煤矿为研究区域,对区域内23个地下水样品和39个地表水样品中的常规指标和金属元素进行测定和分析。基于内梅罗综合指数法和污染指数法分析研究区地下水及地表水环境质量,应用健康风险评价模型评价研究区地下水健康风险。结果表明：研究区范围内地表水中的TDS（总溶解性固体物质）、SO₄ ²⁻、Ca²⁺和Mg²⁺浓度较高,其中TDS和SO₄ ²⁻平均浓度最高,超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类限值。研究区范围内地下水水质较差,SO₄ ²⁻、TDS、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高,其中SO₄ ²⁻以及TDS的平均浓度最高;地下水的金属元素平均浓度的大小顺序为TFe（Fe²⁺、Fe³⁺总和）>Al>Pb>Zn>Mn>Cu>TCr（Cr³⁺、Cr⁶⁺总和）>Cd>As>Hg,有9种金属元素超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类限值;从地下水的金属元素浓度空间分布来看,东部地区高于西部地区,旺苍县地下水水质受重金属污染最为严重。内梅罗指数评价结果显示,大部分地表水评价结果为良好或极好,少部分为较差或极差,这与污染指数评价结果具有较好的一致性,主要由矿井涌水排放导致。健康风险评价结果表明,研究区地下水健康总风险较高,主要来源于致癌性元素As、Cd和Cr,致癌风险均高于最大限值（10⁻⁴）,非致癌总风险均大于可接受的健康风险最大限值（1）,表明地下水具有较为严重的非致癌健康风险;研究区地下水经口暴露途径出现的潜在非致癌风险超过皮肤暴露途径,且成年人的潜在非致癌风险高于儿童。研究区范围内地下水水质存在较大健康风险,该类水体不宜饮用,在日后使用过程中应重点防控重金属Al、Pb、Zn和Fe引致的风险。

     

某河口复合生态净化系统浮游植物群落特征与水质健康状况分析

针对阳澄湖某入湖河口复合生态净化系统实际工程,在探究各净化单元水体浮游植物群落季节性构成特征的基础上,采用综合营养状态指数和浮游植物多样性指数对水质健康状况进行综合评价及分析。结果表明：复合生态净化系统中共鉴定浮游植物8门97属143种,种类组成以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主;系统进、出水浮游植物密度分别为5.81×10⁵ ~1.76×10⁷、4.96×10⁵ ~1.65×10⁷ 个/L,进、出水生物量分别为0.292~5.21、0.194~4.66 mg/L,净化系统对水体浮游植物生长具有较好的控制效应;按照浮游植物功能群（functional group,FG）分类方法,净化系统浮游植物可划分为26个功能群,其中B、D、MP、P、S1、W1、X2、Y、G、J、L_O和M为优势功能群;各单元优势功能群的演替与水温、COD_Mn、DO和TN等水质指标具有良好相关性。研究期间复合生态净化系统水体处于中营养到轻度富营养状态,净化系统有效地提升了入湖水体的生态健康水平。

     

设施农业土壤磷素累积迁移转化及影响因素

为了科学合理施用磷肥,减小对设施农业环境带来的污染风险,以北京市大兴区设施农业集中区为研究对象,通过对不同种植年限设施农业剖面土壤(0～100 cm)磷素含量的测定分析,探究磷素累积与迁移转化特征.结果表明,设施农业表层土壤全磷和有效磷含量变化范围大,显著高于周边粮田土壤,主要跟不同种植年限农户的施磷量相关,随着土层深度的增加,全磷和有效磷含量逐渐减小,呈现表聚特征,其中土壤ω(全磷)范围在0.38～2.58 g·kg^-1,ω(有效磷)范围在1.60～256.00 mg·kg^-1.随着种植年限的增加,土壤全磷和有效磷含量呈现先增加后减小的趋势,在15 a左右达到峰值,随后逐渐减少,趋于稳定,总体处于较高水平.无机磷主要集中在设施农业表层土壤,其中Ca-P占无机磷的比例最大,达到了98.38%,Ca₁₀-P是最主要的Ca-P形态,含量占Ca-P的78.70%,Ca₂-P占比最小,仅占9.50%.不同形态无机磷含量呈现表层土壤富集,向下减少的垂直分布特征;不同土层深度,不同形态无机磷占全磷比例变化存在差...     

南京城郊不同土地利用类型农业土壤多环芳烃污染特征及风险评价

以南京市城郊不同土地利用类型的农业土壤(水田、菜地和林地)为研究对象,测定了16种PAHs的含量.结果表明,苊烯(Acy)在所有土壤样本中均未被检出,南京城郊农业土壤15种ω(PAHs)的范围在24.49～925.54μg·kg^-1之间,平均值为259.88μg·kg^-1.PAHs含量由高到低依次为：林地>水田>菜地,总体上以高环PAHs(HMW)含量为主.不同土壤理化性质对PAHs的影响表明：土壤有机碳(TOC)和黏粒(clay)含量与PAHs存在一定的相关性,pH和全氮(TN)与PAHs无明显相关性.毒性当量法和CSI指数法表明,南京城郊农业土壤中PAHs生态风险较小,但是林地中应当给予一定的重视.增量终身癌症风险(ILCR)进行健康风险评价表明,儿童健康的威胁风险略大于成人,林地的总的致癌风险(CR)明显高于菜地和水田,仍处于可接受的范围内.对成人进行了蒙特卡洛模拟表明,确定性健康风险的风险分析低估了PAHs的健康风险.敏感性分析结果表明,对CR总方差影响最大的输入参数是暴露频率EF(占50.7%).     

资源枯竭型城市产业转型及其经济韧性——以湖北省大冶市为例

产业转型是资源枯竭型城市面临的重要发展问题,探究资源枯竭型城市产业转型及其经济韧性的演化机制,对实现城市高质量发展具有重要意义。从演化经济韧性视角出发,以湖北省大冶市为例,构建资源枯竭型城市经济韧性评价指标体系,采取熵值法和PLS偏最小二乘法,定量揭示2000—2019年湖北省大冶市产业转型过程中经济韧性的演化特征及驱动机制。结果显示：（1）研究区经济韧性经历了衰退适应、抵御恢复、响应提升的演化阶段,分别对应其经济衰退转变期（2000—2009年）、发展恢复期（2010—2014年）、高效提升期（2015—2019年）,经济韧性水平呈现出“缓慢→快速”的上升态势。（2）2000—2019年研究区经济韧性演化的驱动因子由产业结构转变和创新水平提升转向多要素共同推动,其中居民收入、市场规模、政府调控能力、产业技术水平等因子是推进研究区经济韧性演进的关键因素。（3）产业多元化转型是研究区经济韧性提升的直接动力,以产业相关多样化为传导路径,在多要素驱动下研究区向更高层次的城市生命阶段演进。当压力要素消解、城市状态调整、响应方式优化时,经济韧性将通过激活产业要素、均衡化拓展驱动力来推动产业的“路...     

三峡库区支流库湾消落带土壤磷形态赋存特征及其释放风险

三峡库区消落带经历反复的淹水-落干循环影响,消落带土壤磷迁移转化过程加快,可能加剧支流库湾水体富营养化.采集了三峡库区腹心支流库湾典型消落带土壤,测定磷赋存形态与磷素饱和度(DPS)等,分析磷释放风险.结果表明,(1)消落带土壤ω[总磷(TP)]、ω[无机磷(IP)]和ω[有机磷(OP)]均值分别为771.80、485.33和166.30 mg·kg^-1,IP和OP均以非活性形态磷为主.(2)消落带土壤形态磷的赋存格局受落干-淹水方式影响,Ex-P和NaHCO₃-Po含量显著高于对照土壤,Fe-P、HCl-Po和Fulvic-Po含量沿高程下降而显著降低(P<0.05),反复的干湿交替促进了消落带土壤活性磷的生成和中等活性磷的释放和积累.(3)消落带土壤生物ω[有效磷(Bio-P)]为49.19～148.78 mg·kg^-1,占TP的质量分数为7.71%～24.78%,磷素饱和度(DPS)为5.85%～22.00%.目前,支流库湾消落带土壤整体磷释放风险较低,170 m高程土壤需要重点关注.Fe-P、HCl-Po和...