Ecological Ethics: Building a New Tool Kit for Ecologists and Biodiversity Managers

Abstract:  Ecological research and biodiversity management often raise ethical questions in areas that include responsibilities and duties to the scientific community, public welfare, research animals, species, and ecosystems. Answering these questions is challenging because ecologists and biodiversity managers do not have the equivalent of bioethics, an established field with a support network focused mainly on biomedicine, to guide them in making decisions. Environmental ethics provides some insight into environmental values and the duties these may impose on humans. But for the most part those in the field have not considered many of the common responsibilities and obligations that ecologists and managers have to the scientific profession or to public welfare. There is a need to bring ethicists, scientists, and biodiversity managers together in a collaborative effort to study and inform the methods of ethical analysis and problem solving in ecological research and biodiversity management. We present a series of cases that illustrate the kinds of ethical questions faced by researchers and biodiversity managers in practice. We argue for the creation of an extensive case database and a pluralistic and integrated ethical framework, one that draws from the theoretical (normative), research, animal, and environmental ethics traditions. These tools form the foundations of a new area of inquiry and practical ethical problem solving, that we call "ecological ethics."     

滨河城市洪涝精细化模拟——以蚌埠市为例

滨河城市洪涝模拟涉及地表、管网和河道等不同水流运动特征的区域,需要解决模拟中密集建筑和复杂管网的问题,并实现外洪、内涝及其耦合计算.基于蚌埠市洪水风险来源和地形地貌特征,构建了河道、城市地表和城市管网耦合水动力数学模型.河网一维模型采用实测洪水资料进行率定与验证,沿程主要测站水位和流量模拟值与实测值误差较小;地表二维模型采用设置阻水导水构筑物、分区域布置糙率、干湿边界判断等方式对模型进行优化,能够反映城市复杂地表特征,水流运动合理;管网模型通过专家咨询、现场调研和外业测量等方式对模型进行了校正;采用闸、堰、泵站和集水井等构筑物对不同模型进行耦合,实现不同区域水流的动态互馈,模型可以作为洪涝精细化模拟和预测的计算平台.以蚌埠市为例,模拟了蚌埠市城区不同洪涝频率遭遇情况下外河溃堤洪水和城市暴雨内涝淹没情况,分析了淹没水深等洪涝要素,指出了外洪的高风险区域及洪水防守要点、城区易涝区及积水水深等,可为蚌埠城市防洪决策、应急预案和防汛抢险措施制定,以及城区防洪排涝规划和设计等提供支持和依据.     

高温堆肥对猪粪中多类抗生素的去除效果

在人工控制条件下进行高温堆肥,考察不同通风方式对堆体温度、发芽指数等堆肥腐熟指标的影响,研究堆肥过程对磺胺二甲嘧啶(SMN)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和泰妙霉素(TIA)这4种常见畜用抗生素的去除效率.结果表明,翻堆+机械通风的方式可以促进堆肥腐熟进程,提高堆体最高温度并延长堆体高温阶段持续时间.抗生素的去除主要发生在堆体升温及高温阶段,且去除效率随着堆体最高温度的升高而提高.在4种抗生素添加量均为100 mg·kg-1条件下,堆肥腐熟进程并未受到较大影响.经过28 d的高温堆肥,SMN、OTC、CTC和TIA的残留量分别为1.90、7.20、6.64和8.75 mg· kg-1.     

青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及影响因素

利用2012年12月在青岛采集的31个总悬浮颗粒物（TSP）样品,分析其中11种微量元素的总浓度和溶解态浓度,讨论了沙尘负载、气溶胶来源、酸过程及天气条件对微量元素溶解度的影响.结果表明,Fe和Al的溶解度<5%,Pb、Ba、Bi的为10%左右,Cu、V、Cd、Mn的为20%~30%,Zn和As的约为40%.随着沙尘负载量的增加,气溶胶中微量元素溶解度呈规律性递减.气团后向轨迹聚类分析和正矩阵因子分析（PMF）结果显示,受人为源影响的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受沙尘源影响的,受二次生成源和海洋源影响的的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受土壤源影响的.大气酸过程是造成这些差异的主要原因.相关性分析表明,SO₄^2-、NO₃^-和有机酸等酸组分均对微量元素溶解度有一定影响.霾天时气溶胶中微量元素溶解度明显低于雾天的,其原因为酸组分在较高的相对湿度下更能促进微量元素溶解度的提高.     

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中嗅味物质机理探讨

以γ-Al2O3粉末为催化剂,研究催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇(MIB)的效能与机理.结果表明,γ-Al2O3能够明显促进臭氧氧化去除MIB,表现出很好的催化活性,叔丁醇对γ-Al2O3催化氧化去除MIB过程具有明显的抑制作用.在催化臭氧氧化去除MIB过程中,γ-Al2O3表面电荷状态及表面羟基的带电性质与溶液的pH值有关.当溶液pH值与γ-Al2O3的pHzpc接近时,γ-Al2O3的催化作用最为明显.γ-Al2O3催化臭氧氧化过程中自由基的相对量值Rct比单独臭氧氧化过程高出近1个数量级,这进一步表明γ-Al2O3能明显促进臭氧分解产生更多的羟基自由基.最后还考察了不同摩尔比例的臭氧分解促进剂与抑制剂对γ-Al2O3催化臭氧分解的影响.     

磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除研究

通过自组装技术在CoFe2O4表面包裹分子筛MCM-48,合成了一种新型的“核/壳”结构磁性纳米复合材料CoFeM48.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、BET比表面积仪、振荡样品磁强计(VSM)等分别对CoFeM48的晶型、形貌、比表面积及磁性能等进行了系统表征分析.该复合材料对水中5种常见磺胺类抗生素表现出了良好的吸附性能,15℃时的平衡吸附量在68.9 μg·g-1(磺胺二甲嘧啶)至99.6μg·g-1(磺胺甲二唑)之间.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线能用Freundlich模型拟合.热力学计算结果表明CoFeM48对磺胺类抗生素的吸附是以物理吸附为主的自发放热过程.红外结果表明氢键是CoFeM48表面官能团和磺胺之间的一个主要作用力.此外,分子筛外壳有序的二氧化硅结构和磺胺之间的π-π电子共轭作用也可能促进两者之间的吸附.     

结合态雌激素的检测方法及污染现状

结合态雌激素是天然雌激素物质的一种重要赋存形态,在环境中可水解为自由态,产生内分泌干扰效应,因此具有潜在的环境风险,并且会影响天然雌激素污染调查和毒性评估的准确性.本文详细探讨了结合态雌激素特定的化学结构对其检测、转化及环境风险等方面的影响,对比分析了目前常用的几类检测方法的优缺点,并初步总结了其在污水处理设施和环境水体中的污染浓度及归趋,以期为我国开展相关研究工作提供参考.     

升级A/O工艺污水处理系统中抗生素抗性基因的分布与去除研究

针对北方某采用升级A/O工艺的生活污水处理厂,使用实时荧光定量PCR技术,探究污水厂中ARGs的分布及各处理工艺段对ARGs的去除效果.结果表明:四环素抗性基因(tetA、tetC和tetM)、磺胺抗性基因(sul1和sul2)、大环内酯抗性基因(ermA和ermF)和喹诺酮抗性基因(parC和gyrA)在污水和污泥中均被检出.污水厂进水中ARGs的绝对丰度为2.65×10³～1.01×10⁶ copies·mL^-1,升级A/O工艺未能有效削减ARGs,出水中ARGs的绝对丰度为9.22×10³～1.15×10⁶ copies·mL^-1,污泥中ARGs的绝对丰度为8.07×10⁷～2.65×10¹¹ copies·g^-1.深度处理工艺对ARGs的去除效率对比结果显示,生物活性炭工艺对ARGs的削减效果优于紫外消毒.     

ZnOOH/O3催化臭氧化体系去除水中痕量对氯硝基苯

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,考察了其催化臭氧化去除水中痕量对氯硝基苯(pCNB)的效能,通过研究自由基抑制试剂叔丁醇对催化效果的影响,推断了催化反应机理,并研究了催化性能的影响因素.结果表明,ZnOOH具有较强的催化臭氧化去除pCNB能力.本实验条件下,蒸馏水中反应20 min时,催化臭氧化比单独臭氧化对pCNB的去除率提高了51.3个百分点;催化过程遵循自由基反应机理,催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应;pCNB的去除效果随催化剂投量的增加而更佳,催化剂重复使用3次后,催化效果基本没有变化,水中的重碳酸盐以及缓冲溶液中的磷酸盐可以明显降低催化活性,中性条件下,催化作用最佳.