序言

近年来,纳米材料的广泛使用使其大量进入环境.为保障纳米科技可持续发展,各国政府不断加大力 度,支持纳米环境健康安全领域的研究.例如,欧盟第六和第七框架计划将人体安全、健康和环境效应列为 最优先支持课题,投入达24亿欧元.之后制定了2015-2025纳米材料安全研究路线图,即《欧盟纳米安全 2015-2025：向安全和可持续的纳米材料和纳米技术创新迈进》(Nanosafety in Europe 2015-2025: Towards Safe and Sustainable Nanomaterials and Nanotechnology Innovations).     

滏阳河河流水体中重金属污染特征及其对青海弧菌和斜生栅藻的毒性效应

为调查滏阳河水系的重金属污染状况,研究河流重金属污染对水生生物的毒性,根据河流结构、水文条件、排污口分布并考虑空间分布的均匀性,选取66个采样位点,采集河水及对应的表层沉积物样品,分析了样品中的重金属含量。用斜生栅藻和青海弧菌Q67作为模式生物,根据滏阳河水重金属污染较严重的邯郸近郊2号采样点采集水样的重金属含量配制系列重金属浓度的模拟河水进行重金属污染河水的生态毒性测试。结果表明,在全部66个采样点中,29个采样点河水重金属含量超过国家地表水III类水体重金属含量标准,主要污染元素是Hg、Pb、Cr、Zn。几乎所有采样点河水Mn和Fe含量都大大高于国家集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定的标准限值。根据2号采样点河水样品中的重金属含量配成的模拟河水对青海弧菌Q67的EC₅₀值为6.65%,为毒性极强的污染物。模拟河水样品对斜生栅藻的抑制作用较小,在实验的最高浓度下(1000倍河水重金属含量)暴露4 d尚未引起半数藻细胞死亡。随河水重金属浓度上升,斜生栅藻超氧化物歧化酶(SOD)活性总体上呈现先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量变化则与此相反,反映河水重金属污染可引起藻细胞的氧化损伤。叶绿素a和b含量则随暴露浓度的提高逐渐降低。在重金属浓度达到2号采样点河水的10%时,斜生栅藻叶绿素a含量已有显著降低,MDA含量显著升高,海河流域重金属污染对生态系统的影响应予以重视。河水发光菌Q67的生长抑制率、斜生栅藻的叶绿素a和MDA含量可以作为评估河流重金属污染生态危害的指标。     

Applying the GM(1,1) model to simulate and predict the ecological footprint values of Suzhou city,China

The ecological footprint value (abbreviated as EF) is the quantitative indicator on evaluating the sustainable development status of a region. How to simulate the EF’s trend with a long-time data series has been heatedly discussed. The economic development of Suzhou, one of the most developed cities in Yangtze Delta, China, has been accelerated in the past 20 years, and it is necessary to evaluate the influence of the socioeconomic growth on local natural resources. The EF values of Suzhou from 1999 to 2018 were calculated and simulated using both the ARIMA model and the GM(1,1) model. The ARIMA model has been used in the prediction of EF values in several cases. However, the EF data series of the city consisted of white noise and could not be fitted by the ARIMA model. The GM(1,1) model, an approach forecasting nonlinear data series, was not found in the studies of the EF simulation. Through the model precision test, the GM(1,1) model introduced fit the EF data series well and was considered to be appropriate to simulate the EF values for Suzhou. The fitting performance was accurate, and the EF values of the city could be forecasted by the model in short term. With the proposed model, the ecological sustainability status of the city was analyzed.

     

Porous FeOx/BiVO4-δS0.08：Highly efficient photocatalysts for the degradation of Methylene Blue under visible-light illumination

Porous S-doped bismuth vanadate with an olive-like morphology and its supported iron oxide （y wt.% FeOx/BiVO4-δS0.08, y = 0.06, 0.76, and 1.40） photocatalysts were fabricated using the dodecylamine-assisted alcohol-hydrothermal and incipient wetness impregnation methods, respectively. It is shown that the y wt.% FeOx/BiVO4-δS0.08 photocatalysts contained a monoclinic scheetlite BiVO4 phase with a porous olive-like morphology, a surface area of 8.8-9.2 m^2/g, and a bandgap energy of 2.38-2.42 eV. There was co-presence of surface Bi^5＋, Bi^3＋, V^5＋, V^3＋, Fe^3＋, and Fe^2＋ species in y wt.% FeOx/BiVO4-δS0.08. The 1.40 wt.% FeOx/BiVO4-δS0.08 sample performed the best for Methylene Blue degradation under visible-light illumination. The photocatalytic mechanism was also discussed. We believe that the sulfur and FeOx co-doping, higher oxygen adspecies concentration, and lower baudgap energy were responsible for the excellent visible-light-driven catalytic activity of 1.40 wt.% FeOx/BiVO4-δS0.08.     

2018年3月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析

为研究北京冬季重污染过程的污染特征及成因,采用边界层风场、温/湿场和气溶胶垂直探测等雷达综合遥测手段,对2018年3月北京两会期间的一次典型重污染过程,从边界层气象要素演变进行综合研究.结果表明:①整个污染过程历时7 d,轻度以上污染时数达118 h（占污染过程总小时数的69.8%）,严重污染时数达16 h（占污染过程总小时数的9.5%）,ρ（PM_2.5）最高达333.5 μg/m3.②从气溶胶的垂直空间演变来看,重污染天气的形成,除受本地源排放积累的影响外,还存在北京南部和东部的外部污染传输.贴地或上部逆温的稳定温度层结基本上对应ρ（PM_2.5）的累积过程,其中,重污染时段逆温维持达68 h,逆温层厚度为500~1 100 m,最大平均逆温强度为0.6℃/（100 m）.大气边界层高度偏低（积累过程白天在1 000 m以下,夜间只有300~500 m）,导致污染物持续积累.整个污染过程中,高湿时段引起PM_2.5吸湿增长和转化加重了污染程度;近地层持续小风导致污染积累;西南、东或东南方向大风层（10 m/s左右）向低空下探,有利于污染的缓解;强西北风或北风作用,使污染得以清除.研究显示,污染过程与边界层气象要素的演变密切相关.      

烟花爆竹燃放对北京大气污染物和水溶性无机离子的影响

为了解春节期间烟花爆竹燃放对北京大气污染物和PM_2.5中水溶性无机离子贡献的影响,采用浓度特征对比、相关性分析等方法,对2011年2月1日-3月1日期间的PM₁₀、气态污染物、PM_2.5中水溶性无机离子浓度等在线数据进行了分析.结果表明:烟花爆竹的燃放会在短时间内加重PM₁₀颗粒物污染,集中燃放期（含除夕、春节、正月初五、元宵节）ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）（分别为232μg/m3和40.2×10-9）是非集中燃放期（63μg/m3和16.0×10-9）的3.7和2.5倍,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）的小时贡献率分别达到56.8%和35.6%;但对φ（CO）、φ（NO）、φ（NO₂）无显著影响.而观测期间由其他因素导致的污染期ρ（PM₁₀）和各气态污染物小时体积分数有所增加,分别是非集中燃放期的3.0~8.3倍.燃放烟花爆竹对PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）的影响最大,分别为非集中燃放期的65.0、31.6、6.9倍,贡献率分别为88.6%、87.2%、65.8%. ρ（Mg2+）、ρ（K+）与ρ（Cl-）在集中燃放期表现出较高的相关性（R>0.9）.污染期ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）、ρ（NH₄+）明显升高,分别为非集中燃放期的3.8、16.4、8.3倍,同时高于集中燃放期（分别为2.7、2.5、2.1倍）.集中燃放期PM_2.5中主要以NH₄HSO₄、NH₄NO₃、KNO₃、KCl、NH₄Cl、MgCl₂等形式存在.集中燃放期硫氧化物转化率（SOR）高于非集中燃放期和污染期,而氮氧化物转化率（NOR）则是污染期最高.研究显示,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）及PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）影响最大,污染期各离子浓度均有大幅升高,NOR在污染期的高值是导致ρ（NO₃-）升高的重要原因.      

基于同步辐射光源的X射线荧光分析技术研究匐枝青藓对铅污染的生物响应

为了研究苔藓植物对铅元素的富集特征和对铅污染的生物响应特性,选用多年生、植株体较大、分布广泛且易于采集的匐枝青藓(Brachythecium procumbens)为试验材料,在试验区使用不同浓度(0-3.0 mmol·L-1的Pb2+污染液对人工栽植的匐枝青藓进行了动态胁迫试验(7-28d).使用同步辐射光源的x射线...     

背角无齿蚌AwPrx4A基因克隆及在PFOS和PFOA胁迫下的表达分析

硫氧化蛋白过氧化物酶(Prx)可以将过氧化氢、有机过氧化物和过氧化合物分别转化为水、乙醇和亚硝酸盐,是机体一种重要的抗氧化蛋白。为了探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)对背角无齿蚌的胁迫效应,背角无齿蚌随机分为对照组、PFOS处理组和PFOA处理组;同时克隆出AwPrx4A全基因序列,分析PFOS和PFOA对AwPrx4A表达的影响。背角无齿蚌AwPrx4A cDNA全长由958个核苷酸组成,包含1个120 bp的5’非编码区,1个412 bp的3’非编码区和1个426 bp的开放阅读框,开放阅读框为由142个氨基酸组成的多肽链。PFOS和PFOA对背角无齿蚌的LC50分别为28.388和192.083 mg·L~(-1)。与对照组相比,浓度6.25、12.5、25、50和100 mg·L~(-1)的PFOS处理后,实验观察过程中肝胰腺中AwPrx4A mRNA水平分别增加了18.75%、2.85倍(P 0.05)、5.08倍(P 0.01)、5.52倍(P 0.01)和6.77倍(P 0.01)以上。与对照组相比,浓度50、100、200、400和800 mg·L~(-1)的PFOA处理后,实验观察过程中肝胰腺AwPrx4A mRNA水平分别增加了20.83%、2.21倍(P 0.01)、2.25倍(P 0.01)、3.19倍(P 0.01)和5.64倍(P 0.01)以上。与对照组相比,PFOS和PFOA处理后鳃中AwPrx4A mRNA水平分别增加了61.61%(P 0.05)和59.59%(P 0.05)以上。与对照组相比,PFOS和PFOA处理后血淋巴中AwPrx4A mRNA水平分别增加了47.42%和20.61%以上。结果表明,PFOS和PFOA处理对背角无齿蚌AwPrx4A表达具有明显的诱导作用,其原因与对抗PFOS和PFOA的胁迫效应有关。     

上海室内外降尘磁学空间变化特征

采用磁学方法分析上海市室内外降尘样品的磁学参数在不同功能区和不同行政区的变化特征,探讨影响室内外降尘磁学性质的影响因素。研究结果表明:上海市大气降尘污染有自然和人为2种影响因素;室内外降尘样品的磁性特征均受磁铁矿控制,主要以假单畴和多畴颗粒为主;低频磁化率在功能区上呈现出工业区(553.464×10~(-8)m~3/kg)交通区(484.302×10~(-8) m~3/kg)商业区(443.216×10~(-8) m~3/kg)居住区(320.849×10~(-8) m~3/kg)清洁区(269×10~(-8) m~3/kg)的空间变化趋势在行政区上整体呈现出宝山区(558.104×10~(-8) m~3/kg)、杨浦区(464.263×10~(-8) m~3/kg)的磁化率偏高,崇明区(218.673×10~(-8) m~3/kg)、奉贤区(218.868×10~(-8) m~3/kg)、松江区(218.689×10~(-8) m~3/kg)磁化率较低。室内外降尘的低频磁化率(χ_(if))、饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χ_(ARM))的相关系数分别为0.777、0.504、0.547,有较好的正相关关系表明室内外降尘来源很可能存在一定的趋同性。对比分析不同磁学参数,可以更好地反映降尘污染状况。研究发现χ_(lf)、SIRM和χ_(ARM)可以作为上海市大气降尘磁性特征的有效参考指标。在不同行政区大气降尘磁化率和PM_(10)浓度表现出相似的空间变化趋势。降尘样品的磁学参数测量速度快,方便用于监测城市空气污染的状况,在一定程度上可以对空气污染指数有一定的指代作用。     

利用场地表征参数研究岷漳地区地震动相对变化趋势

近地表场地条件所引起的地震动差别可以造成不同场地上建筑物震害的显著差异。为了在岷漳地区的震害预测和长期发展规划中考虑场地条件差异性,提出联合V_(s30)和地形标度曲率作为场地表征参数来获得研究区地震动相对变化趋势图的方法。研究表明:土质山体土质河谷基岩山体基岩河谷是研究区地震动变化的基本规律,但因覆盖层厚度和地形条件的不同,具体场地的地震动变化也有不同。总体上,地震动峰值加速度的放大程度主要与近地表V_(s30)相关,V_(s30)越大地震动峰值加速度的放大越小,地震频谱受频率标度地形曲率和覆盖层厚度共同影响,分别在相应的特征频率处放大。该研究可为区域地震动预测提供理论依据,为制定区域长期发展规划和建筑抗震设计提供重要的基础资料,基于场地表征参数研究区域地震动相对变化趋势的方法也可应用于地震烈度速报和地震灾害快速评估等领域。