基于复合软电离源飞行时间质谱的小型化大气非甲烷烃在线快速监测系统的设计与应用

针对大气非甲烷烃(NMHCs)的时空分布监测需求,并弥补现有监测技术时间分辨率低、体积和功耗较大的不足,本研究自主研发出一套高性能、小型化的大气非甲烷烃在线快速测量系统.该方法基于串联吸附剂在特定温度下对目标物质的富集与解吸,采用单光子/化学复合软电离源飞行时间质谱(SPI/CI-TOFMS)作为分离和检测手段,实现对C_2～C_(10)挥发性有机物的快速分离和检测.通过对标准样品的测量表明:在SPI/CI模式下,C_2～C_(10)物种工作曲线(0～10×10~(-9))拟合优度R~20.99,大部分物种方法检出限为1×10~(-12)～80×10~(-12),仪器检出限为1×10~(-12)～35×10~(-12),RSD(n≥10)小于10%.将仪器初步应用于北京大学站点进行定点观测,测量结果与商业化仪器TH-300B离线分析结果吻合.本系统样品分析时间5～12 min可调,整机重量低于40 kg,整机尺寸小于50 cm×50 cm×80 cm,功率低于500 W,可满足大气非甲烷烃的快速监测需求,为提供高分辨率大气NMHCs时空分布数据提供技术支持.     

闽江河口养殖塘水体溶存氧化亚氮浓度及扩散通量研究

水产养殖生态系统由于其高氮负荷而成为氧化亚氮(N_2O)的潜在释放源.本文以福建闽江河口养虾塘为研究对象,采用静态顶空-气相色谱法测定分析了表层水体溶存N_2O浓度和饱和度,基于薄边界层模型计算了水-气界面N_2O扩散通量,在此基础上结合气象要素与水环境因子分析其主要影响因素.结果表明,养殖塘水体溶存N_2O浓度和饱和度的均值分别为17.96 nmol·L~(-1)和198.03%,时间变化上表现为养殖中期显著高于养殖末期和初期,且具有一定的日变化特征.相关分析表明,N_2O浓度及饱和度与温度、水体NH~+_4-N和叶绿素a浓度呈显著正相关(p0.05),与气压、风速和水体pH值呈显著负相关(p0.05).LM86、W92和RC01模型估算的养殖塘水-气界面N_2O扩散通量的均值分别为20.80、183.75和298.52 nmol·m~(-2)·h~(-1),3种扩散通量均呈现出随着养殖时间推移显著增加的特征,风速和水体溶存N_2O是影响河口养殖塘N_2O扩散通量的重要因子.N_2O扩散通量与扩散系数的取值密切相关,但不同模型方程计算得出的扩散系数存在显著差异,比较发现,RC01模型更适合河口区养殖塘水-气界面N_2O扩散通量估算.本研究结果可为完善水产养殖生态系统的N_2O排放清单编制和近海水环境保护提供一定的科学依据.     

若尔盖花湖沉积物氨氧化与反硝化功能基因丰度垂向分布特征及其环境响应

若尔盖湿地作为中国最大的泥炭沼泽区,是生物地球化学循环的重要场所.本文以若尔盖湿地的花湖为研究对象,采集0～47 cm的沉积物样品,通过实时荧光定量PCR(qPCR)技术,探究沉积物中氨氧化(amoA)和反硝化(nirS、nirK、nosZ clade I)功能基因丰度的垂向分布特征,及其对环境因子的响应.结果表明:花湖沉积物中古菌amoA基因丰度在垂向分布上呈下降趋势,而nirS基因丰度呈上升趋势;古菌和细菌的amoA基因丰度相近,nirS基因丰度则远高于nirK基因,且氨氧化功能基因丰度整体上比反硝化功能基因低1～2个数量级.总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)和亚硝态氮(NO~-_2-N)与古菌amoA基因丰度均呈显著正相关关系(p0.05),而与nirS基因丰度呈显著负相关关系(p0.05).这两种功能基因明显受到花湖沉积物中不同形式氮素浓度的影响与限制.通过研究花湖沉积物氨氧化与反硝化功能基因的垂向分布特征及其对环境的响应,可为深入了解高原湖泊沉积物中的氮循环机理提供参考.     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

北京市春季交通干道移动源非甲烷总烃的在线跟踪观测与特征分析

机动车排放(Vehicular Emission,VE)是地面非甲烷烃(Non-methane hydrocarbon,NMHCs)的重要人为源之一.为获得北京市交通主干道NMHCs的实际排放情况,本研究以自主研发的吸附/热解吸前处理-单光子/化学复合软电离源飞行时间质谱(SPI/CI-TOFMS)为检测手段,于2018年3月14日在北京四环、五环主干道,对C_2～C_(10)挥发性有机物进行了车载在线跟踪观测.结果表明,C_2、C_3高挥发性物质浓度较高,其次是苯系物和丁烷;从空间分布来看,NMHCs浓度在离市中心较近的四环主干道相对较高,且车流量较大的南五环公路和西四环处NMHCs污染也较为严重;从NMHCs的结构组成来看,烷烃(63%、52%)占比最多,芳香烃(23%、32%)次之,烯烃(14%、16%)最少;对NMHCs特征物质之间的线性关系和比值关系进行分析,确定机动车排放对此次观测中NMHCs的生成贡献较大;通过计算各物种臭氧生成潜势(OFP),评估出C_3、C_4烯烃类物质和苯系物为北京四、五环地区优先控制物种.     

对建立第三方事故调查机制的探讨

事故调查的根本目的在于查找事故的可能原因并提出事故的预防措施,而事故调查的独立性对此根本目的起关键作用。我国安全生产管理体制建设起步较晚,事故管理机制发展不成熟,与国外先进事故调查理念相比,我国事故调查机制缺乏独立性的保障,主要表现在技术调查与司法调查未能分离、事故调查报告未能完全公开、事故调查的客观性保障不足,限制了我国事故调查水平的进一步提高。通过分析国外第三方事故调查的机制的优势并结合我国国情,从第三方事故调查的任务、人员编制、人员培训、责任与权利、法律义务等方面提出我国第三方事故调查机制的框架,并规划了构建第三方事故调查的三阶段进程及其主要内容,以逐步实现第三方事故调查的公正、客观、高效,更好地促进我国安全生产管理水平的提高。     

三峡库区湖北段工业源污染负荷与预测

针对三峡库区工业源污染排放量大,对库区水生态环境安全危害大的特点,以库区湖北段工业源为研究对象,采用实际监测和企业申报监测数据方式,辅以排污系数计算方法,统计分析了1995-2007年工业废水量和主要污染物COD的排放量,并采用灰色-马尔柯夫链模型预测2008-2020年的污染负荷.结果表明,自2005年以后,工业废水的排放量呈现逐渐下降的趋势,在2007年达到1 857.13万t,2008年以后逐渐增加.COD的排放量总体呈逐渐下降的趋势,只是在2001年出现上升,到2007年底COD的排放量为611.21 t.随着工业源污染物全防全控的加强,预计工业污染负荷会逐步减少.     

云南玉溪烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较研究

为评价云南玉溪烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性影响,从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,用细菌16S rDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE),每个处理样品3次重复,在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确.从泳道分析图可知,轮作土壤细菌群落各泳道条带数量13～29条不等,平均为21条.连作土壤细菌群落各泳道条带数量从4～20条不等,平均为12条.从每条泳道的条带数方面和光密度值分别进行细菌群落多样性各指标的比较,结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作香农-威纳和辛普森指数(1/D)均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性.     

荷木树干CO2释放通量的个体间差异及树干液流的效应

为研究荷木(Schima superba)个体间树干CO2释放通量(Es)的差异以及树干液流对Es的影响,提高森林生态系统呼吸计算准确性,利用红外气体分析仪及自制式气室于2009年湿季和干季监测了华南荷木人工林5棵样树的Es,并同步监测了树干温度(θs)、气温及液流密度.结果显示:θs与气温之间呈显著线形正相关;Es与树干温度之间存在显著指数函数关系;Es干湿季的差异显著,并呈现明显的季节变化;5株样树之间Es存在显著差异,平均Es分别为3.12、3.60、5.52、6.98、8.09μmol m-2 s-1;同时,样树之间树干CO2释放通量的温度系数(Q10)差异显著(1.97～4.24之间).Tree1、Tree2和Tree4白天的Es与液流速度(v)显著正相关,白天的标准化树干CO2释放通量(R25,温度为25℃时的Es)高于晚上.荷木Es个体之间及时间上的差异主要受树干温度、生长状况和液流速度的影响.图3表6参35     

南京主要湖泊表层沉积物中重金属污染潜在生态风险评价

为掌握南京城市湖泊表层沉积物中重金属的污染概况及其潜在生态风险,选取玄武湖、月牙湖、紫霞湖、琵琶湖和前湖5个主要湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP - AES)分析表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染风险和潜在生态危害进行评价.结果表明,湖泊表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量分别为0.8～5.1、10.3 ～67.6、6.2 ～70.5、未检出～53.2、12.9 ～ 55.9和40.6 ～456.3 mg·kg -1.地累积指数法评价结果显示,6种重金属元素累积程度由高到低依次为Cd、Zn、Pb、Cu、Ni和Cr,其中Cd处于偏中等累积到重累积水平.潜在生态风险指数法评价结果显示,表层沉积物重金属污染最严重的是月牙湖,其次是前湖和紫霞湖,这3个湖泊都处于中等潜在生态风险状态,琵琶湖和玄武湖处于低潜在生态风险状态.