基于混合受体模式的天津市灰霾特征与成因分析

基于2013年11月18日-2013年12月8日高时空分辨率监测数据,应用混合受体模式研究了天津市灰霾污染特征、来源和成因。结果表明,整个时段天津市SO_2、NO_2、CO和O_3的小时平均浓度基本小于国家环境空气质量二级标准;天津市气溶胶厚度(aerosol optical depth,AOD)变化趋势与PM_(2.5)浓度变化一致,PM_(2.5)浓度越高则AOD值越大,表明灰霾越严重;经聚类分析将整个研究阶段气流轨迹划分为4个类型:NW(西北)、NW-N(西北偏北)、N(北)以及SW(西南),各类型气流轨迹分别占比4.7%、25.7%、14%和55.6%;混合受体模式分析表明天津市灰霾污染的潜在源区主要为SW方向,特别是在重污染时期,SW方向上气流携带的PM_(2.5)浓度很高。     

景观格局对河流水质影响的尺度效应Meta分析

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4 041条研究数据,采用Meta分析法定量分析了不同尺度下景观格局对河流水质的作用特征,识别了影响河流水质的关键时间和空间尺度以及景观指数.结果表明,相对于降水事件、平水期和年际尺度,丰水期下景观格局对河流水质的影响最大;相对于流域尺度,缓冲区尺度的景观格局对河流水质的影响更大;丰水期-缓冲区尺度是景观格局影响河流水质的关键时空耦合尺度.与耕地、水域、草地以及流域整体景观相比,林地和城镇用地的景观格局对河流水质的影响更大;破碎度是影响河流水质最重要的景观格局因子.在河流水质治理中,应重点考虑缓冲区的景观配置,增加缓冲区林地面积、减少林地和水域的斑块密度和减少城镇用地的面积占比和聚集度,以有效保护河流水质.     

阿散酸在土壤中的降解与形态变化

通过土壤培养实验,研究畜牧养殖过程中阿散酸污染在土壤中的降解规律和形态变化特征。设计阿散酸污染水平为0、30、75、150、225和300 mg·kg~(-1),分别于培养的2~48 h和5~60 d采集土样,测定其中砷(As)、阿散酸、水溶态As、吸附态As、铁型砷(Fe-As)、铝型砷(Al-As)、钙型砷(Ca-As)、可还原态As和残渣态As。结果表明:阿散酸水平为30~75mg·kg~(-1)时,48 h内降解率为42.99%~71.77%,40 d时降解率100%;阿散酸水平为150~300 mg·kg~(-1)时,降解较慢,降解最快时间段为5~10 d时,但60 d时各组仍有部分阿散酸未被降解;阿散酸污染水平对土壤砷形态的影响表明,随着污染水平增加,对土壤水溶态As和吸附态As影响最大,对Ca-As和残渣态As影响最小。阿散酸污染水平从30~300 mg·kg~(-1)变化时,土壤水溶态As和吸附态As分别增加了4.84~50.29倍和10.43~106.14倍;相反,Ca-As和残渣态As仅增加1.6~1.3倍和1.3~1.62倍;阿散酸污染时间对土壤砷形态的影响表明,污染后10~60 d,随着时间延长,土壤中水溶态As和交换态As呈逐渐下降趋势,而Ca-As、Fe-As和Al-As含量逐渐增加,残渣态As相对稳定。阿散酸在土壤中降解因污染水平而存在差异,低污染水平降解快,高污染水平降解慢。同时,阿散酸污染能够不同程度改变土壤各种砷形态,并随着污染时间延长,由可利用态逐渐变为稳定态。     

基于配体络合常数的毒代-毒效动力学(TK-TD)模型预测不同pH下镉和铅在斑马鱼幼鱼体内的积累和毒性

复杂多变的水化学条件影响重金属生物有效性和毒性,进一步影响水质基准的制定,需要建立既考虑水化学条件又考虑时间过程的毒代动力学-毒效动力学(toxicokinetics-toxicodynamics, TK-TD)模型去实时地模拟金属的生物蓄积性及产生的毒性。本研究将生物配体模型(biotic ligand model, BLM)中氢离子与配体络合常数(K_HBL)引入TK-TD模型,尝试建立预测水环境不同pH条件下金属毒性的理论模型框架,分别预测镉(Cd)和铅(Pb)在染毒溶液pH为4.5、5.5和6.5下在斑马鱼幼鱼体内的积累和急性毒性,并验证该模型框架的有效性和合理性。结果表明,Pb的最大吸收速率(J_max)比Cd大约3倍。Cd的致死速率(k_k)是Pb的4倍。Cd和Pb的安全阈值(threshold)之间相差30倍。染毒溶液中H⁺浓度增加可显著抑制Cd和Pb在斑马鱼幼鱼体内的累积量。基于K_HBL的TK-TD模型可以较好地预测染毒溶液不同pH(pH=4.5、5.5和6.5)条件...     

多菌灵在农田土壤中的降解及其影响因子研究

采用实验室模拟方法,研究了微生物、含水量和Cd对土壤中多菌灵降解动态的影响.结果表明,土壤中多菌灵(5.0mg·kg-1和10.0 mg·kg-1)的降解半衰期在灭菌条件下为非灭菌条件下的12.6～13.8倍;复合降解菌群(枯草杆菌、副球菌、黄杆菌和假单胞菌)的加入显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(32.1%～37.1%);当土壤含水量由40%田间持水量提高到60%或80%田间持水量,多菌灵降解半衰期缩短46.2%或74.0%;低浓度Cd(5.0 mg·kg-1)的加入显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(32.1%～52.4%),而高浓度的Cd(50 mg·kg-1)延长多菌灵的降解半衰期(92.6%～103.0%);对添加复合降解菌群的土壤,低浓度Cd(5.0 mg·kg-1)的加入同样显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(34.0%～34.4%),高浓度的Cd(50 mg·kg-1)延长多菌灵的降解半衰期(74.4%～109.4%).研究表明,土著微生物在多菌灵降解过程中发挥重要的作用,多菌灵降解菌群、较高的土壤湿度和低浓度的Cd也促进了土壤中多菌灵的降解.     

反硝化菌促进硒酸盐还原研究及其应用初探

生物还原法处理水体硒污染,绿色经济。但大多数硒酸盐还原模式菌环境适应性较差,工程应用困难。采用某些具有硒酸盐还原能力的反硝化菌治理硒污染,则是一种新的尝试。以反硝化菌主导的硒酸盐还原菌群为研究对象,通过底物还原速率对比分析,结合微生物群落数据和功能基因定量,证实了Nap型硝酸盐还原酶主导了硒酸盐还原过程,明确了反硝化菌在还原硒酸盐过程中的作用,进一步拓展了硒还原菌谱。并以此为基础,提出了一种全新的硒酸盐污染治理策略:采用硝酸盐对活性污泥进行预驯化,可大大提升硒酸盐还原效率,因而具有一定的工程应用价值。     

溴化十四烷基吡啶对黑麦草吸收土壤中菲的影响

研究了澳化十四烷基吡啶(Myrlstylpyridinium bromide,MPB)对黑麦草吸收土壤中菲的影响.结果表明.由于MPB能显著增强吸附固定土壤中的菲,限制其从土壤固相向土壤水相迁移,从而可降低土壤水相中菲浓度,导致黑麦草吸收积累菲的程度降低.在两种不同菲污染水平的土壤中,MPB添加浓度为0～600 mg·kg-1时,黑麦草根系和茎叶中菲含量均随MPB添加量的增加而降低.当MPB添加浓度为600 mg·kg-1时.黑麦草根系菲含量分别为0.12 mg·kg-1和0.35 mg·kg-1,分别比对照低了77.0%和53.3%;茎叶中菲含量为0.12 mg·kg-1和0.26 mg·kg-1,分别比对照低了64.7%和50.9%.     

近19年干旱半干旱过渡区气温降雨变化特征分析

针对西北干旱半干旱区生态环境各要素的过渡特性,文章以位于干旱半干旱典型过渡区的定西市为例,通过整理其地面观测站1991-2009年较为完整的气温和降水资料,分析了定西地区气温、降水的年平均变化趋势和年代际变化特征。结果表明:近19年来,年平均气温总体呈上升趋势,突变时间为1996年;年均降水量呈下降趋势,突变时间为1995年。造成定西气候变化的主要原因有:(1)定西市所处的地理位置和地形条件的汇聚特征,由其引起的焚风效应和夏季青藏高原上空下沉气流的影响,叠加近十几年定西地区人为活动温室气体排放量的增加,是引起地面温度增高主要原因。(2)定西地区处于印度洋、太平洋和欧亚大陆三大环流的汇聚位置,既受夏季青藏高原高空辐散气流的控制,还受全球尺度大气环流振荡的影响,高空环流脊槽移动转换和深浅变化会给当地带来大范围的干湿变化。温度升高地表蒸发加大也是影响当地降水减少的原因之一。     

太原地区食物中的林丹残留与人群摄食暴露(Oral Intake of Lindane by Population in Taiyuan)

尽管我国有机氯农药已禁用多年,但环境和食物中仍有有机氯农药残留.以太原市为研究区域,采集了代表性的6类24种食物,测定了林丹残留量,分析了太原人群对林丹的口摄暴露风险.研究结果表明,24种食物中林丹残留量在未检出到1.5ng·g-(1湿重)范围内.残留量较高的为鱼、水果、蔬菜和肉类.多数食物残留浓度高于2005～2007年北京和沈阳类似调查的结果.与历史数据(1992、2000年)相比,食物中林丹残留浓度大幅度下降,动物类食物下降1～2个量级,蔬菜和水果降幅较小.目前各类食物中林丹残留量均低于国家和欧盟的相应标准.平均而言,各年龄段人群日均口摄暴露量也低于美国环保局的标准,但由于食物残留浓度、个体体重及膳食结构变异较大,导致个体暴露水平差别很大,各年龄段,特别是成年人中有少数人日均口摄暴露浓度超过美国环保局制定的0.3g·kg-1·d-1的允许标准.     

控释尿素对污染土壤镉有效性的影响

通过培养试验,研究了普通尿素(PU)、硫包膜尿素(SCU)和树脂包膜尿素(PCU)在最大田间持水量(湿润)和60%田间持水量(适宜湿度)对污染土壤Cd有效性的影响.结果表明,不同水分条件下包膜尿素对土壤Cd有效性的影响差异显著.培养60d后水溶态Cd含量最大田间持水量下均显著低于60%田间持水量下.最大田间持水量下施用PU、SCU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU;施用SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为SCU>PCU. 60%田间持水量下施用PU和PCU均降低了水溶态Cd含量,降低程度为PU>PCU;施用PU、SCU和PCU均降低了有效态Cd含量,降低程度为PCU>PU>SCU.不同控释尿素和水分含量对水溶态Cd的影响较有效态Cd的影响更加突出.最大田间持水量下水溶性SO42-含量与有效态Cd含量呈显著正相关;60%田间持水量下铵态氮含量与水溶态Cd含量呈显著负相关,硝态氮含量与有效态Cd含量呈显著负相关.在Cd污染的酸性土壤旱作中,湿润状态下宜施用SCU,适宜湿度下宜施用PCU,以降低土壤Cd的有效性.