基于统计方法学的焦化类污染场地风险筛选决策研究

利用统计方法学估算场地污染物平均浓度能更客观地反映实际污染程度,这对污染场地风险评估和管理决策具有重要意义. 本研究以某焦化场地中典型污染物——萘为例,分别依据英国环境署颁布的《土壤污染浓度与临界浓度比较导则》(Guidance on Comparing Soil Contamination Data with a Critical Concentration)(简称“英国CL:AIRE导则”),以及美国环境保护署颁布的ProUCL技术导则(ProUCL Technical Guide, Statistical Software for Environmental Applications for Data Sets with and Without Nondetect Observations)(简称“美国ProUCL导则”),基于统计方法学对场地土壤萘浓度进行描述性统计分析、数据审查、分布类型判断及真实平均浓度估算,并根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)第一类建设用地的筛选值对场地进行了初步风险评估. 结果表明:污染场地0~1 m土壤萘的真实平均浓度小于GB 36600—2018第一类建设用地筛选值,但1~2 m和2~4 m土壤萘的真实平均浓度大于筛选值;在不同土壤深度上,萘的空间分布特征相似,以场地中心为主要污染源,向四周逐级扩散递减,因此需对场地开展详细风险评估. 此外,通过对比英美两国导则可知,美国ProUCL导则更加严格,利用Q-Q图示法和拟合优度检验法判断场地数据的分布类型,并基于数据分布特征计算相应的95%置信上限值估算污染物的真实平均浓度;而英国CL:AIRE导则相对简单,主要基于中心极限定理通过计算双侧置信区间估算污染物浓度,同时利用空间图判断污染物空间布局,有助于评估场地污染状况. 研究显示,基于统计方法估算场地土壤污染平均浓度可降低风险评估结论的不确定性. 建议我国以英国CL:AIRE导则中的统计方法为基础估计污染物真实平均浓度,逐步融入美国ProUCL导则中的统计方法以提高风险决策水平,对实现我国污染场地精细化风险评估具有重要意义.      

黄河流域城市生态化建设水平空间格局与障碍因子分析

城市生态化建设作为流域可持续发展重要途径是人地耦合与高质量发展的重要研究内容。本文旨将宏观的生态城市建设转型为落地性更强的城市生态化建设,通过构建经济、环境、社会、文化及空间生态化五位一体的理论框架,运用主客观赋权法、ESDA、障碍因子诊断模型等研究方法,探究城市生态化建设的空间格局特征和多维提升路径。结果表明：（1）黄河流域城市生态化建设总体上呈现“多中心”的空间分异格局,且呈显著的“中心—外围”逐渐递减的空间分布态势;（2）从空间关联格局来看,高—高集聚区和低—低集聚区具有明显的空间集聚,高—高显著集聚区主要分布在山东省及其邻近地区,低—低显著集聚区主要分布在宁夏回族自治区中南部 ;（3）从不同城市规模、职能类型、空间载体、流域位置的城市生态化建设特征来看,城市生态化建设水平与城市规模等级成正比,职能综合城市、发育程度高的山东半岛城市群、优先开发地区的华北平原、黄河流域下游及右岸的城市生态化建设水平相对更高;（4）不同类型城市的生态化建设障碍因子存在明显差异,总体上黄河流域城市生态化建设的障碍因子主要是人均水资源总量、单位GDP能源消费量、研发（R&D）投入占财政支出比重、每万人公共图书馆藏书量及土地利用效率等。未来城市生态化建设应立足城市自身发展状况,因地制宜地提升城市生态化建设水平,建设高质量生态城市。     

底泥疏浚对太湖内源及底栖生物恢复的影响

底泥疏浚对湖泊内源削减具有重要的作用,是富营养化湖泊内源治理的重要技术之一.以太湖疏浚区为对象,估算了近十余年疏浚对内源负荷的削减量,并评估了太湖北部竺山湖和梅梁湖的底泥疏浚效果.结果表明,太湖累计疏浚的4 200万m³底泥,共计清除了底泥中氮约6.26万t,总磷约1.83万t,有机质约117万t,相当于清除了蓄积于底泥中二十余年的外源污染物输入量.对于外源控制较好的梅梁湖,底泥疏浚后5 a内水质改善明显,随后出现反弹,但仍有效削减了表层底泥总氮和总磷含量.相反,对于外源输入仍较大的竺山湖,疏浚十余年后,底泥内源又回复到浚前水平.对竺山湖疏浚区开展了长达6 a的底栖生物群落跟踪评估,发现疏浚初期对底栖生物群落具有一定的影响,但浚后2 a,底栖生物密度与生物量等指标已接近浚前水平. 6 a后,疏浚区与未疏浚区的底栖生物群落多样性指数已无差别.结果也表明,底泥疏浚对湖体内源具有较好的控制效果,且疏浚效果维持程度与外源输入强度密切相关.此外,长期来看,疏浚区底栖生物群落依靠自恢复能力可达到浚前水平,疏浚不会对底栖生物群落结构造成影响.     

我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望

粮食安全是“国之大者”.东北黑土地作为我国重要的粮仓,是保障国家粮食安全的“压舱石”.但黑土地农田除草剂的长期高强度施用,导致除草剂在土壤中积累和迁移,影响土壤质量、作物产量和品质,阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展.解决黑土地农田除草剂残留问题,既要从源头管控除草剂的施用,也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素,才能做到科学防控、精准施策.系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题,全面梳理了除草剂的残留现状,指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足,提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研究思路与重点方向,为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑.     

Toxicity and subcellular distribution of cadmium in wheat as affected by dissolved organic acids

We aim to investigate the effects of humic acid (HA) and citric acid (CA) on the toxicity and subcellular distribution of Cd in wheat. Results show that the toxicity and uptake of Cd decreased with increasing HA. The EC₅₀ values of Cd increased from 3.36 μmol/L to 4.96 and 7.33 μmol/L at 50 and 250 mg/L HA, respectively, but decreased to 1.39 μmol/L in the presence of CA based on free ion activity model (FIAM). HA decreased the relative subcellular distribution of Cd in the heat-denatured proteins (decreased from 54% to 33%) but increased Cd in the heat-stable proteins in root (from 25% to 50%) at 7.61 μmol/L {Cd²⁺} (free Cd activity), which resulted in decreasing Cd toxicity. However, CA increased Cd toxicity due to the increased internalization of Cd although the relative subcellular distributions of Cd exhibited a decrease in the heat-denatured proteins and increase in the granule fraction compared to the control at high-level Cd. The FIAM could not predict the toxicity of Cd in the presence of organic acids. Alternatively, the internal Cd accumulation and subcellular Cd concentration were better to describe the toxicity of Cd to wheat.     

近17年鄱阳湖区生态系统健康时空变化研究

以遥感影像和社会统计数据为基础,构建基于压力-状态-响应(P-S-R)概念模型的鄱阳湖区生态系统健康评价指标体系,并建立湖区生态系统健康评价模型,通过对生态系统健康指数的计算与分析,揭示鄱阳湖区生态系统健康的时空变化特征.研究结果表明,在人类生产活动的影响下,近17年鄱阳湖区生态系统结构渐趋不合理,生态系统功能有所减弱,虽然湖区生态系统健康总体处于一般水平,但人类活动干扰的不断加强,导致湖区生态系统健康正逐步向着恶化方向发展.湖区生态系统健康在空间分布上呈现出南北分异的特点,南部工业化、城镇化水平较高的地区生态系统健康状况较差,经济发展水平较低的北部地区,生态系统健康状况则相对较好.     

藻类水华对太湖梅梁湾不同粒径有机组分结构的影响

运用过滤和切向流超滤系统,分离得到2009年8月至2010年8月每月的太湖梅梁湾不同粒径水体有机物,测定了水体中颗粒态有机碳,高分子量和低分子量可溶解性有机碳的含量,并同步分析了叶绿素浓度,水体中各种有机物的碳氮比值和中性单糖含量.对不同形态有机碳浓度的比较发现颗粒态有机碳是太湖碳存在的主要形式.统计分析结果表明叶绿素浓度与颗粒态有机碳之间具有显著的相关性,说明浮游植物是颗粒态有机物的主要来源.此外高分子量可溶性有机物的碳氮比值和中性单糖含量均相对较高,这表明该有机碳的生物可利用性比其它形态的水体有机碳高.     

道南膜技术测定Ca(NO3)2溶液体系中汞的化学形态

虽然道南膜技术(DMT)已经成功用于土壤/溶液中多种重金属自由态离子浓度的测定,但DMT技术测定Hg的形态尚未解决.采用DMT测定Ca(NO3)2溶液体系中Hg化学形态.实验结果表明,Hg在阳离子交换膜内的吸附除静电吸附外还存在结合力更强的化学吸附,Hg在阳离子交换膜内扩散成为Hg跨膜传输受阻的主要因素,限制道南膜技术用于Hg形态测定.Hg2+和Hg(OH)2都表现出在阳离子交换膜上的强烈吸附,供端(Donor)Hg损失达50%以上.缩短试验时间至8h以内,可在一定程度上降低Hg吸附.计算结果表明,由于大量的Hg滞留在阳离子交换膜内,在计算受端(Acceptor)Hg浓度时引入滞留系数补偿供端Hg的损失,较好地预测了Ca(NO3)2溶液体系中Hg的化学形态.     

博斯腾湖夏季水下光场特征分析及影响因素探讨

2011年8月,在新疆博斯腾湖17个站点进行水样采集,同步对11个站点进行水下光场原位测定.结果发现,博斯腾湖夏季总颗粒物吸收系数光谱表现出明显的浮游植物吸收特征,而浮游植物光谱曲线有明显的硅藻吸收光谱特征.在光合有效辐射波段,有色可溶性有机物（CDOM）吸收系数与浮游植物吸收系数对总吸收的贡献相当,而非色素颗粒物对总吸收的贡献最低.水下光谱衰减系数的最小值出现在580nm左右的绿光波段,PAR漫射衰减系数平均值为0.53m-1,平均真光层深度约为9.69m,大于湖水平均深度.在博斯腾湖虽然纯水和CDOM在总吸收中占有很重要的部分,但主导漫射衰减的因子仍为颗粒物.通过本文研究,以期能为干旱地区湖泊环境保护和水质遥感监测提供数据和理论基础.