双酚类化合物的毒理学效应及微生物降解机制的研究进展

双酚类化合物作为重要的有机化工原料,广泛应用于各行各业。然而双酚类化合物是一类内分泌干扰物,毒性评价结果表明其与许多疾病发病率的升高密切相关。伴随双酚类化合物的大量使用,诸多环境样品中都检测出双酚类化合物。由于双酚类化合物的结构稳定,很难在自然界中被完全降解,会不断累积,对生态安全和人体健康产生危害,亟待有效修复。有机污染物的物理化学修复方法易对环境造成二次污染,微生物降解因其获取容易、无二次污染等特点成为双酚类化合物修复的有效途径。本文总结概述了几种典型双酚类化合物的毒性评价及微生物降解机制。     

中国31个城市大气污染物"春节效应"时空变化研究

为明确中国春节期间大气污染物"春节效应"时空变化特征及其原因,利用2014年春节期间(2014-01-17?—?2014-02-14)31个城市(22个省会、5个自治区首府、4个直辖市,不含港澳台地区)大气PM2.5、NO2和SO2浓度监测数据,并结合相应时段的气象数据,分析这三种大气污染物时空分布特征及其与气象要素的关系.结果表明:PM2.5和SO2受除夕夜燃放烟花爆竹影响较大(受影响的城市分别占66％和58％),而NO2表现不明显(受影响的城市只占16％).此外,春节中期大部分城市三种大气污染物的浓度都比春节前期低,而与春节后期差异不明显.从空间来看,南方城市三种大气污染物浓度在春节中期与春节前期差异比北方城市大.气象要素对不同城市各大气污染物浓度变化影响不同.总体而言,"春节效应"在全国各大城市间存在明显的时空差异.     

三峡库区城市富营养化河流凋落物的混合分解效应

以三峡库区重庆市主城段清水溪为典型的城市富营养化河流代表,选取河岸带3种常见凋落叶为分解对象,设计了7种凋落物组合（3个单种和4个混合物种）和3种孔径的分解袋（50μm、250μm和2mm）,开展原位实验,探讨混合凋落物的性状、功能多样性与底栖分解者类群及其交互作用对叶片质量损失和混合效应的影响.结果表明,仅有50%的处理表现为显著非加和效应（且均为负值）,这与凋落物的性状密切相关.随着混合凋落物功能离散度的增加,尤其组合中含高木质素等难分解物质的凋落物时,分解变慢.微生物在富营养化河流混合凋落物的分解中占主导作用,小型和大型底栖动物均抑制了混合凋落物的分解过程.在富营养化河流的修复过程中,需重视河流凋落物分解功能,注重调整河岸带植物的配置,以及提升底栖动物的生物多样性并恢复底栖动物在凋落物分解中的正面效应.     

中国艾比湖湿地识别及其时空动态变化

在资料稀缺的背景下,遥感数据是提供湿地系统长时间序列的理想方案。然而面向“一带一路”沿线地区复杂下垫面,国家级湿地缺乏系统的长时序梳理。利用Landsat系列数据,基于随机森林分类模型,研究近30年中国典型尾闾湖湿地的时空分布模式、空间转换规律和景观连通性。结果表明：随机森林算法在艾比湖湿地分类应用中取得较高精度（Kappa系数大于0.9）。1991—2017年艾比湖湿地总面积增加425.06 km²,河流增加47.97 km²,湖泊增加233.95 km²,人工湿地增加48.74 km²,盐沼增加109.41 km²,沼泽减少15.01 km²。艾比湖湿地年内时空变化显著,年内季节间盐沼转化率最大,湖泊年内逐渐缩小,主要转化为沼泽。此外,艾比湖湿地空间连通性理想度排序为：春季>夏季>秋季,湿地景观连通性取决于较大面积的湿地斑块,连通效率东移。相关结果可弥补稀缺资料区基础湿地资料,为“一带一路”地区生态补水长效机制提供典型示范。     

行政等级与城市规模对生态福利绩效的影响研究

基于广义数据包络分析法（DEA）和随机抽样Bootstrap法,使用2015—2018年全国288个地级及以上城市的面板数据,研究行政等级、城市规模对生态福利绩效的影响,分析城市规模在行政等级影响生态福利绩效中的路径作用。结果表明：我国288个地级及以上城市的生态福利绩效水平整体均值不高,但随时间推移呈上升趋势且近年来增速逐渐加快;行政等级和城市规模均对生态福利绩效起显著正向影响,技术进步显著提升城市的生态福利绩效,外资依存度显著降低城市的生态福利绩效;城市规模是城市行政等级影响生态福利绩效的重要路径,行政等级越高,城市规模越大,生态福利绩效水平越高。基于以上结论,为协调经济、环境、社会实现可持续发展提出政策建议。     

基于Landsat8影像的Himawari-8叶绿素a空间降尺度研究

新型地球静止气象卫星Himawari-8由于空间分辨率较低,其叶绿素a产品难以满足空间异质性高的近岸海域水质监测要求。为了克服这个限制,基于非线性的随机森林算法,利用陆地资源卫星Landsat8的波段反射率数据和Himawari-8的叶绿素a产品,通过构建降尺度模型,以提高Himawari-8的叶绿素a数据的空间分辨率。结果表明,2个秋季模型和2个冬季模型的模型决定系数(R²)分别达到0.6、0.72、0.71和0.85;均方根误差(RMSE)为别为1.47,1.05,1.89,0.76mg/m³。通过实测站点数据对比分析表明,降尺度模型生成的叶绿素a与葵花叶绿素a数据具有较高的一致性,R²达到了0.81,能较好的反映近岸海域叶绿素a浓度的空间变化特征。     

纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化及生物效应研究进展

纳米金属颗粒的安全性是我国纳米产业发展亟需解决的重要课题,认识纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化和生物效应是其安全性研究的重要内容. 本文系统阐述了纳米金属颗粒在土壤中的迁移转化、在植物中的运输过程和机制以及在植物中的生物转化及其对植物的生物学效应,并在此基础上提出未来研究展望. 结果表明:①复杂的土壤环境(pH、离子强度、离子价态、温度、溶解性有机质)能够影响纳米金属颗粒在土壤中的迁移及其形态转化(吸附/解吸、分散/沉降、解离和氧化/还原);②纳米金属颗粒首先吸附在植物的根部,再通过质外体或共质体途经向植物内部转移,由木质部和韧皮部组成的维管系统进行转运;③根际分泌物以及植物体内的蛋白质与有机酸等对纳米金属颗粒在植物中的生物转化起到重要作用;④纳米金属颗粒可以通过引起氧化应激或抑制营养元素吸收对植物产生毒性效应. 为此,提出未来研究展望:建议重点关注纳米金属颗粒在土壤中形态转变过程的耦合效应,以及各赋存形态在植物体内的运输途径、生物转化过程机制及其对植物生物效应的贡献等.      

地下水污染模拟模型的不确定性分析

为同时分析源汇项和水文地质参数不确定性对地下水污染数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺市某煤矸石堆放场为研究实例展开研究.首先以硫酸根离子作为模拟因子,建立该场地地下水污染数值模拟模型.然后,分别采用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析两种方法对模拟模型参数进行灵敏度分析并对比二者的结果,最终筛选出对模型输出结果影响较大的两个参数作为模型的随机参数.为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,分别对3口观测井应用克里格、核极限学习机、支持向量机和BP神经网络4种方法建立模拟模型的替代模型,根据这4种替代模型在不同井的拟合效果,为每口井优选出一个表现最好的替代模型,并利用优选出的替代模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析与风险评估.结果表明,在置信度为80%时,1,2,3号三口井浓度的置信区间分别为:211.48~845.04mg/L,0~406.98mg/L,231.42~958.37mg/L.此外,依据《地下水质量标准》和各井的污染物浓度分布函数曲线得出:1号井和3号井的水质达标Ⅴ类水的概率分别为90.1%和93.1%,2号井达标Ⅲ类水的概率为80.7%,藉此为地下水资源管理和污染防治提供合理依据.     

机器学习耦合受体模型揭示驱动因素对PM2.5的影响

PM_2.5主要受排放源、大气化学、气象条件等驱动因素的非线性影响,了解驱动因素对PM_2.5浓度的影响十分重要. 本研究基于南开大学大气环境综合观测超级站的逐时在线观测数据,耦合机器学习方法和受体模型,揭示了驱动因素的重要性以及对PM_2.5浓度的影响. 结果表明:① 2018年11月—2020年10月观测地点的PM_2.5浓度范围为3.21~291.80 μg/m3,采暖季PM_2.5浓度和化学组分均高于非采暖季. ②使用受体模型解析PM_2.5的来源及其贡献,发现观测期间二次源的贡献率(44.7%)最高,其他依次为燃煤源(23.6%)、机动车排放源(11.0%)、扬尘源(9.9%)、生物质燃烧源(7.2%),工业源的贡献率(3.6%)最小. ③利用随机森林-SHAP模型量化排放源、大气氧化能力、气象条件等驱动因素对PM_2.5浓度的影响,发现观测期间排放源对PM_2.5浓度的影响程度为54.3%,高于其他驱动因素;气象条件对PM_2.5浓度的影响程度次之,为32.4%;大气氧化能力对PM_2.5浓度的影响程度相对较低,为13.3%. 在采暖季和非采暖季,各驱动因素对PM_2.5浓度的重要性在排序上没有变化,然而驱动因素对PM_2.5浓度的影响程度有所不同. 采暖季排放源对PM_2.5浓度的影响程度高于非采暖季,采暖季大气压对PM_2.5浓度的影响程度低于非采暖季. 研究显示,排放源对PM_2.5的影响相对较大,气象条件和大气氧化能力对PM_2.5浓度的影响也不容忽视.      

典型工程纳米材料对微藻的毒性效应研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,工程纳米材料由于其良好的物理化学特性而广泛应用于各行各业。然而,在生产、使用和丢弃含有工程纳米材料产品的过程中不可避免地导致纳米材料释放到水环境中。工程纳米材料已在世界多地的水环境中被检测到,给水生态系统和人体健康带来潜在风险。由于水环境的复杂性,工程纳米材料在水体中的环境行为、毒性效应等生态风险还未得到充分的研究。本文以微藻为模型生物,总结了典型工程纳米材料,包括纳米金属、纳米氧化物、碳纳米材料以及量子点的毒性效应。探讨了工程纳米材料在水中的环境行为以及与其它污染物的复合毒性效应,讨论了工程纳米材料自身理化性质和环境因素对其毒性的影响。从生理指标和组学指标出发分析了工程纳米材料对微藻的毒性机制,并展望了工程纳米材料毒性研究的发展方向,以期为工程纳米材料的毒性评价提供一定的理论依据,促进纳米材料的绿色发展。