Using Scalar Models for Precautionary Assessments of Threatened Species

Abstract:  Scalar population models, commonly referred to as count-based models, are based on time-series data of population sizes and may be useful for screening-level ecological risk assessments when data for more complex models are not available. Appropriate use of such models for management purposes, however, requires understanding inherent biases that may exist in these models. Through a series of simulations, which compared predictions of risk of decline of scalar and matrix-based models, we examined whether discrepancies may arise from different dynamics displayed due to age structure and generation time. We also examined scalar and matrix-based population models of 18 real populations for potential patterns of bias in population viability estimates. In the simulation study, precautionary bias (i.e., overestimating risks of decline) of scalar models increased as a function of generation time. Models of real populations showed poor fit between scalar and matrix-based models, with scalar models predicting significantly higher risks of decline on average. The strength of this bias was not correlated with generation time, suggesting that additional sources of bias may be masking this relationship. Scalar models can be useful for screening-level assessments, which should in general be precautionary, but the potential shortfalls of these models should be considered before using them as a basis for management decisions.     

基于三维荧光光谱-平行因子技术联用的湖泊浮游藻化学分类学研究

浮游藻荧光分析技术因其能够实现现场、快速、低成本测定而受到广泛研究和应用.本研究以浮游藻活体三维荧光光谱(EEM)为基础,利用平行因子(PARAFAC)和CHEMTAX发展了浮游藻群落组成荧光分析技术.首先,将PARAFAC模型应用于23种浮游藻的EEM,通过残差分析、荧光成分谱形分析等方法确定浮游藻EEM由12个荧光成分组成;然后,利用Bayesian判别分析表明浮游藻12个荧光成分的组成具有明显的门类特征性;最后,以获得的12个荧光成分构建浮游藻"荧光成分比值矩阵",结合CHEMTAX建立浮游藻荧光识别分析技术.通过测试表明,该技术对531个单种藻样品的平均识别正确率是99.1%,其中,绿藻的识别正确率为97.5%,其余藻的识别正确率为100%.对于95个实验室混合样品,优势藻和次优势藻的平均识别正确率分别为98.5%和90.5%;测定的平均相对含量分别为69.7%和26.4%.结果表明,本研究所建立的EEM-PARAFAC-CHEMTAX方法能够实现浮游藻群落组成的快速定性定量测定.     

Extraction and characterization of bound extracellular polymeric substances from cultured pure cyanobacterium (Microcystis wesenbergii)

Preliminary characterization of bound extracellular polymeric substances（bEPS） of cyanobacteria is crucial to obtain a better understanding of the formation mechanism of cyanobacterial bloom. However,the characterization of bEPS can be affected by extraction methods. Five sets（including the control） of bEPS from Microcystis extracted by different methods were characterized using three-dimensional excitation and emission matrix（3DEEM） fluorescence spectroscopy combined chemical spectrophotometry; and the characterization results of bEPS samples were further compared. The agents used for extraction were NaOH,pure water and phosphate buffered saline（PBS） containing cationic exchange resins,and hot water. Extraction methods affected the fluorescence signals and intensities in the bEPS. Five fluorescence peaks were observed in the excitation and emission matrix fluorescence spectra of bEPS samples. Two peaks（peaks T1 and T2） present in all extractions were identified as protein-like fluorophores,two（peaks A and C） as humic-like fluorophores,and one（peak E） as a fulvic-like substance.Among these substances,the humic-like and fulvic-like fluorescences were only seen in the bEPS extracted with hot water. Also,NaOH solution extraction could result in strong fluorescence intensities compared to the other extraction methods. It was suggested that NaOH at pH 10.0 was the most appropriate method to extract bEPS from Microcystis. In addition,dialysis could affect the yields and characteristics of extracted bEPS during the determination process. These results will help us to explore the issues of cyanobacterial blooms.     

乌鲁木齐煤田灭火区混土种植基质配比试验研究

利用基质材料混合种子以改良种子生长环境成为生态修复中施工方便、生态修复效率较高的一种方法。基质组分和配比是研究中的重点,文章以乌鲁木齐煤田灭火区为研究区,选择粘合剂、保水剂、羊粪、复合肥、秸秆和铺设厚度,利用正交试验设置试验方案,通过植物指标的极差和方差分析,获取研究区生态恢复的优方案和基质对指标的影响,为乌鲁木齐煤田灭火区生态修复提供新的方法。结果表明:(1)对1个月后的盖度、高度和密度而言,E(秸秆)是植被盖度的主要影响因子,具有极显著性。B(保水剂)是高度和密度的主要影响因子,呈极显著性。(2)对4个月后的植被生物量和盖度、高度和密度而言,D(复合肥)是3个生物量指标和密度的主要影响因子。E(秸秆)是盖度和高度的主要影响因子,B(保水剂)、D(复合肥)、E(秸秆)和F(铺设厚度)对盖度和高度都具有显著影响。(3)利用综合平衡法,根据多数倾向和经济节约原则及因素对指标的重要程度,选择优方案为A3B2C5D4E4F3。     

辽河水体中溶解有机质的光谱初步研究

文章分析了辽河流域水体中溶解有机质的吸收光谱,荧光特性及其主要来源。对比紫外可见吸收和散射2种模型,结果表明DOM对紫外可见光既有吸收也有散射。运用平行因子分析法(parallel factor analysis,PARAFAC),对三维荧光激发-发射矩阵(EEM)进行分析,发现3种荧光团,包括1种类蛋白荧光团和2种类腐殖质荧光团。荧光指数(FIX)为1.60～2.10,初步认为此时段辽河流域DOM的来源为多重来源,生物源比重较大。大多数SUVA_(254)在1.22～2.82L/(mg·m)之间,同文献报导的来自于土壤或者高等植物的DOM相比,值相对较小,DOM的芳构化程度较低,进一步表明DOM来源以生物源为主。     

环境样品免疫检测基质效应分析与控制

免疫检测技术以其特异性强、灵敏度高、分析容量大、反应速度快、检测费用低廉等优点,逐渐成为环境样品大规模快速筛查和预警监测的首选技术.由于免疫检测无需样品预处理、能实现对样品的在线检测,因此环境样品中复杂的基质可能对免疫检测产生非常大的干扰和影响.以水环境中微囊藻毒素-LR的酶联免疫吸附试验（ELISA）检测为基础,系统地考察了环境样品中各种背景基质对ELISA检测的影响,评价了各个基质的影响规律和程度,并研究提出了相应的控制和消除各不利影响的方法,最后统一提出水环境样品免疫检测抗基质效应干扰的控制方案,即采用10×PBS＋1%BSA＋0.5%EDTA作为免疫检测反应的缓冲体系,能有效消除各基质效应对免疫检测的干扰.该方案同样适应于其它不需要对环境样品进行预处理的免疫检测技术.     

不同混合基体改进剂在涂钼石墨管测定细颗粒物中锡的应用研究

细颗粒物(PM2.5)是目前环境相关研究的焦点对象之一,但如何客观有效的分析检测细颗粒物的金属组分,却缺乏相关国家标准规范支撑,对应研究亦鲜见报道.利用美国PE公司AAnalyst600型石墨炉原子吸收仪进行实验,研究几种不同混合基体改进剂在涂钼石墨管石墨炉原子吸收法测定细颗粒物(PM2.5)中锡的影响,发现利用硝酸钯-钼酸铵混合溶液为基体改进剂测定锡,方法的相对标准偏差为1.8%~4.5%,空白回收率为95.4%~97.8%,实际样品回收率为87.3%~98.5%.能够满足国家实验室分析质控要求.适用于细颗粒物中微量锡的测定.     

臭氧-混凝交互作用对水体有机物的影响

研究臭氧在纯水和混凝剂[Al_2(SO_4)_3]溶液中残余浓度的变化;采用差异吸收分析(differential absorbance,DA)、三维荧光(three dimensional fluorescence excitation-emission matrix spectroscopy,3D-EEM)和气相色谱(gas chromatograph,GC)、总有机碳分析(total organic carbon analyser,TOC)等研究水体有机物(富里酸)光谱特征、有机物和消毒副产物(DBPs)生成量在预臭氧、预臭氧-混凝(POC)以及臭氧-混凝联用(OC)后的差异;研究臭氧和混凝联合作用对有机物氧化程度及其对DBPs生成的影响.结果表明POC与OC作用存在明显差别,臭氧与混凝剂Al_2(SO_4)_3存在交互作用.交互作用主要体现在:(1)臭氧-混凝联用时臭氧降解速率加快;且臭氧降解中自由基产量相对增加.当臭氧投量2 mg·L~(-1),Al3+含量为1 mg·L~(-1)、3 mg·L~(-1)时,自由基捕获量比单独臭氧分别高15.2%和23.9%.(2)联用和预臭氧-混凝对有机物反应的差异,体现在OC有机物去除率低于POC,二者对有机物的反应途径不同;进而导致有机物与消毒剂反应的差异以及DBPs生成的差异.联用对DOC的去除能力明显强于单独臭氧和单独混凝,但弱于预氧化-混凝.当O3浓度为1 mg·L~(-1)、Al3+1 mg·L~(-1)时POC处理后二氯乙酸生成势(DCAAFP)和三氯乙酸生成势(TCAAFP)分别为47μg·L~(-1)和20.5μg·L~(-1),三氯甲烷生成势(CFFP)为97.8μg·L~(-1),较原水分别降低51%、64.6%和41.5%;而相应臭氧-混凝处理后DCAAFP和TCAAFP分别为48.4μg·L~(-1)和21.4μg·L~(-1),CFFP为117.3μg·L~(-1);较原水分别降低49.6%、63%和29.5%.同等臭氧投量下,增加混凝剂的剂量,POC和OC处理效果的差异进一步扩大.为保证用水安全和处理效率,臭氧和混凝联用时对臭氧的浓度、投加位置、混凝剂的种类等都需要进一步的研究论证,慎重选择.     

新乡冬季PM2.5中金属元素与水溶性离子年际变化及其来源解析

为了探究新乡地区年际间冬季PM_(2.5)组分的变化特征和污染来源,于2015年冬季和2016年冬季分别在新乡市区进行连续1个月的膜采样,测定PM_(2.5)质量浓度、金属元素含量及其水溶性离子成分含量,并结合气象因素进行分析.结果表明,新乡地区2015年和2016年冬季采样期间PM_(2.5)的质量浓度日均值分别为226μg·m~(-3)和224μg·m~(-3),污染水平较高.观测期间,新乡冬季PM_(2.5)中Cd和Pb金属元素富集明显,富集因子超过1000.且与2015年相比,2016年金属元素(除Ag和Ni)浓度下降约7. 83%～73. 33%,富集程度均趋于降低.水溶性离子以SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+这3种为主,2016年在PM_(2.5)中占比上升25. 1%.综合两种成分分析,新乡地区的PM_(2.5)污染呈现出金属污染向二次水溶性离子污染转移的趋势.综合PCA和PMF源解析结果显示,新乡市冬季有4种主要排放源,即尘土、二次源、工业源和化石燃料燃烧源,2015年冬季主要来源是土壤和建筑扬尘混合源,贡献率37. 46%,2016年主要来源是交通及工业生产中的二次气溶胶污染源,贡献率为34. 94%.     

机械原因飞行事故诱因的分析与预测研究

为更好地预防机械原因飞行事故,提高安全管理和决策的水平,提出机械原因飞行事故诱因的分析与预测方法。首先借鉴"瑞士奶酪"模型的思想,建立了机械原因飞行事故诱因分析分类体系;而后构建了事故的二进制矩阵,通过进行比例矩阵分析和单一聚类分析来辨识重要的单诱因、两两诱因组合和事故主要诱发模式;最后采用Bootstrap方法对其进行预测。结果表明:所提出的方法能够辨识出机械原因飞行事故中的重要单诱因、两两诱因组合和主要诱发模式,并对其做出较为准确的预测,进而对制订事故防控预案,预防此类事故的发生具有重要意义。