生理毒代动力学模型及其在有机污染物水生生态毒理研究中的应用

人类生产和生活使用各种人工合成的化学品,种类和数量急剧增长,对生态系统和人体健康造成了极大威胁。因此,亟需采用高效的方法对数量巨大的化合物进行毒性评价。对生理毒代动力学(PBTK)模型的建立过程及其在污染物生态毒理研究中的应用进行了综述。PBTK模型,又称生理药代动力学(PBPK)模型,是利用生理学和解剖学等原理,将生物体简化为用血流连接的肝、肾和脂肪等各组织器官房室,模拟化合物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。模型参数包括生理参数和生化参数2个部分,可用MATLAB等软件进行模拟。模型已应用于数百余种有机污染物在鱼体等水生生物体的毒代动力学模拟。已有模拟结果能够预测化合物在生物体内的有效剂量,对化合物毒性进行评估,并可用于不同物种、不同剂量和不同暴露途径间的外推,有力推进了污染物生态毒理研究工作的开展。     

水生生物对三唑磷的物种敏感度分布研究

针对水环境中日益严重的有机磷农药污染问题,选择广泛使用的三唑磷作为研究对象,利用其对水生生态系统中不同营养层次生物物种的半数效应浓度(median effective concentration, EC₅₀),建立了基于对数-逻辑斯蒂分布的水生生物物种敏感度分布(species sensitivity distribution, SSD)模型,并采用概率图和吻合度检验方法对该模型进行了检验和评价.结果表明,水生生物对三唑磷的 SSD 服从对数-逻辑斯蒂分布,其参数为 α=-0.4788±0.2381,β=0.7546±0.1078.基于该 SSD 模型,获得三唑磷的 5% 危害浓度(hazardous concentration for 5% of the species, HC₅)值为 1.992×10^-3 mg/L,并推导出三唑磷的最大浓度基准值(criteria maximum concentration, CMC)值为 9.96×10^-4 mg/L.对 HC₅、CMC 与单一物种的安全浓度的比较研究指出,基于 SSD 方法制定环境质量标准更为严格,也更接近于真实的生态环境.另外,根据渤海莱州湾海域中三唑磷的监测数据,预测了其对物种的潜在影响比例(potentially affected fraction, PAF)为 0.36%,对该水域生态环境的影响处于较低风险水平.     

基于模糊数学的场地重金属污染风险综合评价

在传统土壤评价方法的理论基础上,参考模糊数学的架构,建立了由风险因素集、风险评价集、隶属度函数、评估矩阵和权重系数组成的评价模型,最终形成了一套场地重金属污染风险的综合评价方法.选取安徽铜陵某冶炼厂作为研究场地,分析场地土壤中重金属的污染情况并验证该评价模型的科学性.结果表明,研究场地内表层土壤重金属含量平均值分别为As(1382mg/kg)、Cd(64.9mg/kg)、Cu(4973mg/kg)、Pb(3403mg/kg),As和Pb污染严重.相比于传统土壤评价方法,综合评价方法考虑重金属的人体健康风险、地下水迁移风险和生态风险3个方面,插值后不同风险所占面积比例为安全(25.3%)、低风险(5.86%)、中风险(9.00%)、高风险(59.9%).与内梅罗指数法对比,综合评价风险结果中的高风险区域面积下降了9.50%,而中风险、低风险和安全区域的面积则分别上升了约3.54%、3.83%和1.20%,整体风险有所降低.与传统土壤评价方法对比,基于模糊数学模型的综合评价方法不局限于重金属总量单一因素对土壤污染风险水平的限制,根据场地实际情况及土地二次利用途径对其进行更加详细的污染风险评...     

水源水库藻类功能群落演替特征及水质评价

为了解水源水库的藻类功能群落时空演替特征及水质变化,以李家河水库为例, 2018年9月～2019年6月对藻类及水质因子开展连续监测,采用功能类群划分方法对水库藻类进行了识别与分类,探讨了藻类功能群落与水质间关系,并结合WQI指数法进行水质评价.结果表明,本研究共获得藻类56种,隶属于4门28属,可划分为15个功能群类,其中优势藻类功能群落分别为B、 D、 G、 J、 L₀、Mp、 P、 W₁和X₁;李家河水库藻类结构呈现明显的季节性特征,混合期藻密度明显低于分层期,其中混合期的主要功能藻种为小球藻和小环藻,分层期的主要功能藻种为舟形藻和针杆藻.冗余分析(RDA)表明,水温、混合层深度和RWCS指数是驱动藻类演替的主要因子;WQI分析结果显示李家河水体水质为"良好",混合期水质略好于分层期.本研究指出扬水曝气系统可改变藻类功能群落的演替特征,有效改善水源水库水质,保障了饮水供水安全.     

长江表层土壤多氯联苯污染特征及风险评价

采用气质联用仪（GC-MS）对长江流域13个干流断面及18个支流断面处沿岸表层土壤样品中的多氯联苯（PCBs）进行测定,分析其残留特征、污染来源和健康风险.结果表明,长江流域表层土中ΣPCBs的含量范围为：1.05~50.11ng/g dw,平均值为5.71ng/g dw,含量处于较低污染水平.干流的PCBs含量从上游到下游呈现逐渐增大的趋势,且PCBs在宜昌、岳阳、武汉、重庆等二三线城市总含量较高.PCB 17,PCB 18,PCB 44,PCB 74,PCB 87的检出率较高,三氯联苯、四氯联苯是主要的同系物,表明长江流域表层土壤主要以低氯联苯污染为主.主成分分析表明研究区域PCBs主要来自于1号国产变压器油、Aorclor 1242、1248、大气沉降及地表径流的混合污染源;对长江流域表层土壤健康风险评价表明,PCBs存在较小健康风险,呼吸摄入潜在风险低于经口摄入及皮肤接触.     

均质滤料过滤截污模型研究

对均质滤料过滤进行了分析，采用毛细管模型研究过滤水流，给出毛细管中剪切应力的分布，通过毛细管中颗粒物的受力分析，求得颗粒与毛细管壁间的物理化学作用力。对颗粒在毛细管在毛细管中运动的受力平衡进行分析简化，得到了截污饮和时滤床中孔隙率的计算公式，由此可以计算出均质滤床的最大截污能力，即：清洁滤床的孔隙率与孢和孔隙率之差乘以滤床的体积。     

近15a江苏省水源涵养功能时空变化与影响因素探析

定量评估生态系统服务功能是合理利用自然资源、促进人地关系与可持续发展的基础。以江苏省为研究区,基于InVEST模型产水模块,定量分析了江苏省2000~2015年产水功能和水源涵养功能的时空变化特征,并采用回归分析和主成分分析法评估了水源涵养功能与社会经济要素之间的关系。结果表明：（1）江苏省多年平均产水量为571×108 m³/a,水源涵养总量78.39×108 m³/a;（2）2000~2010年江苏省水源涵养功能呈下降趋势,2010~2015年有所回升,考虑到降水因素,江苏省实际水源涵养功能持续降低;（3）土地利用变化使15a来水源涵养功能下降15.2×108 m³,降低幅度为16.9%;（4）流域尺度上水源涵养功能与江苏社会经济因素相关关系不显著。研究结果可以为土地利用优化、流域水资源管理提供科学参考和支持。     

基于变权灰色云模型的江苏省水环境系统脆弱性评价

水环境系统脆弱性是水资源利用与生态环境研究的热点问题,通过研究水环境系统的内在机理,综合考虑影响水环境系统脆弱性的资源、环境、经济、社会等因素,借助驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）框架构建水环境系统脆弱性评价指标体系。在此基础上,构建基于变权灰色云模型的评价方法,对2004~2014年江苏省水环境系统脆弱性进行评价。结果表明：2004~2014年水环境系统脆弱性指数由47.056提高到63.210,脆弱性等级由“重度脆弱”演化为“中度脆弱”,并长期维持在“中度脆弱的”等级,2014年出现了向“轻度脆弱”状态转变的趋势。分析各个子系统对水环境系统脆弱性影响程度可知,影响子系统和响应子系统对江苏省水环境脆弱性系统的影响程度逐年增加;而压力子系统和管理子系统对水环境系统脆弱性的影响程度逐年下降;其它子系统对水环境系统脆弱性的影响维持在一定水平小幅度波动。     

基于熵权TOPSIS模型的土地利用多功能性诊断

从经济、社会和生态3个方面出发构建土地利用多功能性评价指标体系,应用熵权TOPSIS模型对江苏省近年来土地利用多功能性进行诊断分析可以优化区域土地的合理开发,提高土地利用效率,为促进区域的可持续发展提供有效依据。研究结果表明：2006~2016年江苏省土地利用综合功能经历了一般—良好的发展阶段,综合功能在不断优化;经济功能经历了较差—一般—良好—优秀—良好的发展阶段,虽然有所波动,但其依旧呈增长态势;社会功能经历了较差—一般—良好—优秀的发展阶段,呈现出持续稳步提高趋势;生态功能经历了一般—良好—一般的发展趋势,整体呈下降趋势。另外土地利用的经济功能和社会功能子目标的障碍度在逐年下降,对目前江苏省土地利用有效性起制约作用的主要是生态功能,应减少废水排放和工业固体废弃物等污染造成的生态破坏,加强水资源的保护,同时缩小城乡差距,推进城乡融合,促进土地利用过程中经济、社会和生态功能的协调发展。     

Challenges for modelling and integrating environmental performances in concept design: the case of an automotive component lightweighting

The objective of this paper is to discuss the main barriers for modelling and integrating the environmental performances in the automotive concept design. Incorporating environmental assessment in the early design phase of a vehicle component is known as an important challenge that car makers need to face in order to develop more sustainable design solutions; in this regard, the Life Cycle Assessment is the most widespread methodology for the environmental assessment and comparison of alternatives. The present work illustrates the combination of such methodology with the traditional design procedure at two different levels of the component design phase, material choice and concept design. In particular, the potential benefits originated by a lightweight solution for the automotive component Throttle Body are evaluated by considering environmental and technical implications at the same level. The case study shows that a multi-disciplinary approach for design effectively allows the integration of the environmental issue in the company’s established procedures. However, interpretation of results is still a challenging aspect due to the inevitable contradicting elements which should not discourage to develop comprehensive sustainability assessment within the early design stage.