南京城市大气氨-铵的高频演化及其气粒转化机制

本研究于2018年秋季利用在线气体和气溶胶组分监测仪以高时间分辨率连续测定南京市大气中的气体(主要是NH_3)与二次无机气溶胶(主要是NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-))浓度,借此研究污染和非污染期城市大气NH_3和NH_4~+的演化规律,进而探讨NH_3-NH_4~+气粒转化过程中的化学机制.结果表明,观测期间NH_3和NH_4~+浓度的平均值(±1σ)分别为(15. 3±6. 7)μg·m-3和(11. 3±7. 8)μg·m-3,且日变化在污染和非污染事件中呈现出显著的差异.综合在线观测的NH_3和NH_4~+浓度数据,通过计算潜在源贡献因子,分析了NH_3和NH_4~+的潜在贡献源区在重污染过程受长距离污染传输影响较小,证明城市也是NH_3排放的重要热点地区.进一步分析发现,NH_3-NH_4~+的气粒转化是影响NH_3和NH_4~+日变化的主要驱动因子.具体体现在:低温、高湿(温度在7. 5～12. 5℃,湿度在50%～90%)时,NH_3和NH_4~+的气固转化速度较快,NH_3与酸性物质反应生成更多的NH_4~+,使得(NH4)2SO4和NH4NO3的形成从而导致污染事件的加剧.研究结果有助于厘清城市大气NH_3的来源和转化机制及其对颗粒物的潜在贡献.     

夏秋季宁波市气态元素汞(GEM)污染特征及潜在源区贡献分析

气态元素汞(gaseous elemental mercury,GEM)是普遍存在于大气中的对生物体有害的重金属元素其化学性质稳定,在大气中停留时间长,可随气团长距离输送属于全球性污染物.本研究于2017年夏秋季对宁波市大气GEM、常规污染物和气象参数进行综合观测,研究沿海地区GEM受人为源和自然源共同作用下的迁移转化规律及潜在源贡献来源.结果表明:①观测期间大气GEM的平均质量浓度为(2.32±0.90) ng·m~(-3),变化范围为0.97～10.95 ng·m~(-3),且夏季低于秋季.②GEM、O_3和GOM在夏季、秋季、晴天和阴雨天的日内浓度变化表明,高浓度的O_3和强烈的光照可加速GEM发生光化学反应,GEM在晴天的光化学氧化强度高于阴雨天.③相关性分析表明,GEM与PM_(2.5)(R=0.65,P0.01)、PM_(10)(R=0.47,P0.01)、NO_2(R=0.46,P0.01)和CO(R=0.57,P0.01)呈显著正相关关系,其来源与化石燃料等物质燃烧有关.④O_3等光化学氧化剂的浓度、GEM在颗粒物上的气粒分配及PM_(2.5)、水汽和NO_2的消光效应,可对GEM光化学氧化速率产生重要影响.⑤潜在源贡献分析(potential source contribution function analysis,PSCF)结果表明夏季浙江省北部(包含宁波市)、西北部,安徽省南部和江西省大部分地区构成一个三角形区域是NBUEORS大气GEM的潜在源贡献区域,且本地源、区域源和长距离源输送对GEM污染均具有重要影响.秋季的潜在源贡献区域主要为浙江省北部区域,范围小于夏季.GEM主要来自本地源和区域源输送影响.因此,针对大气GEM污染的控制,需要跨省的区域联防联控,综合治理,方可有效减轻大气汞的污染.     

中国八大综合经济区能源生态效率测度及其驱动因素

为促进能源、经济、社会与生态环境的绿色可持续发展,将经济、社会福利等期望产出与生态环境污染非期望产出纳入能源生态效率测度框架,运用基于Shephard能源距离函数的随机前沿模型,从区域研究视角出发分析中国八大综合经济区能源生态效率演变趋势,并探讨其驱动因素的作用机制.结果显示：样本期内全国能源生态效率均值为0.5839,整体水平偏低,且呈现显著的空间非均衡分布特征.八大综合经济区能源生态效率水平呈现由沿海向内陆逐渐递减的发展态势.南部、东部和北部等沿海经济区能源生态效率均值分别为0.6941、0.6213、0.6087,位居前列;西南、黄河中游、长江中游以及东北等经济区次之,能源生态效率均值分别为0.5803、0.5720、0.5623、0.5537;西北经济区能源生态效率均值为0.5087,位列末位.经济发展水平与能源消费结构的估计系数分别为0.0459、0.0747,对能源生态效率的提高具有抑制作用;产业结构、城镇化水平以及环境规制的估计系数分别为-0.9339、-0.6197、-0.0387,对能源生态效率的提高具有促进作用.     

妫水河湿地植物作用及调水水质响应模拟

本文基于湿地植物在河流湖泊中的物理、生化反应机制,应用MIKE21中EcoLab的编辑功能,建立湿地植物的水质模块,将植物的阻流、产氧、耗氧及微生物和植物吸收营养盐过程参与计算中,耦合湿地水动力实现水质模拟.在对妫水河表流湿地调研及监测基础上,建立妫水河下游与三里河的模型,考虑湿地植物类型、分布及水量变化下的植物有效面积等作用,定量研究工程尺度上河流湿地水动力及水质净化效果.计算中采用实测数据率定湿地植物对水质作用的关键参数,并对模拟结果进行验证.通过模拟,无循环系统对支流三里河及上游调水时,岸带湿地建设后相比建设前,下游出口处氨氮、磷酸盐和总氮的浓度下降了14.29%、 33.33%和20.00%;循环系统运行后,三里河和妫水河上游流量分别增加0.4 m~3·s~(-1),使得部分河段水位抬升,断面平均流速略有增加,三里河和妫水河的有效湿地覆盖率分别增加了144.44%和13.16%,出水口处水质与工程前相比,氨氮、磷酸盐和总氮分别下降了35.71%、 50.00%和46.67%,循环体系的建设加强了湿地净化功能.模型有机地将湿地植物分布融合进模型水质计算中,为河湖湿地生态修复、方案设计和水利调控等综合措施下的水质响应研究提供了模型方法和技术支撑.     

2015~2020年海南省臭氧时空变化及其成因分析

基于2015～2020年海南省32个大气环境监测站监测数据,以及同期的常规气象观测资料,采用经验正交函数分解方法（EOF）、气候倾向率和趋势系数分析等方法,探讨了海南省O₃-8h（最大8 h平均）时空分布特征,及其与前体物和气象因子的关系.结果表明,海南省ρ（O₃-8h）呈北部和西部偏高,中部、东部和南部偏低的分布特征,最高值出现在东方市(91.5μg·m^-3). 2015～2020年共有12个市县ρ（O₃-8h）呈下降趋势,其中有6个市县达到了95%的信度检验.ρ（O₃-8h）季节变化特征明显,秋季最高,春季和冬季次之,夏季最低.秋季ρ（O₃-8h）表现为上升趋势,而其余三季为下降趋势. EOF分解的前两个特征向量场的累积方差为72.58%,能够较好地描述ρ（O₃-8h）的主要分布特征.第一模态体现了ρ（O₃-8h）变化的一致性,第二模态体现了地区性差异.ρ（O₃-8h）的变化与前体物和气...     

高原生境不同水力停留时间下A2/O工艺活性污泥微生物代谢机制研究

在高原生境下构建不同水力停留时间(HRT)运行工况的A²/O系统,结合水质分析及对好氧池活性污泥的16S rRNA基因测序,对微生物优势菌属功能和代谢途径进行研究。结果表明:高原生境下HRT为26.25 h时A²/O工艺处理效果总体最好,微生物优势菌属代谢功能以有机物降解、反硝化脱氮和聚磷菌除磷为主,代谢途径以碳氮磷代谢为主;在高原生境下,应对外界环境变化的细菌双组分调节功能(ko02020)丰度较大,该代谢途径在适应环境变化中有显著作用,是高原生境下的优势代谢途径;微生物细胞中rpoE基因丰度偏大,为微生物适应高原环境提供了保障。HRT为26.25 h时微生物功能基因总丰度最大,可见26.25 h是高原生境下A²/O工艺最佳HRT运行工况。     

郑州市大气PM2.5中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

为了研究城市大气PM_2.5中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_2.5中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、 Zn、 Mn、 Pb、 Cu、 As、 Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、 As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.     

Role of competition in phytoplankton population for the occurrence and control of plankton bloom in the presence of environmental fluctuations

Termination of harmful algal blooms (HABs) and coexistence of phytoplankton–zooplankton populations are of great importance to human health, ecosystem, environment, tourism and fisheries. In this paper, we propose a three component model consisting of non-toxic phytoplankton (NTP), toxin producing phytoplankton (TPP) and zooplankton (Z). The growth of zooplankton species is assume to reduce due to toxic chemicals released by TPP population. We have extended the model proposed by Chattopadhyay et al. [Chattopadhyay, J., Sarkar, R.R., Pal, S., 2004. Mathematical modelling of harmful algal blooms supported by experimental findings. Ecol. Comp. 1, 225–235] by including competition terms between TPP and NTP. We observe the effect of competition factors both in the presence and absence of the environmental fluctuation. From our field as well as model analysis we observe that competition helps in the coexistence of the species, but if the effect of competition is very high on the TPP population, it results in planktonic bloom. It is shown that the coexistence equilibrium loses its stability when the competition coefficient crosses a critical value and resulting Hopf-bifurcation around the positive equilibrium depicting oscillations phenomena of the populations.     

Invasive species impacts on ecosystem structure and function: A comparison of Oneida Lake, New York, USA, before and after zebra mussel invasion

Exotic species invasion is widely considered to affect ecosystem structure and function. Yet, few contemporary approaches can assess the effects of exotic species invasion at such an inclusive level. Our research presents one of the first attempts to examine the effects of an exotic species at the ecosystem level in a quantifiable manner. We used ecological network analysis (ENA) and a social network analysis (SNA) method called cohesion analysis to examine the effect of zebra mussel (Dreissena polymorpha) invasion on the Oneida Lake, New York, USA, food web. We used ENA to quantify ecosystem function through an analysis of food web carbon transfer that explicitly incorporated flow over all food web paths (direct and indirect). The cohesion analysis assessed ecosystem structure through an organization of food web members into subgroups of strongly interacting predators and prey. Our analysis detected effects of zebra mussel invasion throughout the entire Oneida Lake food web, including changes in trophic flow efficiency (i.e., carbon flow among trophic levels) and alterations of food web organization (i.e., paths of carbon flow) and ecosystem activity (i.e., total carbon flow). ENA indicated that zebra mussels altered food web function by shunting carbon from pelagic to benthic pathways, increasing dissipative flow loss, and decreasing ecosystem activity. SNA revealed the strength of zebra mussel perturbation as evidenced by a reorganization of food web subgroup structure, with a decrease in importance of pelagic pathways, a concomitant rise of benthic pathways, and a reorganization of interactions between top predator fish. Together, these analyses allowed for a holistic understanding of the effects of zebra mussel invasion on the Oneida Lake food web.     

四溴二苯醚对人甲状腺细胞功能的影响

为研究四溴二苯醚(BDE-47)对原代培养人甲状腺细胞功能的影响,分别用浓度为10-12、10-10和10-8mol·L-1的BDE-47处理原代人甲状腺滤泡上皮细胞(TEC)24h,采用化学发光酶联免疫检测法检测细胞上清液中甲状腺球蛋白(Tg)的浓度,半定量逆转录聚合酶链反应技术检测功能相关的Tg基因和双链复合蛋白8(Pax-8)基因的表达.结果表明,10-12、10-10mol·L-1暴露组Tg分泌量较对照组显著减少(p<0.05),而10-8mol·L-1BDE-47组Tg分泌量与对照组无显著性差异(p>0.05).甲状腺功能相关Tg基因和Pax-8基因的表达量随BDE-47浓度的增加而显著降低(p<0.05),呈明显的剂量-效应关系.以上结果提示,BDE-47对离体培养的原代人甲状腺细胞的功能具有抑制作用,甲状腺功能相关Tg基因和Pax-8基因的表达下调可能是其作用机制之一.