森林与大气污染

综述了森林对大气污染净化及大气污染对森林危害,分析了森林吸收、中和的机理和大气污染物污染森林植物的作用机理。对大气污染作用于森林植物的阈值进行了讨论,指出高于该值时影响污染危害的因素。     

基于机器学习方法的上海市暴雨内涝灾情预测模型研究

本文基于区域灾害系统理论,综合考虑致灾因子、暴露度和脆弱性,提出了一套暴雨内涝灾情预测指标体系;在此基础上利用上海市应急联动中心110接报暴雨内涝灾情数据,构建了暴雨内涝灾情预测BP模型(Back Propagation Model)和XGBoost模型(Extreme Gradient Boosting Model),并对比分析了预测模型效果,实现对上海市暴雨过程内涝灾情数量预测;最后对内涝灾情影响等级进行阈值划分,以期为暴雨内涝影响预报与风险预警业务、服务及灾害管理提供技术支撑。结果表明:1)综合考虑致灾因子、暴露度、脆弱性指标且不经主成分分析降维的指标组合作为暴雨内涝灾情预测指标体系时,BP模型和XGBoost模型的预测精度最优;2)全量样本XGBoost模型总体表现最优,暴雨内涝灾情的右偏分布和内涝灾情的异常高值均对XGBoost模型预测误差有不同程度的贡献;3)综合评价法在历史灾情百分位法和模拟灾情百分位法基础上,结合多年业务实践经验和用户对于110灾情的处置承受力对暴雨内涝灾情进行阈值划分,在实际应用中具有一定参考意义。     

土壤中铜生态阈值的影响因素及其预测模型

利用中国土壤的铜毒理学数据通过物种敏感性分布法推导了土壤中铜的不同风险水平(P%)的毒害浓度值(P% Hazardous concentration, HCp),并利用淋洗―老化因子校正HCp获得不同土地类型土壤中铜的生态阈值,探讨了土壤性质对铜生态阈值的影响并建立了两者之间的量化关系.结果表明,土壤性质对铜的生态阈值有显著影响,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)是影响土壤铜生态阈值的最主要因子,可达铜生态阈值变异的80%以上.基于土壤pH值和CEC的两因子回归模型能较好地预测铜生态阈值,其决定系数R2为0.820~0.913;增加土壤有机碳含量(OC)的三因子模型具有更高的准确性,其决定系数R2为0.852~0.988.研究结果可为科学合理地进行土壤中铜的生态风险评价和建立土壤环境质量标准提供依据.     

浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响及阈值

为全面了解浑太河不同水生态区营养盐对底栖硅藻的影响状况及进行底栖硅藻群落的保护,本研究对3个水生态区共287个采样点的营养盐因子(NH_4~+-N、TP)及底栖硅藻群落进行调查分析,并通过局部加权回归散点修匀法(locally weighted scatterplot smoothing,LOWESS)探究了底栖硅藻群落的NH_4~+-N、TP保护阈值.结果表明:(1)浑太河3个水生态区NH_4~+-N、TP浓度差异性显著并呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的趋势.(2)底栖硅藻特征指标[运动性硅藻百分比、敏感性硅藻百分比、具柄硅藻百分比、Pielou均匀度指数、特定污染敏感指数(specific polluosensitivity index,IPS)、硅藻生物指数(biological diatom index,IBD)、硅藻属指数(generic diatom index,IDG)]均在3个水生态区间存在差异,运动性硅藻百分比呈现出水生态Ⅰ区水生态Ⅱ区水生态Ⅲ区的变化,而其余6个生物参数的变化与之相反,表明水生态Ⅲ区底栖硅藻受到的干扰最大,水生态Ⅰ区最小.(3)经LOWESS拟合和独立样本T检验,发现3个水生态区底栖硅藻的NH_4~+-N、TP保护阈值不同,水生态Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的NH_4~+-N阈值分别为0.13、0.30、1.98 mg·L~(-1),TP阈值分别为0.04、0.06、0.20 mg·L~(-1).本研究可为浑太河3个水生态区底栖硅藻群落的保护和水生态区管理提供理论依据.     

土壤中铜生态阈值的影响因素及其预测模型

利用中国土壤的铜毒理学数据通过物种敏感性分布法推导了土壤中铜的不同风险水平(P%)的毒害浓度值(P%Hazardous concentration,HCp),并利用淋洗―老化因子校正HCp获得不同土地类型土壤中铜的生态阈值,探讨了土壤性质对铜生态阈值的影响并建立了两者之间的量化关系.结果表明,土壤性质对铜的生态阈值有显著影响,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)是影响土壤铜生态阈值的最主要因子,可达铜生态阈值变异的80%以上.基于土壤pH值和CEC的两因子回归模型能较好地预测铜生态阈值,其决定系数R2为0.820~0.913;增加土壤有机碳含量(OC)的三因子模型具有更高的准确性,其决定系数R2为0.852~0.988.研究结果可为科学合理地进行土壤中铜的生态风险评价和建立土壤环境质量标准提供依据.     

一种新的生物监测方法研究

以孵化好的Ⅱ-Ⅲ期卤虫为受试生物,实验研究了K2Cr2O7、HgCl2、As2O3、KCN、六六六、苯酚、苯7种物质对卤虫的中毒阚值和LC50-24hr(Leathal、Concentration 50-24 hours,24小时半致死浓度)的测定,阐明了该方法具有操作简便、快速、覆盖面宽、技术易掌握、所需设备不复杂等特点.     

盘锦地区稻田田面水氮素动态变化及化学氮肥投入阈值研究

以水稻为供试作物,水稻土为供试土壤,采用田间定位试验的方法,以施肥后田面水中的总氮（TN）、NH4^＋-N和NO3^--N浓度为指标,进行了施氮后田面水中氮素释放规律研究。结果表明,施肥后田面水中的总氮（TN）、NH4＋-N和NO3--N浓度随着施肥量的增加而增加,随着时间的推移三者的浓度呈先上升后下降的趋势,一周后趋于稳定;以氮素表观盈余率和植株吸氮量为指标,从环境安全角度研究水稻生产化学氮肥投入阈值,初步确定试验区环境安全化学氮肥投入阈值为189.22～218.98 kg·hm^-2;以水稻产量为指标,进行了粮食安全氮肥投入阈值研究,初步确定试验区水稻生产粮食安全化学氮肥投入阈值为202.24～288.89 kg·hm^-2。综合考虑粮食安全和环境安全,试验区化学氮肥投入阈值为202.24～218.98 kg·hm^-2。     

纳米ZnO胁迫下SBBR污染物去除性能及微生物群落响应

为探究生物膜处理系统对纳米ZnO的耐受性能,构建序批式生物膜反应器（SBBR）开展纳米ZnO对生物膜的胁迫试验.计算纳米ZnO在生物膜中的累积量,研究其对有机物、氮、磷的去除性能影响,判定SBBR对纳米ZnO的耐受阈值.通过测定生物量、微生物活性及群落结构变化,分析微生物群落对纳米ZnO的响应.结果表明：低浓度（1~10mg/L）纳米ZnO对COD、NH₄⁺-N、溶解性磷（SOP）去除无显著影响,但5mg/L纳米ZnO对微生物代谢速率和生物活性产生促进作用.纳米ZnO浓度逐增至50mg/L,对生物量、微生物活性抑制作用增强,COD、NH₄⁺-N、SOP去除率分别下降26.45%、57.83%和43.50%.纳米ZnO的胁迫对SBBR中COD去除性能影响最小,对NH₄⁺-N影响较大.COD所指示SBBR的纳米ZnO耐受阈值为911.49mg,而NH₄⁺-N、SOP所指示的耐受阈值为579.83mg.纳米ZnO的胁迫降低了系统中微生物群落的多样性,改变了群落结构组成,Proteobacteria和Chlorofiexi相对丰度由21.09%和7.03%分别降至8.00%和2.60%,致使NH₄⁺-N去除受到显著抑制;Patescibacteria丰度由9.33%突增至56.64%,为有机物的去除起到至关重要的作用.污染物去除性能及微生物活性表明,SBBR生物膜系统对纳米ZnO的耐受性强于活性污泥法.     

从田块到水体：基于源-流-汇理念的非点源污染全过程核算方法

目前,国内外已开展了大量农业非点源污染核算研究,但大部分经验模型缺乏对非点源污染入水体过程的考虑,而机理模型则受到资料限制,大尺度应用难度较大.针对传统研究面临的未考虑入水体过程、难以精细化模拟等核心问题,本研究基于源-流-汇理念和栅格汇流算法,构建了耦合源负荷核算、入水体过程核算、植被截留核算等模块的农业非点源污染物全过程核算方法(Grid confluence based agricultural nonpoint source pollution calculation method,GC-ANPSM).案例研究表明,GC-ANPSM方法具有较好的适用性,径流模拟误差为24.3%,总氮模拟误差为9.78%.该方法可为少监测资料地区的农业非点源污染物全过程核算提供理论和技术基础,同时为制定农业环境保护政策提供决策依据.