风险污染物短期高剂量暴露下的生态风险评估方法

水污染事故的短期高剂量暴露造成的急性生态危害及水生生物安全问题成为人们研究的重点,但我国以往的水污染事故,多采用地表水环境质量标准和生活饮用水卫生标准来判断水体是否安全,缺乏对水生生物保护的安全效应阈值或风险值.国外在水生生物保护方面,虽然限定了一些风险污染物对水生生物的安全效应阈值或称为无效应阈值或风险值,但其无效应阈值的计算是基于长期暴露下的慢性毒性值,其生态风险值也是基于长期暴露下的风险,缺少对水污染事件短期高剂量暴露下化学品的阈值限定及风险评估.本研究结合常规生态风险评价的理念及美国EPA短期暴露情况下保护水生生物基准值的制定方法,探讨了水污染事件的短期高剂量暴露情况下风险污染物的生态风险评价及生态效应阈值的计算方法,并进行了实例应用,同时对建立我国水污染事故生态风险评估方法体系提出了建议.     

Validation of a conductometric bienzyme biosensor for the detection of proteins as marker of organic matter in river samples

This article describes a conductometric bi-layer based bienzyme biosensor for the detection of proteins as a marker of organic matter in rivers. Proteins were chosen to be used as indicators of urban pollution. The working mechanism of the bienzyme biosensor is based on the enzymatic hydrolysis of proteins into several fractions (peptides and amino acids), which results in a local conductivity change depending of the concentration of proteins. In this work, we began with the optimization of biosensor response using bovine serum albumin (BSA) as standard protein. For this objective seven enzymatic biosensors were prepared: four enzymatic sensors with only one layer of enzyme (proteinase K, trypsin, pronase or protease X) and three other enzymatic sensors with two layers (first layer: membrane containing proteinase K; second layer: one of the three other enzymes: trypsin, pronase or protease X). The biosensors were obtained through the deposition of enzymatic layers and the cross-linking process between enzymes and BSA in saturated glutaraldehyde vapour. The response of the various biosensors, described previously, were compared with the values of total organic carbon (TOC), and those of organic nitrogen (Norg), as determined by the laboratory accredits (CEMAGREF of Lyon) using the traditional method of analysis (NF EN 1484, infrared spectroscopy) and (NF EN 25663, mineralization/colorimetry assay) respectively for each water sample obtained from di erent sites in Lyon (France). The linear correlations obtained with the response of the seven biosensors showed the most important indices of correlations for the biosensor with two enzymatic layers: proteinase K + pronase (pkp). The optimum conditions for the preparation of the pkp biosensor increased the sensitivity and gave a limit of quantification of 0.583 g/L for TOC and 0.218 g/L for Norg in water samples. This sensor shows good reproducibility (2.28%), a capacity to be used at temperatures range 10– 30°C (depending on the season) and moreover a long lifetime (5 weeks).     

基坑开挖过程坑侧土体应力路径试验研究北大核心CSCD

随着基坑的开挖,基坑侧壁土体的竖向应力不变而侧向应力减小,侧壁土压力由静止土压力逐步向主动土压力变化。基于基坑开挖前、开挖过程及支护结构作用后坑侧土体的应力变化情况,开展了常规三轴固结不排水剪切试验、K0固结不排水剪切试验、K0固结侧向卸荷试验和不等压固结侧向卸荷不排水剪切试验等多种室内试验,对比分析了不同应力路径条件下土体的应力应变曲线、抗剪强度及孔隙水压力变化特征,总结了基坑开挖过程复杂应力路径下土体的应力应变特征及强度特性。     

水稻对5种重金属累积特征及食用安全研究

为探究土壤中重金属污染对水稻食用安全性的影响,以上海市青浦区现代农业园区水稻和染毒土壤为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)和汞(Hg)5种土壤重金属在不同含量梯度下水稻生物量变化以及水稻籽粒部分累积特征,并基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)和靶标危害指数法(target hazard quotient,THQ)分析了土壤中5种重金属的安全阈值.研究结果表明,Cd、Hg和Cr对水稻地上部分生物量影响表现为"低促高抑"规律,Ni对水稻生物量影响不明显,随着Pb浓度升高,水稻生物量逐渐下降;水稻籽粒对5种重金属富集能力排序为Ni＞Cr＞Cd＞Pb＞Hg,水稻植株部分对5种重金属的富集量大于籽粒部分,富集趋势与籽粒部分相一致,植株部分含量约为籽粒部分的2倍～8倍,水稻籽粒中Cd、Pb、Ni、Cr和Hg含量与土壤中对应重金属含量呈显著正相关线性关系(P＜0.01);依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中谷物食用安全限量值以及靶标危害指数法,推导出污染区域土壤中各重金属安全阈值为:Cd 0.51 mg·kg-1、Pb 330.33 mg·kg-1、Ni 131.00 mg·kg-1、Cr 231.67 mg·kg-1、Hg 0.93 mg·kg-1.     

我国若干湖泊磷转化率的区域差异性研究

湖泊生态分区有利于其富营养化控制,湖泊营养盐流动特征是湖泊生态分区的重要指标之一,通过线性回归和模型分析相结合的方法,对表征我国湖泊营养盐流动特征的磷最大转化率指标开展了研究.结果表明,我国湖泊总磷(TP)向叶绿素a(Chl-a)转化的最大转化率(Rmax)模型为Rmax= k0/(1-η)(k0和η分别代表TP与Chl-a现存量线性回归方程的斜率和生态系统中磷传递效率),不同湖泊磷最大转化率与所在地多年平均积温显著相关,显著影响磷转化率的积温阈值范围为3400~4730oC·d,该积温阈值可判定我国不同区域湖泊生态系统中磷流动速率的快慢,表征我国湖泊磷的流动速率区域差异性.     

我国典型城市冬季龙头水中卤代酚类嗅味污染特征

为研究我国典型城市冬季龙头水中卤代酚类嗅味暴露特征,以8种典型卤代酚类嗅味物质为研究对象,采用固相微萃取预处理,结合气相色谱-质谱联用仪对全国22个典型城市龙头水中的卤代酚类嗅味污染物进行定性、定量分析. 结果表明:在我国冬季典型城市龙头水中普遍存在卤代酚类嗅味物质暴露问题. 其中,以4-氯酚的暴露浓度最大,ρ(4-氯酚)最高为3 526.24 ng/L,ρ(2-氯酚)和ρ(2-溴酚)较小,最大暴露值均小于100 ng/L;ρ(2,6-二溴酚)与ρ(2,6-二氯酚)在各典型城市普遍出现超嗅阈值现象;就调查的城市而言,东北地区污染最为严重,其次为华北地区,中南和西部地区嗅味物质污染及超嗅阈值现象相对较轻.      

盐胁迫下弗吉尼亚栎生长和生理生化变化

弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)是美国沿海地区重要的绿化树种,具有较强的耐盐性.文章采用Hoagland溶液水培方法,研究了美国引进树种-弗吉尼亚栎(简称弗栎)在3.0 g·L-1、5.0 g·L-1和7.0 g·L-1 NaCl胁迫下的生长状况以及叶片脯氨酸含量和对Na 、K 选择性吸收的动态变化.结果发现,在经过不同质量质量浓度NaCl处理21 d后,随着NaCl质量质量浓度的增加,弗栎植株生长受到抑制,其中茎叶生物量减少的幅度较根系大,表明弗栎地上部生长比地下部对盐胁迫更加敏感,从而导致根冠比增加.同时发现,盐胁迫处理不同时期对叶片脯氨酸含量和Na 、K 含量的影响各不相同,在处理7 d和21 d时,叶片对Na 和K 的吸收量均有增加,使K /Na 维持相对稳定的比值,而脯氨酸含量随NaCl质量质量浓度的增加减少;在处理第14 d时,对Na 吸收增加的同时,抑制了对K 的吸收,导致K /Na 比值随NaCl质量质量浓度的增加而迅速下降,而此时叶片脯氨酸含量随着盐质量质量浓度的增加而迅速增加,表明在盐胁迫早期和晚期,弗栎可能通过增加对K 的吸收以减轻Na 离子毒害效应,而在盐胁迫中期,叶片积累脯氨酸是适应盐胁迫的方式之一.     

基于尖点突变模型的地铁深基坑土压力预警阈值研究

为提高地铁施工灾害预警的准确性和可靠性,将尖点突变模型引入地铁施工灾害预警阈值的研究中,建立基于时效影响因子的地铁深基坑土压力尖点突变模型。该模型利用突变流形分析系统的平衡和临界状态,通过势函数突变点临界值确定预警阈值的大小,为地铁施工灾害预警工作提供科学依据。通过实例分析,计算出考虑时间效应的土压力预警阈值。结果表明,地铁深基坑土压力尖点突变模型消除了计算过程中的人为因素影响,并能反映基坑土压力突变的特点。当然,在实际工程施工中,需要对预警阈值进行及时的重新修正,以适应外界环境和技术的不断更新变化。     

富营养化水体磷阈值的动态AGP模拟研究

采用流动原水来培养水体混合藻的动态AGP试验,模拟富营养化条件下藻类的生长过程,并以密云水库为实例,结合MATLAB 7.0数值分析软件,拟合了密云水库富营养化发生的磷阈值.结果表明,该水库达到富营养化的磷阈值随水环境条件和水体生态特征变化;蓝藻(Cyanobacteria)在低质量浓度磷酸盐条件下较绿藻(Chlorophyta)更具有生长竞争力;初始藻密度大小影响藻生长达到最大值的时间.在平均温度为28.8、26.5、25.1℃和初始藻密度为9.2×10~6、10.0×10~6、8.0×10~6个条件下,密云水库发生富营养化的总磷阈值分别为0.053、0.062、0.064mg·L~(-1).     

“两山”转化阶段判定方法及实证研究

习近平提出的“绿水青山就是金山银山”理念表述了区域“两山”转化的递进发展阶段,研究建立“两山”转化阶段判定方法对于区域生态文明建设绩效评估十分必要.本文以唐山市、南通市和巴马瑶族自治县三个不同类型地区为例,利用阈值识别和滑动t检验探索并总结了“两山”转化阶段的判定方法.结果表明：(1)资源环境损耗随经济增长斜率变缓的转折点是“绿水青山换取金山银山”向“既要绿水青山,也要金山银山”阶段转换的判定依据,峰值拐点是转向“宁要绿水青山,不要金山银山”阶段的判定依据.(2)当环境损耗持续下降,生态系统非实物价值凸显,是“绿水青山就是金山银山”成效显现的判定依据.(3)不同地区实现“两山”转化的路径有差异,东部率先发展地区走过了先污染后治理的路径,西部环境良好但经济落后的地区需要国家生态补偿和先进地区的带动,实现跨越式发展.研究显示,环境和经济的关系变化是判定区域“两山”转化阶段的重要依据.