Urbanization reduces resource use efficiency of phytoplankton community by altering the environment and decreasing biodiversity

Urbanization often exerts multiple effects on aquatic and terrestrial organisms, including changes in biodiversity, species composition and ecosystem functions. However, the impacts of urbanization on river phytoplankton in subtropical urbanizing watersheds remain largely unknown. Here, we explored the effects of urbanization on phytoplankton community structure（i.e., biomass, community composition and diversity） and function（i.e., resource use efficiency） in a subtropical river at watershed sca...     

长江流域着生藻类群落结构的空间格局及其生态评价

在长江流域河流区域共布设了130个采样点开展着生藻类调查,范围涵盖了自长江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和三峡支流.长江干流着生藻类密度从高到低依次为长江上游、长江源区、长江中下游和金沙江,整个干流自西向东着生藻类群落空间格局呈现硅藻门和蓝藻门交替占优的形式,硅藻（舟形藻）在干流具最大竞争优势,干流着生藻类群落分布与总氮、总磷和pH密切相关.长江支流中,三峡支流着生藻类密度显著高于八大一级支流,所有支流着生藻类群落主要为蓝藻门,蓝藻（鞘丝藻）在长江支流具最大竞争优势,支流着生藻类群落分布与溶解氧和pH密切相关.着生藻类的多样性分析及水生态评价显示,长江源区物种丰富度较低,但均匀度指数较高,因此是α多样性最高的区域,也是水生态评价较好的区域（β中污型）;长江中下游尽管评价也为β中污型,但着生藻类群落均匀度显著低于源区,导致其α多样性低于源区.水质评价显示长江流域各区域均为良好,但区域间的WQI指数仍具显著差异,而且其差异结果与水生态评价结果不一致,因此建议结合水生态和水质两种评价结果从而更全面地评价水生态系统健康.     

北京冬季奥运会历史同期大气PM2.5污染特征分析

基于2015~2021年的1~3月北京市大气PM_2.5浓度与化学组成长期观测数据,分析了2022年北京冬季奥林匹克运动会（冬奥会）和北京冬季残疾人奥林匹克运动会（冬季残奥会）历史同期的PM_2.5污染态势、化学组成特征以及潜在源区.2015~2018年的1~3月重污染［日均ρ（PM_2.5）>75 μg·m^-3］天数以及重污染期间PM_2.5平均值下降十分显著,之后这两者未发生明显改变.2018~2021年的1~3月每年平均发生重污染23 d,重污染天ρ（PM_2.5）平均值约为120.0 μg·m^-3.2015~2021年的1~3月超长重污染过程（连续重污染超过5 d）平均每年发生2~3次,其中2021年发生3次,且持续时间最长达到8 d.历年冬奥会历史同期发生重污染的天数为2~9 d,春节期间烟花爆竹大量燃放可能是该时期重污染发生的重要原因之一;冬季残奥会历史同期重污染天数一般为1~5 d,但2021年受频繁出现的静稳天气影响,重污染天数高达9 d.在同时段重污染期间,PM_2.5化学组成均以二次组分为主,例如在PM_2.5可测组分中,2020年NO₃^-质量分数高达46%,较同年清洁天（11%）显著增加;SO₄^2-质量分数为12%~19%,说明当前硫酸盐污染仍不容忽视.北京市1~3月PM_2.5主要贡献区域包括内蒙古自治区中西部、河北省、天津市、山西省、陕西省、山东省中西部和河南省北部.研究结果将为北京市冬季空气质量持续改善以及2022年冬奥会与冬季残奥会期间北京市环境空气质量保障提供科学依据.     

北运河京津冀段河道浮游微生物群落多样性变化分析

再生水在缓解城市水资源短缺方面发挥重要作用,但再生水中痕量污染物质与病原体对受纳水体中浮游微生物群落产生影响.基于OTUs和门水平的片段数量和片段丰度的浮游微生物数据矩阵探究北运河京津冀河道微生物群落多样性空间变化机制,结果表明,再生水的频繁汇入引起的物理和化学扰动改变了水体的水文和水质,使浮游微生物群落沿地理尺度分为...     

天津市PM2.5中氮含量及同位素的昼夜及季节变化

为研究天津市大气气溶胶中氮的来源,分析了2016年夏、冬两季昼夜采集的细颗粒物气溶胶（PM_2.5）中无机离子浓度和氮同位素组成（δ¹⁵N）.结果显示：天津市冬季平均PM_2.5质量浓度（207 μg/m³）远高于夏季（40.1 μg/m³）,冬季PM_2.5的δ¹⁵N值（+5.1‰）低于夏季（+10.7‰）,即夏季PM_2.5较冬季更富集¹⁵N;夏季PM_2.5中NH₄⁺的平均浓度高于c（NO₃^–）,但是冬季NO₃^–浓度最高,其次是c（NH₄⁺）>c（SO₄^2–）;此外,通过对比昼夜样品,夏季PM_2.5中氮含量和氮同位素组成在昼夜均表现出明显差异,而冬季不明显.结果表明,天津市夏季气溶胶中含氮化合物在昼夜受海陆风的影响,即白天受海洋气溶胶影响较大而夜间则为陆源气溶胶物质影响,然而冬季受东亚季风的影响削弱了海陆风对海陆间大气气溶胶的交换作用,且在冬季化石燃料燃烧源氮贡献较大.     

Towards a better hydraulic cleaning strategy for ultrafiltration membrane fouling by humic acid: Effect of backwash water composition

As a routine measurement to alleviate membrane fouling, hydraulic cleaning is of great significance for the steady operation of ultrafiltration (UF) systems in water treatment processes. In this work, a comparative study was performed to investigate the effects of the composition of backwash water on the hydraulic cleaning performance of UF membranes fouled by humic acid (HA). Various types of backwash water, including UF permeate, Milli-Q water, NaCl solution, CaCl₂ solution and HA solution, were compared in terms of hydraulically irreversible fouling index, total surface tension and residual HA. The results indicated that Milli-Q water backwash was superior to UF permeate backwash in cleaning HA-fouled membranes, and the backwash water containing Na⁺ or HA outperformed Milli-Q water in alleviating HA fouling. On the contrary, the presence of Ca^2 + in backwash water significantly decreased the backwash efficiency. Moreover, Ca^2 + played an important role in foulant removal, and the residual HA content closely related to the residual Ca^2 + content. Mechanism analysis suggested that the backwash process may involve fouling layer swelling, ion exchange, electric double layer release and competitive complexation. Ion exchange and competitive complexation played significant roles in the efficient hydraulic cleaning associated with Na⁺ and HA, respectively.     

臭氧流化床深度处理焦化废水尾水过程中有机组分变化分析

焦化废水处理工程中,经过生物和混凝处理后,排放到环境中的尾水COD处于(85±20)mg·L-1范围内,这部分COD主要由一些难生物降解的物质构成,对水体环境造成污染,也给水回用带来了技术上的难度.为实现尾水中残留有机物的进一步削减,降低其在环境当中的危害,采用臭氧流化床反应器对焦化废水尾水进行深度处理并通过三维荧光光谱仪以及气相色谱/质谱(GC/MS)分析其水质组成的变化.结果表明:尾水在反应过程中,投加的臭氧量与降解的COD之间的比值(O3(kg)/COD(kg))随反应时间的延长不断增大;当pH=10时,COD、UV254和色度的去除率分别为51.5%,87.3%和85.0%,去除效果优于pH=7和pH=5条件下的反应;臭氧氧化能够有效分解尾水中类色氨酸、类溶解性微生物副产物、类腐植酸和类酪氨酸物质;经臭氧氧化后,焦化废水尾水中一些难生物降解的有机物得到了部分或完全去除,转化为一些新的有机物,如烷烃、苯甲醇、己酸等物质.研究结果证明,影响尾水的臭氧氧化效率涉及反应器结构、废水溶液性质和反应条件.     

北京城区气传花粉季节特征及与气象条件关系

研究北京城区气传花粉季节特征及其与气象条件关系,为本地区防治花粉症及建设合理城市绿地提供有效资料.研究应用Burkard采样器于2011年12月31日至2012年12月31日对北京城区气传花粉含量进行监测,并对花粉含量及气象因素进行统计学分析.结果表明,2012年北京城区的花粉季节起始时间为3月17日~11月10日,持续238 d,占全年天数的65%;全年花粉含量月分布呈现两个高峰,第一个高峰为3~5月,主要花粉为木犀科、杨属、柳属等树木花粉,占全年花粉总量的53%;第二个高峰为8~10月,主要花粉为菊科、藜科及苋科等莠草花粉,占全年花粉总量的26%;2012年度北京城区最具代表性的气传花粉来自于菊科、木犀科及杨柳科,比重之和为40%.结果还表明,秋季气传花粉以致敏性较强的莠草花粉为主,所以北京花粉症的高发季节主要集中在秋季.北京城区气传花粉含量受气象因素影响较明显,影响最明显的是风速、温度、湿度及降水等气象要素.研究表明,在0~15℃的温度区间内,花粉含量随温度的升高而升高;当温度大于15℃,即在18~30℃的范围内时,花粉含量随温度的升高而降低.北京城区2012年春秋季的平均温度为17℃,且这两个季节的花粉量占全年的79%,因此春秋季的温度是北京最适宜花粉的散播;根据研究数据分析,当相对湿度在20%~50%或大于70%的时候,气传花粉含量随相对湿度的增大而减小,而相对湿度在50%~60%时,气传花粉含量随相对湿度的增大而增加;研究还表明风速在1~3 m·s-1时,易于花粉粒飘散,气传花粉含量较大,但风速超过3 m·s-1时或持续时间较长时,空气中花粉含量值反而较小;雨水会影响花粉的产量和释放,易致空中飘散花粉粒减少.通过研究已经探明了北京城区气传花粉的种类及飘散规律,以及花粉含量和气象条件之间的关系,为进行气传花粉预报提供了参考.     

施用生物质炭对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征影响

为研究玉米秸秆生物质炭施用后土壤腐殖质组成和土壤胡敏酸结构的变化,选择腐殖质组成修改法和国际腐殖质协会推荐的方法进行土壤腐殖质组分提取和HA样品纯化,采用重铬酸钾外加热法和TOC分析仪测定土壤、水溶性物质(WSS)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)有机碳含量,采用元素组成和红外光谱分析HA的结构变化.研究结果表明:施入玉米秸秆生物质炭后,表层和亚表层土壤及其腐殖质组分有机碳含量均有不同程度的提高,表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量增加幅度较大,分别增加了83.61%、112.50%、89.63%、91.78%和89.82%,说明玉米秸秆生物质炭的施用更有助于表层土壤有机碳的积累;PQ值(HA在腐殖酸中的比例)略有增加;土壤HA的缩合程度和芳香性增强,氧化度降低.此外,施用玉米秸秆生物质炭后,土壤及其腐殖质组分有机碳含量随土层深度的增加而降低,与表层相比,亚表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量分别下降了62.84%、52.94%、62.38%、66.62%和61.61%;土壤PQ值略有降低;土壤HA的缩合程度和芳香性降低,氧化度增加.     

水淹频率增加对闽江口湿地土壤有机碳及其活性组分的影响

研究河口湿地土壤有机碳及其活性组分对水淹频率的响应,对认识海平面上升背景下湿地土壤碳循环具有重要意义.本文以闽江河口湿地为研究区,测定了区内6、7和8月高潮滩(偶尔水淹,H样地)和中潮滩(频繁水淹,M样地)表层土壤有机碳(SOC)及其活性组分-微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)及可溶性有机碳(DOC)的含量,并进一步通过原位培养方法(H样地植物-土壤移动到M样地进行培养)分析了水淹频率增加对SOC及其活性组分的影响.结果表明:H样地SOC、EOC、MBC和DOC含量平均值分别为45.11 g·kg-1、30.21 g·kg-1、385.29 mg·kg-1和749.98 mg·kg-1,总体显著高于而M样地SOC、EOC、MBC和DOC含量(p0.05),高出的比例分别为161.81%、136.2%、200.6%和710.86%;野外培养90 d后,SOC和EOC均无显著变化,而MBC和DOC随培养时间延长,影响逐渐增大,90 d培养后,两者均显著下降,下降比例分别为28.21%和93.84%;此外,SOC及其活性组分在一定程度上受到土壤理化性质的影响,除EOC外,SOC、MBC和DOC均与p H、TN和TP呈显著相关(p0.01).这些结果表明,在较长时间尺度,水淹频率可以直接影响SOC及其活性组分,也可能通过影响p H、TN和TP等因子,间接影响SOC及其活性组分.