Entry and toxicity of organic pesticides and copper in vineyard streams: Erosion rills jeopardise the efficiency of riparian buffer strips

The present study was performed to characterise in-stream pesticide exposure within the Palatinate vineyard region in south-west Germany, evaluate the influence of buffer strip widths and identify mitigation measures for the relevant entry pathways. In-stream water and sediment samples that were taken at nine sampling sites of different buffer widths following intense rainfall, and edge-of-field runoff that were sampled in erosion rills were analysed regarding 28 active ingredients of pesticides including copper. In-stream samples contained a mix of 8 ± 4 pesticide compounds, resulting in total pesticide concentrations of 1.4-8.9 μg l⁻¹ for water and 16-670 μg kg⁻¹ dw for sediment. Following an exceptional rainfall event with a previous 34-day drought period, pesticide concentrations reached 7.0-83.4 μg l⁻¹. Fungicides were the most important pesticides found and were significantly correlated with the pesticide application frequency and rate. The calculated toxicity values per sample (TU_max) indicated that both organic pesticides and copper concentrations likely cause ecotoxicological effects in the field. The buffer strip width was of little importance for pesticide in-stream concentrations because pesticide entry occurred mainly via the field path network and erosion rills. Pesticide in-stream concentrations were significantly and positively correlated with the concentrations detected in erosion rills (R² = 0.56). As possible risk mitigation measures, we suggest the implementation of grassed field paths and vegetated ditches or wetlands.     

硫酸盐还原颗粒污泥对Cr的吸附机理解析

以硫酸盐还原颗粒污泥作为研究对象,进行Cr的吸附容量研究及吸附等温线拟合,测定颗粒污泥中的硫化物含量、对比实验前后颗粒污泥的表面形态和微生物组成并采用傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析颗粒污泥的表面基团。结果表明,颗粒污泥对Cr的吸附容量为6.84 mg/g,吸附过程可用Langmuir吸附等温式描述。颗粒污泥中硫化物含量达9.868 mg/g(湿重),对应每克颗粒污泥对Cr的最大吸附量可达10.69 mg;颗粒污泥表面生长大量的微生物,以杆菌为主,颗粒污泥表面丰富的微孔结构及微生物所分泌的胞外物均可有效吸附溶液中的Cr;FTIR分析结果显示,颗粒污泥中包含大量C=O、C-N及-S等基团,这些基团均可通过与C(rⅥ)或C(rⅢ)之间的静电吸附作用吸附溶液中的Cr。研究表明化学与生物吸附作用在硫酸盐还原颗粒污泥吸附溶液中的Cr过程中起到了重要的作用。     

京津冀天然源挥发性有机物排放研究

为探明2017年京津冀地区天然源挥发性有机物(BVOCs)的空间分布,将研究区划分成3 km分辨率的格网,并通过WRF模型提供气象驱动数据,MODIS影像提供植被功能类型和叶面积指数,最终利用MEGAN模型进行模拟研究.结果表明,该模型将BVOCs分成147个细类,其中主要有异戊二烯、单萜烯41类、半萜烯32类、其他VOC73类.2017年京津冀地区BVOCs排放总量为426.26×10~3 t,四大类别的排放比例依次为29.38%、12.32%、6.24%、52.05%.单萜烯中排放较高的类别是α-蒎烯、β-蒎烯、t-β-罗勒烯,而半萜烯中排放较高的是α-法呢烯和β-石竹烯.整个研究区域内BVOCs排放较高的区域位于北部森林与灌丛分布密集的燕山山脉和西南的太行山山脉,其中主要的城市有承德、北京、张家口、保定、石家庄等.排放量较低的地区为廊坊、衡水、天津等地.本研究通过模型模拟得到了京津冀地区2017年高时空分辨率BVOCs排放清单,同时可为以后的大气环境研究提供基础数据.     

基于好氧甲烷氧化菌的反硝化效能及微生物群落研究

采用气体循环序批式生物膜反应器（gcSBBR）,构建反硝化型甲烷好氧氧化（AME-D）系统.考察了进水氮负荷的影响,发现氮负荷为0.075kg/（m³·d）时,硝酸盐氮去除率达到98.93%,其反硝化速率为74.25mg/（L·d）,系统的甲烷日平均消耗量为35.91%（初期为50%）;扫描电子显微镜（SEM）分析结果显示,系统中的微生物主要以短杆菌（12~18 μm）为主,并存在少量的丝状菌（长150~200μm）;16S rRNA高通量测序结果显示,该系统中的甲烷氧化菌为Methylocaldum、Methylomonas、Methylococcus和Methylococcaceae_unclassified,反硝化菌为Denitratisoma、Hydrogenophaga、Azoarcus、Thiobacillus和Rhodobacter,其中主要的功能微生物为Methylocaldum、Denitratisoma和Hydrogenophaga,系统对氮的去除是由好氧甲烷氧化菌与反硝化菌协同实现.此外,系统中存在大量以甲醇和甲基胺类物质为生长基质的Methylophilaceae_uncultured（30.4%）.     

呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示：呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为（8.623±0.193）和（7.432±0.028）,不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门（Actinobacteria）相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.     

The simultaneous removal of ammonium and manganese from surface water by MeOx: Side effect of ammonium presence on manganese removal

Manganese and ammonium pollution in surface water sources has become a serious issue.In this study, a pilot-scale filtration system was used to investigate the effect of ammonium on manganese removal during the simultaneous removal of ammonium and manganese from surface water using a manganese co-oxide filter film(MeO_x ). The results showed that the manganese removal efficiency of MeO_x in the absence of ammonium was high and stable, and the removal efficiency could reach 70% even at 5.5 °C. When the influent ammonium concentration was lower than 0.7 mg/L, ammonium and manganese could be removed simultaneously. However, at an ammonium concentration of 1.5 mg/L, the manganese removal efficiency of the filter gradually decreased with time(from 96% to 46.20%). Nevertheless, there was no impact of manganese on ammonium removal. The mechanism by which ammonium negatively affected manganese removal was investigated, demonstrating that ammonium affected manganese removal mainly through two possible mechanisms. On one hand, the decreased p H caused by ammonium oxidation was unfavorable for the oxidation of manganese by MeO_x ; on the other hand, the presence of ammonium slowed the growth of new MeO_x and retarded the increase in the specific surface area of the Me Ox-coated sand, and induced changes in the morphology and crystal structure of Me Ox. Consequently, the manganese removal efficiency of the filter decreased when ammonium was present in the inlet water.     

1995-2015年江苏省土地利用功能转型特征及其协调性分析

土地利用功能转型可实现土地利用功能协调,是实施区域可持续发展的重要路径。从功能协调角度构建土地利用功能转型分析框架,利用江苏省1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感影像及相关资源利用和社会经济数据,构建三级土地利用功能评价体系,以县域为评价单元,通过三角模型和空间相关分析等方法,定量解析江苏省土地利用功能时空演变特征及其与土地可持续利用目标的协调状况。研究结果显示：（1）研究期内,江苏省土地利用功能总水平提升减慢,其中生产、生活功能不同程度提升,生态功能明显下降。（2）生产、生活功能空间集聚不突出,生态功能的热点、冷点区域呈“Y”型集聚分布。（3）不同功能区功能协调性态势不一,重点开发区和限制开发区可持续发展态势总体良好,优化开发区可持续发展程度较弱并持续恶化。建议江苏省在落实发展蓝图和空间规划的过程中,应优先推进苏南现代化示范区建设,重点实施重点开发区生活功能转型、Ⅰ类限制开发区生产功能转型策略,并严格落实禁止开发区的生态保护责任等差别化管理策略。     

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

人居环境的可控性

针对人居环境的复杂性、动态性以及纷繁复杂的影响因素，试图以系统论的观点考查人居环境的可能性发展空间，提出了人居环境大系统的观点，阐述了人工系统、人文系统和自然系统的构成和关系，提出并论述了通过结构优化、功能模拟、反馈控制等方法促使人居环境系统得到合理发展的观点。     

细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度实验研究及简化模型

细水雾灭火技术以其环保性好、灭火迅速、耗水量低、破坏性小以及适用面宽等特点 ,已成为国际火灾领域关注研究的热点。以此为工程背景 ,开展了细水雾抑制熄灭木材火焰的小尺度模拟实验研究。利用热电偶测温系统、数码摄像机等仪器测量了细水雾作用前后燃烧场的变化特征。结果表明 :预燃时间、喷雾气压、细水雾作用时间等参数对灭火过程有显著影响。细水雾抑制熄灭木材火焰的主要机理是燃料表面冷却效应。从传热的角度建立的木材表面冷却模型与实验结果吻合较好