西辽河流域沙土对磷的吸附行为

采用小型回填式土柱动态吸附试验研究了西辽河流域沙土对磷的吸附行为. 结果表明:沙土对磷的吸附行为符合Freundlich吸附方程和Langmuir吸附方程,且前者更优. 吸附分配系数(k)平均值为31.55,磷饱和吸附量平均值为312.55 mg/kg. 沙土对磷的吸附方式以物理吸附为主,易淋失,仍存在一定的环境风险. 固定沙土中的微团聚体因存在以孔隙填充方式的磷吸附,所以其对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小;而流动沙土对磷的吸附能力最弱,磷淋失的环境风险最大. 农田和林地沙土对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小,是沙土的最佳利用方式. 沙土对磷的吸附分配系数及饱和吸附量与土壤w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著正相关.      

Comparison of sensitivity analysis techniques: A case study with the rice model WARM

The considerable complexity often included in biophysical models leads to the need of specifying a large number of parameters and inputs, which are available with various levels of uncertainty. Also, models may behave counter-intuitively, particularly when there are nonlinearities in multiple input-output relationships. Quantitative knowledge of the sensitivity of models to changes in their parameters is hence a prerequisite for operational use of models. This can be achieved using sensitivity analysis (SA) via methods which differ for specific characteristics, including computational resources required to perform the analysis. Running SA on biophysical models across several contexts requires flexible and computationally efficient SA approaches, which must be able to account also for possible interactions among parameters. A number of SA experiments were performed on a crop model for the simulation of rice growth (Water Accounting Rice Model, WARM) in Northern Italy. SAs were carried out using the Morris method, three regression-based methods (Latin hypercube sampling, random and Quasi-Random, LpTau), and two methods based on variance decomposition: Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test (E-FAST) and Sobol’, with the latter adopted as benchmark. Aboveground biomass at physiological maturity was selected as reference output to facilitate the comparison of alternative SA methods. Rankings of crop parameters (from the most to the least relevant) were generated according to sensitivity experiments using different SA methods and alternate parameterizations for each method, and calculating the top-down coefficient of concordance (TDCC) as measure of agreement between rankings. With few exceptions, significant TDCC values were obtained both for different parameterizations within each method and for the comparison of each method to the Sobol’ one. The substantial stability observed in the rankings seem to indicate that, for a crop model of average complexity such as WARM, resource intensive SA methods could not be needed to identify most relevant parameters. In fact, the simplest among the SA methods used (i.e., Morris method) produced results comparable to those obtained by methods more computationally expensive.     

多环芳烃在西江高要段水体中的分布与分配

为了解西江流域水体中多环芳烃(PAHs)的深度和季节分布及其在溶解相和颗粒相的分配以及控制因素,分别在洪水期(2003年8月和2004年7月)和枯水期(2003年11月和2004年3月)采集了西江高要段水柱.结果表明,溶解相和颗粒相中PAHs的浓度分别为21.7~138 ng/L和40.9~664.8μg/kg;水体中PAHs的总含量(颗粒相及溶解相),洪水期大于枯水期.在溶解相中,PAHs的浓度随深度无明显规律;而在颗粒物中,PAHs的浓度都表现出相同的变化趋势,即中层水PAHs含量最高,表层水PAHs含量最低.溶解相和颗粒相中PAHs的浓度都随悬浮颗粒物的含量增加而增加.从PAHs组成特点来看,溶解相以3环的PAHs为主,而颗粒相以3~4环的PAHs为主.PAHs在颗粒相及溶解相中的分配系数(KP)不受颗粒有机碳浓度控制(R2为0.000 1~0.2),而受颗粒物浓度、及溶解有机碳浓度的共同影响(R2为0.15~0.36),尤其是溶解态的细小碳黑有机质的影响.西江高要段水体PAHs在不同季节的lgKOC值大部分超过经典平衡分配模型的上限.除了2003年11月(R2为0.000 4~0.12,p0.001)之外,其它3个季节PAHs的lgKOC与lgKOW均有较强的相关性(R2为0.29~0.91,p0.05).洪水期颗粒物的亲脂性强于枯水期.     

多环芳烃在长江口滨岸颗粒物-水相间的分配

利用长江口滨岸水环境中颗粒相与溶解相多环芳烃的实测浓度,获取了多环芳烃化合物在颗粒物-水相间的分配系数K_p.结果表明,分配系数K_p值在507～10 179 L/kg之间,枯季高于洪季,随多环芳烃环数的增加而增大;K_oc值与辛醇-水分配系数K_ow之间存在较好的线性自由能关系（枯季R²＝0.82,洪季R²＝0.68）,推断出长江口滨岸颗粒物亲脂性较差,对多环芳烃的吸收能力相对较弱.长江口滨岸各采样点多环芳烃化合物的lgK_oc值均超过了经典平衡分配模型的预测值上限,多环芳烃两相分配行为不受颗粒物浓度、粒径及上覆水盐度、溶解态有机碳的控制（R²<0.1）,表现出主要受POC及非均一性混合物PSC共同影响的特点;扩展后的含PSC相的颗粒物-水相分配模型较为准确地模拟了lgK_ow<6的多环芳烃化合物野外原位分配过程.     

海水条件下Cd-CaCO3共沉淀过程的动力学表达:方解石

采用稳定加液系统对海水中方解石(CaCO3)沉淀形成时镉元素(Cd)的共沉淀现象进行了实验模拟,并对Cd-Ca-CO3共沉淀过程中Cd的分异行为进行了定量评估。实验结果显示:Cd在共沉淀过程中发生了明显的分异,基于方解石沉淀和海水溶液各自Cd/Ca比值计算得出的分异系数分别为33.0～61.8(5℃)、31.8～55.0(15℃)和17.4～31.8(25℃)。在各个温度下,DCd值都随着方解石沉淀速率的增加而有规律的下降。进一步分析表明温度和碳酸根浓度是影响Cd分异行为的根本因素。这一实验结果对于Cd/Ca古海洋指标的应用具有重要的参考价值。     

富氨地区秋冬季不同PM2.5污染级别气溶胶酸性及其影响因素

为研究富氨地区秋冬季不同PM_2.5污染级别气溶胶酸性及其影响因素, 于2018年10月15日~2019年2月28日, 选择郑州市2个非城区点位——新密和航空港进行PM_2.5膜样本采集, 采用离子色谱法测定其水溶性离子, 通过ISORROPIA-Ⅱ模型计算气溶胶pH值, 并分不同污染等级探讨PM_2.5主要离子浓度和pH值范围.结果显示: 采样期间NO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-是3种最主要的离子, 随着污染程度的加剧, NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺呈现上升趋势, 其中NO₃^-和NH₄⁺的增长速度较大; NH₄⁺/SO₄^2-的比值大于0.75, 大气处于富氨条件, NH₄⁺主要存在形式是(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NH₄Cl; 所选两点位PM_2.5的pH值呈中等酸性, 新密4.6±0.6、航空港4.6±0.7, 随着污染的加剧, pH值的变化范围逐渐收窄; 敏感性分析表明影响秋冬PM_2.5的pH值变化的主要共同驱动因素是TNH₃(总氨(气体+气溶胶))、SO₄^2-和温度, 随着污染的加剧, 由TNH₃对气溶胶酸度的影响最大变为SO₄^2-对酸性的影响最大; 随着pH值增大, 总硝酸倾向于向颗粒态移动, 总氨倾向于向气态移动, 呈相反变化.     

甾体激素在污水处理厂中的赋存特征和行为归趋

污水处理厂是控制甾体激素环境排放的重要屏障之一,研究不同种类甾体激素在不同工艺污水处理厂中的赋存特征和行为归趋是提高污水处理厂对甾体激素处理效能的重要基础.对无锡市两个污水处理厂各工艺段中22种甾体激素的赋存情况进行8个月的监测,比较了厌氧-缺氧-好氧工艺(A²/O)和倒置A²/O工艺的处理效果.结果表明,甾体激素的进出水总浓度分别为27.7~256.8 ng ·L^-1和5.7~211.0 ng ·L^-1,剩余污泥中激素总含量为36.3~123.6 ng ·g^-1,主要检出雄酮、雄烯二酮、雌酚酮、雌三醇和孕酮.进出水中大多数激素的浓度随降雨量和温度的升高而略有降低的趋势,而冬夏的季节差异未对甾体激素的去除率产生显著影响.污水厂的二、三级处理工艺对激素的去除效果优于一级处理,倒置A²/O和传统A²/O相比对甾体激素的去除并未表现出明显的优势.甾体激素在污水和污泥间的分配系数lg Koc为2~4.5,在厂A中的lg Koc略高于厂B,激素的泥水分配可能影响其处理效果.     

氯代苯化合物的毒性分析

文章对氯代苯化合物的性质作了系统的论述,并对其毒性进行了研究。通过对氯代苯化合物辛醇——水分配系数的估算分析了氯代苯化合物的毒性与取代基数目的关系,利用二氯代苯对冬小麦、油菜的致死浓度和半致死浓度分析了其毒性与取代基位置的关系。结果表明,氯代苯的毒性随苯环上氢原子被氯原子取代个数的增加而加大。在苯环上氢原子被取代的个数相同时,毒性与氢原子被取代的位置有关,邻位最大,间位次之,对位最小。最后就氯代苯化合物对水生生物、高等动物以及人体的毒性进行了重点分析。     

密度泛函方法预测二英类化合物(PCDD/Fs)的正辛醇/水分配系数

在B3LYP/6-31G水平上全优化计算了多氯代二苯并一对-二(噁)英和多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)系列物的分子结构;基于得到的分子结构描述符,依据修正的线性溶解能理论,分别建立了PCDDs和PCDFs的正辛醇/水分配系数的定量结构-性质关系模型(R2分别为0.985和0.966),并用交叉验证法对模型进行了验证(q2分别为0.983和0.936),用t-检验对各变量进行了检验.检验结果表明,模型的预测能力优于AM1法、单苯环氯取代指数法和拓扑量子方法得出的模型.     

望虞河西岸河网重金属污染特征及生态风险评价

为探明望虞河西岸河网区的重金属污染特征及生态风险,于2018年3月调查了望虞河西岸5条河流的水体及表层沉积物中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)的含量及形态分布,利用多元统计分析方法研究了重金属元素的污染来源并对其污染水平给予评价.结果表明,河网区水体重金属污染较轻,除Hg外其余金属质量浓度均低于《地表水环境质量标准》的Ⅰ类标准.而表层沉积物中重金属含量较高,除Hg外其余均高于江苏省土壤环境背景值.重金属在水体-沉积物中的分配系数显示Cd、As和Hg具有较强的二次释放潜力.地累积指数法(Igeo)显示沉积物中Cu、Zn和Cd的污染程度较高,局部属于偏重度污染;潜在生态危害指数法(RI)显示Cd为研究区域主要的生态风险因子;而考虑重金属赋存形态的潜在生态风险评价(RRSP)表明,Ni、Zn和As主要以残渣态形式存在,生态风险较低,而Cd多为酸溶态,具有极高的潜在危害.多种评价结果表明,应格外重视重金属Cd的污染治理.而重金属来源分析显示望虞河西岸的重金属污染主要源于周围机械制造和金属冶炼类工厂的人为输入,这为望虞河西岸河网的重金属污染控制提供依据.