有机磷农药二元混合物联合效应评价新方法的研究

以敌敌畏、乐果联合作用于线虫的毒理学实验为基础,基于FH插值法理论,通过较少的实验数据建立有机磷农药二元混合物联合效应模型,求解作用效应表达式并绘制联合效应三维曲面图;基于合并用药分析公式,计算联合作用评价q值并绘制农药浓度与q值的联合作用评价三维曲面图,结果表明敌敌畏与乐果混合物联合作用不仅表现为相加作用,而且还在局部低浓度表现为拮抗作用,与多元统计分析结果一致。上述研究表明FH插值法理论可作为二元有机磷农药联合效应分析及评价的一种新方法。     

7种农药对管氏肿腿蜂的毒性及初级风险评价

为评估农药对寄生类自然天敌昆虫的安全性,选择管氏肿腿蜂(Scleroderma guani Xiao et Wu)作为受试生物,采用管测药膜法测定了3种杀虫剂、2种除草剂、2种杀菌剂对其致死效应,并根据田间推荐剂量计算暴露量,采用风险商值HQ对杀虫剂进行风险评估。结果显示,与空白对照比较,3种杀虫剂均具明显毒性作用,其中丁硫克百威、吡虫啉和呋虫胺对管氏肿腿蜂的24 h半致死量(24 h-LR50)分别为5.11、2.92和0.06 g a.i.·ha-1,农田内风险商值分别为60.23、16.64和3 105。除草剂和杀菌剂在3倍最大田间推荐剂量作用下,24 h管氏肿腿蜂死亡率均小于50%。上述结果表明,在田间推荐用量下,3种杀虫剂对管氏肿腿蜂的初级风险评价为存在高风险,建议进一步开展高级阶段风险评估或者采取合理的风险管理措施来降低风险;除草剂和杀菌剂对管氏肿腿蜂的风险可接受。     

有机磷阻燃剂的环境暴露与动物毒性效应

有机磷阻燃剂(OPFRs)逐渐替代了危害较大的多溴联苯醚(PBDEs),因此使得人类及其他生物更易暴露于这种有机物中。有研究表明,部分有机磷酸酯具有致癌性,因而使人们对其毒性的问题也日益关注。本文概述了有机磷阻燃剂的环境暴露水平,总结了近年来从体外与体内实验2个方面动物毒性效应的研究。目前研究发现诸多地区的大气、土壤和水体中的有机磷阻燃剂总含量水平相对较低;仅高浓度暴露才会对不同动物体造成一定程度的损伤,而远大于环境浓度的低浓度暴露几乎无损伤效应。最后,对有机磷阻燃剂毒性效应的未来研究重点进行了展望。     

利用重组大肠杆菌SOS法评价污水厂出水的遗传毒性以及工艺去除效果

SOS/umu测试法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,由于该技术所用菌种为致病菌且操作步骤繁琐等原因,制约了技术的推广应用。研究建立了基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法(专利号:ZL201110022476.1),应用该方法评价了某市4座污水厂出水的直接遗传毒性效应,同时以污水处理一厂为例考察了直接遗传毒性效应的季节变化规律以及不同的工艺对水中直接遗传毒性物质的去除情况。结果显示:各污水厂出水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO毒性当量浓度范围为0.018~0.514 mg·L-1;一年四季中夏季进出水直接遗传毒性效应最高,现有工艺中生化处理工艺段对直接遗传毒性去除效果最佳,去除率为33.33%。该方法操作便利、检测敏感性较高、操作危险性较低,可用于水中直接遗传毒性效应的测试。     

开放经济、环保财政支出与污染治理——来自中国省级与行业面板数据的经验证据

首先按照各省环保财政支出占GDP比重与按主成分分析法计算的地方环境污染物排放综合指数的排名情况把中国30个省份分成两个区域,区域1环保财政支出污染治理效应较强,区域2环保财政支出污染治理效应较弱。区域1包括北京、海南等14个省市,区域2包括天津、上海等16个省市。其次基于2007—2014年中国省级和行业面板数据,分析开放经济、环保财政支出对污染治理的影响。最后借鉴门限回归模型检验开放经济是否存在环保财政支出与污染治理的门槛效应。结果显示:(1)环境污染物排放存在区域差异和行业差异,区域1呈现出开放程度和污染物排放双低的特征,而区域2则表现为双高特征。制造业、电力、煤气及水的生产和供应业污染物排放较高,采掘业污染物排放年均增长速度最快。(2)样本期内省级和行业面板数据均表明开放经济与环境污染物排放显著负相关,对外开放不是助推环境污染的原因。(3)中国环保财政支出与环境污染物排放显著负相关,环保财政支出具有显著的污染治理效应。(4)开放经济对环保财政支出的污染治理效应具有门槛效应,当进口和出口贸易总额高于门槛值-1.221、-1.016时环保财政支出的污染治理效应很难发挥。(5)以进、出口贸易总额为门槛变量时,有107个观测值低于门槛值,占总观测值的44.58%,其中有59个位于区域1,占55.14%。鉴于此应继续加大环境保护财政支出,进一步提升环保财政专项支出在GDP中所占比重,保持适度的对外开放,优化能源消费结构和实现产业结构升级,全面改善环境质量,提升开放经济下环保财政支出的污染治理效应。     

城镇化对工业能源消费的门槛效应研究——以长江经济带省份为例

高效能源利用是推动工业发展,进而促使城镇格局演化的重要催化剂,同时城镇化的高速发展对工业能源的消费结构和利用效率提出了进一步的要求,这必将影响到低碳城市建设和环境保护等生态责任目标的实现。选取2003—2012年长江经济带11个省份(直辖市)的相关数据,运用门槛模型对城镇化率、城镇居民人均总收入、能源工业投资、工业总产值、城市人口密度、产业结构等影响工业能源消费的因素进行分析,重点研究城镇化率和工业能源消费的非线性关系和相应的地区差异。结果表明:(1)长江经济带城镇化发展存在着明显的地区差异,上海、浙江等东部地区城镇化发展速度和水平明显优于云南、贵州等中西部地区。云南和贵州2012年的城镇化率远远低于2003年上海、浙江的城镇化率,显示出长江上游和下游之间存在着巨大的发展水平差距。(2)城镇化对工业能源消费存在显著的门槛效应,以城镇化率为门槛变量,存在两个结构变化点,分别为36.9%和48.3%。(3)在第一个门槛点前,城镇化对工业能源消费起抑制作用,前期城镇化的发展导致资源和人口的集聚效应明显,资源的利用效率和配置效率得到提升,从而抑制工业能源消费。在越过第二个门槛点后,城镇化对工业能源消费起正向作用,此时工业的发展和生活消费水准的提升对能源消费提出了更多的要求。最后为促进长江经济带城镇化和工业低碳化的协调发展,提出以下建议:加快长江经济带沿线各省份联动发展,缩小城镇化发展差异;针对城镇化率和工业能源消费的非线性关系,采取相应的措施引导和控制工业能源消费的变化趋势;协调城镇化进程和地区工业能源消耗,促进城镇化的健康发展。     

How to Constrain Multi‐Objective Calibrations of the SWAT Model Using Water Balance Components

Accurate discharge simulation is one of the most common objectives of hydrological modeling studies. However, a good simulation of discharge is not necessarily the result of a realistic simulation of hydrological processes within the catchment. We propose an evaluation framework that considers both discharge and water balance components as evaluation criteria for calibration of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). In this study, we integrated average annual values of surface runoff, groundwater flow, and evapotranspiration in the model evaluation procedure to constrain the selection of good model runs for the Little River Experimental Watershed in Georgia, United States. For evaluating water balance and discharge dynamics, the Nash‐Sutcliffe efficiency (NSE) and percent bias (PBIAS) were used. In addition, the ratio of root mean square error and standard deviation of measured data (RSR) was calculated for individual segments of the flow duration curve to identify the best model runs in terms of discharge magnitude. Our results indicate that good statistics for discharge do not guarantee realistic simulations of individual water balance components. Therefore, we recommend constraining the ranges of water balance components to achieve a more realistic simulation of the entire hydrological system, even if tradeoffs between good statistics for discharge simulations and reasonable amounts of the water balance components are unavoidable. Editor's note : This paper is part of the featured series on SWAT Applications for Emerging Hydrologic and Water Quality Challenges. See the February 2017 issue for the introduction and background to the series.     

Novel mesoporous microspheres of Al and Ni doped LMO spinels and their performance as cathodes in secondary lithium ion batteries

A facile, scalable, and solution-based technique is used to fabricate Al and Ni-doped (LiAl_0.1Mn_1.9O₄ and LiAl_0.1Ni_0.1Mn_1.8O₄) microspheres of lithium manganese oxide (LMO) spinels for use as reversible cathode materials for lithium ion batteries (LIBs). The spheres of the two samples exhibit different porosities. Cells with these LMO-based cathodes are then cycled between 4.5 V and 2 V to study their stabilities while simultaneously being subjected to the undesirable Jahn-Teller distortion that occurs around the ~3 V regime. The LiAl_0.1Mn_1.9O₄ (LAMO) and the LiAl_0.1Ni_0.1Mn_1.8O₄ (LANMO) cells exhibit comparable open circuit voltages (OCV) of 2.94 V and 2.97 V, respectively. During cell cycling, the LAMO cell exhibits a maximum specific capacity of 122.51 mAh g^?1 with a capacity fade of 65.35% after 75 cycles. The LiAl_0.1Ni_0.1Mn_1.8O₄ (LAMO) sample fares better and exhibits a maximum of 140.49 mAh g^?1 and a capacity drop of 52.59%. Detailed structural studies indicate that Ni doping and the greater degree of porosity of the LANMO sample to be a stabilizing factor. This is further confirmed by cyclic voltammetry (CV) and AC impedance spectra analysis.     

光/电法氨氮降解过程中协同作用的研究

为了研究光/电法在氨氮降解过程中的协同作用,采用光/电法降解模拟工业循环冷却水中的氨氮,并对氨氮降解过程中的各影响因素进行了研究,考察了氯离子浓度和溶液p H对降解效率的影响。结果表明,与传统的光催化法和电化学法相比,光/电法在氨氮降解过程中存在良好的协同效应,因而具有更高的氨氮去除率,这主要归功于溶液氯离子的促进作用。另外,在酸性条件下,氨氮降解效率得到进一步加强。当p H在4~5之间,电流密度为10 m A/cm2,Na Cl浓度为100 mg/L时,在经过90 min光/电法处理后氨氮去除率高达95%,且N2占总氨氮降解产物的84.2%。     

反应气耦合等离子体降解沙林模拟剂

采用水蒸气、氨气、过氧化氢气雾和臭氧4种气体对沙林模拟剂氟磷酸二异丙酯(DFP)进行降解研究,发现臭氧对DFP具有较好的降解作用,在流量200 L/h,DFP初始浓度50 mg/m3时,降解率最高可达56.1%。对高浓度DFP(大于80 mg/m3)进行降解研究时,等离子体单独作用最高降解率为89%,而添加臭氧后的降解率都在95%以上。计算得到臭氧作用的能量利用率为0.05 mg/(W·h),等离子体的能量利用率为0.55 mg/(W·h),而添加臭氧后的等离子体能量利用率为0.68 mg/(W·h)明显高于臭氧和等离子体能量利用率之和,因此对高浓度DFP进行处理时,臭氧与等离子体存在耦合作用。对等离子体和臭氧耦合等离子体降解DFP反应进行了产物分析,发现主要的降解产物基本一致,但是臭氧的存在能使降解更加彻底。