基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

肠道微生物对土壤中铜、锌、锰生物可给性的影响

为了更全面、准确地评价土壤中金属元素对人体的健康风险,研究土壤中金属元素在结肠阶段的生物可给性具有重要意义。通过采集我国一些地区的6种土壤,利用in vitro方法(PBET和SHIME联用)研究土壤中Cu、Zn、Mn在胃、小肠、结肠阶段的生物可给性。研究显示,土壤中Cu、Zn、Mn在胃阶段的生物可给性分别为23.8%~63.0%、21.2%~64.4%、11.7%~35.6%;从胃阶段到小肠阶段,土壤中Cu的生物可给性提高了0.4%~14.4%,而土壤中Zn在小肠阶段的生物可给性降低了6.7%~38.7%。结肠阶段,土壤中Cu、Zn、Mn的生物可给性分别为2.4%~12.9%、5.7%~18.7%、6.2%~18.9%,与小肠阶段相比,分别降低了21.7%~56.9%、0.4%~36.8%、4.5%~19.1%。结果表明,在肠道微生物存在的情况下,土壤中Cu、Zn、Mn在结肠阶段有较低的人体健康风险。     

稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

菲和镉单一及复合污染条件下在毛蚶体内的富集动力学研究

采用室内半静态双箱动力学模型实验,研究了菲和镉单一及复合污染条件下在毛蚶(Anadara subcrenata)体内的生物富集,通过对富集与释放过程中毛蚶体内菲和Cd的富集量进行非线性曲线拟合,获得了菲和Cd单一及复合污染条件下在毛蚶体内的吸收速率常数k1、释放速率常数k2、生物富集因子BCF、生物半衰期B1/2和平衡状态下最大富集量CA max等动力学参数。实验结果表明,菲和Cd在实验前期富集速率较高,8 d以后富集速率减缓,释放阶段与富集阶段相似。毛蚶对菲的BCF值为37.80,远大于Cd的BCF值13.12,且生物半衰期时间更长,菲更容易在生物体内富集。菲和Cd联合暴露条件下,在毛蚶体内的CA max和BCF值均大于单一作用,说明二者同时暴露时,毛蚶对菲和镉的吸收富集均有所增强。实验模型拟合度较好,输出值和实测值之间无显著性差异,拟合方程和拟合参数可信。     

海洋中微塑料的环境行为和生态影响

微塑料一般指直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片,海洋中常见的微塑料类型主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。由于形状、颜色多变,分子量大,结构稳定,粒径范围与浮游植物相近,海洋中的微塑料很容易对浮游植物、浮游动物和其他海洋动物等产生影响。微塑料还可以为病毒、细菌提供附着载体,影响浮游植物分布,进入海洋生物消化道或进一步转移到组织中对机体产生毒性效应,甚至通过捕食作用沿食物链传递,对高等动物及人类健康造成威胁。此外,微塑料可以作为海水中痕量化学物质的吸附载体,对生物产生联合毒性。根据目前对微塑料的研究进展情况,未来应加强对海洋微塑料分离、鉴定技术的研发以及海洋微塑料的生物毒性效应和生物传递效应机制等问题的研究。     

稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。     

不同暴露途径下有机污染物对大鼠急性毒性的相关性研究

不同暴露途径下有机物在生物体内的吸收分布不同,导致毒性效应亦不同,研究化学品在不同暴露途径下对生物体的毒性,对化学品的安全性评价有实际意义。本文通过研究静脉注射、腹腔注射、肌肉注射与经口灌胃4种暴露途径下527个有机物对大鼠的急性毒性数据相关性,比较了不同暴露途径下大鼠对有机污染物的敏感度顺序,结果为:静脉注射>腹腔注射>肌肉注射>经口灌胃途径,静脉注射途径下log1/LD50与其他几种注射途径下的log1/LD50有较显著的相关性,但是与灌胃途径下毒性值之间的相关性较差,相关系数r的范围为0.82~0.97。通过逐项分析研究不同暴露途径下化合物对大鼠的急性毒性与生物利用度、吸收速率、消除速率以及代谢过程的关系,结果表明,导致这种差异的原因主要是有机污染物在大鼠体内的吸附动力学过程不同所致。     

高气速间歇式生物过滤去除高负荷H2S

采用生物过滤法,以鸡粪堆肥和PE混合物为填料,在高气速条件下间歇式处理高负荷H2S废气。空床停留时间为20、15、10、6.7和5 s时,入口浓度3 000 mg/m3下的平均去除率分别为100%、100%、96.5%、89.2%和90.5%。高气速EBRT为5 s时,高入口负荷2 147 g/(m3.h)时的去除负荷为2 023 g/(m3.h),去除率达94%。采用Michaelis-Ment-en模型进行生物降解宏观动力学研究,其中Ks为550 mg/m3,Vm为6.8×104g/(m3.d)。结果表明,在实验温度17～24℃,湿度30%～50%下,生物过滤法间歇式处理高气速高负荷H2S的去除性能好。     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。