基于土壤重金属及PAHs来源的人体健康风险定量评价:以北京某工业污染场地为例

以北京某工业污染场地为研究对象,采集130个表层土壤样本,测定了As、 Be、 Cd、 Cu、 Cr、 Hg、 Ni、 Pb、 Sb、 Ti和Zn这11种重金属元素和16种多环芳香烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)元素的含量.运用正矩阵分解模型(positive matrix factorization,PMF)解析重金属及PAHs污染源,并对各个污染源致癌风险及非致癌风险贡献率进行了分析.结果表明,研究场地土壤重金属含量均在不同程度超出北京土壤环境质量背景值,其中Cd、 Hg、 Pb、 Zn和Cu这5种重金属超标率均50%,污染最为严重. 130个采样点中低环(2～3环)PAHs和高环(4～6环)PAHs含量分别占∑16PAHs含量的39.6%和60.4%, 77%的采样点PAHs含量大于1 000μg·kg~(-1),属于PAHs严重污染.污染源分析Be、 Ti、 As和Ni这4种重金属为自然来源.其余7种重金属和16种PAHs具有3种污染来源,分别为煤炭燃烧源(Hg和∑16PAHs),冶炼源(Cu、 Cr、 Pb和Zn)和交通源(Sb和Cd). 3种污染源对130个采样点内7种污染重金属和16种PAHs平均含量的贡献率依次为8.46%、 90.61%和0.94%.人体健康评价结果显示130个采样点中各污染物的致癌风险值分布在4.17×10~(-6)～39.38×10~(-4)之间,非致癌风险分布在0～32.23之间,致癌风险和非致癌风险最大值均位于焦化厂附近,其中BaP是影响土壤致癌风险的主要污染物, Zn是影响土壤非致癌风险的主要污染物.煤炭燃烧源的平均致癌风险值为2.16×10~(-4),占总平均致癌风险的50.26%.冶炼源的平均非致癌风险值为0.834,占总平均非致癌风险的56.43%,这2种污染源是影响该工业污染场地土壤重金属和PAHs人体健康风险的主要因素.本研究结果能够为相似工业污染场地土壤修复及生产工艺优化提供参考.     

水解酸化--接触氧化工艺处理食品酿造废水

食品酿造废水水质浓度较高,主要污染指标为COD、色度、SS.国内外对酿造废水处理多采用生物处理法,本文介绍哈尔滨食品酿造三厂采用水解酸化-接触氧化-气浮工艺处理酿造废水工程实例.水解酸化阶段,主要微生物为水解菌和产酸菌,可以强化生物对难降解有机物的分解能力,经水解酸化预处理后,BOD5/COD大为提高,并进一步通过好氧、气浮,脱除色度和大部分有机物.文中详细给出该处理工艺流程、主要处理装置选型、构筑物设计参数和处理运行效果.     

SVD法在广西秋冬季旱涝分析中的应用

应用奇异值分解(SVD)方法,分析了500hPa高度场在广西秋季和冬季旱涝年的气候差异,分析结果表明:冬季前期500hPa高度场SVD分解的第一模态收敛速度比秋季快,但两个季度第一、第二奇异向量的累积方差都在60%以上,可见两个季度第一、第二奇异向量对应的SVD模态是最主要的SVD模态,代表了两要素场相互作用的主要特征。     

常温木质纤维素分解菌群的筛选与特性研究

为获得一组常温条件下加速木质纤维素腐解的菌群,利用限制性培养法,筛选到一组在室温(28℃)条件下,5 d可分解天然稻秆总重39.6%的菌群.仅用质谱仪的一个CP-Chirasil-Dex CB毛细管柱就能够检测到丙酸、乙醇、异丙酸、4-氨基-1-丁醇、丁酸、硅烷-二乙基、乳酸、乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、甘油等10种以上有机物.定量分析挥发性产物,发现其种类和浓度随时间变化很大.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)检测菌群的动态变化,发现在培养不同时期菌种组成差异很大,通过对各条带近缘种网上比对结果可见,该菌群具有丰富的菌种组成多样性,菌群内微生物分别归属Clostridiumsp.、Brevibacillussp.、Rhizobiumsp.、Bacteriumsp.等4个属.     

混合凋落物分解非加和性效应研究进展

混合凋落物的分解是陆地自然生态系统中凋落物分解的主要形式。在许多混合凋落物的实验研究中,混合凋落物的实际分解速率往往偏离于基于单种组分凋落物计算的预期分解速率,产生非加和性效应。从混合凋落物实验的统计结果可以发现,大多数混合凋落物实验的质量损失、养分释放、微生物丰富度和活性都表现出非加和效应。混合凋落物实验不同设计方案可能会对实验结果造成影响,如各组分的初始比例、凋落袋、取样和各组分的分拣均会对实验结果造成影响。引起混合凋落物分解非加和性效应的因素是多方面的,文章从物理、化学和生物作用机制三方面综述了非加和效应的潜在机制。未来的研究应模拟野外环境下凋落物的实际分解,并与气候变化、生态恢复等研究相结合。     

不同类型凋落物对土壤有机碳矿化的影响

通过实验室凋落物培养试验,对南京紫金山地区4种典型植被凋落物的分解差异进行了比较研究.结果表明,含凋落物土壤有机碳矿化包含快速分解和缓慢分解2个过程,前者日均分解量大持续时间短,后者与之相反.4种含凋落物土壤在培养初期矿化速率迅速达到最大,大小依次为狗牙根凋落物土壤(CK+BMD) (23.88±0.62) mg·d^-1、马尾松凋落物土壤(CK+PML)(17.93±0.99) mg·d^-1、麻栎凋落物土壤(CK+QAC) (15.39±0.16) mg·d-1和青冈栎凋落物土壤(CK+CGO)(7.26±0.34) mg·d^-1,相互间差异均达到显著水平(p<0.05),此顺序与凋落物初始化学元素组成关系不明显.培养3个月,含凋落物土壤有机碳累积矿化量分别为：(CK+BMD)(338.21±6.99) mg、 (CK+QAC)(323.48±13.68) mg、 (CK+PML)(278.34±13.91) mg和(CK+CGO) (245.21±4.58) mg.从凋落物自身分解率分析,4种凋落物在培养期间共释放了198.17～297.18 mg的CO₂-C,占到加入凋落物中有机碳总量的20.29%～31.70%.对有机碳矿化速率和累积矿化量变化趋势分析后发现,乘幂曲线模型能很好地描述其变化,且相关性较好.     

一组高效稳定纤维素分解菌复合系MC1的筛选及功能

从4种堆肥样品中分别筛选出纤维素分解能力较强的4组混合菌,再以酸碱反应互补的原则重新优化组合并驯化成1组纤维素分解能力非常强而稳定的纤维素分解菌复合系MC1.100mL培养物在50℃静止培养72h,分别可分解0.48g滤纸、0.49g脱脂棉、0.19g麦秆和0.08g锯末.分解滤纸时,第24h CMC糖化力最高,为122.3U·mL^-在初始pH4～10的不同培养基上接种,均能把pH调到中性,最后稳定在8.0～8.5之间.在连续投放滤纸情况下纤维素分解能力稳定保持20d以上,其发酵液的pH在有滤纸时稳定在6.0～6.5之间,没有滤纸时稳定在8.0～8.5之间.     

长白山自然保护区生态系统碳平衡研究

运用已建立的EPPML生物地球化学循环模型,对1995年长白山自然保护区生态系统的碳平衡状况进行了模拟.模拟结果表明,该保护区植被的年净初级生产力[NPP(碳量)]为1.332×10⁶t·a^-1,以阔叶红松林和云冷杉林最高,分别为0.540×10⁶t·a^-1和0.428×10⁶t·a^-1.这2种林型是长白山面积最大、生产力最高的林型,其生产力的模拟结果对整个保护区的碳循环和碳平衡影响最大,前者的准确性决定了后者的可靠性.总的来说,模拟值不仅在整个保护区不同植被带和气候带的相对比较中是符合常规的,而且在与相当分散的实测数据的绝对比较中也是比较准确的.该保护区的植被具有明显的碳汇功能,主要表现为植被碳量的增长,每年增长约1.058×10⁶t·a^-1.阔叶红松林的年碳量增长最大(0.452 × 10⁶t·a^-1),云冷杉林其次(0.339×10⁶t·a^-1)这2种林型对整个保护区的碳汇功能起着至关重要的决定性作用.其它依次为:长白落叶松林、阔叶林、草甸、灌丛、高山苔原、岳桦林和高山流砾滩草类.1995年该保护区土壤有机质的分解碳量比凋落物碳量高0.169×10⁶t·a^-1,除草灌土壤出现有机质的积累,高山苔原和高山流砾滩土壤有机质的分解与积累处于近似平衡状态外,乔木林下土壤有机质的分解量均为凋落物量的1.5～2.0倍.     

基于SSA-XGBoost方法的降水变化趋势预测模型

全球变暖预期下不同区域的未来降水变化,是政府和公众都关心的重要问题,也是全球变化研究的前沿科学问题。预测模型的建立是预测/预估研究的重点和难点,现今不稳定的气候背景对预测模型的精准度提出了更高的要求。为了解决传统方法对长期时间序列预测效果欠佳的问题,本文以泰国南部洞穴石笋δ¹⁸O重建的过去270多年（公元1773—2004年）的降水记录为数据集,提出了SSA-XGBoost预测模型。对原始数据去趋势预处理后,采用奇异谱分析法（SSA）提取前部分数据（1773—1964年）的振荡成分以确定数据的最佳谐波个数,并进行准确的周期信号分量分解;之后用去趋势数据减去周期信号得到随机信号,再利用XGBoost模型对随机项进行预测;最后将预测的序列、趋势曲线和周期信号延拓结果相叠加得到最终的预测数据（1965—2004年）。与其他四种模型（XGBoost、ARIMA、SSA-ARIMA、LightGBM）的预测结果相比,SSA-XGBoost的预测结果与真实值最相近,且MAE和RMSE均最小,R²也更接近1,说明该模型具有更高的精度和稳定性。该研究对于泰国南部等热带地区未来的降水变化趋势预测具有较好的指导意义,也可为其他长时间序列的预估研究提供借鉴。     

马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型研究

马来眼子菜是太湖水生植被中重要的优势种,其新陈代谢残体腐烂分解过程是湖泊水体营养盐循环重要组成部分.为定量化揭示其腐烂分解规律以及对水体营养盐含量影响,基于室内马来眼子菜腐烂分解试验结果,建立了马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型.模型由马来眼子菜腐烂分解氮转化子模型和磷转化子模型组成,考虑了马来眼子菜体内无机氮磷的溶解、有机氮磷的降解以及边壁对水体中氮磷吸附3个主要过程.模型共有8个状态变量,分别为马来眼子菜体内无机氮、有机氮、无机磷、有机磷,以及水体中总氮、总磷、边壁吸附的氮和磷.模型校验输出的水体总氮、总磷以及最后1 d的马来眼子菜体内氮磷、边壁吸附的氮磷与试验实测值吻合较好,校验获得的马来眼子菜体内无机氮、无机磷溶解释放速率分别为0.04 d-1、0.06 d-1,其体内有机氮、有机磷降解释放速率分别为0.00525 d-1、0.01044 d-1.模型结果显示,马来眼子菜在腐烂分解的前5 d,其体内分别有6.7%、35.8%的氮、磷被分解;磷优先于氮释放,其机制是马来眼子菜残体含有相对较高比例的无机磷;温度变化对马来眼子菜腐烂分解释放氮磷转化过程具有一定影响,但在温度较低时,温度变化对马来眼子菜腐烂分解的影响较小;马来眼子菜分解仅在一定的时间内对水质产生不利影响,其后水体颗粒以及边壁吸附作用能消除这种影响.