基于GF-1 WFV影像和BP神经网络的太湖叶绿素a反演

叶绿素a浓度是可直接遥感反演的重要水质参数之一,常用来评价湖泊水体的富营养化程度.太湖是典型的二类水体,光学性质复杂,应用一类水体线性反演模式拟合较为片面且难以找到最佳拟合模型.BP神经网络模型具有模拟复杂非线性问题的功能.为研究高分一号卫星16m多光谱相机WFV4结合BP神经网络进行太湖叶绿素a浓度监测的可行性,实验利用GF-1 WFV4影像和实时的地面采样数据,建立了BP神经网络模型,同时采用波段比值经验模型进行对比.经精度检验,BP神经网络模型预测值与实测值之间的可决系数R2高达0.9680,而波段比值模型的R2为0.9541,且均方根误差RMSE由波段比值模型的18.7915降低为BP神经网络模型的7.6068,平均相对误差e也由波段比值模型的19.16%降低为BP神经网络模型的6.75%.结果证明,GF-1 WFV4影像应用BP神经网络模型反演太湖叶绿素a浓度较波段比值模型精度有所提高.将经过水体掩膜的GF-1 WFV4影像用于训练好的BP神经网络反演太湖叶绿素a浓度分布,结果显示,叶绿素a高浓度区集中分布在湖心区北部、竺山湾、梅梁湾区域,与之前的研究一致.本文研究结果验证了采用BP神经网络模型对GF-1 WFV4影像进行太湖叶绿素a浓度反演的可行性.     

石家庄市采暖前后大气颗粒物及其碳组分特征

为研究石家庄市大气颗粒物、碳组分特征和污染来源,采集2016年11月1日—12月31日石家庄市大气颗粒物（PM₁₀、PM_2.5和PM₁）样品,分析采暖前后PM₁₀、PM_2.5和PM₁及其中OC（有机碳）、EC（元素碳）和WSOC（水溶性有机碳）浓度水平,计算颗粒物与碳组分间相关性,进行OC/EC（质量浓度之比,下同）特征比值法和8个碳组分（OC1、OC2、OC3、OC4、OPC、EC1、EC2和EC3）研究.结果表明:①采暖后ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）比采暖前分别增加了26.4%和32.1%,而采暖后ρ（PM₁）比采暖前降低了12.2%.采样期间ρ（PM₁₀）与ρ（PM_2.5）显著相关,而ρ（PM₁）分别与ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）相关性差.采暖后散煤燃烧造成ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）增加,区域机动车限行和工业限产/停产导致ρ（PM₁）降低.②Pearson相关系数计算可知,ρ（OC）与ρ（EC）强相关;ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别与ρ（OC）和ρ（WSOC）强相关,而ρ（PM₁）分别与ρ（OC）和ρ（WSOC）中等相关;ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别与ρ（EC）弱相关,ρ（PM₁）与ρ（EC）中等相关.③采暖后PM₁₀、PM_2.5和PM₁中ρ（OC）比采暖前分别增加了215.1%、97.2%和18.5%;采暖后PM₁₀和PM_2.5中ρ（EC）比采暖前分别增加了65.2%和5.3%,而采暖后PM₁中ρ（EC）比采暖前降低了10.9%.集中供热和散煤燃烧排放了大量OC;PM₁₀和PM_2.5中EC主要来源于散煤燃烧,PM₁中EC主要来源于工业排放和机动车尾气.④采暖前PM₁₀、PM_2.5和PM₁中OC/EC平均值分别为4.5、4.5和4.3;采暖后PM₁₀和PM_2.5中OC/EC平均值分别为9.8和9.7,而PM₁中OC/EC平均值为7.4.采暖前后SOC/OC（质量浓度之比,下同）平均值的范围为0.36~0.65,石家庄市冬季大气中SOC污染严重;⑤8个碳组分分析发现,石家庄市机动车限行导致PM₁中ρ（EC1）降低,而采暖后集中供暖和散煤燃烧的增加,导致ρ（OC2）明显增加.研究显示,大气颗粒物中碳组分采暖前主要来源于机动车尾气,而采暖后主要来源于燃煤燃烧,尤其是散煤燃烧.      

2011年春季辽宁一次沙尘天气过程及其对不同粒径颗粒物和空气质量的影响

利用2011年5月11—12日辽宁沙尘天气过程的相关资料,分析了沙尘天气对不同粒径颗粒物及空气质量的影响及此次沙尘过程的天气成因.结果表明:沙尘天气发生前后可吸入颗粒物PM₁₀、PM_2.5和PM₁的浓度变化很大,沈阳、鞍山、本溪和丹东4城市PM₁₀、PM_2.5的小时浓度最大值都增大了1.5~20倍;粗粒子PM_(2.5~10)的数量浓度分别增加了30~41倍,质量浓度分别增加了27~30倍;细粒子PM_(1~2.5)的质量浓度分别增加了30~35倍,数量浓度分别增加了15~30倍;微粒子的数量浓度和质量浓度各城市表现不同,沈阳微粒子的数量浓度和质量浓度最大值增大了3倍和5倍,而鞍山PM₁的数量浓度和质量浓度分别减少了50%和10%.受蒙古气旋的影响内蒙古地区产生大风降温天气,大风将内蒙古地区的沙尘带到高空并随西风带向东移动进入辽宁,由于辽宁地区风速比较小,造成了辽宁大部分地区的浮尘天气,并对辽宁各地空气质量造成了严重影响,除丹东外辽宁其他13个城市空气质量都达到了轻微污染到重度污染的级别,铁岭、阜新、沈阳和抚顺的污染指数分别超过了300,达到了重度污染的级别.     

长江口潮间带大型底栖动物次级生产力及其影响因子

根据2010年8月至2011年5月在崇明东滩潮间带进行的大型底栖动物定量采集样品资料,利用Brey(1990)的经验公式分析了调查区域内大型底栖动物栖息密度、生物量、次级生产力和P/B值.结果表明:以去灰干质量(AFDM)计,5月、8月和11月总平均栖息密度、总平均生物量、总平均次级生产力和总平均P/B值分别为637.83 ind m-2、6.82 gm-2、6.71 g m-2a-1和1.01 a-1.纵向梯度上,总平均栖息密度、总平均生物量、总平均次级生产力三者大小排序均为东旺沙≥捕鱼港>团结沙.分析表明,潮间带次级生产力受软体动物影响明显,其中河蚬(Corbicula fluminea)、黑龙江河蓝蛤(Potamocorbula amurensis)、缢蛏(Sinonovacula constricta)、光滑狭口螺(Stenothyra glabra)、泥螺(Bullactaexarata)和中华拟蟹守螺(Cerithidea sinensis)这6种优势种贡献了崇明东滩潮间带65.24%的次级生产力.调查区域总平均P/B值为1.01 a-1,推测东滩大型底栖动物平均一年更替一代,群落结构不稳定,受外界影响较大.运用主成分分析(PCA)对断面环境状况进行分析,显示团结沙生境状况最稳定,捕鱼港次之,东旺沙最剧烈.对次级生产力影响因子进行相关性分析,发现除生物量、栖息密度外,水体总氮、总磷对其也存在较大影响.采用典范对应分析(CCA)解析断面各季节大型底栖动物群落次级生产力与环境变量的关系,显示断面群落次级生产力环境影响因子不尽一致,东旺沙影响因子为Sal、TP、TOC及DO;捕鱼港影响因子为TN、TOC、Chla及DO;团结沙生境状况极稳定,受环境因子影响极小,分析其次级生产力影响因子可能更偏向于沉积物理化因子.     

多年连续种植转基因Bt汕优63稻田水体和土壤中Cry1Ab/c蛋白残留调查

以湖北武汉、随州、武穴和孝感以及山东德州5个多年转基因水稻种植区为试验地,在水稻生育期采集转cry1 Ab/c基因水稻Bt汕优63(Bt-SY63)和对照非转基因汕优63(SY63)稻田水体和土壤,使用酶联免疫吸附测定(ELISA)方法对稻田水体和土壤Cry1 Ab/c蛋白残留量进行动态监测.结果显示,与SY63稻田相比,连续种植2～4 a后,不同生育期Bt-SY63稻田水体Cry1Ab/c蛋白残留量大多与同一生育期SY63样品间差异未达显著水平(P＞0.05),最高残留量为0.373 ng· mL-1.与水体Cry1Ab/c蛋白残留情况相似,不同生育期Bt-SY63稻田土壤Cry 1Ab/c蛋白残留量大都低于试剂盒检测限(0.25 ng·g-1),仅随州苗期、德州拔节期和开花期样品有微量残留,鲜土残留量分别为0.261、0.540和0.361 ng·g-1,并分别与SY63样品间差异显著(P＜0.05).另外,多年连续种植Bt-SY63水稻后,2、3和4a种植年限的Bt-SY63稻田水体和土壤中Cry1Ab/c蛋白残留量之间大都没有显著差异(P＞0.05).认为连续种植2、3和4a的Bt-SY63水稻稻田水体和土壤仅存在微量Cry1Ab/c蛋白残留,不会造成Cry1Ab/c蛋白在稻田水体和土壤中的累积.     

苏云金芽孢杆菌新基因cry1Ab17的克隆和生物信息学

利用高效克隆PCR产物的专用载体pMD18T,直接从苏云金芽孢杆菌WB9的PCR产物中克隆了cry1Ab17新基因.测序结果表明,该基因(GenBank登录号为AY646166)由3471个碱基组成,其编码的蛋白质含有1156个氨基酸残基,其中亲水性氨基酸占30.8%,疏水性氨基酸占45.2%,酸性氨基酸占12.9%,碱性氨基酸占11.1%.氨基酸序列的同源性分析结果表明,Cry1Ab17蛋白与已报道的Cry1Ab蛋白同源性为95.4%～99.7%,该蛋白的4个氨基酸残基———Pro170、Gly449、Gly796和Gly863与其它已报道Cry1Ab蛋白相应位置的氨基酸残基均不同.在核苷酸序列和氨基酸序列多重比较的基础上,应用PAUP4.0构建了Cry1A蛋白家族的系统发育树.SignalP分析结果显示,Cry1Ab17蛋白中不含信号肽序列.此外,对Cry1Ab17蛋白的二级结构和3个结构域也进行了预测和分析.图4表2参15     

苯酚降解菌红球菌PNAN5菌株(Rhodococcus sp.strain PNAN5)的分离鉴定、降解特性及其开环双加氧酶性质研究

分离到一株能以苯酚、苯甲酸、对甲酚、萘为唯一碳源和能源生长、具有同时降解单环和双环芳烃能力的细菌菌株,经生理生化、16SrRNA基因序列分析等鉴定为红球菌PNAN5菌株(Rhodococcussp.strainPNAN5).在实验条件下和在温度为20～40℃、pH7 0～9 0范围内菌株PNAN5降解苯酚的效率保持在80%～100%之间,苯酚浓度在2～10mmol·L-1范围内变化对降解效率没有明显的影响.该菌株通过邻苯二酚1,2 双加氧酶催化的开环途径降解芳烃,不同于已知的浑浊红球菌(R.opacus)是通过邻苯二酚2,3 双加氧酶催化芳烃降解.以细胞裂解液测定该酶的酶促反应动力学常数Km值为35 94μmol·L-1,Vmax为0 84μmol·L-1·min-1·mg-1.     

近52a天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度及其与气候变化关系研究

论文以天山乌鲁木齐河源1号冰川1958/1959—2009/2010年平衡线高度观测资料为基础,研究了平衡线高度及其与气候变化的关系。结果表明,在研究时段内,平衡线高度变化分为正常波动、缓慢下降、迅速上升三个阶段,变化范围介于3 948~4 484 m,多年平均为4 067 m,总体呈普遍上升趋势,总计上升了90 m,且在2009/2010年超过了冰川的上界,意味着该年度冰川全部处于消融状态。积累区比率作为平衡线高度变化的一个重要指标,在这一时期内也呈现明显的下降趋势,下降了约17%。物质平衡与平衡线高度具有显著的负相关性,物质平衡减小100 mm,平衡线高度将上升17 m。冰川处于稳定状态时的平衡线高度,即零平衡高度ELA0为4 018 m。平衡线高度随纯消融量的增加而升高,纯消融量增加10×104m3,平衡线高度上升14 m。平衡线高度对气候变化的敏感性研究表明,如果夏季平均气温升高1℃,则平衡线高度将上升约82 m,如果年降水量增加100 mm,则平衡线高度将下降约41 m,且夏季气温是影响冰川平衡线高度变化的主导气候因素。     

一株苯酚降解菌的筛选鉴定及响应面法优化其降解

从某化工厂污水处理车间活性污泥中分离、筛选到一株能以苯酚为唯一碳源和能源生长的菌株YH8.基于形态特征、生理生化特性、BIOLOG细菌自动鉴定系统、16S rDNA和gyrB基因序列同源性分析鉴定菌株YH8,鉴定菌株YH8为Acinetobacter guillouiae.在苯酚浓度低于1200 mg·L-1,温度为26~34℃,pH为7.0~10.0时,菌株YH8培养60 h对苯酚的降解率达70%以上.运用单因素实验初步确定苯酚降解的最适外加碳源和氮源分别为山梨醇和NaNO3,最适温度为30℃,最适初始pH为9.0,最适接种量为5%.为了提高菌株YH8的降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响苯酚降解的3个关键因素为初始pH、苯酚浓度、山梨醇浓度.用最陡爬坡实验逼近以上3个因子的最大响应区域,采用Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定其最优降解条件为初始pH 9.26、苯酚浓度1163.63 mg·L-1、山梨醇浓度7.81%、接种量5%、NaNO_3浓度2%、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下苯酚降解率可达98.95%.苯酚降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH8相关降解酶为胞内酶,且苯酚可诱导苯酚羟化酶(LmPH)和邻苯二酚1,2-双加氧酶(C_(12)O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH8扩增得到LmPH和C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH8相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH8能耐受高浓度NaCl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.