生物可降解微纳米塑料生物毒性效应的研究进展与展望

近年来用生物可降解塑料(BPs)替代传统塑料(CPs)被认为是应对塑料污染危机的有效途径。由于BPs比CPs更容易分解成微纳米塑料(MNPs),因此生物可降解微纳米塑料(BMNPs)的生物毒性效应是当前关注的焦点,但相关研究仍处于起步阶段。本文从BMNPs本身、渗滤液及其与其他污染物形成复合污染物3个方面入手,系统总结了BMNPs生物毒性效应的国内外研究进展,重点关注BMNPs与传统微纳米塑料(CMNPs)之间的差异。本文总结的研究显示,与CMNPs相比,BMNPs的生物毒性效应表现为减弱、无显著变化和显著增强的研究结果分别占总研究结果的21%、25%和54%。其中BMNPs的生物毒性效应显著增强主要原因在于,首先BMNPs表面比CMNPs更加粗糙复杂,对被测生物表现出更强的机械性损伤能力。其次,进入生物体内的BMNPs会被生物分解成更小尺寸的塑料,更容易进入生物体的组织和细胞,产生更大的危害效应。此外,BMNPs更容易被微生物所吸收,通过影响微生物的正常生理功能,对相关生物和生态系统造成一系列连锁负面影响。再者,BMNPs在分解、降解和老化过程中能更快地释放出添加剂,并且释放出的某些化合物具有更强的生物可利用性。最后,与CMNPs相比,BMNPs与其他污染物产生的复合生物毒性效应更强,这与BMNPs特殊的表面和内部结构造成其对污染物拥有更强的吸附和解吸能力有关。本文还通过梳理上述研究存在的不足,对未来BMNPs生物毒性效应的研究、检测和评价等方面进行了展望,以期为BPs污染的有效防治和生态风险评估,以及MNPs相关产品的管理和认证提供科学支撑。     

废铁屑修复汞污染土壤的实验研究

应用工厂废弃物—铁屑做原料,探讨不同铁屑投加量对修复不同土壤类型、不同程度汞污染土壤的能力,并与修复水体汞污染作了对比;另外,首次将淋滤法与国际上新兴的土壤、地下水修复技术-PRB技术结合,研究其修复土壤汞污染的效果。结果表明,废铁屑可很快去除水体中的汞,去除率可达93%;在铁屑存在下,能一定程度预防和修复土壤汞污染,在相同水体汞污染程度条件下,时间是影响土壤汞污染程度的主要因素;在CaCl2淋洗液作用下的模拟PRB实验中,土壤有效汞含量降低,同时淋洗液中汞质量浓度低于1μg·L-1。因此,用废铁屑能有效预防和修复土壤汞污染,且将淋滤法与PRB技术联用,与将铁屑直接撒入土壤中相比效果好得多,且不会引起后续的水体二次污染,是一种很有应用潜力、值得深入研究的土壤修复方法。     

Risk assessment and prioritisation of contaminated sites on the catchment scale

Contaminated sites pose a significant threat to groundwater resources worldwide. Due to limited available resources a risk-based prioritisation of the remediation efforts is essential. Existing risk assessment tools are unsuitable for this purpose, because they consider each contaminated site separately and on a local scale, which makes it difficult to compare the impact from different sites. Hence a modelling tool for risk assessment of contaminated sites on the catchment scale has been developed. The CatchRisk screening tool evaluates the risk associated with each site in terms of its ability to contaminate abstracted groundwater in the catchment. The tool considers both the local scale and the catchment scale. At the local scale, a flexible, site specific leaching model that can be adjusted to the actual data availability is used to estimate the mass flux over time from identified sites. At the catchment scale, a transport model that utilises the source flux and a groundwater model covering the catchment is used to estimate the transient impact on the supply well. The CatchRisk model was tested on a groundwater catchment for a waterworks north of Copenhagen, Denmark. Even though data scarcity limited the application of the model, the sites that most likely caused the observed contamination at the waterworks were identified. The method was found to be valuable as a basis for prioritising point sources according to their impact on groundwater quality. The tool can also be used as a framework for testing hypotheses on the origin of contamination in the catchment and for identification of unknown contaminant sources.     

辽河口粪便污染指示菌的时空分布特征

2013年分别于夏季和秋季对辽河口海域的粪便污染指示菌(总大肠菌群、粪大肠菌群和肠球菌)及环境、水化学要素进行分析,研究粪便污染指示菌在海水中的数量、分布特征及其与环境、水化学指标间的相关性,在此基础上,选取河口地区合适的粪便污染指示菌.结果表明:夏季总大肠菌群数量在1.7×105~6.2×106 CFU·L-1之间,粪大肠菌群数量在5.0×102~8.7×104 CFU·L-1之间,肠球菌数量在1.0×101~2.5×102 CFU·L-1之间;秋季总大肠菌群数量在5.0×102~1.1×105 CFU·L-1之间,粪大肠菌群数量在4.0×102~1.0×103 CFU·L-1之间,肠球菌数量在3~95 CFU·L-1之间.总大肠菌群、粪大肠菌群和肠球菌的数量变化与环境指标之间有着密切联系,特别是与盐度存在显著相关性;粪大肠菌群、肠球菌与水化学指标SiO44--Si、NH4+-N、TP和COD之间均存在显著相关性;其中粪大肠菌群与SiO44--Si和TP的相关性系数均大于0.742(p<0.01),肠球菌与TP和COD的相关性系数均大于0.742.实验结果表明,辽河口粪便污染指示菌的数量在夏季高于秋季,近岸高于远海,其中粪大肠菌群和肠球菌的数量、分布特征与陆源污染物特别是氮磷的输入量密切相关,而且两者之间呈显著正相关关系.粪大肠菌群与肠球菌在一定程度上可以反映河口粪便污染情况,建议采用粪大肠菌群与肠球菌作为河口粪便污染的指示菌.     

区域水战略方案选优的动态组合评价模型研究

水安全危机是人类进入新世纪以来在生存及发展方面所面临的最严重挑战之一。研究科学合理的水安全战略成为区域可持续发展的重大课题。针对区域水战略问题涉及众多因素且各因素之间动态关联的特点,提出了基于水战略方案优选的兼容度极大化动态组合评价模型（CMM—DCEM）,并将其成功地应用于我国广东省北江下游及其三角洲地区水安全战略方案优选评价。评价结果及模型基于不确定性的敏感性分析结果证明：CMM—DCEM实现了主、客观赋权方法以及单一评价模型的融合,使用实码加速遗传算法求解目标函数,克服了传统的组合评价方法计算繁琐的不足,评价过程更加科学合理。     

吸力式桶形基础多桶组合结构承载力特性研究

海洋采油平台结构中一般采用多桶组合基础型式,然而迄今对多桶组合结构尚缺乏理论分析和实验研究。本文针对我国第一座吸力式桶形基础采油平台CB20B,基于单桶基础在复合加载模式下的承载力特性,建立了双桶、四桶组合基础的三维有限元数值计算模型,探讨了对称多桶基础结构与单桶基础结构的承载力特性之间的相互关系,阐述了不同桶间距的多桶组合结构地基破坏机制,为工程设计提供参考依据。     

风雨联合作用下风向对大跨度悬挑屋盖的压力分布影响研究

强降雨通常伴有强风作用,风向成为影响结构表面压力分布的重要因素之一。目前大跨度挑檐屋盖设计基本只考虑垂直于结构表面的单独雨荷载作用,对风雨联合作用下建筑表面压力分布研究甚少。研究风雨联合作用下,不同风向对大跨度悬挑屋盖表面的压力分布影响特性。基于数值模拟平台,采用欧拉-欧拉方法,模拟得到了不同风向工况下大跨度悬挑屋盖结构表面平均压力分布规律,并研究得到了一次自然降雨过程中最不利抗风雨位置,对相应大跨度悬挑结构设计提出了有益参考。     

上砂下黏地层中桩‑筒复合基础V-H承载特性∗

海上风机基础不仅受自重等竖向力V 作用,也因水流、波浪和风等影响而承受水平荷载H。为探讨上砂下黏地层中一种由单桩和吸力筒组成的新型海上风机桩-筒复合基础受V?H 组合作用时的承载特性,自主设计完成了一系列室内桩-筒复合基础V?H 组合加载模型试验,获得不同组合参数下桩-筒复合基础的荷载-位移曲线和桩身弯矩分布曲线,并绘制出V?H 承载力包络线。在此基础上,采用ABAQUS 建立了上砂下黏地层中桩-筒复合基础三维数值分析模型,经模型验证与参数分析,进一步讨论了砂土厚度、筒径、筒高以及加载高度等参数对桩-筒复合基础承载特性的影响曲线,并拟合出桩-筒复合基础承载力简化计算公式,分析结果表明：桩-筒复合基础能显著提高桩身水平承载力,增幅达30%~90%,且增加筒径比增加筒高更有利于提高基础水平承载力;上部砂土层较厚时,桩-筒复合基础存在一个使复合基础水平承载力达到最大的预加竖向荷载最佳值,其值随不同载荷工况在（0.4~0.7）Vult范围内变化。     

云南松华坝流域3种本土野生植物镉富集特性比较与应用

在镉(Cd)污染区域筛选富集能力强的本土野生植物是Cd污染土壤植物修复的路径之一。在云南松华坝流域土壤Cd含量超风险筛选值地块生长的杂草中,初步筛查表明牛膝菊、艾蒿和灰藜具有Cd富集潜力。为进一步探明其修复能力,通过盆栽和田间实验比较了这3种野生植物的Cd富集特性和修复能力。结果表明,牛膝菊和艾蒿Cd富集系数与转运系数均大于1,灰藜小于1。施肥措施不仅能显著提高3种本土野生植物的株高和地上部生物量,而且能显著提高牛膝菊地上部和根系的Cd含量、Cd转运系数和Cd富集系数。牛膝菊地上部和根系的Cd含量以及艾蒿的根系Cd含量均随土壤Cd含量的增加而增加。与艾蒿相比,牛膝菊具有更强的Cd转运和富集能力。在100 mg·kg⁻¹外源Cd添加的土壤中,牛膝菊的地上部和根系Cd含量分别为165.5 mg·kg⁻¹和147.5 mg·kg⁻¹。田间实验表明,每茬牛膝菊和艾蒿的鲜重分别为26.0 t·hm⁻²和32.0 t·hm⁻²,可分别带走Cd 3.29 g·hm⁻²和3.35 g·hm⁻²,均可用作当地土壤修复的备选植物。该结果可为相似环境下的土壤镉污染植物修复材料的选择提供参考。