植物净化富营养水体过程中温室气体变化及影响因素初探

本文通过人为添加氮磷模拟水体富营养化,选用常见水生植物设置5个植物净化处理,研究水生植物在净化富营养化水体的过程中,温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)的排放特征以及影响因素.结果表明:5个处理的水-气界面CO₂排放通量在19.12～395.19mg/(m²·h)之间,呈现先降后升的变化趋势.5个处理的水-气界面CH₄、N₂O排放通量在0.009～0.96mg/(m²·h)、0.024～6.48mg/(m²·h)之间,均呈现先升后降再升的变化趋势.多元逐步回归方程结果表明,底泥溶解性有机碳(DOC)、底泥氨氮(NH₄⁺-N)、水体pH值、水体溶解氧(DO)、水体叶绿素a(Chl.a)共同影响着水-气界面CO₂、CH₄、N₂O排放通量,其中底泥溶解性有机碳(DOC)对水-气界面CO     

直接竞争ELISA检测拟柱孢藻毒素的方法建立和评价

拟柱孢藻毒素(CYN)对人和动物具有高毒性而在世界上广受关注,快速检测方法的建立可为蓝藻毒素的风险评估提供有效的技术手段.本研究基于前期制备的CYN的单克隆抗体N8,旨在建立一种CYN的快速免疫检测方法-直接竞争ELISA.在对HRP-CYN酶标记物和N8单抗的稀释度进行优化后,最适反应条件下建立的直接竞争ELISA在0～200ng/mL CYN浓度下呈现典型的S型反应曲线,该方法的灵敏度为0.069ng/mL,经logit-log拟合的线性范围为0.1～10ng/mL,检出限远低于WHO建议的0.7ng/mL CYN的安全限值.本研究建立的ELISA方法对水库水样和小球藻稀释液中加标回收率分别为80.44%～125.4%和52.97%～155.19%,在测定CYN时与商业Beacon试剂盒的检测结果高度一致.对大沙河水库中CYN的监测表明该毒素在水体中常年存在,但未超过WHO建议的安全限值.本研究发展的ELISA可实现水样和藻样中CYN的快速检测,为供水安全保障提供一种新的技术手段.     

加速溶剂萃取-凝胶净化色谱-气相色谱质谱法测定农用地土壤中有机氯农药方法研究

通过对加速溶剂萃取、平行蒸发及净化方法等环节的优化实验,建立了加速溶剂萃取-凝胶净化色谱-气相色谱质谱法测定农用地土壤中23种有机氯农药的检测方法。结果表明,方法检出限为0.0034~0.0052 mg/kg;对化合物质量分数为0.25 mg/kg的土壤加标样品进行平行实验,回收率为82.0%~93.7%;测定结果的相对标准偏差（RSD）≤8.7%。对土壤有证标准质控样品进行分析,测定结果均在验收范围之内。该方法准确可靠,灵敏度较高,样品净化效果较好,能够满足农用地土壤中有机氯农药残留痕量分析的要求。     

基于机器学习的星载短波红外CO2柱浓度估算

利用OCO-2卫星遥感数据、全球碳柱总量观测网(TCCON)站观测数据、NDVI归一化植被指数数据、ERA5大气数据,采用决策树和集成学习(XGBoost、普通随机森林、极端随机森林、梯度提升)对二CO₂平均柱浓度进行预测.通过相关性分析、特征选择与特征提取,建立模型预测CO₂平均柱浓度,再与TCCON站点的地基观测数据进行比对.通过分析不同模型(决策树、XGBoost、普通随机森林、极端随机森林、梯度提升)预测的结果,发现使用极端随机森林回归模型预测CO₂平均柱浓度的精度最高, R²、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)分别为:0.953、0.492×10^-6、0.260×10^-6、0.063%,其余模型次之,因此对极端随机森林回归模型的预测性能随自身参数的影响进行了分析,结果表明,在误差允许的范围内(±2×10^-6),极端随机森林回归模型和梯度提升回归模型预测的准确率一样,都为98.10%.由于C...     

大秦岭生态文明建设的意义与对策

秦岭在中华文明的繁衍和发展过程中发挥了重要作用,被誉为"中华龙脉"。秦岭既是中国南北分界线,也是"天然中药库"和"世界生物基因库",在以建设文明生态环境为主旋律的新时代,秦岭南北麓依然出现了不同程度的无序开发和违章建设别墅等有悖生态文明建设的乱象,如何保护秦岭,协同推进秦岭生态文明建设具有非凡的意义。为此,本文从人类社会发展史和科学史维度上,阐述了生态文明与原始文明、农耕文明和工业文明各阶段在解决的关键问题、文明的标志与内涵、人与自然的关系等方面的本质区别;从生态系统服务功能维度上(水源涵养、环境净化、生物多样性维护、生物固碳与气候调节等),阐明了秦岭生态文明建设的重要意义;从思想、行动和科学三个维度上,指出了秦岭生态文明建设必须提高思想认识,一以贯之习近平生态文明思想,提高政治站位,与党中央保持高度一致,用系统论思想制定科学规划,以水环境、土壤环境、大气环境、植被以及野生珍稀动植物的保护为根本目标,从工业活动、农业活动、资源开发利用、人类日常生活干扰等多个方向协同推进,为中国社会可持续发展提供生态保障。     

锆柱撑煤系高岭土对氟离子的吸附研究

由于炼铝、磷肥、钢铁等工业持续发展,水体氟污染逐渐成为一个全球性环境问题。吸附法因具有成本低、易操作、效果好、吸附材料来源广泛等优点,是一种相对成熟的除氟方法。煤系高岭土具有特殊的层状结构,可以通过柱撑改性表现出良好的吸附性能,用于吸附去除氟离子。对经预处理的煤系高岭土进行锆柱撑改性,制得柱撑煤系高岭土复合物,同时采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析对其进行表征,以分析其改性原理。此外,为了研究该柱撑煤系高岭土复合物的除氟性能,文章考察了吸附剂投土比、反应pH、吸附时间、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并分析了吸附去除氟离子的机理。实验结果表明,锆进入了煤系高岭土的层间结构,使其层间距增大,形成了具有特殊官能团的锆柱撑高岭土复合物,利于吸附去除氟离子。在吸附剂投加量为10 g/L、反应pH=4、氟溶液初始浓度为50 mg/g、吸附时间为3 h、温度为25℃的条件下,柱撑煤系高岭土复合物对氟离子的去除率可达98.2%。该吸附剂对氟离子的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属于单分子化学吸附。     

中国近10年SO2时空格局变化遥感监测

开展近地表大气中的二氧化硫浓度长时序空间格局动态变化监测,对于保护生态环境、评估节能减排成效具有重要意义。该文利用OMI L3 SO_2产品数据分析2008-2017年近地表中国区域SO_2柱浓度的年际、季相、月际及空间变化特征,并与SO_2排放量统计数据进行对比分析,结果表明:(1)从年际变化来说,2008-2017年中国SO_2柱浓度总体呈下降趋势,于2016年下降至最低值,2017年SO_2柱浓度与2016年持平,2008-2017年OMI SO_2柱浓度与国内SO_2排放量相关系数可达0.74;(2)在空间分布上,中国中东部地区SO_2柱浓度较高,尤其是京津冀及其周边地区,而西部地区SO_2柱浓度普遍较低,如西藏、青海、新疆等地区;(3)从各年份SO_2柱浓度分布情况可以得出,自2012年起全国SO_2柱浓度高值区范围逐年缩小,京津冀及山东地区高值区范围缩小程度最为明显,至2015年全国已不存在SO_2柱浓度高值区;(4)从季相变化来看,SO_2柱浓度高低排序为:冬季>秋季>春季>夏季;SO_2柱浓度月均值呈现以年为周期的波动形式,SO_2柱浓度最低值一般出现在每年的5-7月,最高值一般出现在11、12、1、2月,与季度变化趋势相一致。近10年来中国制定了许多环保政策,加大了环保治理力度,如节能减排,淘汰落后产能,优化产业结构,近地表大气SO_2柱浓度不断下降的时序遥感监测结果充分证明了中国近年来在环保领域所取得的重大进步。     

基于卫星遥感的湖南省甲醛时空分布及影响因素分析

利用OMI遥感的甲醛逐日数据、MODIS传感器监测的NDVI数据以及湖南省能源消耗和氮氧化物排放量数据,对2009～2017年湖南省对流层大气中甲醛柱浓度时空变化特征及其影响因素进行了探究。结果表明：湖南省甲醛柱浓度总体空间分布具有西部山区低、北部洞庭湖平原和南部南岭地区高的特征;近九年湖南省甲醛柱浓度时间分布呈先增加后减小的趋势,最高值出现在2012年,最低值出现在2017年;年内甲醛柱浓度值夏季最高,秋季、春季次之,冬季最低,最低值出现在12月,最高值出现于9月;影响因素中地形与风向因素对甲醛柱浓度的空间分布有一定的影响,甲醛柱浓度与温度的相关性较高,降水次之,植被对甲醛的产生有很大的贡献,能源消耗与氮氧化物排放是湖南省甲醛柱浓度变化的重要人为因素。     

小球藻在沼液中的油脂累积及净化效应

以小球藻为材料,浓度分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%的沼液作为培养基,研究沼液对小球藻生长和油脂积累的影响,以及小球藻对沼液中氮、磷和重金属铜(Cu~(2+))、锌(Zn~(2+))、镉(Cd~(2+))的去除作用。结果表明:小球藻的相对生长密度与沼液浓度呈负相关,小球藻油脂含量为17. 28%～32. 89%,其主要脂肪酸为C16和C18脂肪酸。小球藻TN去除率为39. 85%～73. 24%,TP去除率为86. 07%～93. 93%,Cu~(2+)去除率为17. 97%～36. 98%,Zn~(2+)去除率为12. 00%～44. 01%,Cd~(2+)去除率为32. 23%～78. 57%。在利用小球藻处理沼液时,可降低沼液中氮、磷及重金属含量,沼液浓度可影响小球藻的相对生长密度和油脂含量。结果表明,在沼液浓度为30%时小球藻对沼液的净化效果最好。     

挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除

以AZM（阿奇霉素）、STZ（磺胺噻唑）、IBU（布洛芬）、DCF（双氯芬酸）、PRC（扑热息痛）、ATL（阿替洛尔）、CLF（氯贝酸）、CBM（卡马西平）和CAF（咖啡因）共9种WWMPs（wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物）为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合（旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲）的人工生态系统在不同介质（水相、泥相、水生植物）中WWMPs的变化特性及对常规污染物（如COD_Cr、NH₃-N、TP、TN）的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,COD_Cr、NH₃-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.