Untangling unexpected terrestrial conservation challenges arising from the historical human exploitation of marine mammals in the Atlantic sector of the Southern Ocean

Intensive human exploitation of the Antarctic fur seal (Arctocephalus gazella) in its primary population centre on sub-Antarctic South Georgia, as well as on other sub-Antarctic islands and parts of the South Shetland Islands, in the eighteenth and nineteenth centuries rapidly brought populations to the brink of extinction. The species has now recovered throughout its original distribution. Non-breeding and yearling seals, almost entirely males, from the South Georgia population now disperse in the summer months far more widely and in higher numbers than there is evidence for taking place in the pre-exploitation era. Large numbers now haul out in coastal terrestrial habitats in the South Orkney Islands and also along the north-east and west coast of the Antarctic Peninsula to at least Marguerite Bay. In these previously less- or non-visited areas, the seals cause levels of damage likely never to have been experienced previously to fragile terrestrial habitats through trampling and over-fertilisation, as well as eutrophication of sensitive freshwater ecosystems. This increased area of summer impact is likely to have further synergies with aspects of regional climate change, including reduction in extent and duration of sea ice permitting seals access farther south, and changes in krill abundance and distribution. The extent and conservation value of terrestrial habitats and biodiversity now threatened by fur seal distribution expansion, and the multiple anthropogenic factors acting in synergy both historically and to the present day, present a new and as yet unaddressed challenge to the agencies charged with ensuring the protection and conservation of Antarctica’s unique ecosystems.     

TEPA调控AMP-DGDE水溶液相变吸收CO2性能及机理

相变吸收剂在降低CO₂捕集能耗方面具有较大优势,但现有吸收剂普遍存在再生性能差的问题。基于2-氨基-2-甲基-1-丙醇 (AMP) 的吸收剂再生性能优异,但通常难以发生相变。利用四乙烯五胺 (TEPA) 作为相变调控剂引入AMP-二乙二醇二甲醚 (DGDE) 水溶液,构建了具有良好再生性能的新型相变吸收剂AMP-DGDE-TEPA。在最佳配比下,AMP-DGDE-TEPA的吸收负荷可达0.88 mol∙mol⁻¹,其中97.6%的CO₂富集于溶液下层,下层体积仅占总体积51%。经7次吸收-解吸循环,吸收剂的吸收负荷仍能保持0.63 mol∙mol⁻¹,再生效率为71.6%。¹³C核磁共振结果表明,AMP与CO₂反应生成易于分解的碳酸氢盐,因而吸收剂具有良好的再生性能;而TEPA的引入可使系统中生成稳定的质子化TEPA和氨基甲酸盐。质子化TEPA和氨基甲酸盐具有高极性,可打破吸收剂原有的均相状态,促使吸收剂发生液-液相变。相比于DGDE,H₂O和极性反应产物之间具有更强的相互作用力,这些物质聚集形成CO₂富相,而DGDE则单独形成CO₂贫相。此外,AMP-DGDE-TEPA的再生显热和潜热仅为0.33和0.43 GJ∙t⁻¹ CO₂,具有良好的节能潜力。该研究结果可为高效低能耗碳捕集材料的制备提供参考。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、H2O2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为：初始pH值 > H2O2投加量 > 微波辐射功率 > H2O2/Fe2+摩尔比 > 微波辐射时间;其中初始pH和H2O2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为：初始pH值3.43,H2O2投加量19.2 mmol·L-1,H2O2/Fe2+摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级排放标准COD≤100 mg·L-1。     

接触氧化过滤去除地表水中的氨氮

接触氧化过滤工艺普遍用于去除地下水中的氨氮,在去除地表水中氨氮的应用较少。为了对此工艺去除地表水中的氨氮进行研究,以附有铁锰氧化物的石英砂为滤料填充滤柱,测试了滤柱对地表水中的铁、锰和氨氮的去除效果,并重点分析了影响氨氮去除的主要因素。结果表明：当滤速为8 m·h-1,进水铁、锰、氨氮浓度分别为0.6、1.1和1.8 mg·L-1时,滤柱对3种污染物的去除率分别为83.3%,95.3%和80.6%,3种污染物的出水浓度均达标。此外,升高进水温度、提高进水碱度可增大氨氮的去除率。当温度由8℃增大到14℃时,氨氮去除率提高了近一倍。进水投加NaOH（浓度为4 mg·L-1）时,氨氮的平均去除率比不投加NaOH时高23.1%。     

餐厨垃圾湿式厌氧消化最优有机负荷及失稳指标

为探究餐厨垃圾湿式厌氧消化最佳有机负荷及失稳预警指标,在(36±1) ℃单相连续搅拌条件下进行有机负荷(OLR)梯度实验。通过理论及数学分析确定90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化的最佳OLR和失稳指标。当OLR（以VS计）为2.94 g?(L?d)-1时,挥发性固体去除率、甲烷产率、容积沼气产率分别为78%、0.58 L?g-1VS、2.99 L?(L?d)-1,此时厌氧反应器达到最佳运行状态。一定浓度的游离氨(FAN)会抑制微生物活性,触发挥发性脂肪酸(VFA)的积累,造成容积沼气产率降低,第36天,当OLR增至3.21 g?(L?d)-1时,FAN浓度升至区域峰值207 mg?L-1,但随后骤降35.9%（39 d）,分别造成VFA和挥发性脂肪酸浓度与碳酸氢盐碱度的比值(VFA/TA)从第37天的1 897 mg?L-1、0.22升高至第47天的4 755 mg?L-1、0.73,系统进入抑制稳定状态,最终导致容积沼气产率从第47天的2.66 L?(L?d)-1降至第48天的1.88 L?(L?d)-1,系统恶化。协同分析表明,当VFA和VFA/TA分别达到2 500 mg?L-1和0.35并出现持续上升的现象时,能提前7～8 d对90%含水率餐厨垃圾湿式厌氧消化系统的失稳提出预警。     

响应面法优化酵母菌处理餐饮废水

从餐饮废水集水井壁上的生物膜中筛选出酵母菌菌株,选择废水降解能力相对较高的3株酵母菌对餐饮废水进行处理。以COD去除率为主要指标,在单因素实验的基础上,运用响应面法对pH、TN和TP进行优化,得到酵母菌处理餐饮废水的最优条件。结果表明,酵母菌处理餐饮废水最优的工艺条件为pH=5.55、TN=27.63 mg/L、TP=4.40 mg/L,COD去除率达到90.3%;当进水COD为2 235 mg/L、油为660. 2 mg/L时,COD与油实际去除率分别达到了89.9%和89.8%。     

微生物絮凝剂M-C11处理高岭土悬浊液的响应曲面优化

采用响应曲面法对微生物絮凝剂M-C11处理高岭土悬浊液的过程参数进行优化,选取中心复合实验设计(CCD),以pH、M-C11投加量和CaCl2投加量等因素为自变量,以处理后的高岭土悬浊液絮凝率(Fr)为响应值,并借助扫描电镜对絮凝剂的作用机理进行初步探讨。结果表明,微生物絮凝剂M-C11可显著改善高岭土悬浊液的絮凝性能,且选取的3种单因素水平均可影响絮凝剂活性。经多元回归拟合分析,在M-C11投加量为2.56 mL,CaCl2 投加量为0.37 g/L的最优条件下,微生物絮凝活性实验值可达92.37%,接近模型预测值(92.30%)。CaCl2 投加量对絮凝效果的影响高于M-C11投加量(PCaCl2PM-C11)。Ca2+可中和高岭土颗粒表面负电荷,絮凝剂分子为悬浮颗粒提供吸附结合位点,促进絮体凝聚沉淀,M-C11絮凝机理是电中和、吸附架桥和网捕等联合作用的结果。     

高效液相色谱-串联质谱法同时检测地表水中13种药物及个人护理品

采用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测,建立了地表水中13种药物及个人护理品的测定方法。水样用盐酸与氢氧化钠溶液调pH值至7.0左右,过固相萃取小柱进行富集,用14 mL甲醇洗脱。以C18柱为分离柱,0.01%甲酸的甲醇-0.01%甲酸水溶液为流动相,目标物在10 min内分离,在0.50~250 μg/L范围内,13种化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(>0.99),检出限在0.05~0.5 ng/L范围内。基质加标实验结果表明,13种化合物在水中的回收率分别在56.2%~123.2%之间(加标水平5 ng/mL)和58.0%~107.8%(加标水平50 ng/mL),相对标准偏差在1.60%~19.9%(n=6)之间。应用该方法测定了从2条纳污河流采集的10份水样,结果表明,除美托诺尔和普洛萘尔未被检出外,其余11药物的检出频率在30%~100%之间。在13种目标物质中,咖啡因的检测浓度最高达287.5 ng/L,舒必利次之,为277.5 ng/L。本方法快速、准确,适用于地表水中PPCPs类的快速测定。     

生物酶生态修复重金属污染土壤

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了酶对重金属的去除效果.在单因素实验基础上,采用响应面法对重金属去除的反应条件进行优化,结果表明,α-淀粉酶质量浓度0.2%、pH 3.5、反应时间12 h为最佳淋洗修复条件,Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为82.36%、75.02%、38.38%、34.69%和57.54%,去除率的大小顺序为Cd >Cr >Zn >Cu >Ni.酶作为土壤的组成部分,利用酶修复重金属污染的土壤,可以降低环境风险,具有较好应用前景.     

昆明市主城区热环境效应及影响因素分析

以昆明市主城区为研究对象,根据2000年、2010年和2020年3期Landsat TM/OLI遥感影像,反演3个时期的地表温度,采用标准差椭圆分析热环境效应的时空演变,并使用地理探测器探讨热环境效应的影响因素。结果表明：近20 年来,昆明市主城区热岛区集中分布在城镇建设密集区域,热环境方向主轴由东北—西南走向转为西北—东南走向;前期热环境重心向西北方向偏转了57.5°,偏移2.47 km,后期向西北方向偏转24.25°,偏移0.86 km;有极低温区向低温区、较低温区转变,较高温区与高温区向极高温区转变的态势,其中,官渡区的热环境效应增强趋势最显著;建筑用地和植被覆盖度对地表温度产生的影响力最大,建筑用地与高程交互作用时会增加对地表温度的影响力,水体与建筑用地或不透水面的交互作用减弱了水体对热环境效应的缓解作用。