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厌氧氨氧化技术处理毒性废水的抗性、挑战及强化策略

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环境化学 2024年

作者：王亚华孟颖袁庆科栾富波中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室中国科学院大学

厌氧氨氧化技术因其低能耗和高效率等优势，在含氮废水处理领域备受关注.然而，在实际应用过程中，含氮废水中常含有重金属和抗生素等毒性物质，对厌氧氨氧化过程产生不同程度的影响.低浓度毒性物质对厌氧氨氧化过程的影响相对较小，厌... 详细信息

厌氧氨氧化技术因其低能耗和高效率等优势，在含氮废水处理领域备受关注.然而，在实际应用过程中，含氮废水中常含有重金属和抗生素等毒性物质，对厌氧氨氧化过程产生不同程度的影响.低浓度毒性物质对厌氧氨氧化过程的影响相对较小，厌氧氨氧化菌群可以逐渐适应并维持一定的脱氮效率.相比之下，高浓度毒性物质会显著抑制厌氧氨氧化菌的活性，导致脱氮效率急剧下降，严重时甚至会失去脱氮能力.针对毒性物质对厌氧氨氧化过程的影响，本文系统综述了厌氧氨氧化微生物对毒性物质的浓度阈值及抗性机制，阐述了高浓度毒性物质对厌氧氨氧化过程的抑制机理.在此基础上，探讨了厌氧氨氧化技术处理含毒性物质废水面临的挑战，并提出了相应的强化策略，推动厌氧氨氧化工艺在处理含毒性物质废水处理中的应用.

关键词：厌氧氨氧化毒性物质抗性机制强化策略

三工河小流域泥石流生态—岩土工程调控措施减缓土壤侵蚀的定量研究

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 117-129页

作者：吴铭洋陈宁生杨溢侯儒宁李志昆明理工大学公共安全与应急管理学院昆明650093 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 高原科学与可持续发展研究院西宁810016 中国科学院大学北京100049 西藏大学工学院拉萨850013

为探讨泥石流治理措施对小流域土壤侵蚀的影响,以天池上游三工河流域为研究对象,在实地考察的基础上,通过地形图叠加、遥感解译和Google Earth Engine(GEE)云计算等手段,实测计算了该流域1971~2003年、2008~2020年两期土壤侵蚀模数,定... 详细信息

为探讨泥石流治理措施对小流域土壤侵蚀的影响,以天池上游三工河流域为研究对象,在实地考察的基础上,通过地形图叠加、遥感解译和Google Earth Engine(GEE)云计算等手段,实测计算了该流域1971~2003年、2008~2020年两期土壤侵蚀模数,定量评估了在该流域开展的泥石流生态—岩土工程调控措施对小流域生态和土壤侵蚀的影响。研究发现:(1)三工河流域平均植被覆盖度经泥石流综合治理后增加11.34%,高植被覆盖度面积增加16.93%,泥石流沟道及河谷的植被覆盖度明显提升;(2)三工河流域1971~2003年平均侵蚀模数为0.34 mm/a,较北天山山地流域同期平均侵蚀速率高出131%,造成该现象的原因是过度放牧、滥砍滥伐等人为因素激发山洪泥石流的爆发导致流域生态环境恶化;(3)流域经生态—岩土工程调控后(2008~2020年),平均侵蚀模数降低至治理前的15%(0.051 mm/a),为北天山地区山地流域同期平均侵蚀模数的34%。

关键词：泥石流综合治理工程土壤侵蚀植被覆盖度定量评估

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斯里兰卡极端降水时空演变特征及趋势预测

科学技术与工程 2024年第12期24卷 5152-5161页

作者：尤立齐天杰胡春明中国科学院生态环境研究中心工业废水无害化与资源化国家工程研究中心北京100085 河北先进环保产业创新中心有限公司石家庄050035

斯里兰卡是中国“一带一路”倡议的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。选取当地10个气象站2008—2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降水指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析... 详细信息

斯里兰卡是中国“一带一路”倡议的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。选取当地10个气象站2008—2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降水指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析和重标极差法(R/S分析)等,分析极端降水事件的时空演变特征。结果表明:极端降水指数在时间分布上,除持续干旱指数(CDD)呈减少趋势外,其他各指数均为上升趋势;极端降水指数空间差异表现为北部沿海平原地带的极端降水强度高于南部沿海平原,拉特纳普勒市以西地区为斯里兰卡降水事件的多发区;极端降水指数周期性明显,绝大多数极端降水指数以6~7 a为第一主周期。R/S分析表明当地极端降水事件未来持续可能性较大。研究成果可为斯里兰卡极端气候预测、生态环境保护、防灾减灾工作等提供决策支持。

关键词：极端降水斯里兰卡时空演变经验正交函数(EOF) 小波分析 Hurst指数

易贡藏布冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流特征差异分析

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 345-360页

作者：张瀛玉龙陈宁生彭泰鑫侯儒宁李志杜鹏西藏大学工学院拉萨850000 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 高原科学与可持续发展研究院西宁810016 中国科学院大学工程科学学院北京100049

本文为探究冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流的特征差异,以易贡藏布流域中下游的64条泥石流沟为研究对象,在实地考察的基础上,通过遥感解译、建立Matrix Laboratory数学模型等方法,得到了两者在形成发育条件上和下游段威胁范围... 详细信息

本文为探究冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流的特征差异,以易贡藏布流域中下游的64条泥石流沟为研究对象,在实地考察的基础上,通过遥感解译、建立Matrix Laboratory数学模型等方法,得到了两者在形成发育条件上和下游段威胁范围的差异。结果表明:(1)在地形地貌上,冰川融雪泥石流和暴雨泥石流在相对高差、纵向剖面形状指数等地形因子上有不同或相似的峰值数量分布。(2)在物源上,冰川融雪泥石流单沟最大、最小物源储量分别为6740×10^(4)m^(3),253×10^(4)m^(3),暴雨泥石流单沟最大、最小物源储量分别为228×10^(4)m^(3),1.5×10^(4)m^(3)。(3)在流量上,冰川融雪泥石流最大、最小流量分别为1498.2 m^(3)/s,105.4 m^(3)/s,暴雨泥石流最大、最小流量分别为126.7 m^(3)/s,2.0 m^(3)/s。两者在流量上有明显差异的原因,除了汇水面积相差大,还因冰川融雪泥石流有冰川融水与积雪融水的补给。其百年一遇重现期的冰川融水峰值流量最大、最小值分别为79.7 m^(3)/s,0.6 m^(3)/s,融雪当量为32.52 mm/d。(4)冰川融雪泥石流堆积区固体松散物质冲出距离远大于暴雨泥石流,冰川融雪泥石流单沟最大冲出距离为414.3 m,暴雨泥石流单沟最大冲出距离为43.6 m。对该区域内不同泥石流之间的发育机制差异进行研究,可为类似地区的泥石流防治提供一定的参考。

关键词：易贡藏布发育特征暴雨泥石流冰川融雪泥石流

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含铁黏土矿物表面吸附态As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的同步提取方法

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环境化学 2024年

作者：朱佳伟赵子旺孟颖栾富波中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室中国科学院大学

砷（As）是一种典型的有毒污染物，其在地下环境中的迁移转化与铁（Fe）的氧化还原过程密切相关.含铁黏土矿物广泛分布于沉积物中，不同于铁氧化物，铁元素以结构态赋存于黏土矿物结构骨架中，环境条件变化不会导致结构态铁的还原性溶解... 详细信息

砷（As）是一种典型的有毒污染物，其在地下环境中的迁移转化与铁（Fe）的氧化还原过程密切相关.含铁黏土矿物广泛分布于沉积物中，不同于铁氧化物，铁元素以结构态赋存于黏土矿物结构骨架中，环境条件变化不会导致结构态铁的还原性溶解.然而，含铁黏土矿物中结构态铁的氧化还原不仅影响砷的迁移能力，而且对砷的价态转化有着重要影响.黏土矿物表面吸附态砷的分价态高效提取是研究黏土矿物与砷迁移转化研究的前提，但目前尚无完善的分价态同步提取黏土矿物表面吸附态砷的方法.本文以含铁黏土矿物NAu-2为例，建立了氧化态Fe（Ⅲ）-NAu-2和还原态Fe（Ⅱ）-NAu-2表面吸附态As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的分价态提取分析方法.结果表明，采用体积浓度为1%的磷酸作为提取剂，提取10 min，对Fe（Ⅲ）-NAu-2-As（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）-NAu-2-As（Ⅴ）体系中砷提取率分别达到88.0%和95.2%.以体积浓度为1%的磷酸作为提取剂，100 mmol·L-1盐酸羟胺为还原保护剂，提取时间为10 min, Fe（Ⅱ）-NAu-2-As（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）-NAu-2-As（Ⅴ）体系中砷的提取率分别可达93.9%和87.8%.本研究解决了含铁黏土矿物吸附态砷提取至溶液过程中的价态变化难题，实现了As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在黏土矿物表面的高效同步提取，对进一步研究自然环境中含铁黏土矿物对砷迁移转化过程的影响机制具有重要意义.

关键词：砷形态绿脱石磷酸提取还原保护剂

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表碛覆盖型冰川参数提取方法研究进展

冰川冻土 2024年第1期46卷 347-362页

作者：周卫永许民韩惠韩海东康世昌兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室甘肃兰州730070 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北生态环境资源研究院国家冰川冻土沙漠科学数据中心甘肃兰州730000

表碛的存在影响了大气与冰川间的能量传输过程,一方面,促进了冰面湖(塘)、冰崖的发育;另一方面,改变了冰川的消融过程和水文模式。利用表碛各项属性和物理参数模型化气候-表碛-冰川间的相互作用和反馈过程能够正确认识表碛覆盖型冰川变... 详细信息

表碛的存在影响了大气与冰川间的能量传输过程,一方面,促进了冰面湖(塘)、冰崖的发育;另一方面,改变了冰川的消融过程和水文模式。利用表碛各项属性和物理参数模型化气候-表碛-冰川间的相互作用和反馈过程能够正确认识表碛覆盖型冰川变化的过程和机理,有助于准确估算和预测冰川物质平衡,进而判断冰川未来演变趋势。本文系统总结和对比了识别表碛范围、提取冰川流速以及获取表碛物理参数的各种技术手段,介绍了表碛覆盖影响下冰川消融模型的原理和应用情况,同时还对这些方法或模型的局限性和发展趋势进行了讨论。表碛覆盖型冰川所处山区地形起伏大、地表变化复杂,为遥感方法识别表碛范围和提取冰川流速带来了诸多困难,如现有表碛识别方法仍无法克服固有干扰因素的影响,而流速提取方法需具备较强抗干扰能力,且配对影像时间基线需尽可能短。当前表碛覆盖型冰川相关研究中关键参数、数据存在大量空缺的状况有望在将来得到改善,冰川动力学过程和表碛动态变化的模型描述将更为精细,冰川物质平衡、径流量等指标的评估和预测也将更为真实准确。

关键词：表碛覆盖型冰川表碛参数提取冰川流速提取冰川物质平衡能量平衡模型

基于随机森林模型的藏东南地区滑坡易发性评价及主控因素分析

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 328-344页

作者：杜鹏陈宁生伍康林李志张瀛玉龙中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 西藏大学工学院拉萨850000 高原科学与可持续发展研究院西宁810016 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为了获取藏东南地区的滑坡易发性分区、深入探究研究区滑坡发育的主控因素。本文采用随机森林模型对藏东南地区的滑坡易发性进行研究。首先通过现场调查、遥感解译和文献查询等手段,共发现研究区滑坡306处,其次使用频率比模型(FR)对研... 详细信息

为了获取藏东南地区的滑坡易发性分区、深入探究研究区滑坡发育的主控因素。本文采用随机森林模型对藏东南地区的滑坡易发性进行研究。首先通过现场调查、遥感解译和文献查询等手段,共发现研究区滑坡306处,其次使用频率比模型(FR)对研究区易发性做快速评判,在其低易发区进行非滑坡样本的选取,使得随机森林模型得到较好的原始数据集,并通过计算权重来制作研究区易发性图,分析滑坡发生的主控因素,最后绘制ROC曲线和计算线下曲线的面积(AUC)对模型的准确性进行验证。模型预测结果显示,研究区高易发区主要集中在易贡藏布、帕隆藏布交汇处和雅鲁藏布江大拐弯的地方。在对特征重要性因素排序中,前三分别是断层密度、高程和坡度,模型的AUC=0.940,因此有较好的准确性。根据结果分析,研究区因长期受到构造作用影响,地质构造复杂,东西两侧均是巨型断层,南侧为喜马拉雅前缘断裂带,断裂带发育,尤其在高易发区断层纵横交错,多重挤压造成岩石破碎,节理发育。因此,易贡藏布、帕隆藏布交汇处和雅鲁藏布江大拐弯区域为滑坡灾害高易发区具有合理性。该模型对藏东南地区滑坡的发生和灾害的治理提供了理论依据,对该地区防灾减灾提供了理论支撑。

关键词：藏东南地区随机森林模型滑坡易发性断层密度

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色氨酸生物传感器在合成生物学中的研究进展及应用

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生物工程学报 2024年

作者：韩熠然周梦凯韩静向华中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室中国科学院大学生命科学学院

生物传感器由生物识别元件和信号转换元件组成，能将目标化合物的浓度信号转化为易于检测的信号，现已被广泛应用于医药、环境、食品等各个领域。目前，可调节的色氨酸生物传感器在色氨酸及其衍生物的代谢工程和合成生物学研究中发挥着... 详细信息

生物传感器由生物识别元件和信号转换元件组成，能将目标化合物的浓度信号转化为易于检测的信号，现已被广泛应用于医药、环境、食品等各个领域。目前，可调节的色氨酸生物传感器在色氨酸及其衍生物的代谢工程和合成生物学研究中发挥着重要的作用，不同色氨酸生物传感器由于工作原理不同，在实际应用中具有各自的优势。本文综述了色氨酸生物传感器的研究进展，主要包括色氨酸生物传感器的类别、作用原理及优化策略，重点介绍了其在合成生物学中的典型应用实例。最后，针对色氨酸生物传感器设计与构建过程中面临的问题，提出了相应的解决方案，并对其发展趋势进行了展望。

关键词： l-色氨酸生物传感器高通量筛选动态调控实验室进化

基于改进SVM分类法的SAR图像水体面积提取研究

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地球信息科学学报 2022年第5期24卷 940-948页

作者：邱凤婷过志峰张宗科魏显虎景睦馨中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院中国—斯里兰卡水技术研究与示范联合中心北京100085 宾夕法尼亚州立大学工程学院宾夕法尼亚州16802 中国四维测绘技术有限公司北京100094

在复杂地表环境下的多云多雨地区,基于合成孔径雷达(SAR)图像提取水体时容易受到其它地物如水田、山体阴影等干扰,传统的灰度阈值法和SVM法未能考虑水体与其它地物在纹理和地形上的差异,因此水体提取结果精度较差。研究首先用Refined Le... 详细信息

在复杂地表环境下的多云多雨地区,基于合成孔径雷达(SAR)图像提取水体时容易受到其它地物如水田、山体阴影等干扰,传统的灰度阈值法和SVM法未能考虑水体与其它地物在纹理和地形上的差异,因此水体提取结果精度较差。研究首先用Refined Lee滤波对SAR图像进行预处理;其后通过DEM建模和坡度计算提取地形特征,通过计算图像灰度共生矩阵以提取纹理特征(包括均匀性、角二阶矩和熵),并结合SAR图像极化信息以及SDWI指数形成针对水体提取的特征空间,通过融合地形特征和图像纹理特征发展了改进SVM分类法的水体提取模型。在使用Sentinel-1 SAR数据对所发展模型与SDWI水体指数法、传统SVM法水体提取结果进行比对后发现,改进SVM分类法提取的水体结果较好地剔除了水田和山体阴影,且提取的水体水面比传统的SVM法更加完整;该方法在总体精度、Kappa系数、漏分率和错分率指标上均优于SDWI法和传统的SVM法,总体精度达到98.06%,比SDWI法和传统的SVM法分别提高了23.24%和5.49%,有效提高了复杂环境下地表水体的提取精度。研究最后将所发展模型应用于2018年马哈韦利河流域逐月水体提取与变化分析,有效解决了山体阴影和水田误分问题。本文提出的改进SVM法可以实现复杂地表环境下大范围水体信息准确、完整提取。

关键词： SVM 复杂水环境 Sentinel-1 SAR数据水体提取 SDWI 地形特征纹理特征斯里兰卡马哈韦利河流域