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水中微/纳塑料电化学检测及去除的研究进展

环境科学 2024年第2期45卷 1210-1221页

作者：郑伟康刘振中项晓方南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 南昌大学资源与环境学院南昌330031

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和... 详细信息

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和高效去除.电化学技术因其在M/NPs的检测上表现出简携、灵敏和低成本等优势,对M/NPs的去除具有环保绿色、反应可控和效率高等优点,展现出巨大的应用潜力.以M/NPs的污染现状为出发点,对电化学技术应用于水环境中M/NPs的检测和去除进行了阐述和总结,分析了M/NPs的电化学传感方法以及传感器识别M/NPs的原理和特点,讨论了电絮凝、电吸附、电氧化和电还原技术对水体中M/NPs的去除效果及影响因素.结果表明,基于电化学传感方法检测M/NPs颗粒表现出良好的表征性能,通过电化学技术(电絮凝、电吸附、电氧化和电还原),M/NPs可被高效去除.电化学技术对M/NPs检测和去除的影响因素主要与传感器装置、电极材料、材料界面调控、参数条件和反应器体系有关.研究者未来应从传感器的设计、电极材料的开发和反应过程的优化这三方面聚焦,有望实现M/NPs从实验室的检测和去除转化到实际水体当中的应用.

关键词：微/纳塑料(M/NPs) 电化学检测去除影响因素

极端洪水导致的湖泊水位抬升和氮磷输入增加对苦草(Vallisneria natans)的复合影响

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1173-1182,I0021页

作者：丁明明黎磊龚磊强詹慧英南昌大学生命科学学院江西鄱阳湖湿地保护与恢复国家长期科研基地江西鄱阳湖湿地生态系统国家定位观测研究站南昌330031 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 江西鄱阳湖国家级自然保护区管理局南昌330038

据全球气候变化模型预测,未来极端洪水事件将呈现增多和加剧态势。极端洪水对沉水植物功能性状、生长发育状况及整个生态系统均有深远的影响,研究极端洪水对沉水植物生长发育的影响对理解和预测气候变化过程中水生态系统的变化具有重要... 详细信息

据全球气候变化模型预测,未来极端洪水事件将呈现增多和加剧态势。极端洪水对沉水植物功能性状、生长发育状况及整个生态系统均有深远的影响,研究极端洪水对沉水植物生长发育的影响对理解和预测气候变化过程中水生态系统的变化具有重要意义。本文针对极端洪水事件引起的水位急剧上升和营养负荷量增加双重效应,在实验周期90 d内设置对照(水位保持75 cm)、2种极端洪水条件(水位在第1天从75 cm快速上升至150 cm+NP输入、水位从75 cm逐步上升至150 cm+NP输入)以及水位保持75 cm+NP输入4项处理(后3项处理中营养输入总量相同),研究了极端洪水对沉水植物苦草(Vallisneria natans)生长、繁殖对策及生物量分配的影响,实验过程中还同步监测了浮游植物、附着藻类和水体营养状况(TN和TP)。在苦草的17个测定指标中,只有根生物量分配和有性繁殖分配在4个处理下无明显变化。从水位的单独作用看,相对于营养增加且水位恒定的处理,两种洪水条件(水位急剧上升和逐步上升)均降低了苦草的分株数、叶片数、间隔子数、间隔子总长、最大根长、花果数以及各器官生物量和总生物量,促进了人工基质表面附着藻类的生长。水位急剧上升时,植株对间隔子的生物量投资倾向于最小,而株高和植株对叶的生物量投资倾向于最大。从营养负荷的单独作用来看,相对于对照组,营养增加且水位恒定的处理中水体N浓度显著增加,促进浮游植物和苦草表面附着藻类的生长,但是从二者的Chl.a浓度来看,浮游植物遮光作用相对较大,抑制了苦草叶、根和间隔子的生长,但有性繁殖生物量无明显变化。从水位和营养负荷联合作用的模式来看,水位上升和营养负荷两个环境因素的联合作用会使入湖营养负荷加强水位上升对沉水植物生长的影响效应,二者的联合作用使叶、根、间隔子和有性繁殖生物量均大大降低。因此,极端洪水对沉水植物的不利影响较大,一方面水位抬升会直接影响沉水植物,另一方面会通过浮游植物间接影响沉水植物生长发育。

关键词：沉水植物苦草水位营养负荷浮游植物附着藻类

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风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响

湖泊科学 2024年第2期36卷 377-388页

作者：杨平刘聚涛胡芳温春云文慧吴桨付莎莎戴国飞江西省水利科学院南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

目前,在风场对蓝藻的影响研究方面,国内针对太湖、滇池、巢湖等浅水湖泊的研究较多,针对鄱阳湖的研究则多集中于蓝藻群落特征及其与营养盐之间的关系。近年来,作为长江流域重要的通江湖泊,处于轻度富营养化状态的鄱阳湖水体蓝藻水华在... 详细信息

目前,在风场对蓝藻的影响研究方面,国内针对太湖、滇池、巢湖等浅水湖泊的研究较多,针对鄱阳湖的研究则多集中于蓝藻群落特征及其与营养盐之间的关系。近年来,作为长江流域重要的通江湖泊,处于轻度富营养化状态的鄱阳湖水体蓝藻水华在局部库湾和部分水域出现,风场如何影响鄱阳湖表层蓝藻密度是一个值得探讨的问题。20192021年,在鄱阳湖布设13~49个采样点,于平水期、丰水期和枯水期现场采集各个点位表层水样、藻类、风场和流场数据,分析风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响。结果表明,20192021年鄱阳湖丰水期风速与表层蓝藻密度呈显著正相关性,风场对水体的充分混合及驱动水体形成的风生流是促进蓝藻生长的原因之一。在流速较高(>0.05 m/s)的区域,无论风速高于还是低于临界风速(3~4 m/s),鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受流场的影响更大;在流速较低(鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受风场影响更大。20192021年鄱阳湖丰水期蓝藻密度超过水华暴发的阈值,但在高风速高流速的共同作用下未能发生大范围的蓝藻水华,仅能在风速适宜(鄱阳湖丰水期水体处于长江顶托的低流速且微风条件下时,发生大面积蓝藻水华的概率可能会明显上升。

关键词：鄱阳湖丰水期蓝藻水华风场

鄱阳湖洲滩湿地植物演替对土壤微生物量的影响

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湖泊科学 2024年第3期36卷 881-889页

作者：温秀婷郑博福陈晨晨龚磊强詹慧英余定坤朱致睿沈瑞昌南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学资源与环境学院和生命科学学院流域生态学研究所南昌330031 江西鄱阳湖湿地保护与恢复国家长期科研基地江西鄱阳湖湿地生态系统国家定位观测研究站南昌330031 南昌大学教育部流域碳中和教育部工程研究中心江西生态文明研究院南昌330031 江西鄱阳湖国家级自然保护区管理局南昌330038

湿地植物演替对土壤微生物量具有显著影响,但不同土壤理化环境下的植物演替对湿地土壤微生物量影响的具体差异还不清楚。以鄱阳湖土壤理化性质不同的4个碟形子湖(包括相对肥沃的东湖和白沙湖以及相对贫瘠的蚌湖和大湖池)为研究对象,运... 详细信息

湿地植物演替对土壤微生物量具有显著影响,但不同土壤理化环境下的植物演替对湿地土壤微生物量影响的具体差异还不清楚。以鄱阳湖土壤理化性质不同的4个碟形子湖(包括相对肥沃的东湖和白沙湖以及相对贫瘠的蚌湖和大湖池)为研究对象,运用空间代替时间的方法,在泥滩带、湿生植被带(苔草)和挺水植被带(南荻或芦苇)采集0~10 cm表层土壤,分析不同土壤理化性质条件下植物群落演替对土壤微生物量的影响。采用土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵(qMB)指示土壤微生物量。蚌湖、大湖池、东湖和白沙湖洲滩湿地表层土壤MBC的平均值分别为1077.27、888.29、942.45和1162.46 mg/kg,土壤qMB的平均值分别为6.07%、6.17%、3.60%和3.79%。在泥滩—苔草—南荻植物演替洲滩,土壤MBC先增加后减少;但是在泥滩—苔草—芦苇植物演替洲滩,土壤MBC持续增加。植物演替没有显著改变土壤qMB。尽管植物的生长会增加所有洲滩湿地的土壤MBC,但增加的幅度在相对贫瘠的蚌湖和大湖池明显强于相对肥沃的东湖和白沙湖。蚌湖和大湖池的土壤qMB也显著高于东湖和白沙湖。在植被演替梯度上,洲滩湿地土壤MBC和qMB普遍受到土壤碳、氮、磷含量和pH的影响,但是不同洲滩湿地影响微生物量的关键元素并不相同。这些结果证明植物演替对湿地土壤微生物量的影响不仅与植物物种有关,还受土壤理化环境的影响。本研究将为认识湿地土壤微生物量的变化机制和科学管理长江中下游湖泊湿地提供依据。

关键词：植物演替土壤微生物微生物量碳微生物熵鄱阳湖

ZIF-8@TiO_(2)复合材料的制备及光催化性能

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材料导报 2024年第16期38卷 29-34页

作者：涂盛辉钟荣福张超刘桉如吴文彬杜军南昌大学化学化工学院南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

本研究采用水热法制备了一种新型的高效光催化微米复合材料ZIF-8@TiO_(2),并比较了ZIF-8、TiO_(2)纳米球和ZIF-8@TiO_(2)光催化降解罗丹明B的能力。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见漫反... 详细信息

本研究采用水热法制备了一种新型的高效光催化微米复合材料ZIF-8@TiO_(2),并比较了ZIF-8、TiO_(2)纳米球和ZIF-8@TiO_(2)光催化降解罗丹明B的能力。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见漫反射光谱(DRS)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和比表面积测量(BET)仪对合成的材料进行了表征。结果表明,TiO_(2)纳米球在ZIF-8表面均匀生长,ZIF-8和TiO_(2)通过化学键连接在一起。ZIF-8和TiO_(2)的协同作用大大增强了复合光催化剂的催化能力。其中ZIF-8@TiO_(2)复合材料的ZIF-8为电荷分离器中光生电子转移提供了一种新的方式,以降低电荷复合率。由于该混合物结合了ZIF-8和TiO_(2)的优点,ZIF-8@TiO_(2)显示出优异的光催化降解罗丹明B的能力。同时讨论了复合光催化剂可能的光催化机理。

关键词：水热法 ZIF-8@TiO_(2) 光催化罗丹明B

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南昌市城市湖泊表层水微塑料污染特征初探

环境科学学报 2024年第5期44卷 169-176页

作者：曾慧卿孙晨陈春丽蔡利欣李昆弓晓峰南昌大学资源与环境学院南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 江西生态文明研究院南昌330031

微塑料是环境领域关注的新兴污染物,其在淡水湖泊中的研究亟待加强.本研究选择南昌市城市湖泊水体作为研究对象,对其表层水体微塑料污染进行研究.通过现场采样、显微观察及电镜扫描,对南昌市青山湖、艾溪湖、瑶湖、前湖、象湖、东湖、... 详细信息

微塑料是环境领域关注的新兴污染物,其在淡水湖泊中的研究亟待加强.本研究选择南昌市城市湖泊水体作为研究对象,对其表层水体微塑料污染进行研究.通过现场采样、显微观察及电镜扫描,对南昌市青山湖、艾溪湖、瑶湖、前湖、象湖、东湖、西湖、黄家湖等八大湖泊水体微塑料污染特征进行分析.结果表明,水体微塑料丰度为(10650±1909.2)~(19125±4136.6)n·m^(-3),其中以市中心八一广场附近的东湖、西湖以及高校区附近的前湖微塑料丰度最高,远离市中心的瑶湖丰度最小.南昌市城市湖泊微塑料污染水平高于大多数自然湖泊与国内其他城市湖泊.水体中微塑料形态包含纤维、颗粒、薄膜、碎片和发泡型,以纤维状为主;微塑料颜色有蓝、黑、透明、白、红、黄、绿、紫、粉红、银等10种,以透明型微塑料为主,占比为29.6%~58.2%.尺寸小于2 mm的微塑料占比为71.4%~92.6%.微塑料聚合物类型以聚丙烯(PP)为主,其次为聚苯乙烯(PE)、聚乙烯(PS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET).微塑料表面粗糙,比表面积较大,容易与其他环境污染因子形成复合污染.南昌市城市湖泊水体微塑料污染较严重,应以重视并采取相应的防控措施.

关键词：微塑料湖泊表层水体城市分布特征

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鄱阳湖蓝藻时空分布特征及其驱动因子研究

长江流域资源与环境 2024年第3期33卷 605-614页

作者：胡芳刘聚涛杨平温春云张兰婷张洁江西省水利科学院江西南昌330029 鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029

富营养化引起的局部水体蓝藻水华问题给鄱阳湖水生态环境保护带来挑战。为弄清鄱阳湖蓝藻时空分布特征及其影响因素,于2019~2020年对鄱阳湖蓝藻进行了现场监测,并通过冗余分析(RDA),探讨了影响蓝藻时空分布的主要驱动因子。结果表明:调... 详细信息

富营养化引起的局部水体蓝藻水华问题给鄱阳湖水生态环境保护带来挑战。为弄清鄱阳湖蓝藻时空分布特征及其影响因素,于2019~2020年对鄱阳湖蓝藻进行了现场监测,并通过冗余分析(RDA),探讨了影响蓝藻时空分布的主要驱动因子。结果表明:调查期间,共检出浮游植物7门128种,其中蓝藻15种,占总种类数量的11.72%,蓝藻种类数呈丰水期>平水期>枯水期,主湖区>入江水道>东湖区的分布规律。蓝藻细胞密度为0~2.19×10^(7)cells/L,各点位蓝藻占比为0%~83.98%,其中蓝藻细胞密度主湖区>东部湖区>入江水道,丰水期>平水期>枯水期,2020年>2019年。假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)为东部湖区蓝藻优势种,微囊藻(Microcystis sp.)、假鱼腥藻为主湖区和入江水道蓝藻优势种。水温(T)、悬浮物(SS)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、风速(VW)是主湖区蓝藻群落分布的主要影响因子,特殊的湖流和风场也是影响该湖区蓝藻分布格局的重要因素;透明度(SD)、SS和COD_(Mn)是入江水道蓝藻群落分布的主要影响因子;东部湖区蓝藻群落分布是各因子综合影响的结果。此外,磷已不是鄱阳湖蓝藻暴发的限制性营养元素,削减磷污染负荷也是鄱阳湖蓝藻水华防范的重要手段。

关键词：蓝藻时空分布特征驱动因子鄱阳湖

基于无人机多光谱影像的矮林芳樟叶片含水率与叶水势反演

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农业机械学报 2024年第2期55卷 220-230,267页

作者：杨宝城鲁向晖张海娜王倩陈志琪张杰南昌工程学院江西省樟树繁育与开发利用工程研究中心南昌330099 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

叶片含水率和叶水势反映植物组织中水分的状态,是衡量植物水分供应和水分利用效率的重要指标。为探究基于不同高度下无人机多光谱影像反演叶片含水率和叶水势模型的差异,本研究在3个飞行高度处理F30、F60、F100(30、60、100 m)下采集多... 详细信息

叶片含水率和叶水势反映植物组织中水分的状态,是衡量植物水分供应和水分利用效率的重要指标。为探究基于不同高度下无人机多光谱影像反演叶片含水率和叶水势模型的差异,本研究在3个飞行高度处理F30、F60、F100(30、60、100 m)下采集多光谱影像数据,通过使用6种光谱反射率+经验植被指数的组合与地面实测数据进行相关性分析,获得不同飞行高度下的光谱反射率+经验植被指数组合与叶片含水率和叶水势的反演模型及其决定系数,以决定系数为依据分别构建支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和径向基神经网络(RBFNN)模型,分析不同飞行高度无人机多光谱影像反演芳樟叶片含水率和叶水势的精度。结果发现:3个飞行高度下,基于RF模型的反演精度均高于SVM模型和RBFNN模型。F30处理对叶片含水率与叶水势反演效果均优于F60和F100处理。F30处理对叶片含水率反演的敏感光谱反射率+植被指数组合为红光波段反射率(R)、红边1波段反射率(RE1)、红边2波段反射率(RE2)、近红外波段反射率(NIR)、增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)。RF模型训练集的R2、RMSE、MRE分别为0.845、0.548%、0.712%;测试集的R2、RMSE、MRE分别为0.832、0.683%、0.897%。对叶水势反演的敏感光谱反射率+植被指数组合为R、RE2、NIR、EVI、SAVI、花青素反射指数(ARI)。RF模型训练集的R2、RMSE、MRE分别为0.814、0.073 MPa、3.550%;测试集的R2、RMSE、MRE分别为0.806、0.095 MPa、4.250%。研究结果表明飞行高度30 m与RF方法分别为反演叶片含水率和叶水势的最优光谱获取高度与最优模型构建方法。本研究可为基于无人机平台的矮林芳樟水分监测提供技术支持,并可为筛选无人机多光谱波段与经验植被指数、实现植物长势参数快速估测提供应用参考。

关键词：矮林芳樟叶片含水率叶水势无人机多光谱飞行高度

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高寒草原退化过程中植被和土壤因子对微生物群落的交互影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4251-4265页

作者：徐欢丁明军张华张月菊黄鹏吴宇萍邹天娥王能玉曾欢江西师范大学地理与环境学院南昌330022 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022

为了探明青藏高原高寒草原退化过程中植被和土壤因子对土壤微生物群落的调节作用,以青藏高原三江源区高寒草原为研究对象,分析了不同退化阶段(未退化、中度退化和重度退化)高寒草原植被及土壤因子的差异,利用高通量测序技术分析了不同... 详细信息

为了探明青藏高原高寒草原退化过程中植被和土壤因子对土壤微生物群落的调节作用,以青藏高原三江源区高寒草原为研究对象,分析了不同退化阶段(未退化、中度退化和重度退化)高寒草原植被及土壤因子的差异,利用高通量测序技术分析了不同退化阶段微生物群落特征,并借助冗余分析(RDA)和基于相似或相异度矩阵的多元回归(MRM)识别影响微生物(细菌和真菌)群落变化的关键环境因子.结果表明,高寒草原退化显著改变了群落盖度、高度、生物量及禾本科重要值,降低了土壤有机质、全氮、全磷含量和粉粒含量,增加了土壤容重和砂粒含量.退化并未改变细菌和真菌的组成,但改变了组成比例,导致了微生物丰富度(Chao1指数和Richness指数)的损失,但并未显著改变微生物多样性(Shannon指数),随着退化的发生,植被特征、土壤理化性质与微生物多样性呈现出了一致的变化趋势.结合网络拓扑变化特征(网络的节点数和聚类系数显著下降)发现,高寒草原退化导致了微生物的种间相互作用减弱,网络结构更加分散,微生物的分布趋向于均质化,但物种间的相互作用仍然以合作为主(网络正相关连接占比>90%).高寒草原退化过程中植被-土壤的耦合对土壤细菌群落的影响最大,而土壤理化性质对土壤真菌的群落影响最大.具体而言,植被群落高度、生物量及土壤容重是调节土壤微生物的共性因子,植被辛普森指数、禾本科重要值、土壤全磷、全钾和粉粒含量是影响土壤细菌群落的特有因子;而土壤pH和全氮含量是影响土壤真菌群落的特有因子.

关键词：退化高寒草原土壤微生物植被特征土壤理化性质共现网络