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溶解性有机质疏水性馏分的四环素络合机制

环境化学 2024年

作者：万洁婷唐剑锋杜妙柔耿春女中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室上海应用技术大学生态技术与工程学院中国科学院城市环境研究所宁波观测研究站

四环素属于两性化合物，含有显弱酸性的酚羟基和烯醇式羟基和显弱碱性的二甲氨基，因此溶解性有机质(DOM)的疏水性和亲水性，可能会影响它与四环素的络合能力.本文采用两种固相萃取柱对生活垃圾生物炭的DOM进行萃取分馏，得到以下4个馏... 详细信息

四环素属于两性化合物，含有显弱酸性的酚羟基和烯醇式羟基和显弱碱性的二甲氨基，因此溶解性有机质(DOM)的疏水性和亲水性，可能会影响它与四环素的络合能力.本文采用两种固相萃取柱对生活垃圾生物炭的DOM进行萃取分馏，得到以下4个馏分：疏水酸性组分(HOA)、疏水中性组分(HON)、疏水碱性组分(HOB)和亲水性组分(HIS).紫外光谱数据表明HON和HOB以疏水性组分为主，芳香化程度较高，它们的SUVA254、SUVA260分别为6.22—9.90、5.76—9.44 L·mg-1·m-1；而HIS则以亲水性组分为主，其SUVA254和SUVA260均为0.46L·mg-1·***分馏增加了HOB和HON的荧光值，显著降低了HIS的荧光值，但是并没有影响微生物源腐殖质C1(80.7%—84.6%)和陆源类腐殖质C2(15.4%—19.3%)在各馏分中的分布. DOM和3个馏分(HON、HOB和HIS)的吸收光谱随着四环素浓度增大而升高，Stern-Volmer方程中的kq值(0.90×1012—3.89×1012L·mol-1·s-1)远远大于最大散射碰撞猝灭常数(2×1010L·mol-1·s-1)，因此属于静态猝灭.四环素与DOM的络合反应主要发生在微生物源腐殖质(C1)上，而陆源类腐殖质(C2)因为相对含量低而不呈现明显的络合作用. HONC1与TC因结合位点少(n=1.22)而导致结合不稳定(lg Kb=5.43),HON-C2与TC则因结合位点多(n=2.06)而引起结合很稳定(lg Kb=8.47);DOM-C1、HOB-C1和HOB-C2的结合位点数和结合稳定性处于HON-C1和HON-C2之间. DOM因存在疏水性和亲水性组分对四环素的结合能力存在显著差异，从而影响了四环素在环境中的生态毒性和迁移转化能力.

关键词：生活垃圾生物炭固相萃取与分馏荧光猝灭三维荧光光谱同步光谱四环素结合位点方程疏水性

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甬江流域典型药物的分布特征和生态风险

环境科学 2024年

作者：郭涛唐剑锋杜妙柔万洁婷王相芬耿春女中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室上海应用技术大学生态技术与工程学院中国科学院城市环境研究所宁波观测研究站

近年来，因大量生产和广泛使用，药物对生物和人类健康构成潜在威胁，受到越来越多的关注.城市河流中药物的发生和分布受各种因素的影响，如城市化水平、人口密度、区域地形地貌气候特征和药物的消费习惯等.2022年10月，以宁波市母亲河... 详细信息

近年来，因大量生产和广泛使用，药物对生物和人类健康构成潜在威胁，受到越来越多的关注.城市河流中药物的发生和分布受各种因素的影响，如城市化水平、人口密度、区域地形地貌气候特征和药物的消费习惯等.2022年10月，以宁波市母亲河甬江流域为研究对象，在上游、中游、支流和下游共采集20个水体和沉积物样品，探究药物在水体和沉积物中的空间分布特征和生态风险.在40种目标药物中，有22种药物在水体中检出，占目标药物的55%，浓度最高值为207.25 ng·L-1；有12种药物在沉积物中检出，占目标药物的30%，含量最高值为153.63 μg·kg-1.水体中的优势种类是代谢类药物；沉积物中，上游和中游的优势种类是喹诺酮类抗生素，支流和下游的优势种类是心血管类药物. 9种药物在水体和沉积物中均有检出，表观分配系数Kd值为5.0～385029 L·kg-1，按lgKoc的平均值由大到小排序为：盐酸舍曲林>氧氟沙星 >克拉霉素> D，L-文拉法辛>罗红霉素>磺胺甲噁唑>氟西汀>美托洛尔>卡马西平. 主成分耦合多元线性回归分析能较好地预测水体中总药物浓度(R2=0.868)，4个主成分共解释了76.24%的变异，分别为医疗废水、生活污水和养殖废水的混合、未经处理的农村生活污水和农业面源.水体中有3种药剂具有生态风险，风险由高到低依次为1，7-二甲基黄嘌呤> 脱水红霉素>卡马西平；沉积物中只有卡马西平具有生态风险.水体的生态风险高于沉积物，水体和沉积物中20个点位多种药物的累积风险商分别为1.22～16.27和0.009～0.064.研究结果可以用来解析药物在水体与沉积物间的分配机制，为城市河流中药物的污染和环境风险防控提供技术依据.

关键词：药物分配系数沿河分布特征溯源分析风险商

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

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纺织学报 2024年第1期45卷 56-64页

作者：陈江萍郭朝阳张琪骏吴仁香钟鹭斌郑煜铭中国科学院城市环境研究所中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心福建厦门361021 中国科学院城市环境研究所中国科学院城市污染物转化重点实验室福建厦门361021 中国科学院大学北京100049 福建省大气臭氧污染防控重点实验室福建厦门361021

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过... 详细信息

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

关键词：聚酰胺6 聚苯乙烯多喷头静电纺丝空气过滤多层复合滤料微纳米纤维串珠结构

数据驱动的湿地微塑料分布格局与影响因素研究

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生态毒理学报 2024年第2期19卷 75-83页

作者：李智渊郭兆凤罗艳刘懂张东徐宇尧徐耀阳中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 宁波市生态环境科学研究院宁波315012

湿地作为水生态系重要拦污屏障和关键缓冲带,其不断累积的微塑料污染负荷不仅破坏了其自身生态系统结构和功能,也因独特的生态位“塑料际”增加了水源性传播疾病的扩散。然而,目前尚不清楚湿地微塑料在全球范围内的分布格局及其驱动机... 详细信息

湿地作为水生态系重要拦污屏障和关键缓冲带,其不断累积的微塑料污染负荷不仅破坏了其自身生态系统结构和功能,也因独特的生态位“塑料际”增加了水源性传播疾病的扩散。然而,目前尚不清楚湿地微塑料在全球范围内的分布格局及其驱动机制。鉴于此,本研究基于数据汇编、整理和统计分析框架,整合了来自19个湿地的200个微塑料样本数据,以阐释湿地微塑料赋存特征并识别其影响因素。多元统计分析结果表明,湿地类型和环境介质影响微塑料丰度差异,并且内陆湿地的微塑料丰度显著大于海岸湿地。湿地水体和沉积物中微塑料形状和颜色存在显著相似性,并且纤维状的透明微塑料是其主要赋存形态。湿地水体和沉积物中微塑料赋存格局受到微塑料分析方法,包括采样和提取方法的显著影响。此外,地理距离作为主导因素,影响了湿地微塑料的分布,并且观测到微塑料丰度随距离的增加而减少的趋势。本研究基于湿地微塑料数据特征构建的数据驱动框架,既可为更好地掌握湿地微塑料分布格局及其污染状况提供方法参考,也可为湿地甚至其他水生态系统中微塑料的污染管控提供数据支撑。

关键词：湿地微塑料数据驱动框架分布格局影响因素

厦门市空气微生物的时空分布特征及其影响因素

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微生物学通报 2024年第6期51卷 1950-1969页

作者：廖明宇李姜维李来一叶红崔胜辉洪有为于昌平胡安谊中国科学院城市环境研究所城市污染物转化重点实验室福建厦门361021 中国科学院大学北京100049 福建农林大学资源与环境学院福建福州350002 中国科学院城市环境研究所环境与健康重点实验室福建厦门361021 中国科学院城市环境研究所中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心福建厦门361021 宁波(北仑)中科海西产业技术创新中心浙江宁波315800

【背景】城市环境中空气微生物的丰度、群落组成及其传输、扩散受区域环境和气象条件等多种因素的综合影响,并深刻影响着城市环境安全和居民健康。【目的】研究福建厦门不同季节、城市功能区和行政区空气细菌和真菌丰度和群落组成的时... 详细信息

【背景】城市环境中空气微生物的丰度、群落组成及其传输、扩散受区域环境和气象条件等多种因素的综合影响,并深刻影响着城市环境安全和居民健康。【目的】研究福建厦门不同季节、城市功能区和行政区空气细菌和真菌丰度和群落组成的时空分布特征,探讨影响空气微生物群落时空变化的主要影响因素,评估病原菌的潜在风险。【方法】采用大容量生物气溶胶采样器,于2021年夏季和2022年冬季在厦门市多个城市功能区采集了生物气溶胶样品,利用实时荧光定量PCR技术分析不同功能区和行政区空气细菌和真菌的绝对丰度,并探究其与环境因子的相关性;利用宏基因组测序技术分析厦门岛和同安区细菌群落组成,并开展潜在病原菌的风险评估。【结果】细菌绝对丰度在夏冬两季之间存在显著性差异(P环境参数(NO_(2)、PM_(2.5)、SO_(2)、温度和相对湿度)有显著相关,而真菌仅与温度有显著正相关(P城市相比,厦门市空气微生物的绝对丰度较低;空气细菌与真菌绝对丰度具有明显的空间差异;空气细菌绝对丰度具有明显的季节差异;厦门空气细菌和真菌的绝对丰度与环境因子息息相关,但其关键影响因子不尽相同。厦门岛和同安区的菌群组成具有较为稳定的时空分布特征,但潜在病原菌的风险冬季高于夏季,工业区高于公园。

关键词：空气微生物丰度实时荧光定量PCR 时空分布影响因素

基于FY-4A和机器学习的太阳辐照度超短期预测

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太阳能学报 2024年第4期45卷 578-583页

作者：贾东于李开明高晓清高雨濛兰州城市学院城市环境学院兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院/中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国人民解放军94754部队嘉兴314000

针对中国西部地区辐射资源充沛但观测资料匮乏的特点,提出一种基于辐照度观测数据、遥感数据、McClear和随机森林算法的太阳辐照度超短期预测方法,并重点分析遥感数据对辐照度预测效果的影响。结果表明:添加遥感数据能够优化不同时间步... 详细信息

针对中国西部地区辐射资源充沛但观测资料匮乏的特点,提出一种基于辐照度观测数据、遥感数据、McClear和随机森林算法的太阳辐照度超短期预测方法,并重点分析遥感数据对辐照度预测效果的影响。结果表明:添加遥感数据能够优化不同时间步长的辐照度预测效果,并能显著降低平均绝对百分比误差(MAPE)值高于40%的预测大误差出现概率。同时,添加遥感数据对预测效果的提升随时间步长呈线性增加关系,nRMSE的差值变化范围从2.08%变为13.81%;nMAE的差值从1.64%变化为14.52%;R2的差值随时间步长的变化最为明显,从-0.03变为-0.43。但值得注意的是,添加卫星数据会显著增加模型的建立和超参寻优时间。

关键词：太阳辐照度预测机器学习 FY-4A 晴空模型

中国蔬菜生产体系N_(2)O排放的空间差异及减排措施

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 417-429页

作者：钟东亮方雪娟周唯珺 Mohammad Jawad Alami 许肃黄葳崔胜辉高兵福建农林大学生命科学学院福建福州350002 中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建厦门361021 厦门市城市代谢重点实验室福建厦门361021 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

[目的]了解中国不同蔬菜种植模式、种植区域和蔬菜类型的N_(2)O-N排放系数及不同减排措施对N2O排放和蔬菜产量的综合影响,以减少区域和全国蔬菜体系N2O排放清单估算的不确定性。[方法]检索收集关于中国菜地N_(2)O排放及减排研究论文的... 详细信息

[目的]了解中国不同蔬菜种植模式、种植区域和蔬菜类型的N_(2)O-N排放系数及不同减排措施对N2O排放和蔬菜产量的综合影响,以减少区域和全国蔬菜体系N2O排放清单估算的不确定性。[方法]检索收集关于中国菜地N_(2)O排放及减排研究论文的田间观测数据,基于数据整合分析方法,系统分析不同蔬菜生产区和不同蔬菜类型在设施和露地两种栽培模式下的排放系数,及不同管理措施对土壤N_(2)O减排潜力和产量的影响。[结果]华北、西北、长江中下游、西南和华南露地蔬菜土壤N2O-N排放系数分别为1.27%、0.83%、1.20%、1.54%和5.57%,全国平均为1.23%,华南是西北地区的6.7倍。华北、西北、长江中下游设施蔬菜N_(2)O-N排放系数分别为0.99%、0.65%、1.13%,全国平均为0.88%。露地种植模式下,叶菜类、茄果类、块茎类和根类蔬菜菜田N_(2)O-N排放系数分别为1.72%、1.03%、0.92%和1.28%;设施种植模式下,叶菜类、茄果类、块茎类菜田的N_(2)O-N排放系数分别为0.44%、0.95%和0.41%。减氮施肥、施用生物炭、优化灌溉和施用硝化抑制剂与常规施肥相比,N_(2)O分别减排41.3%、29.1%、37.4%和27.9%。相比单一减排措施,优化灌溉和减氮施肥、硝化抑制剂和减氮施肥组合措施的N_(2)O减排效果可达45.8%~57.3%。不同硝化抑制剂的N_(2)O减排效果相当(26.5%~29.7%)。当生物炭施用量为≤10、10~20、20~30、30~40 t/hm时,N_(2)O可分别减排31.7%、24.3%、38.0%、26.8%。相比于常规管理措施,氮肥投入量减少≤20%、20%~30%、30%~40%、40%~50%、>50%时,可分别减少N_(2)O排放量36.9%、37.5%、29.7%、71.3%、39.4%。[结论]中国设施和露地蔬菜N_(2)O-N的排放系数在不同蔬菜产区和蔬菜种类间均存在较大差异,尤其需重视南方亚热带地区一年多熟蔬菜体系N_(2)O排放与减排。依据蔬菜类型制定减排措施的效果较为稳定。单一减施40%~50%氮肥、使用硝化抑制剂、施用生物炭(20~30 t/hm^(2))等措施均可实现蔬菜稳产和最佳的N_(2)O减排效果的双赢。采用减施氮肥+优化灌溉和减施氮肥+硝化抑制剂两种组合措施,可进一步削减土壤N_(2)O的排放。

关键词：氧化亚氮排放系数种植区域蔬菜类型减排潜力

基于IsoSource模型的沿海流域硝酸盐氮溯源研究

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中国环境监测 2024年第4期40卷 122-128页

作者：孙健安李智渊罗纲刘懂郭兆凤宁波市甬环苑环保工程科技有限公司浙江宁波315012 中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建厦门361021

过量的硝酸盐氮负荷在导致水质下降的同时,也会对流域生态和人类生产生活造成危害,尤其是在东南沿海地区,硝酸盐氮污染现状堪忧。因此,亟需对沿海流域开展氮污染调查,以阐明氮污染分布格局,识别主要污染来源并量化其贡献,进而保障流域... 详细信息

过量的硝酸盐氮负荷在导致水质下降的同时,也会对流域生态和人类生产生活造成危害,尤其是在东南沿海地区,硝酸盐氮污染现状堪忧。因此,亟需对沿海流域开展氮污染调查,以阐明氮污染分布格局,识别主要污染来源并量化其贡献,进而保障流域水环境安全,促进沿海城市可持续发展。基于此,以东南地区沿海流域———白溪流域为例,结合2016—2020年长时序水质监测数据和硝酸盐氮氧稳定同位素溯源数据,采用IsoSource质量守恒模型,对氮污染分布格局和污染来源进行定量解析。结果表明:①该流域水体中的总氮主要以溶解性无机氮的形态存在。其中,总氮在2019年呈现整体偏高的态势。硝酸盐氮是干流水车国控断面和支流屠岙胡市控断面的主要氮污染形态。水车断面的总氮浓度范围为1.46~1.83 mg/L,屠岙胡断面的总氮浓度在2.12~2.36 mg/L之间。②流域硝酸盐氮污染主要来自流域内村庄排放的污水和粪便,其贡献率达到了44%;其次是土壤有机氮、大气沉降物、化学合成肥,贡献率分别为25%、16%、15%。③从减少氮污染物排放、提高作物氮吸收率、改进养殖策略和完善污水处理设施角度出发采取相关措施,可以有效缓解流域氮污染。另外,还需要全面落实最严格的水资源管理制度,进一步规范库区内各类水资源开发利用活动,继续做好对库区周边生产经营活动的监督管理,从而减少陆源污染物排放,更好地保护饮用水水源地。

关键词：白溪流域稳定同位素 IsoSource模型分布格局氮溯源

轮胎颗粒大小及剂量对土壤微生物活性及细菌群落结构的影响

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环境科学学报 2024年第6期44卷 367-374页

作者：赖香美俞永祥郑宁国姚槐应武汉工程大学环境生态与生物工程学院武汉430205 中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 浙江省宁波(北仑)中科海西产业技术创新中心浙江省城市环境过程与污染控制重点实验室宁波315800

轮胎颗粒微塑料作为新污染物,可通过影响土壤团聚体稳定性而改变土壤理化性质,或通过浸出重金属和有机污染物造成土壤污染,但不同粒径的轮胎颗粒对土壤微生物活性及其群落结构的影响尚不清楚.本研究通过60 d的微宇宙培养试验探究不同粒... 详细信息

轮胎颗粒微塑料作为新污染物,可通过影响土壤团聚体稳定性而改变土壤理化性质,或通过浸出重金属和有机污染物造成土壤污染,但不同粒径的轮胎颗粒对土壤微生物活性及其群落结构的影响尚不清楚.本研究通过60 d的微宇宙培养试验探究不同粒径(研究结果表明轮胎颗粒对土壤微生物活性和细菌多样性及群落的影响存在明显的剂量和粒径效应,对土壤生态环境的影响不容忽视.

关键词：粒径轮胎颗粒农田土壤微生物呼吸细菌群落