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基于暴雨空间自相关的插值方法比较

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：谈灿灿张润润邓志民宁玮布庆月章阳抚河水文水资源监测中心长江水资源保护科学研究所鄱阳湖水文生态监测研究重点实验室河海大学水文水资源学院

空间自相关性是空间插值的基础，为研究空间自相关性对暴雨事件空间插值精度的影响，本研究以乌江流域2009—2018年102个雨量站点的日降雨数据为基础，筛选出88场暴雨事件，分别采用反距离权重法（IDW）、径向基函数法（RBF）、普通克... 详细信息

空间自相关性是空间插值的基础，为研究空间自相关性对暴雨事件空间插值精度的影响，本研究以乌江流域2009—2018年102个雨量站点的日降雨数据为基础，筛选出88场暴雨事件，分别采用反距离权重法（IDW）、径向基函数法（RBF）、普通克里金法(OK)、协同克里金法(CoK)进行空间插值，利用莫兰指数(Moran’s I)定量分析102个雨量站各场暴雨的空间自相关性，对比分析不同插值方法对不同空间自相关性暴雨事件的插值精度，结果表明：（1）随着暴雨事件空间自相关性的增强，Moran’s I增大，各插值方法精度均有不同程度提升，CoK和OK两种方法的精度提升幅度更为明显。（2）对于流域站点平均而言，当Moran’s I＜0.28时，推荐使用RBF法；当Moran’s I＞0.28时，推荐使用OK法。（3）对于暴雨中心站点而言，当Moran’sI＜0.4时，推荐使用RBF法；当Moran’s I＞0.4时，推荐使用OK法或CoK法。

关键词：暴雨事件空间自相关 Moran’s I 空间插值插值精度乌江流域

水葫芦生物炭联合高碘酸盐高效去除水中磺胺嘧啶

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中国环境科学 2024年第7期44卷 3767-3779页

作者：张悦袁玉龙晏彩霞姜一晗苏美淇丁明军王鹏聂明华江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室江西南昌330022

以入侵植物水葫芦为原料,制备了水葫芦生物炭(EBC),发现EBC能够高效活化高碘酸盐(PI),促进磺胺嘧啶(SD)的降解,且效能优于喜旱莲子草BC和加拿大一枝黄花BC.相较于其他热解温度,500℃条件下制备的EBC(EBC500)可更好地活化PI,在较低剂量的... 详细信息

以入侵植物水葫芦为原料,制备了水葫芦生物炭(EBC),发现EBC能够高效活化高碘酸盐(PI),促进磺胺嘧啶(SD)的降解,且效能优于喜旱莲子草BC和加拿大一枝黄花BC.相较于其他热解温度,500℃条件下制备的EBC(EBC500)可更好地活化PI,在较低剂量的PI(0.15mmol/L)条件下,20min内可将SD完全去除.随着EBC500和PI投加量的提升,SD的去除速率不断提高.猝灭实验和电子顺磁共振分析表明,碘自由基(⋅IO_(3),⋅IO_(4))、超氧自由基(O_(2)^(•−))、单线态氧(1 O_(2))是EBC500/PI体系降解SD的主要活性物种.同时,在EBC500和PI投加量分别为0.15g/L和0.15mmol/L的条件下,SD能够在较宽泛的初始pH值范围内(5~9)被完全去除.Cl^(−)、SO_(4)^(2−)和NO_(3)^(−)对SD的降解没有显著影响,但HCO_(3)^(−)和腐殖酸会抑制SD的去除.EBC500/PI体系可较好地应用于实际水体中SD的去除,对于其他典型磺胺类抗生素的降解也有良好的应用潜能,且EBC500具有良好的重复使用性.此外,根据6种中间产物,提出了SD的降解途径.通过生态毒性分析和植物种子萌发实验证明,EBC500/PI体系可显著降低SD溶液的生物毒性,说明该体系具有广阔的应用前景.

关键词：高级氧化技术高碘酸盐生物炭磺胺嘧啶降解

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鱼富脂胃肠道中微塑料检测

环境化学 2024年第7期43卷 2181-2193页

作者：赵国强邓舒美朱翔赵利江勇江西科技师范大学生命科学学院南昌330013 江西省鄱阳湖水文生态监测研究重点实验室南昌330002 信江饶河水文水资源监测中心景德镇333000

为建立富含脂质的生物样本中微塑料的检测方法,以鱼胃肠道为研究对象,选取不同粒径(10-100μm、100-500μm、500-1000μm和1-5 mm)、不同密度(ρ1.3 g·cm^(-3))的6种微塑料为验证对象,对传统KOH消解法中回收率低、皂化反应干扰、计数... 详细信息

为建立富含脂质的生物样本中微塑料的检测方法,以鱼胃肠道为研究对象,选取不同粒径(10-100μm、100-500μm、500-1000μm和1-5 mm)、不同密度(ρ1.3 g·cm^(-3))的6种微塑料为验证对象,对传统KOH消解法中回收率低、皂化反应干扰、计数不准确等问题进行优化.结果表明,分液漏斗双密度浮选法能有效减少微塑料损失和降低泥沙等干扰,回收率达91%-100%;100℃热水和乙醇联用对皂化反应产生的肥皂的去除效率达98%±1.08%,生物样品的消解效率达99%±0.56%;尼罗红(Nile Red,NR)染色后,不同类型微塑料在不同滤光片下能观察到明显的荧光;除部分聚酰胺(PA)微塑料部分颜色变黄,该方法对PA、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)的红外光谱和羰基指数(carbonyl index,CI)无明显影响;实际样本应用表明,该方法对不同河段、不同种类的野生鱼类样本的消解率达97%-100%,对微塑料的检出率(84.70%)显著高于传统的体视显微镜镜检法(54.64%).

关键词：微塑料脂质密度浮选皂化反应尼罗红.

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江西省浅水湖泊大型底栖无脊椎动物多样性特征和影响因素

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湖泊科学 2024年第3期36卷 858-869页

作者：池仕运邓燕青胡菊香刘恋王瑞陈斯芝闵翔胡愈炘陈佳林水利部中国科学研究院水工程生态研究所武汉430079 水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 湖北省水生态保护与修复工程技术研究中心武汉430079 江西省水文监测中心南昌330002 鄱阳湖水文生态监测研究重点实验室南昌330002 生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心武汉430011 生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与研究中心天津300061

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术... 详细信息

2019年春、秋两季,对江西省76个湖泊的底栖动物进行了调查,在分析其群落结构和多样性的基础上,探讨了多样性与环境因子间的关系,旨在确定影响大型底栖无脊椎动物多样性的重要环境因子,以期为江西省湖泊的精准化管理提供科学依据和技术支持。两次调查共检出140个分类单元,以水生昆虫和软体动物为主,摇蚊类物种数占水生昆虫物种数的53.62%。富营养指示种(长足摇蚊属一种和摇蚊属一种)为春、秋两季的优势分类单元,湖沼典型种(长足摇蚊属一种、摇蚊属一种、石田螺属一种、苏氏尾鳃蚓和霍甫水丝蚓)的丰度变化导致了群落结构的季节变化。大型底栖无脊椎动物α多样性水平较低,基于PLSR和PLS-SEM的分析结果表明,影响大型底栖无脊椎动物多样性指标的环境因子既与藻类种群动态密切相关,也与水质状态有关。大型底栖无脊椎动物多样性与藻类种群状态存在稳定的联系,不受季节因素的影响,过高的藻类丰度不利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高,而较好的水质状况有利于大型底栖无脊椎动物多样性的提高。为保护江西省湖泊大型底栖无脊椎动物资源,应在具有渔业养殖功能的湖泊和城镇湖泊中进行水生植物的修复工作,使藻型湖泊向草型湖泊方向演化;对一些富营养化程度较高的水体进行系统治理,控制面源污染,促进传统渔业养殖模型向生态渔业模式转换,并有针对性地开展一些生态修复措施;应在控制藻类和改善水质的基础上,增强湖泊的连通性和水体交换能力,充分发挥自然修复功效。

关键词：藻类种群动态 α多样性富营养化 PLSR分析 PLS-SEM分析

生物炭DOM光谱特征及其与磺胺嘧啶的络合—不同化学离子条件的影响

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环境科学学报 2024年第6期44卷 193-204页

作者：袁美林聂明华晏彩霞刘永鹏丁明军王鹏江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室南昌330022

了解不同离子条件下生物炭溶解性有机质(BDOM)与污染物的络合行为对生物炭的应用具有重要意义.研究选取玉米秸秆生物炭和磺胺嘧啶(SD)为研究对象,利用多光谱分析技术和方法探究了不同离子类型和浓度对BDOM光谱特征及BDOM-SD络合行为的影... 详细信息

了解不同离子条件下生物炭溶解性有机质(BDOM)与污染物的络合行为对生物炭的应用具有重要意义.研究选取玉米秸秆生物炭和磺胺嘧啶(SD)为研究对象,利用多光谱分析技术和方法探究了不同离子类型和浓度对BDOM光谱特征及BDOM-SD络合行为的影响.紫外-可见吸收光谱结果表明,高浓度离子溶液中BDOM的芳香性及腐殖化程度较低.通过三维荧光光谱结合平行因子分析法共解析出4个类腐殖质组分和1个类蛋白质组分,所有离子条件下均以微生物类腐殖质为主,高浓度阴离子及低价态阳离子可促进荧光组分的溶出.二维相关分析图谱表明,类络氨酸和类富里酸对SD的加入更敏感,并且在Na^(+)、NO_(3)^(-)和低浓度Ca^(2+)浸提液中以类富里酸优先与SD发生反应,而高浓度Ca^(2+)浸提液中则以类络氨酸优先.此外,各离子条件均以微生物类腐殖质和富里酸的猝灭最多,并且除高浓度Ca^(2+)条件外,SD与BDOM猝灭效果均较好.

关键词：生物炭溶解性有机质磺胺嘧啶络合荧光

太阳光联合高碘酸盐降解水中新污染物卡马西平

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环境科学学报 2024年第7期44卷 95-103页

作者：彭程邱隆慧晏彩霞袁玉龙赖建萍丁明军王鹏聂明华江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室南昌330022 自然资源部生态地球化学重点实验室北京100037

以卡马西平(CMZ)为目标污染物,探索太阳光(SL)活化高碘酸盐(PI)降解CMZ的效能及机理.结果表明,在一定条件下([PI]=0.1 mmol·L^(-1),[CMZ]=5μmol·L^(-1)),SL/PI体系可在20 min内完全去除CMZ,且在酸性和中性条件下更有利于CMZ的降解.... 详细信息

以卡马西平(CMZ)为目标污染物,探索太阳光(SL)活化高碘酸盐(PI)降解CMZ的效能及机理.结果表明,在一定条件下([PI]=0.1 mmol·L^(-1),[CMZ]=5μmol·L^(-1)),SL/PI体系可在20 min内完全去除CMZ,且在酸性和中性条件下更有利于CMZ的降解.活性物种淬灭与电子顺磁共振分析显示,羟基自由基(·OH)、单线态氧(^(1)O_(2))、超氧自由基(O_(2)^(·-))和碘酸根自由基(·IO_(3)、·IO_(4))是SL/PI体系中去除CMZ的主要活性物种.水中Mn^(2+)、Fe^(3+)和NO_(3)^(-)对体系降解有轻微促进作用;低浓度的Cl^(-)对降解无明显影响,而高浓度的Cl^(-)有轻微促进作用;HCO_(3)^(-)和腐殖酸(HA)对降解有一定抑制作用;SO_(4)^(2-)则无明显影响.通过对不同反应时间的中间产物进行测定分析,共检测出5种中间产物,并提出了4种CMZ可能的降解途径.同时,通过评估其降解中间产物的毒性,发现SL/PI体系对CMZ的降解伴随着解毒作用.此外,SL/PI体系在实际水体及多种典型新污染物中均表现出较好的处理效能.

关键词：太阳光卡马西平高碘酸盐新污染物降解

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赣江上游章水流域水沙变化及其归因分析

生态学杂志 2024年第3期43卷 861-868页

作者：张婷刘士余盛菲李俊余敏琪江西农业大学国土资源与环境学院江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分... 详细信息

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分析了降水变化和人类活动对水沙变化的贡献率及人类活动的水沙效应对年降水量响应的临界值。结果表明:降水量和径流量均呈非显著下降趋势(P>0.05),输沙量呈极显著下降趋势(P研究成果可为流域生态建设、水土资源优化管理提供科学依据。

关键词：章水流域降水变化人类活动水沙变化临界值

鄱阳湖碟形湖和通江水域有色可溶性有机物(CDOM)的吸收与荧光特性对比研究

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环境科学研究 2024年第4期37卷 741-751页

作者：简正军徐健刘甲庆胡启武江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022

有色可溶性有机物(CDOM)在水生态系统的生物地球化学循环中起着重要的作用.近年来,在全球气候变暖和人类活动的双重影响下,全球大部分湖泊出现了水文隔离现象.然而,水文隔离如何影响大型湖泊CDOM组成变化仍然知之甚少.本研究于2021年在... 详细信息

有色可溶性有机物(CDOM)在水生态系统的生物地球化学循环中起着重要的作用.近年来,在全球气候变暖和人类活动的双重影响下,全球大部分湖泊出现了水文隔离现象.然而,水文隔离如何影响大型湖泊CDOM组成变化仍然知之甚少.本研究于2021年在鄱阳湖碟形湖和通江水域采集水样,运用紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱,结合平行因子分析法(PARAFAC)研究CDOM光学特性,揭示鄱阳湖碟形湖和通江水域CDOM组成和来源的差异.结果表明:①碟形湖溶解性有机碳(DOC)浓度以及CDOM在355 nm处的吸收系数〔a(355)〕的平均值均显著高于通江水域(p水文隔离影响的碟形湖水体中存在更丰富的有机物.②基于PARAFAC分析得出的类腐殖质荧光组分(C1、C2)和蛋白质荧光组分(C3)最大荧光强度值(Fmax)的平均值均表现为碟形湖高于通江水域;碟形湖和通江水域的类腐殖质组分(C1+C2)占总荧光强度的比例分别为71.96%和59.93%,且通江水域CDOM中蛋白质荧光组分C3的贡献率高于碟形湖.③通过碟形湖和通江水域CDOM特征参数的对比分析,得出碟形湖CDOM相对分子量和腐殖化程度均高于通江水域.研究显示,水文隔离对鄱阳湖CDOM空间分布及组成变化有显著的影响.

关键词：鄱阳湖水文隔离有色可溶性有机物(CDOM) 荧光组成差异来源解析

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