黄河健康评价与修复基本框架

河流健康评价与修复是当前河流管理领域的研究热点。黄河生态退化日趋严重,研究其健康评价与修复,具有较强的理论与现实意义。在探讨黄河健康内涵的基础上,构建了黄河健康评价框架,包括干流与支流健康,河源、上游、中游、下游与河口段健康,流域社会经济与自然生态系统健康;建立了包括水质、水量、水生生物、物理结构与河岸带等5个要素的黄河健康表征指标体系;还提出宏观、中观与微观3个层次上的黄河河流修复内容,识别出黄河修复的优先行动领域。     

共沉淀引发的溶解性有机质在水铁矿/水界面的分子分馏特性

土壤矿物与溶解性有机质（DOM）的相互作用会引起DOM在矿物/水界面的结构分馏,进而影响DOM在土壤中的长期保存及其环境行为。水铁矿在环境中广泛存在,可通过两种不同方式（表面吸附或共沉淀）与DOM结合。目前,鲜有研究从分子尺度上揭示共沉淀反应诱发的DOM在水铁矿/水界面的结构分馏特性。针对此,通过共沉淀方式在C/Fe不同的溶液中制备水铁矿-DOM复合体,将传统光谱手段（如,紫外（UV）-可见光光谱、Fe K边X射线吸收光谱（XAS）等）和近年来兴起的电喷雾-傅立叶变换-离子回旋共振质谱（ESI-FT-ICR-MS）相结合,从分子水平解析共沉淀过程中DOM在水铁矿/水界面的结构分馏行为。结果显示：水铁矿-DOM复合体中Fe主要以水铁矿的形式存在,所占比例与C/Fe值有关,介于68.0%~95.9%之间。UV和ESI-FT-ICR-MS分析共同表明在共沉淀过程中,水铁矿优先固定DOM中具有高分子量的富含氧的芳香性组分（主要燃烧过程中产生的致密多环芳香类物质和维管植物来源的多酚类物质）,该分子分馏特性与前人报道的因表面吸附引发的DOM在水铁矿/水界面的分馏现象基本一致,表明无论表面吸附还是共沉淀,水铁矿均倾向于固定芳香性强的高分子量组分。此外,本研究率先发现水铁矿对DOM的结构选择性随反应时间呈一定动态变化,表现为：燃烧过程中产生的致密多环芳香类组分优先被固定在复合体中,随着反应推进,维管植物来源的多酚类组分被固定。本研究结果有助于深入理解水铁矿形成过程中,通过共沉淀作用影响DOM环境地球化学行为的分子分馏机制。     

北京市凉水河表层沉积物不同粒径重金属形态分布特征及生态风险

河流沉积物是污染物的储存库之一,研究沉积物中粒径及不同粒径中重金属形态分布特征对于明晰河流污染生态风险具有重要意义。运用Hakanson潜在生态风险指数法和BCR法,以北京市凉水河为研究对象,用ICP-AES测定沉积物样品,研究了表层沉积物重金属形态、空间分布、来源、生态风险及闸坝影响,研究结果表明:沿河流流向,沉积物总体呈现出细化的趋势;大红门闸、马驹桥闸及张采路橡胶坝、 吴营村橡胶坝上下粒径由746.70、113.10、137.80 μm和88.63 μm降至475.20、59.05、53.77 μm和53.89 μm,闸坝对凉水河沉积物的细化作用显着;凉水河沉积物中,重金属形态含量大致为残渣态 >>可氧化态 >弱酸可提取态 >可还原态;在所测位点中,综合风险指数RI最高为311.75,最低为442.90,处于较高生态风险水平,且Cd的单一风险指数Eir最大,为225.46～309.10,Zn的风险指数最小,为0.25～0.61,对综合生态风险指数的贡献大,贡献率超过60%;形态含量表现出粒度效应,在粒径<0.2 mm时,Cr、Cd、Zn非稳态含量与粒径大小呈显着负相关,重金属毒性随粒径降低而升高;Cd在上游和中游河段的富集系数(EF)达到1.65和1.59,高于1.5,存在明显的人为输入。     

基于多源遥感数据的三江平原日蒸散量估算

采用FAO Penman-Monteith(P-M)模型,结合多源遥感数据,实现空间尺度上的扩展,对三江平原生长季(5-9月)不同气象条件和不同下垫面条件下的日实际蒸散量进行了估算,并利用波文比观测数据对模拟结果进行了验证.结果表明:(1)观测站日实际蒸散发的模拟值与实测值较为一致,R2达到0.824,RMSE为0.493,研究所采用的基于遥感驱动的PM模型适用于三江平原日蒸散发的估算.(2)生长季内,三江平原的月蒸散发量呈单峰性分布,7月达到峰值;蒸散发量的空间分布与植被盖度和水分供给状况密切相关.(3)净辐射和气温是影响三江平原实际蒸散发的两个主要因子,其次为比湿和风速,此外,降水可以明显增加实际蒸散量,是影响区域蒸散发的关键因素.     

白洋淀底栖动物群落特征与重金属潜在生态风险的相关性研究

在2011年4-11月,对白洋淀表层沉积物重金属含量和底栖动物群落的时空分布特征进行了分析,探讨了重金属分布对底栖动物群落结构特征的影响,采用Hakanson潜在生态风险指数法综合评价了白洋淀沉积物中重金属污染状况和潜在风险程度.结果表明,沉积物中重金属含量大小顺序为Zn＞Cr＞Cu＞Pb＞As＞Cd＞Hg,表层沉积物中重金属的潜在生态风险处于低风险水平,综合潜在生态风险指数为17.55～62.89;各种重金属元素的单项潜在生态风险大小顺序为Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn;潜在生态风险分布也存在时空差异,就空间分布而言,生境1中最高,依次为生境2和生境3;就时间分布而言,8月最高,依次为4月和11月.同时,对白洋淀的底栖动物的群落结构也进行了调查分析,结构指标分布也存在时空差异.就空间分布而言,HBI、PTT、NDT、PC、PDT、CLI的最大值均出现在生境1,PIT、PNI、CSI的最大值出现在生境3,TR的最大值出现在生境2;就时间分布而言,HBI、PTT、TR、NDT、PNI、PC、PDT、CLI的最大值出现在8月,PIT、CSI的最大值出现在4月.并对重金属潜在生态风险及其与底栖动物生物指标的相关性进行了探讨,结果表明Eri Cd、Eri Cr、Eri Cu、Eri Pb,以及RI与NDT的相关性最显著,Eri Hg与CSI的相关性最显著,Eri Zn与CLI的相关性最显著.因此,在白洋淀重金属生态风险的生物监测中,可以考虑运用底栖动物的NDT、CLI、CSI指标.     

类固醇激素的环境行为及其影响因素

类固醇激素作为一类典型的环境内分泌干扰物,具有很强的内分泌干扰作用,对生态和环境危害极大,其主要来源于包括人类在内的脊椎动物的排放,目前已在环境中被不断检出。通过综述进入环境后类固醇激素发生的吸附、降解、迁移等环境行为的特征,从类固醇激素自身的性质和环境暴露量浓度、环境中的有机质、矿物质以及环境介质的理化性质、共存的有机污染物和微生物等方面对其影响因素进行了归纳和总结。     

2,2',4,4'-四溴联苯醚的毒性效应、来源、分布与环境行为

系统分析了2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE 47)在环境介质中的分布和主要来源.从甲状腺、神经、生殖繁育3个方面,阐述BDE 47毒性效应.从溶解分配、光降解、生物积累和生物降解4个角度,论述BDE47主要环境行为.最后,提出了今后BDE 47研究的重点.     

北京集约化养殖畜禽饲料Zn含量及粪便Zn残留特征研究

针对集约化养殖中大量使用含Zn饲料添加剂及其在畜禽粪便中的残留问题,采集北京6个郊区县集约化养殖场208个猪、奶牛、鸡饲料样品和204个粪便样品,分析测定了其中Zn含量。结果表明,北京地区集约化养殖饲料和粪便中Zn含量差异很大,猪饲料和猪粪中Zn含量远高于奶牛和鸡。猪、奶牛、鸡饲料中Zn的含量范围分别为72．77～3170．37mg·kg^-1、13．63—471．39mg·kg^-1、32．64—344．67mg·kg^-1,平均含量分别为347．57、86．44、138．76mg·kg^-1;猪、奶牛、鸡粪便Zn的平均含量分别为2333．97、119．41、391．01mg·kg^-1,含量范围分别在458．21—14031．79、10．36～502．39、73．15～678．91mg·kg^-1之间。猪饲料和猪粪Zn超标率分别为9．3％和15．0％,奶牛、鸡的饲料和粪便均未超标。畜禽粪便中Zn含量与其饲料中zn含量之间呈显著或极显著正相关（P〈0．05）,猪、奶牛、鸡粪便中Zn的平均含量分别是其饲料的6．7倍、1．4倍、2．8倍,表现出一定的“浓缩”效应,其中断奶仔猪饲料和粪便中zn的平均含量最高,分别为645．37和5133．64mg·kg^-1,“浓缩系数”高达6．61。高Zn含量的畜禽粪便在土地利用时可能会带来土壤污染风险。     

北京集约化养殖畜禽饲料Zn含量及粪便Zn残留特征研究

针对集约化养殖中大量使用含Zn饲料添加剂及其在畜禽粪便中的残留问题,采集北京6个郊区县集约化养殖场208个猪、奶牛、鸡饲料样品和204个粪便样品,分析测定了其中Zn含量.结果表明,北京地区集约化养殖饲料和粪便中Zn含量差异很大,猪饲料和猪粪中Zn含量远高于奶牛和鸡.猪、奶牛、鸡饲料中Zn的含量范围分别为72.77～3 170.37 mg·kg~(-1)、13.63～471.39 mg·kg~(-1)、32.64～34.4.67mg·kg~(-1),平均含量分别为347.57、86.44、138.76mg·kg~(-1);猪、奶牛、鸡粪便Zn的平均含量分别为2 333.97、119.41、391.01 mg·kg~(-1),含量范围分别在458.21～14031.79、10.36～502.39、73.15～678.91 mg·kg~(-1)之间.猪饲料和猪粪Zn超标率分别为9.3%和15.0%,奶牛、鸡的饲料和粪便均未超标.畜禽粪便中Zn含量与其饲料中Zn含量之间呈显著或极显著正相关(P<0.05),猪、奶牛、鸡粪便中Zn的平均含量分别是其饲料的6.7倍、1.4倍、2.8倍,表现出一定的"浓缩"效应,其中断奶仔猪饲料和粪便中Zn的平均含量最高,分别为645.37和5 133.64 mg·kg~(-1),"浓缩系数"高达6.61.高Zn含量的畜禽粪便在土地利用时可能会带来土壤污染风险.     

滦河流域不同时空水环境重金属污染健康风险评价

通过现场采样及室内分析方法,对滦河干流和主要支流的水体中As、Cd、Pb、Hg和Cu的浓度进行了调查研究,并应用美国环保局推荐的健康风险评价模型对其所引起的健康风险作了初步评价.结果表明,重金属的平均浓度范围分别为As:0.340～2.753μg·L-1,Cd:1.120～4.474 μg·L-1,Pb:11.610～19.088 μg·L-1,Hg:0.036～0.239 μg·L-1和Cu:1.058～5.807 μg·L-1.致癌物As和Cd对人体健康危害的个人年均风险均未超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平(5x10-6·a-1),其中As大于Cd,最大在三道河子为1.85x10-5·a-1.非致癌物的个人年均风险为Pb>Hg>Cu,三者风险水平在10-9～10-10之间,均低于ICRP标准4～5个数量级.化学致癌物对人体健康危害的个人年均风险远远超过非致癌物的年风险.不同年代的As个人年均风险变化分析结果表明,1985年到1990年,乌龙矶和潘家口大黑汀水库区域出现了异常升高,在燕子峪最大达到2.80×10-4·a-1,其他断面均呈现逐年降低趋势,到2008年已全部低于ICRP标准.