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[硕士论文] 黄大伟
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于煤及围岩矿物中富含多种有毒有害的微量元素,煤炭资源的开采极易将它们释放到周边环境中,这必然会导致大气、水体、土壤等固有环境受重金属污染,甚至以食物链富集的方式威胁到人类健康。本文选定淮北煤田宿南矿区为研究区,采集了59件表土样、8件煤矸石样、24件剖层样及67棵玉米植株,重点对该矿区煤矸石山附近土壤-玉米系统中重金属污染分布特征、赋存形态及垂向运移、植株累积特性进行探究,并就食用玉米进行健康风险评估。主要研究成果如下:
  (1)除Mn无标准限值外,其它6种元素未超过土壤环境质量Ⅱ级标准,其中Cu、Ni和Cd分别超出安徽土壤背景值1.25、1.63和2.58倍,Mn和Zn均值含量高于煤矸石样。综合评价表明,矿区生态风险起主导作用的是因子Cd,其余重金属隶属于轻度危害。依据多元统计结果,Pb、Cu和Zn可解析为煤矿区交通运输源;Mn和Cd代表煤尘与农业活动的复合污染,而Ni和Cr可表示为母质与煤矿开采的联合作用。Kriging空间插值显示,除宿南矿区东南部局部区域外,Mn与Cu具有比较类似的空间分布,其余重金属区域分布各具差异性。
  (2)在非成熟期时,玉米植株中Mn、Cu和Zn主要蓄积于叶部,Pb、Cd和Ni蓄积于茎部,Cr蓄积在根部;成熟期Pb由富集于茎部转变为根部,而Cd和Ni由富集于茎部转变为叶部。表土形态以残渣态百分比为主,且可利用态Cd最高,而环境中Cr最稳定;除芦岭剖层样外,其余样点Mn、Cu、Ni和Zn向深部逐渐降低,均表现出明显的垂向迁移特征。
  (3)各部位对Cd的富集转运最显著,重金属从玉米根部向可食用器官的潜在迁移力较强。土壤各形态对玉米根部吸收重金属有促进或抑制作用。在膳食摄入这一途径下,儿童承受的健康威胁要高于成人,且健康风险指数的大小为Cr>Cd>Zn>Pb>Ni>Cu。
[硕士论文] 高三双
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:重金属离子Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等从工业生产中随废水排放出来,对环境造成了极大的污染,因其具有高毒性、高稳定性和可传播性,并且可以通过食物链积累摄入人体,只要在非常低的浓度下都会对人的身体机能产生损伤,威胁着人类的健康,因此如何快速有效的定量检测出铅、镉的含量显得尤为重要。目前有多种方法可以检测重金属含量,其中包括质谱法、光谱法、液相色谱法和电化学检测法,然而,上述方法昂贵,耗时,不方便,并且需要复杂的预处理,而电化学检测是其中一种比较简单高效的检测方法,具有灵敏度高、选择性好、成本低廉、操作方便等优点,尤其适用于实时检测电极修饰材料能够改进电极的表面活性,提高检测效率,因此电极修饰材料的制备是电化学传感器研究的主要方向。
  碳基质材料被认为是用于重金属检测的最重要的电极材料之一,但即便如此,用于优化追踪镉和铅的碳纳米纤维电极材料仍然具有挑战性。因此,沸石咪唑骨架(ZIF-8)/聚丙烯腈(PAN)衍生的氮掺杂多孔碳纳米纤维和三聚硫氰酸,二氧化硅纳球和聚丙烯腈衍生的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维作为测定矿区自来水,选煤废水和铅锌矿污染水中镉和铅离子浓度的新型电极材料。通过优化电化学测试条件,如沉积电位,沉积时间,缓冲溶液的pH值,以及负载在玻碳电极(GCE)上的氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维的含量可以获得镉和铅的线性响应曲线。由于氮掺杂多孔碳纳米纤维独特的结构特征和氮含量使其具有优异的镉离子(0.8μg L-1)和铅离子(0.3μg L-1)的检出限。
  为了体现传感器的实际使用效果,监测选煤废水和铅锌矿污染水中的镉和铅离子的浓度。根据ICP-MS结果,计算得到氮掺杂多孔碳纳米纤维的回收率在97.0-107%之间,表明氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维具有作为监测选煤废水和铅锌矿污染水中镉离子和铅离子浓度的能力。静电纺丝技术制备得到的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维用于修饰玻碳电极对镉离子的检测显示出高度灵敏度。与裸露的玻碳电极和萘酚修饰的玻碳电极相比,氮硫共掺杂多孔碳纳米纤维修饰的玻碳电极在差分脉冲阳极扫描伏安法中显示出良好的灵敏度。在2-500μg L-1的Cd(Ⅱ)浓度范围内峰电流呈线性增加。这归因于大表面积(109m2g-1),多孔结构和高比例的氮硫含量。该方法用于测定铅锌矿污染水中的镉离子获得的回收率介于95%和103%之间。
[硕士论文] 刘曙光
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿区沉陷水域一般为封闭系统,不与外界流通,不易排除有害物质,受煤尘及周边环境的影响较大,其主要水源携带周边污染物,进而影响工农业生产。高光谱遥感技术具备常规水域监测手段难以实现的特点,可对水质进行较高精度的检测。
  本文以淮南市潘集创大生态园沉陷水域为研究对象,通过地物光谱仪对水域采样点进行光谱数据采集,同时实地取样并进行实验室分析,测量出6种重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr)的浓度。以遥感变换数据和采样点实测数据的相关性统计为基础,选择特征波段及波段组合建立水体重金属含量的高光谱反演模型,由各反演模型的决定系数及均方根误差为评判标准,选出各重金属元素的最佳反演模型,并检验其精度。实验结果表明:
  (1)研究区水体重金属元素变异系数大小顺序:Cu>Zn>As>Pb>Cr>Cd。水体样品6种重金属元素含量偏度及峰度系数均不等于0;Cu与As、Pb与Cr的相关系数较高,其分布受到某些共同因素的影响,拥有相似的污染源和污染转移过程。
  (2)基于不同变换形式的光谱特征波段及双波段比对沉陷水域各重金属含量进行不同模型(线性、对数、二次、幂、指数)的拟合,得到6种重金属的最佳反演模型。水体重金属含量的单波段反演模型对Cr的预测精度最高;二阶微分变换形式的光谱反演模型效果最佳;二次项模型对各种金属含量预测精度相对较高。基于双波段比的反演模型较单波段反演模型对6类重金属含量的预测精度并不都是提高的,对部分重金属而言,甚至出现精度大幅降低的情况。
  (3)利用光谱二阶微分变换形式得到的各种金属的逐步多元回归模型稳定性较好,精度较高。水体重金属含量预测值与实测值的拟合程度较高,各回归方程的估测效果优于其他三种方法,可为本地区沉陷水域高光谱快速估测水体重金属含量提供依据及支撑。基于BNA波段深度特征指数反演重金属含量模型精度高于其他波段深度特征指数反演模型;重金属Cu的各类波段深度模型的决定系数均高于0.6,具有一定的参考意义。
[硕士论文] 张可心
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:地下水是地球水资源的重要部分,随着中国经济、社会的快速发展,地下水污染问题日益严重。为了有利于分级管理及合理安排地下水资源,选择适宜的地下水污染修复技术和方案,更有针对性地解决垃圾填埋场造成的地下水污染问题,应确定环境可行、经济合理的地下水污染修复阈值。基于此,本文构建了垃圾填埋场风险评价指标体系,确定各指标的权重,采用加权求和的方法计算垃圾填埋场地下水污染风险指数,并将垃圾填埋场的地下水风险分级。基于风险分级的结果,对于风险等级高的填埋场,利用健康风险评价模型,反推分析得出污染物对象浓度,并由此根据地下水数值模型模拟分析出合适的修复阈值。主要研究成果如下:
  1、构建了包括垃圾填埋场特征、含水层脆弱性和受体暴露情况的垃圾填埋场地下水污染风险评价指标体系,使用层次分析法对评价指标的权重赋值,并将污染等级分为“低”、“中”、“高”三级,针对不同风险等级提出了相应的管理建议。
  2、基于风险分级的结果,对于风险等级为中的垃圾填埋场,可利用“对象浓度法”确定其地下水污染修复阈值;对于风险等级为高的填埋场,运用基于健康风险评价的方法确定地下水污染修复阈值,即利用健康风险评价模型,首先确定可接受的健康风险程度,同时考虑受体的特征,确定可接受的暴露量,根据此暴露量反向分析得出污染物浓度,由此应用地下水污染数值模型分析出合适的修复阈值。
  3、以北天堂垃圾填埋场的四个填埋地块为例,运用所构建的风险评价模型对其进行风险评价。结果表明,四个填埋地块的风险指数分别为5.307、5.845、7.001和7.413。东北部和北部的填埋地块1和2风险等级为“中”,西北部和南部的地块3和4风险等级为“高”。
  4、按照污染物指标筛选方案,计算污染物的指标总分。由于硝酸盐的总分为1.025,在所有污染物中较高,并且硝酸盐的超标率为75.86%,最大超标倍数为103%,远远高于其他污染物,因此对硝酸盐造成的健康风险进行评价,并确定修复阈值。北天堂地区地下水中硝酸盐污染健康风险评价结果为成年人的硝酸盐健康风险为0.49,而儿童的健康风险为1.69。利用公式基于健康风险计算可接受地下水中硝酸盐的浓度为25mg/l,该浓度即为修复目标。运用GMS软件建立北天堂地区的地下水水流模型,模拟污染物的运移扩散。采用试错法模拟得到北天堂垃圾填埋场地下水中硝酸盐的浓度为80mg/l,该浓度即为应达到的修复阈值。
  5、本文研究了垃圾填埋场地下水污染修复阈值确定的方法体系,为垃圾填埋场地下水污染修复方案的制定提供了理论依据。
[硕士论文] 孟雄
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:汽车的诞生极大地方便了人们的出行,我国的汽车保有量在近些年也在快速增加,随之而来的是汽车尾气对环境的污染也愈加严重。制定适应我国国情的排放标准就显得极为迫切。由于实验室里是采用的标准测试循环,并不能准确反映机动车在实际道路上的排放,所以立足于实际道路上的排放研究意义深远,本文结合汽车在城市道路交通状况下的行驶工况特征、道路形态特征和车辆比功率,分析了汽车在城市道路上尾气污染物的排放规律。构建了汽车在城市实际道路上尾气污染物的排放模型,并对构建的模型进行了准确性验证。以SEMTECH-ECOSTAR车载尾气分析仪为基础搭建了对城市道路上轻型车尾气污染物准的排放确测量的平台,相比较在底盘测功机上固定工况下测得的排放数据,这种方法可以实时测量,更加准确,对汽车在城市道路上的行驶工况和三种尾气污染物的排放进行了宏观统计分析,得到汽车在市区道路上行驶时,加速工况所占比例最大,匀速工况次之,减速工况再次,怠速工况所占比例最小,分别为31.29%、30.93%、29.97%和781%。城市道路车辆平均行驶车速也比较低,基本在28km/h左右,各工况的排放率是加速工况下最高、匀速工况下次之、减速工况下再次之、怠速工况下最小。车辆在加速工况和匀速工况下对整个行驶过程的排放贡献率最高。不同路段下轻型车的排放情况也有很大的差异,在主干道上,NOx、CO、HC三者的平均排放率都比较高,这主要是因为主干道车速相对较高,但是车流量密集,车辆加减速频繁,所以都有利于三者的生成。而在快速路上,车辆的行驶速度达到最大值,约为50km/h,而且车速比较平稳,所以有利于NOx的生成,NOx的排放率较高。在次干道上,CO、HC的排放率较高而NOx的排放率相对较低,在支路上,坡道阻力大,所以三者的排放率都比较高。
  引入了排放因子的概念,并计算了各个路段的排放因子,得到试验车辆在城市道路上三种污染物的实际排放因子,并与国家排放标准限值作比较,试验车辆的三种污染物的排放严重超标,对于CO,实际的排放因子为3.13g/km,高于现行国Ⅴ排放限值2.27g/km,超出率约为38%;对于HC,实际的排放因子为0.47g/km,也是高于国Ⅴ排放限值O.16g/km,高出约3倍;对于NOx,情况就更加严重,试验车的实际排放因子约为国Ⅴ排放限值4.8倍。本文也研究了车辆在城市道路上行驶时三种尾气污染物随车辆的加速度和速度的分布规律,绘制了污染物随加速度、速度的三维联合分布图,引入了车辆比功率的概念,并且研究了加速度、速度、比功率三种因素分别对三种污染物排放因子的影响,通过回归分析法建立了车辆在城市道路典型工况下基于车辆行驶速度和车辆比功率的排放率模型、典型路段上基于比功率的排放率模型,并且对模型的准确性进行了分析,结果表明这些模型对于预测车辆在城市道路上的排放率有一定效果。
[硕士论文] 范亮
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻暴发产生的微囊藻毒素(Microcystins,简称MCs)污染问题已经成为一个全球关注的热点。微囊藻毒素是蓝藻产生的次级代谢产物,具有强烈的致肝癌作用,其分子结构复杂、种类繁多,以痕量形式稳定地存在于各类不同程度富营养化水体中,传统的处理工艺很难有效去除,这对人体健康构成潜在威胁。因此,水体中微囊藻毒素的监测和季节性变化研究对预防和控制微囊藻毒素污染,减少藻毒素的危害,保护人体健康等具有重要意义。
  本文首先优化和验证了实验所需的酶联免疫试剂盒,基于优化后的酶联免疫方法对于桥水库、尔王庄水库和天津滨海新区人工湿地水体中微囊藻毒素的浓度进行长期监测;此外,利用石墨烯的偏振依赖吸收特性,基于还原氧化石墨烯(RGO)开发了微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。主要研究结果如下:
  (1)在振荡条件下(400rpm)孵育抗体和微囊藻毒素共轭溶液成功优化酶联免疫(ELISA)试剂盒,经四参数曲线拟合标准曲线,测定结果准确度高达85%,批次内和批次间精确度小于15%,检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.011μg/L与0.032μg/L,测定不同浓度地表水样的加标回收率范围为70%-130%。试剂盒的变异性仅为1%。实验表明优化后的ELISA试剂盒性能很好。
  (2)在验证酶联免疫试剂盒的实验中,将实验所需的验证参数进行选择、分类和辨析,分别为必要参数:标准曲线/线性、准确性、精确性、检出限、定量限、加标回收率和仪器误差;非必要参数:真实性、稳定性、鲁棒性、特异性/选择性、灵敏性/反应性、交叉反应性/包容性、基质效应和偏差/干扰。同时,本研究设计了一个标准的ELISA试剂盒验证的流程,可适用于大多数的生化实验验证。
  (3)比较于桥水库、尔王庄水库和滨海新区人工湿地三个不同研究区域的微囊藻毒素浓度季节性变化,水体中微囊藻毒素浓度变化规律可概括为:夏季>秋季>春季>冬季,与研究区域的富营养化程度、水体功能区划分和微囊藻毒素浓度无关,为微囊藻毒素预防和治理建立科学的预警机制提供支持。
  (4)人工湿地系统对原水中(进水口)低浓度的微囊藻毒素具有稳定的去除效果,平均去除率为57.34%。人工湿地植物组合方式芦苇/千屈菜/鸢尾、香蒲/千屈菜/花叶芦荻/鸢尾、芦苇/千屈菜对水体中微囊藻毒素的平均去除率分别为:58.9%、57.5%、62.0%。
  (5)通过旋涂后的高温热还原法,制备得到厚度为8nm左右的还原氧化石墨烯。基于全内反射条件下石墨烯偏振依赖吸收特性,制得一种应用于微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。该传感器具有较好的灵敏度和重现性,分别为0.08V/(μg/L)、3.7%,在微囊藻毒素LR浓度为0.15μg/L-5μg/L范围内呈现良好的线性关系,自来水样和水库水样平均加标回收率在80%-106%之间,具有良好的应用前景。
[硕士论文] 李霄霄
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:粉尘污染问题日益加剧,备受世界各国关注。粉尘不仅对人们的身体健康造成损害,还严重污染着生态环境,制约着经济生产和生态文明的发展,对工农业、交通业等各个产业都有所影响,因而对粉尘浓度的监测在环境保护工作和保护人身安全方面都具有非常重要的意义。
  在众多的检测方法中,光学检测法以其成本低廉、灵敏度高、操作方便及能连续在线监测等优点,被广泛应用在粉尘浓度监测的研究中。其中透射式光学检测法方法简单,测量周期较短,不会干扰到待测粉尘环境,并且方便实现在线监测。
  针对大气中粉尘浓度的监测需求,开展了对粉尘颗粒的定量研究工作。基于双光路差分透射法和相关检测原理,建立了一套双光路透射式粉尘浓度探测装置。采用波长650nm的红色激光二极管作为测量光源,光源光强经过调制后由光分束镜一分为二,一路为参考光,另一路为测量光。测量光经光束扩束后经过粉尘样品池透射,被聚焦透镜汇聚收集并由光电二极管转换成电流信号,再经信号处理与相关检测后得到与透射光强成比例的电压信号。参考光经另一路光电转换、处理和相关检测电路得到与参考光强成比例的电压信号。对测量系统的光路和硬件电路设计进行了详细说明,利用烟尘颗粒进行试验,通过标定法结合最小二乘拟合得到烟尘颗粒的消光系数。对标定已知消光系数的烟尘颗粒实现了连续监测,由朗伯—比尔定律计算得出粉尘浓度值,并将计算结果与粉尘浓度检测仪测量结果进行了对比分析,发现两者结果相差5%以内,分析了产生这一误差的因素。
  研究结果表明,结合相关检测原理的双光路差分监测方法能够准确地获得已知消光系数的粉尘颗粒浓度,可以有效减小杂散光、光源光强波动等因素对测量结果的影响。该测量装置能够实现对工业生产中粉尘浓度进行实时连续监测,为复杂环境粉尘浓度监测提供技术支撑。
[硕士论文] 徐雨
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:NO2作为重要大气痕量气体,是生成臭氧、二次气溶胶等光化学污染的重要前体物,也是导致酸雨、光化学烟雾的主要来源,同时影响灰霾形成,俨然已是制约城市经济发展与居民身体健康的主要障碍。“十三五”环境规划中指出到2020年要实现氮氧化物(NOx∶NO,NO2)排放总量削减15%。因此,监测大气NO2浓度对评估城市大气污染程度,及推出相关防治举措都有至关重要的指导意义。
  鉴于传统光学探测设备成本高昂、体积庞大监测点灵活性差、受有线数传方式束缚的困扰,本文开展了以低成本电化学传感技术对NO2的探测研究,研制了用于城市大气测量的无线便携式大气NO2高灵敏电化学传感系统。
  系统以高灵敏四电极电化学传感器为NO2浓度传感载体,依托高信噪比调理电路为信号转换载体,利用差分算法补偿痕量浓度下零点电流漂移对测量的干扰,基于TMS320F28335DSP中控单元完成数据采集综合处理,搭载LoRa无线数传突破数据的远距离抗干扰传输,立足LabVIEW监控中心实现浓度反演、校正、显示与存储,基于低成本电化学传感技术攻克了对大气NO2的定量观测。实验表明,系统在摆脱有线数传束缚基础上可稳定探测NO2,对100ppbv的NO2标气响应时间T90<34s,标定探得其灵敏度为0.242mV/ppbv,时间分辨率为10s时检测限为1.5ppbv(3σ)。为验证准确性,将系统置于合肥市西北郊科学岛进行了连续2个昼夜大气NO2观测,并与参考设备CRDS系统对比,探讨了测量结果与演变机理,除去传感系统因环境湿度贴近极限工作湿度时测量结果奇异部分,二者表现出良好一致性,相关度R2达到0.940,线性拟合斜率为1.047±0.006,并证实了检测限的可靠性,最后解析了温湿度和其他痕量气体(O3、NO、SO2)等干扰源。研究结果表明,本系统可为城市大气NO2高灵敏监测在光学仪器之外,提供一种低成本便携、可量产的举措,未来搭载无线传感网络可助力区域性NO2分布特征及时空演变规律的归纳,为NO2污染预报预警、治理控制与环保部门制定政策标准提供科技支撑。
[硕士论文] 吴建宇
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:我国煤炭开采方式以“井工开采”为主,在华北平原两淮地区,潜水位高,煤层上覆厚松散层,形成了大面的采煤沉陷积水区,虽然造成了耕地面颊锐减,改变了当地原有的水文循环模式,但是为当地提供了大面积的可利用水资源,同时沉陷积水区在小时间尺度上(几年到几十年)的快速演变,也可以视为“特殊湖泊的快速演变”。
  采煤沉陷积水区随着采煤活动其水深和面积会逐渐增加,根据积水区和地表河流是否连通,将沉陷积水区分为开放式和封闭式积水区,开放式积水区的水质和水量由于受到河流的影响变化较大,其演化规律复杂多变,难以获得沉陷积水区自身的演变规律;而封闭式采煤沉陷区由于周边只有面状径流的汇入,无线状水流的补排,也无工业污水和居民生活污水排入,可以代表采煤沉陷积水区水质和水量变化规律。因此,研究封闭式采煤沉陷区的水环境特征,进行水质评价,不仅为探明沉陷区水质演变规律提供了现场研究证据,也为探讨天然湖泊水质演变提供了参考。
  因此,论文选取淮南封闭式采煤沉陷区作为研究对象,以潘集潘二矿马庄孜采煤沉陷积水区为例,进行了连续一年的月水环境现场调查和水质监测,分析了水环境时间和空间演变特征,农业面源输入、降雨、温度等是沉陷积水区水质主要影响因素,沉陷区属于“浅水型湖泊”,周边土地利用类型及积水前土地类型对水质的空间分布具有一定的影响;采用多种评价方法对水环境进行评价,沉陷积水区水环境在为Ⅲ~Ⅴ类,为尚清洁或清洁状态,不存在有机污染,营养状态为中营养,属于磷限制性水域。为当地水环境的保护、沉陷区的恢复与治理、水资源的农业灌溉和渔业养殖功能等提供理论参考。
[硕士论文] 张杰
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国的国力增强和经济不断增长,人们的生活水平也在提高,对生活品质有了更高的要求。国家“十三五”规划中提出了更加具体的生态文明建设目标,要建立生态文明城市,让山更绿,水更蓝。重庆市水系发育,河流纵横,均属长江水系,随着重庆经济社会发展,流域生态建设愈加重要,开展重庆市流域水生态建设评估也变得十分必要。龙溪河为长江一级支流,流域跨越重庆市梁平区、垫江县和长寿区,由于周围生产生活的废污水不达标排放,龙溪河一度变成黑臭水体,河流生态环境变差,严重影响人们的生活,所以改善龙溪河水生态状况已迫在眉睫。
  本文通过对龙溪河的资料搜集和调查研究,结合流域的实际情况,建立了适合龙溪河的水生态建设评价指标体系,包含7个准则层共计32个指标。然后采用综合评价法对龙溪河的水生态建设状况进行评价,梁平段、垫江段、长寿段得分分别为56.43、50.91、59.75。根据龙溪河流域水功能区划管理目标和水生态建设目标,选取龙溪河长寿开发利用区中3.3km河段,选取水质控制因子为CODcr和NH3-N,运用MIKE21水动力模块和对流扩散模块,建立二维水动力水质模型,模拟研究区域的水位和流量变化。构建龙溪河一维水环境容量模型进行研究。根据龙溪河重要断面和水文站资料,采用段尾控制法计算两种不同保证率设计流量下龙溪河的水域纳污能力,计算结果表明:梁平段、垫江段、长寿段在90%和10%保证率流量的CODcr水环境容量分别为3435.64t/a、2816.04t/a、2892.88t/a和5594.55t/a、3685.80t/a、4332.05t/a,90%和10%保证率流量的NH3-N水环境容量分别为182.85t/a、115.25t/a、161.39t/a和306.24t/a、155.22t/a、242.77t/a。为了达到龙溪河水功能区划的水质目标,根据2014龙溪河流域的入河排污量,计算了三个河段的污染物削减量。
  根据研究得出如下结论:龙溪河总体水生态建设都处于一般状态,下游段状况好于上游段,上游段在水环境保护和水生态工程建设方面较差。梁平段CODcr和NH3-N的水环境容量最大,长寿段次之。梁平段的CODcr和NH3-N都需要削减,情况最差,垫江段需要削减NH3-N的排污量,长寿段情况较好,还有剩余容量,需重点控制龙溪河上游段的排污量,提高水功能区水质达标率。
  本文通过构建龙溪河流域水生态建设评价指标体系对水生态建设现状进行评价,在现状评价基础上,针对水体水环境容量进行研究,对改变龙溪河的生态环境现状,促进水生态文明建设具有参考意义。
[硕士论文] 李辉
食品科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:农药助剂是添加到农药产品中增强其稳定性及药效的一类物质,很多农药助剂具有毒性作用,有些农药助剂的毒性甚至比农药有效成分的毒性还高。相比于农药残留,农药助剂的安全性尚未得到足够重视。高风险农药助剂的大量使用对环境、农产品安全和人类健康造成很大的潜在威胁,因此针对高风险农药助剂,建立准确可靠、简便实用的检测技术,为《农药助剂禁限用名单》的正式发布提供一定的方法参考,对加强我国农药助剂的管理具有重要意义。
  本研究选取了《农药助剂禁限用名单》(征求意见稿)中的6种邻苯二甲酸酯类(邻苯二甲酸二(-2-乙基己)酯(DEHP)、邻苯二甲酸苄丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DnOP))和3种吡咯烷酮类(2-吡咯烷酮(PYR)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮(NEP))等两类高风险农药助剂作为研究对象,从样品前处理的角度着手,建立了3种简单、有效、准确的农药助剂检测方法,并成功应用于液体农药制剂、水样和植物源性农产品等实际样品测定之中。本研究的主要内容如下
  1、本研究以液体农药制剂为研究对象,样品经乙酸乙酯稀释,经HLB固相萃取(SPE)柱净化,乙腈洗脱后,气相色谱质谱法(GC-MS)分析,建立了液体农药制剂中3种吡咯烷酮类农药助剂检测的SPE/GC-MS法。在SPE过程中,采用了保留干扰物的模式,对影响固相萃取效果的一些关键参数进行了优化。通过与直接进样法进行对比,证明了SPE净化步骤的必要性及可行性。对乳油、水剂、水乳剂和悬浮剂等4种剂型的液体农药制剂进行了添加回收实验,样品的平均回收率为711-112.4%,相对标准偏差(RSD)<12%,表明该方法具有良好的准确性和精密性。该方法的检出限(LOD)为001-046%,能够满足我国相关部门对农药产品中PYR、NMP和NEP含量不超过5%的限量检测要求。最终,该方法成功应用于杀虫剂、除草剂、杀菌剂和杀螨剂等类型的30个液体农药产品中PYR、NMP和NEP的检测,所有样品均未检出3种目标物。
  2、本研究建立了一种准确可靠的同位素内标质谱法,同时测定植物源性农产品中PYR、NMP和NEP三种农药助剂残留。采用改进的QuEChERS(quick、easy、cheap、effective、rugged、safe)方法对苹果、白菜、番茄、黄瓜、大米和小麦等农产品基质进行萃取和净化,其中一种新型的净化剂Z-sep被使用。具有亲水亲脂特性的HILIC色谱柱被用于色谱分离,3种目标物在10min之内就完成液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)分析。在该研究中,不同基质所带来的基质效应被评估,同位素内标法(ILIS)被用来克服和补偿基质增强和减弱效应。为了验证该方法的准确性和精密性,对6种农产品基质进行了添加回收实验,在3个加标水平(20、50和200μg/kg)下,所有目标物的平均回收率为785-1121%,RSDs<110%,方法的LODs和定量限(LOQs)分别为004-045和012-158μg/kg,表明该方法展现出较高的的灵敏度和准确度。最终,该方法成功应用于苹果、白菜、番茄、黄瓜、大米和小麦等6种植物源性农产品中痕量PYR、NMP和NEP的残留分析。
  3、本研究成功制备了Fe3O4@MIL-100和Fe3O4@SiO2@polythiophene两种磁性纳米材料,并联合使用作为磁性固相萃取(MSPE)吸附剂,建立了液体农药制剂和多种水样中6种PAEs(DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP和DnOP)测定的MSPE-GC-MS法。两种磁性纳米材料展现出良好的化学稳定性及回收利用性,能够循环使用7次,且二者的联合使用,极大地改善了DMP和DEP的萃取效率。优化了影响磁性固相萃取效率的一些关键因素,包括吸附剂的用量、洗脱溶剂、吸附和解吸时间、样液pH和样液体积。在最优条件下,所有目标物的回收率为723-1108%,RSDs<12%。该方法展现出良好的准确性和灵敏度,并最终成功应用于3种水样(自来水、饮用水和矿泉水)和20个液体农药制剂样品中6种PAEs的检测分析中。
[硕士论文] 汤梦迪
环境工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:改革开放的实现,让我们的生活水平得到了极大的提高,国民对肉类的需求急剧增长,其中猪肉是我国国民饮食的重要组分部分,随着养猪场规模的不断扩大,养殖环境恶劣已成为限制养猪业可持续发展的根本问题。本研究于2017年1月~2018年1月期间分时段对武汉市江夏区两个养猪场保育猪舍中悬浮颗粒物的污染情况进行了监测与分析,考察了PM2.5和PM10的质量浓度、水溶性无机离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、PO43-和SO42-)、重金属元素(Fe、Zn、Cu、Mn、Ni、As、Pb、Cd、Cr、Co和V)和有机碳(OC)、元素碳(EC)的浓度水平及变化特征,所得的结果如下:
  1.采样期间,两个猪场保育舍内颗粒物浓度均较高,其中A猪场白天和夜间PM2.5的平均浓度分别高达521.3±142.9μg/m3和425.5±192.6μg/m3,PM10则分别为2574.5±556.3μg/m3和1769.8±207.0μg/m3;B猪场舍内PM2.5的平均质量浓度为140.6±85.2μg/m3,舍外为111.2±49.4μg/m3;舍内PM10的平均质量浓度为506.4±360.4μg/m3。B猪场保育舍内PM2.5/PM10的比值夏季为0.45±0.08,冬季为0.26±0.04,远小于户外大气中的比值,表明猪舍内颗粒物主要源于舍内,并且以机械作用产生的粗颗粒为主。
  2.总体来说,水溶性无机离子是猪舍内悬浮颗粒物的主要组成成分。在两个猪场颗粒物的水溶性无机离子中,均以NO3-和Ca2+为主要的成分;此外,猪舍颗粒中PO43-浓度较高,与室外大气中有所不同。离子平衡计算表明两个猪场的颗粒物均偏碱性。
  3.在所分析的重金属元素中,两个猪场的悬浮颗粒物中Fe元素所占比重最大。A猪场中,PM2.5重金属总浓度值为白天高于夜间,而PM10则为夜间高于白天;B猪场PM2.5中除了Fe、Cu和V,其他元素的舍内质量浓度均高于舍外。结合B猪场饲料中的重金属含量分析,猪场悬浮颗粒物的重金属含量可能会受到饲料重金属含量的影响,如Fe、Pb、Zn和Cu。
  4.两个猪场的颗粒物中,OC值均明显高于EC值,表明颗粒物中有机组分占比突出。此外,两个猪场颗粒物中SOC含量较高。
  5.A、B猪场虽然在养殖规模以及养殖方式上存在着不同,但是猪场内的悬浮颗粒物中都有着以下的特点:养殖场内颗粒物浓度普遍偏高;水溶性无机离子,总有机碳以及重金属元素都是颗粒物的重要组成部分。此外,个别成分存在着相似的情况,例如,与室外大气环境相比,保育猪舍内颗粒物中NO3-、PO43-、Ca+、OC/EC比值等都偏高,这与舍内颗粒物受粪便、饲料等的影响有关。
[硕士论文] 卜胜
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于我国汽车工业的快速发展,大量汽车的使用所引发的尾气污染问题已经影响到人们生活的方方面面,为了减少尾气污染,改善生态环境,快速且准确地检测污染气体的浓度值已经迫在眉睫。
  本文首先分析了国内外汽车尾气的检测原理和方法,结合尾气检测设备的发展趋势,对于当前汽车尾气检测设备误差大、成本高、操作复杂的问题,设计出一款改进型汽车尾气检测系统。其中,利用不分光红外吸收原理(NDIR)实现对CO、CO2和HC浓度的检测。在确定系统功能要求后,给出了系统的整体框架。
  在软硬件设计方面,系统采用STM32系列单片机作为主控制器,并据此设计了外围电路,主要包括:数据存储模块、按键与显示模块、数据通信模块、传感器模块以及模数转换模块。检测系统的人机交互方式为图形化交互方式,是由μcGUI系统实现的,设计的界面简单直观。系统可以实现怠速测量、双怠速测量和数据管理等功能。
  在数据处理方面,通过向检测通道输入不同浓度的气体,完成气体浓度的标定,并将所测气体浓度和多通道的电压比进行数据拟合,得出二者间的函数关系,并将此关系式写入到检测程序里,便可以通过电压比反推出不同气体浓度值。本文还在不同温度下测量温度与气体浓度的关系,算出检测误差,完成系统对温度的补偿。最后对系统进行性能测试与误差分析。
  本文所设计的汽车尾气检测装置具备数据误差小、操作便捷、经济性好、便携性好等优点。
[硕士论文] 许汉武
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来空气质量检测频频出现爆表等状况,使得人们的注意力逐步转到空气质量上来。空气污染是对人民健康的主要威胁之一。随着大范围的雾霾、沙尘等异常天气现象出现的次数越来越多,不论是国家还是人民都迫切想通过具体的数字对空气质量进行实时评估或者研究。目前,我国对空气质量的监测和处理仍存在许多弊端,其主要表现在空气质量的检测数据无法进行数据共享仅局限于企业内部、性能较为单一、对空气质量的分析不够全面、无法进行数据实时共享、异地监控和报警。
  本设计在传统的空气质量检测系统上对其进行改进,增加了以下功能:空气质量检测数据实时上传到国家环保局,供科研人员对地区乃至全国空气质量进行分析;本文所提出的空气质量检测系统可以支持八通道不同物质检测,以供用户扩展检测范围,增强实用性同时更能全面的分析空气质量;空气质量检测终端同时支持多种通讯类型,例如GPRS/GSM、RS485等,可以通过这些通讯传输方式对数据进行实时上传。由于空气质量检测系统终端功能比较多,因此在进行系统设计时,采用稳定性较好、系统体积比较小的uC/OS操作系统。
  设备介绍方面,本文首先对整个系统的拓扑结构进行分析介绍,其次再对空气质量采集分站和空气质量采集终端的硬件电路及其工作原理进行介绍,再次对空气质量采集分站和空气质量采集终端的软件架构及其部分功能实现进行分析介绍。由于终端功能较为繁多,因此使用uC/OS操作系统,本文将在软件介绍的篇章里对uC/OS进行重点介绍。最后简单介绍测试方法和测试结果。
[硕士论文] 殷玲玉
环境工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物,具有优良的性质和广泛的应用前景。随着GO应用的增加,其不可避免地进入环境中,从而对环境生物产生影响。此外,由于GO具有超强吸附能力,其进入环境后可能会改变环境中已有污染物的环境行为和生态毒性,从而表现出较大的间接影响,但目前鲜见这方面的研究。本研究以GO与镉(Cd)为目标污染物,以常见农作物玉米为目标生物,分析GO与Cd单独或共存对玉米的影响,旨在阐明GO对环境生物的直接和间接影响,为科学评价GO的环境影响提供参考。主要结果如下:
  (1)水培实验表明,GO与Cd单独处理均降低了玉米生物量,两者共存时,GO能降低Cd对生物量的抑制作用。一定浓度的GO促使玉米吸收更多的Cd,如:GO500+Cd20共存实验组使玉米根吸收的Cd含量比单一20mg/L Cd处理增加了66.46%。
  (2)盆栽实验表明,GO和Cd单独处理均抑制了玉米叶片的光合作用;两者共存时GO能降低Cd对净光合速率的抑制作用,但是GO增加Cd对玉米叶片气孔导度、蒸腾作用、胞间二氧化碳浓度的影响。GO与Cd单独处理时,玉米叶片内MDA含量、SOD活性均显著升高,叶绿素含量降低,表明两者对玉米的毒害作用;两者共存时,GO降低了Cd造成的MDA含量、SOD活性升高的趋势,也降低了Cd对叶绿素的不利影响。土培中GO的存在对玉米吸收Cd有明显促进作用,GO1500+Cd5共存实验组中玉米叶片吸收的Cd含量比单独5mg/kg Cd处理增加了54.84%。
  (3)根箱实验表明,高浓度GO(≧500mg/kg)可刺激根际土壤脲酶活性,Cd则抑制土壤脲酶活性;两者共存时,Cd对土壤脲酶的抑制作用更加明显。GO可刺激根际土壤磷酸酶活性,Cd则降低磷酸酶的活性;两者共存时,GO能降低Cd对根际土壤磷酸酶活性的抑制作用。GO与/或Cd显著影响了玉米根际土壤中微生物的群落结构和生物含量;且GO与Cd共存时根际土壤微生物群落结构和生物量与单一Cd处理时有所不同。
  (4)根箱实验表明:原土中Cd形态主要为残渣态,而经过处理过后的根际土壤中主要形态为酸溶态和可还原态;GO的存在改变了根际土壤中Cd的形态分布,如:5mg/kg Cd处理下,根际土壤中酸溶态所占比例最大,高浓度GO(≧500mg/kg)的加入使还原态比例增加,所占比例成为第一。
[硕士论文] 王日晟
应用数学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:当今世界科技迅猛发展,以DNA为主要研究对象之一的分子生物学一直是科技领域研究的前沿热门。DNA具有自然界中其他分子无法比拟的、特殊的、复杂的性质,以其为基本元素组成的基因作为生命体的遗传信息,决定着生命体的组x成结构,控制着其行为。DNA生物传感技术随着众多新生物技术的开发与运用,成为研究对特定核酸序列(基因片段)实现快速分析的新方法,受到相关专家学者的高度重视。
  DNA传感器是具有新的基因检测技术的传感器,与以往的检测技术相比,具有分离纯化基因,分子识别等功能。DNA传感器还具有灵敏、快速、无污染等优点,已成为当今在这一领域的研究前沿和热点。本文就DNA传感器的基本原理和分类,以及DNA传感器的研究进展、优缺点和发展趋势加以介绍。
  环境污染是当今人类社会所遭遇的重大问题,而尤其引人关注的是,环境中具有毒性的有机污染物一般难以降解,并且会在生物体内聚集,不仅会危害人类自身,对整个生态系统都有破坏。因为DNA传感器具有较好的选择性并且操作简单,而且灵敏度相比以前方法更高,受到越来越多研究者的关注。
  本文主要针对有机体对重金属吸收情况的特殊性,游离的金属离子往往最终决定了重金属的毒性和其起作用的情况,同时利用金属间相互作用及特异性结合,设计出生物传感检测模型,来有效避免金属离子变性转化为其他形态以提高检测的有效性。
  本文筛选出适合环境监测的DNA传感器模型,考虑到传感器检测金属离子的特殊性,设计了一种可控硅导通角新型传感器控制方法,它的关键是能够使检测或者使用装备时获得稳定的电流,并以此申请了发明专利。
  本文还总结了纳米材料(纳米粒子,量子点,纳米管等)使用的最新趋势以及核酸的小型化和“芯片实验室”技术,提出了在DNA发夹结构的茎和环之间引入了二茂铁基团这一模型,去证明可以很容易地将多个电化学标记结合到序列中。尝试用DNA传感器研究受污染的微生物的核酸检测序列,基于DNA生物传感系统对环境应用进行探索。
  DNA传感器在环境监测领域的前景十分广阔,其大量的应用能及时掌握环境污染状况,监测环境污染现状,评估环境污染的严重程度,对于保护环境将具有重要意义。
[硕士论文] 赵鸿云
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:本论文以我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中16种PAHs为研究对象,分别探讨了土壤中PAHs的含量、组成和垂直分布规律,并对土壤TOC含量与∑PAHs浓度、单体PAHs与∑PAHs、16种PAHs单休之间进行了相关分析以及PAHs的来源解析。得出如下结论:我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中∑PAHs的浓度范围为76.96~1637.41ng·g-1(干重),平均值为538.72ng·g-1(干重)。16种PAHs中以蒽、屈、苯并[a]蒽的含量较高,土壤中PAHs组成主要以3环和4环PAHs为主,2环和6环PAHs含量较低。多年冻土区土壤中PAHs的垂直分布规律表现为:∑PAHs以及不同环数PAHs浓度随着土层加深整体上呈现下降的趋势;但是高环PAHs浓度明显比低环PAHs下降幅度更大,说明土壤对高环PAHs的吸附力更强,且在淋溶作用下高环PAHs的迁移能力和渗透性不及低环PAHs;0~90cm各土层∑PAHs以及各环数PAHs浓度变化幅度大,90cm土层以下PAHs浓度变化趋于平缓,说明冻土能够有效的截留PAHs,阻止PAHs对地下水及深层土壤的污染,起到低渗透屏障的作用;PAHs浓度的第一个峰值出现在土壤表层或次表层与此层有机质含量丰富有关,PAHs浓度的第二个峰值出现在融冻交界层与冻土对PAHs的滞留作用有关;森林和湿地土壤中PAHs垂直分布规律同整个多年冻土区土壤中PAHs的垂直分布规律是一致的,农田土壤中无论是∑PAHs还是各PAHs单体在垂直方向上的浓度变化并不明显。本研究采用聚类分析法将200cm深的土壤至上而下划分为6层,2~3环等低环PAHs的浓度累积水平依次为0~20cm>30~50cm>80~90cm>20~30cm>50~80cm>90~200cm;4~6环等高环PAHs的浓度累积水平依次为30~50cm>0~20cm>20~30cm>80~90cm>50~80cm>90~200cm。土壤中∑PAHs浓度与土壤TOC含量有相关关系;苯并[a]蒽、屈、荧蒽、芘、苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽与∑PAHs的线性相关性最好,所以可以将这6种单体作为我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中PAHs的主要代表物,以此来简化我国高纬度多年冻土区土壤中PAHs的监测工作;具有相同来源的PAHs,它们的相关性会更强。采用比值法和主成分分析法(PCA)对土壤中PAHs进行源解析,发现我国高纬度多年冻土区土壤中PAHs主要来源于高温燃烧源和石油污染源,以及少量的大气远距离传输的外来源。本论文对于分析PAHs的迁移转化规律及环境归趋具有重要的科学意义;其研究结果不仅有利于深入了解国家尺度下污染物的迁移转化规律以及环境归趋,同时也为我国应对气候变化、制定相关的环境污染控制政策提供科学依据,以减小持久性有机污染物对人类、动植物及生态环境造成的恶劣影响。
[硕士论文] 侯聪超
环境工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:煤炭资源的大规模开发,特别是煤矿井工开采给煤炭主产区的自然生态环境、尤其是地下水环境带来了巨大压力。由于地下水的隐蔽性,如果遭受污染或打破原有平衡,长时间难以修复将会对人类的生存及活动造成威胁。
  在煤炭开采过程中,由于地表的挖掘导致含水层遭到破坏,这使得矿区开采区域形成了地下漏斗,对地下水的补给、径流及排泄造成影响,这所引起的是地下水水量发生变化的问题,地下水水量一旦发生变化,带有污染因子的矿井水及生活污水在非正常工况下渗入污染地下水的几率也将变大。
  运用对比分析筛选出矩阵法,根据直接或间接、可逆或不可逆等限定条件识别出地下水水位、地下水补给、排泄量作为评价地下水水量的影响因素,上覆含水层导水裂隙带发育高度作为评价地下含水层的预测因素,常规因子氨氮作为生活污水预测因子,特殊污染因子氟化物作为矿井水污预测染因子。
  结合“导水裂缝带”高度预测及Visual Modflow数值模拟软件对地下水流场预测模拟,各煤层导水裂缝带发育高度为6.58-71.15m,油页岩有效隔水厚度平均为89.69m,虽然煤炭开采对油页岩上覆含水层影响较小,但对含水层有疏干影响,并以矿井水的形式排出地表。在全井开采完毕,井田向周围水体地下补给损失量为968.44m3/d,由于沉陷积水的影响,地下水向周围水体补给减少量为0.011m3/s,证明了局部地形的改变损失了一部分井田地下水向周围水体的补给量。在水质方面,利用解析法对氨氮和氟化物进行计算,在非正常工况下,氨氮在第10d,距渗透点10m处浓度为7.673×10-3mg/L;氟化物第10d,距渗透点10m处浓度为2.966×10-3mg/L,这说明煤炭开采产生的污废水在非正常工况下对地下水水质会产生影响。
[硕士论文] 王秀梅
环境科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:土壤重金属阈值是指土壤重金属含量既不影响农产品产量和生物学质量,又不导致地表水和地下水污染的最大含量。本文主要目的是建立水稻镉安全风险评估模型进而判别土壤镉安全阈值,为了实现这一目的,主要从三方面展开研究,即土壤-水稻体系镉迁移指标的选取,水稻镉安全风险评估模型的建立以及土壤镉风险阈值的计算。
  利用湘潭县2012-2014年的土壤理化性质及水稻镉含量的数据,通过k-means算法进行指标筛选,通过二次判别模型(Quadratic Discriminant Analysis,QDA)建立水稻镉安全风险评估模型,二次判别模型反推的决策面公式及克里金插值计算点位及区域土壤镉安全。土壤镉安全阈值的计算对农产品产地适应性评价和禁产区划分提供依据。最终得出如下结果:
  (1)本次构建的土壤-水稻体系镉迁移累积指标体系分为三级。一级指标包含土壤镉含量影响指标、土壤镉活性影响指标、稻米镉累积的影响指标。二级指标中包含土壤本底含量、降水、灌溉水、大气、投入品以及污染源、土壤理化性质、协同阳离子、伴随阴离子、作物、水文、气象12个指标。三级指标为细化的具体可监测或调查的指标,包含132个具体指标。
  (2)通过K-means聚类选取土壤pH、土壤镉、有机质三个指标,再通过K-means验证指标筛选选取的3个指标是有效的,能较好地代表所有指标的信息。
  (3)利用pH、土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤镉含量建立了一个二次判别模型,对稻米镉超标风险进行评估,同时将决策树模型、逻辑回归模型作为对比模型。二次判别模型的准确度为74%,而决策树和逻辑回归模型的准确度分别为66%和68%,二次判别模型预测精度显著高于其他两个。对三个模型预测结果的稳定性进行检验,三个模型的稳定性没有显著性差异。
  (4)土壤pH值与其他三个因素(土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤镉)的相关性在二次判别模型预测不准确组比准确组更高;土壤有机质与土壤阳离子交换量/土壤镉之间的相关系数在二次判别模型预测准确的组比不准确组的更高;而土壤阳离子交换量与土壤镉的相关性,在二次判别模型预测不准确组比准确组更高,但其相关系数为负。
  (5)通过二次判别模型反推计算的土壤镉安全阈值,土壤镉安全阈值80%以上小于0.3mg/kg,小于《土壤环境质量标准》规定的二级标准。将计算所得的380条土壤镉风险阈值数据与对应的土壤镉含量数据对比,对二次判别模型反推算法预测的土壤镉安全阈值的结果合理性进行了检验,二次判别模型反推土壤镉安全阈值合理的数据所占比例为66%。
  (6)通过球形普通克里金插值得全区土壤镉安全阈值,全区土壤镉安全阈值变化范围为0.15-0.40mg/kg,主要集中在分布在0.2-0.3mg/kg之间。用2014年的50个点位验证土壤镉安全阈值插值结果的合理性。土壤镉安全阈值插值结果合理的点位数为35个,合理性达75%。
[博士论文] 李晓华
农业生态学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:养殖业耐药性扩散是危害公共健康的全球性问题,而生猪养殖是主要的耐药性扩散源头之一。长期以来,我国的生猪养殖行业大量使用抗生素导致耐药基因从畜牧生产系统向农业生产系统呈现扩散趋势,存在进入食物链诱发耐药疾病风险。因此,有必要针对规模化生猪养殖粪污处理和利用过程,研究抗生素和耐药基因的污染特征及分布规律,科学评估养殖环境耐药性扩散风险。本研究在全国范围选取22个规模化生猪养殖场及周边环境作为研究对象,开展了以下研究:①针对13个养殖场系统分析抗生素、耐药基因和耐药菌在粪便、污水、粪肥还田土壤中的分布特征和污染现况,以及环境因子(抗生素和理化特性)对耐药性扩散的影响效应;②针对华北地区9个典型生猪养殖场及周边地下水环境,评估抗生素和耐药基因的扩散风险。主要的研究结果如下:
  (1)基于对全国13个典型生猪养殖监测点的调查,利用LC-MS/MS检测并分析四环素、磺胺、喹诺酮和大环内酯类等18种常用抗生素在粪便、污水及还田土壤等环境介质中的含量水平和污染特征。结果显示,不同地区抗生素分布特征有所区别,但四环素、磺胺和喹诺酮类抗生素在生猪养殖场使用最为广泛,其中四环素、土霉素、多西环素、磺胺嘧啶、磺胺甲嗯唑、磺胺间甲氧嘧啶、氧氟沙星、诺氟沙星和恩诺沙星在粪污和土壤中残留量最高;常规污水处理工艺对抗生素去除效果有限,处理后外排水中仍残留多种高浓度抗生素,存在环境污染风险;还田土壤抗生素检出水平均明显低于粪便,且粪便和土壤抗生素组成表现出一定的相似性,而对照土壤样品并未检测出任何抗生素残留。
  (2)利用实时荧光定量PCR检测并分析17种常见耐药基因的丰度变化,解析环境因子对耐药基因分布的影响。结果显示,粪便、污水和土壤含有大量耐药基因,除ermB、qnrA和qnrB三种耐药基因外,其它耐药基因的检出率均达到100%,污水处理工艺无法有效去除耐药基因,粪肥还田可诱导耐药基因增加,存在耐药性扩散风险;粪便、污水和土壤中耐药基因的丰度变化与抗生素浓度水平间不存在显著相关性,部分耐药基因在无抗生素诱导条件下仍然具有较高的丰度;四环素、喹诺酮、Zn和TP对粪便和土壤中tetO、tetW、ermB和mefA/E等耐药基因表现出共同选择效应。耐药基因定量和分布特征的结果表明,即便减少或禁止使用抗生素,仍可能存在耐药性扩散风险。
  (3)利用高通量测序分析细菌16SrRNA基因多样性,揭示粪便、污水和粪肥还田土壤耐药菌群落组成和分布特征,以及环境因子对耐药菌分布和演替的影响。稀缺偏最小二乘回归结果显示,421个OTUs与耐药基因相对丰度存在相关性,其中68个OTUs相对丰度≥001%,可能是潜在的风险耐药菌;在门水平上这些耐药菌主要归属于放线菌(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),在属水平上则表现出丰富的多样性;粪便、污水和土壤中抗生素浓度水平对耐药菌组成和分布均有显著影响,但理化性质差异仅对粪便和土壤耐药菌的组成和分布具有显著影响。
  (4)针对规模化猪场污水中抗生素残留向地下水环境扩散的风险问题,研究了养殖场及周边地下水环境磺胺、喹诺酮和四环素类兽药抗生素残留的污染特征,以及抗生素含量和耐药基因拷贝数间的相关性。结果显示,在受检猪场及周边村镇水井采集的18个地下水样中有14个检出抗生素残留,检出率为78%,检出的抗生素包括:泰乐菌素、金霉素、土霉素、恩诺沙星、环丙沙星和诺氟沙星等,含量变化范围在022-2223μg/L之间;采用PCA排序和层次聚类分析,初步判断兽药抗生素可从猪场所在场址渗入地下水体并进一步扩散进入周边村镇地下水环境,存在公共健康风险。地下水中可检测到多种耐药基因,其中qnrA、tetG、tetM和tetO的拷贝数与抗生素浓度存在明显的线性关系。
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