【摘 要】
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稳定同位素技术是研究环境和生态系统中元素循环途径的重要方法.稳定同位素的丰度变化反映了自然界和生物体内混合、分馏双重作用的结果,因此可作为指标计算混合物的来源贡献,或研究造成分馏的化学反应和生物代谢路径.从20世纪中期确立稳定同位素的基础原理,70年间该技术在地球化学、环境科学、生态学、微生物学、食品科学等领域获得了大量有价值的成果.其中,水体作为自然环境的重要组成和人类社会的重要资源,已有诸多研究涉及稳定同位素在水环境中污染物溯源、水生态系统元素迁移转化、水生生物营养来源和营养关系等方面的应用.通过梳理
【机 构】
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北京市南水北调水质监测中心,北京 100097;北京市水科学技术研究院,北京 100048;北京市水科学技术研究院,北京 100048
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稳定同位素技术是研究环境和生态系统中元素循环途径的重要方法.稳定同位素的丰度变化反映了自然界和生物体内混合、分馏双重作用的结果,因此可作为指标计算混合物的来源贡献,或研究造成分馏的化学反应和生物代谢路径.从20世纪中期确立稳定同位素的基础原理,70年间该技术在地球化学、环境科学、生态学、微生物学、食品科学等领域获得了大量有价值的成果.其中,水体作为自然环境的重要组成和人类社会的重要资源,已有诸多研究涉及稳定同位素在水环境中污染物溯源、水生态系统元素迁移转化、水生生物营养来源和营养关系等方面的应用.通过梳理常见的碳、氮、氧稳定同位素在水环境和水生态领域的研究进展,发现污染物和食物来源分析已不局限于定性识别,基于数学模型的混合物组分定量评估方法正得到越来越多的应用;同时,为开展水体脱氮强度和通量估算、水生生物营养级计算及食物网分析,精确测量180、15N和13C的富集程度以及通过试验和调研获取运算所需的基础参数都是关键步骤.虽然在实际应用中存在待完善之处,但稳定同位素技术的前沿研究仍昭示了其整体化、精细化的发展方向.未来与计算科学的方法学进步相结合,将为水科学研究提供更有力的技术支撑.
其他文献
为揭示两种“湖泛”因素对水质影响及细菌群落演替差异,对泸沽湖草海底泥和衰亡植物营养释放过程进行对比研究,并通过冗余分析阐明影响细菌群落不同阶段变化的主要环境因子.结果表明,前期是衰亡植物与底泥营养释放及细菌演替差异显著的主要阶段.植物腐解过程中,细菌前期厌氧发酵更剧烈,水体迅速处于低pH、低DO和低ORP(Oxidation Reduction Potential)状态,使得细菌丰度和多样性明显低于底泥.同时,衰亡植物前期营养释放浓度和速率相较于中后期远远高于底泥.在92 d营养释放过程中,底泥菌群相对稳
为研究漓江流域桂林市区段的有机磷农药(OPs)和磺胺类抗生素(SAs)残留量和生态风险,在平水期、枯水期和丰水期采集流域水样,采用超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪对水样中目标污染物进行分析.结果表明:①漓江流域桂林市区段水体检出敌百虫(TRC)、毒死蜱(CHP)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ),浓度分别为nd～17.2、nd～2.32、0.05～20.6,0.07～15.37和0.87～17.48 ng/L(nd为未检出).②SAs和OPs残留量随时间呈规律性变化,
受气候变化和生产生活活动的影响,黄河流域城市群在迈进“中等收入”门槛后资源环境承载力面临严峻挑战.本文以关中平原城市群为例,在分析2005-2017年城市群资源环境承载力演变特征的基础上,对资源环境承载力同人均GDP进行环境库兹涅茨检验,采用对数平均迪氏指数(LMDI)方法探讨足迹强度、经济增长、城市扩张、城市紧凑、人口规模等因素对生态足迹变化的影响作用.结果显示,黄河流域城市群存在因资源环境承载力超载而落入“中等收入陷阱”的可能.城市扩张、城市紧凑等因素促进资源环境承载力超载,足迹强度因素起到抑制作用,
为定量分析长三角地区PM2.5区域性污染的变化特征,建立适用于长三角地区的PM2.5区域污染划分标准,基于2015-2020年长三角地区41个城市日均ρ(PM2.5)开展区域污染变化趋势研究,并针对长三角PM2.5重度区域污染开展了时空变化以及网络特征分析.结果表明:①2015-2020年长三角三省一市年均ρ(PM2.5)降幅均在25％以上,城市ρ(PM2.5)分布呈北高南低的特征,南北城市之间ρ(PM2.5)差异较大,ρ(PM2.5)最高值与最低值相差35～46 μg/m3.②2015-2020年长三角
2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)作为重要的化工原料,由于储存和生产过程中的“跑冒滴漏”,已然成为地下水中常见有毒有害污染物之一,对人体健康和生态环境安全造成极大威胁.以草酸与商品零价铁为原料,通过球磨法制备草酸化零价铁(OA-ZVIbm),并研究其活化过硫酸盐(PS)降解2,4-DNT的性能.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对活化剂进行表征,并考察活化剂和PS投加量、溶液初始pH及无机阴离子对2,4-DNT降解效果的影响.结果表明:①通过球磨改性,零
为探讨辽河保护区地表水中DOM(dissolved organic matter,溶解性有机质)组成、腐殖化程度及时空变化,采集辽河保护区上游至下游及主要支流入辽河干流河口处丰水期和枯水期地表水样品,基于UV-Vis(紫外-可见吸收光谱)揭示地表水中DOM结构组成的时空变化特征.结果表明:①从季节上看,辽河保护区地表水丰水期DOC(dissolved organic carbon,溶解性有机碳)浓度(11.73 mg/L)高于枯水期(6.76 mg/L),且丰水期DOM中类蛋白质组分相对浓度高于枯水期,而
多环芳烃(PAHs)及有机磷阻燃剂(OPEs)种类繁多且具有易挥发性,通过气固分配行为完成气态和颗粒态的转化.为准确评估天津市津南区PAHs、OPEs和各组分气固分配行为及风险评价,选择16种PAHs及7种OPEs作为研究对象,利用色谱质谱联用技术测定2019-2020年天津市津南区大气环境中的PAHs和OPEs浓度水平,利用气固分配实测及预测模型研究PAHs及OPEs分配行为,并通过健康风险评价模型对其健康风险进行评估.结果表明:①天津市津南区2019-2020年ΣG-PAHs(气态PAHs总和)年均浓
2016年1月、2018年4月和2020年11月,习近平总书记分别在重庆、武汉和南京召开了推动长江经济带发展座谈会.2018年4月,生态环境部党组(扩大)会议决定,依托中国环境科学研究院,按照“1+X”模式,组建国家长江生态环境保护修复联合研究中心(简称“长江中心”).2020年12月26日,第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十四次会议通过了《中华人民共和国长江保护法》.论文作者为长江中心原战略集成室成员,全程参与了长江保护法的意见反馈工作.
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为研究山东省淄博市某化工园区环境空气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征,于2019年夏季对园区12家企业厂界及2处园区边界进行VOCs采样,共获得64组有效样品,分析VOCs浓度水平及空间分布,并评价环境影响及人体健康风险.结果表明:①研究期间,化工园区ρ(TVOC)(TVOC为总挥发性有机物,total volatile compound)为(275.07±115.03)μg/m3,范围为46.64～460.40 μg/m3,其中烷烃占比最高,浓度为(173.42±79.29)μg/m3,占总浓度的6