中国海洋生物地球化学研究进展(1998-2002)

综述了 1998年以来中国海洋生物地球化学研究的主要进展。从河口和近岸海域生源要素、重金属、同位素、有机污染物、有机地球化学和温室气体等 6个方面对 4

新工科背景下化工原理实验教学改革和实践

文章结合“新工科”建设背景,针对目前化工原理实验教学实践中存在的问题和不足,以专业培养目标为导向,通过融入课程思政,增强学生工程伦理和职业操守的责任感;重构课程教学目标,丰富实验教学内容;构建“课赛融合”模式,提升课程高阶性和学生实验动手能力;完善课程考核评价体系,建立过程性评价机制等措施,对化工原理实验教学和评价体系进行改革,旨在推动创新型、交叉复合型高素质人才培养体系的发展。

中国近岸区域微塑料污染的研究进展

为全面评估我国近岸微塑料的污染现状,本文综述了我国近岸大气、陆地和海洋不同区域微塑料的采集分离、分析方法、污染分布特征及生态危害等的研究进展,并展望了我国近岸微塑料未来研究方向.研究表明,近岸大气、沉积物和海水均有微塑料的存在,相较于全球其他近岸海域,我国近岸微塑料丰度范围整体上处于中低水平.此外,微塑料及其复合污染物对我国近海生态造成一定危害.我国近岸微塑料在时空分布、源汇格局及生态风险机制方面尚不明确,建议未来在微塑料研究方法标准化的基础上,对微塑料污染进行大范围的长期监测,关注微塑料在大气-陆地-海洋之间的迁移输运,并对微塑料复合暴露的毒理机制及其对人类潜在健康风险等方面进行探索和研究,为我国海洋微塑料污染评估和治理提供参考.

海洋沉积物中挥发性脂肪酸的测定方法优化及在胶州湾海域的应用

本文优化了一种简便且实用的方法测定沉积物孔隙水中的VFAs,使用2-硝基苯肼将水样中VFAs衍生化,并利用配备紫外检测器的液相色谱在400 nm处进行检测分析。对标准曲线的线性和乙酸盐的空白进行了合理优化,标准曲线线性相关系数均高于0.999,乙酸盐的检出限由5μmol/L降低至0.5μmol/L。乳酸盐、甲酸盐和丙酸盐的检出限分别为0.2、0.3和0.3μmol/L。该方法检出限较低,精密度较高,已成功应用于胶州湾的孔隙水样品测定。

典型海洋生态系统抗生素抗性基因研究进展

海洋生态系统中抗生素抗性基因(ARGs)污染具有隐蔽、难以治理的特征,会对生态和人类健康构成潜在风险.但目前研究多数是针对某一特定的海洋生态系统或海域,缺乏对中国海洋生态系统ARGs污染的整体概述和比较分析.本研究归纳了红树林、珊瑚礁、河口以及海湾生态系统中ARGs的赋存状况,分析了其主要的传播途径和影响因素,探讨了所造成的生态风险及评估方法.结果显示,ARGs在我国典型海洋生态系统中普遍存在且组成复杂,外源输入是其流行的主要驱动因素,环境变量的调节作用也不容忽视.ARGs对海洋生态系统具有潜在危害,现有的生态风险定量评估体系尚不完善,以期为进一步全面评估和有效控制中国典型海洋生态系统中ARGs污染提供参考.

“碳中和”目标下海洋黑碳的源汇过程及其意义

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高,具有芳构化的分子结构,可在自然环境中长期存在,因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取得了一定的进展,但仍需进一步厘清其源汇过程,探讨黑碳在全球碳循环中的作用。初步梳理了全球黑碳循环的路径、通量、时间尺度的相关数据,分析总结了海洋黑碳源汇过程中的迁移机制及相关制约因素。分析认为:海洋沉积物是黑碳的巨大储库,储量达569~1380 Pg,黑碳可在海洋沉积物中持续存在数千年,符合当前“碳中和”背景下“有效碳汇”长周转时间这一重要条件;同时,黑碳在环境中的周转循环时间一般长于生物质碳,对全球变暖具有负反馈效应。因此,黑碳入海沉积是一种有效的海洋碳增汇和碳封存手段,可能是实施碳的捕集、利用和封存(CCUS)战略的有效途径。通过总结与评估海洋沉积物中的黑碳在“碳中和”领域的战略价值和气候意义,认为在生态环境友好的前提下,应积极调控生物质燃烧成因的黑碳的生产源头,优化黑碳入海沉积路径和埋藏海域,充分发挥黑碳在海洋负排放中的积极作用,为我国海洋“碳中和”目标的实现提供基础理论支撑。

三丁基锡对中国近海常见海洋微藻的毒性效应

研究三丁基氯化锡(TBT)对中国近海常见5种硅藻和甲藻(硅藻中丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus)、派格棍形藻(Bacilaria paxillifera)、聚生角毛藻(Chaetoceros socialis),甲藻中微型原甲藻(Prorocentrum minimum)、简裸甲藻(Gymnodinium simplex))的毒性效应,考察了有机锡对浮游藻光合活性(Fv/Fm)、粒径、生长的影响。结果表明:派格棍形藻、聚生角毛藻、简裸甲藻的光合活性(Fv/Fm)受TBT影响较显著;微型原甲藻、丹麦细柱藻的光合活性受TBT影响较小。高质量浓度TBT胁迫下海洋微藻峰值粒径显著减小,低质量浓度TBT对峰值粒径影响不显著。低质量浓度TBT对派格棍形藻、聚生角毛藻、简裸甲藻、微型原甲藻均有较强的毒性作用,非检测毒性浓度(NDEC)分别为1.17、1.07、0.23、3.73μg.L-1,丹麦细柱藻对TBT具有很强耐受性,NDEC为112.62μg.L-1。

生物炭材料在海洋石油类污染修复中的应用研究进展

时有发生的溢油事故以及沿海陆源输入性的石油污染会对海洋生态系统造成短期或长期的危害.生物炭是一种原料来源广、低成本、环境友好的富含碳的材料,是解决全球废弃物碳足迹问题的重要措施.近年来,基于生物炭的海洋石油烃修复材料被广泛关注.因此,本文将详细介绍生物炭的制备及生物炭材料在海洋石油烃修复中的应用.生物炭的制备过程中,其理化性质主要受原料类型、热解速率、热解温度和热解时间的影响.生物炭的高孔隙率和丰富的表面官能团,使其具有溢油吸附的巨大潜力.为提高溢油吸附效率,酸改性、磁改性和疏水改性等方法常用来改善生物炭的性质.此外,生物炭基气凝胶因其独特的吸附性能,也得到了广泛的研究和关注.除在水环境适用外,利用生物炭还可对沉积物中的石油烃进行封存和修复,以减少其扩散和生物利用度.多孔、富含营养元素的特点使生物炭可以作为固定化材料来固定石油烃降解菌,以减少海洋环境条件对微生物的冲击,保证菌剂的降解效率.综上,生物炭具备的各种优异性质使其在海洋石油污染修复中具有广阔的应用前景.因此,生物炭实际应用的不足及自身存在的某些性质问题,是此后生物炭的研究重点,应当给予更多的关注.

海洋环境汞甲基化/去甲基化研究进展

汞(Hg)是一种在大气中具有较长停留时间并能进行长距离传输的全球性污染物.甲基汞(MeHg)具有毒性强、易富集、可随食物链放大的特点,是引起环境风险的主要汞形态.通过各种来源排放到海洋环境中的无机汞在沉积物和水柱中均可甲基化为MeHg,原位甲基化和去甲基化是控制海洋环境中甲基汞水平的关键过程.虽然目前已有综述总结了环境中汞甲基化/去甲基化,但对海洋生态系统中汞甲基化/去甲基化过程涉及相对较少.本文在总结海洋汞甲基化/去甲基化过程速率、途径和热点区域基础上,详细讨论了海洋光化学、非光化学以及微生物3种汞甲基化/去甲基化途径机制,并对未来研究方向进行了展望.在现有研究基础上,未来应在不同汞甲基化/去甲基化途径贡献估算、实际海洋环境汞甲基化/去甲基化基因/微生物作用验证、环境因素对海洋汞甲基化/去甲基化影响方面开展更深入研究.海洋汞甲基化/去甲基化的研究可为深入理解海洋汞的环境行为与风险和发展有效的汞污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

海洋镉生物地球化学循环研究进展

镉是一种重要的有毒重金属元素,对生态系统和人体健康造成严重威胁.目前已有学者对土壤、大气、植物等介质中镉的环境行为进行了综述,而对海洋镉循环的系统梳理较少.本文综述了海洋中镉的来源、浓度分布与影响因素、镉生物地球化学循环过程及镉同位素在海洋中的示踪应用,并对海洋镉循环未来研究方向进行了展望.在现有研究的基础上,未来应在镉全球海洋大尺度循环、迁移转化及微观动力学机制方面开展更深入研究.海洋镉及其同位素生物地球化学循环的研究可为深入理解镉的环境行为与风险和发展有效的镉污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

海洋中单环芳烃(BTEX)的来源、分布与迁移及其生态环境效应

挥发性有机物排放是目前大气环境污染的一个焦点问题,以苯、甲苯、乙苯和邻/间/对二甲苯(BTEX)为主要代表的单环芳烃是其中一类重要的化合物。受人类生产活动的影响,BTEX在大气、土壤、地表及地下径流、海洋中普遍存在,其环境效应与生态毒害受到广泛关注。本文从大气-海水-沉积物-生物体入手,综述了海洋环境中BTEX的分布、来源及其迁移过程等研究进展。研究显示海洋环境中BTEX浓度变化范围较大,在分布上呈现出近海高、远洋低的趋势。海洋中BTEX的主要来源是人为来源,即海洋是陆源BTEX重要的汇,而海-气交换和生物降解则被认为是BTEX的主要去除途径。此外,本文阐释了海洋中BTEX的生态与大气环境效应。BTEX具有生物毒性,威胁海洋生物的生存与繁衍,破坏海洋生态系统平衡;而进入大气的BTEX能够影响大气的氧化能力,对于臭氧和二次有机气溶胶的形成具有重要贡献。尽管海洋BTEX研究取得了一定的认识,但目前海洋环境不同介质中BTEX来源解析、迁移转化过程及生物毒性机理亟需深入系统研究,为深入认识BTEX的生物地球化学过程与环境效应奠定基础。

海洋水下近距离无线通信技术研究进展

海洋水下近距离无线通信是建设海洋观测系统的关键技术,在海洋环境调查、海洋观测、海洋资源开发工程等诸多方面都有着重要的应用。近年来,基于电磁或光信号的近距离水下无线通信技术及设备因有着低成本、低功耗、稳定可靠、操作灵活方便等优点,受到了极大的关注和发展。从水下电磁波通信及水下光通信两个方面系统地论述了水下近距离无线通信技术应用的研究进展,总结了两种水下通信技术的优缺点。最后,结合当前水下近距离无线通信技术所面临的问题与挑战,对未来的发展方向进行了分析与展望。

原油直接催化裂解UPC工艺过程模拟与反应参数多目标优化

原油直接催化裂解技术可以实现从原油到三烯(乙烯、丙烯、丁烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯)的一步跨越,对我国炼化行业的转型升级具有重要意义。以全馏分石蜡基中原原油(159~780℃)为原料,采用混合馏分结构与分子组成集总建模策略,对原油直接催化裂解制烯烃(UPC)反应过程进行建模与工艺参数校准,并基于工业试验数据验证了其准确性。以多产烯烃、控制焦炭生成为目的,利用NSGA-Ⅲ多目标优化算法对模型进行了优化,得到优化后的操作参数。采用优化后的操作参数,即在第一段预热闪蒸温度为194.32℃、第二段预热闪蒸温度为228.16℃、第一段提升管反应器出口温度为615.73℃、第二段提升管反应器出口温度为622.59℃的条件下,UPC工艺得到的乙烯和丙烯收率之和为53.367%,焦炭收率为8.311%。此外,由于现行税费体系燃料型工艺路线税收贡献明显高于化工型工艺路线,UPC工艺参数优化后,烯烃收率大幅度提升,燃料油收率大幅度下降,原油生产总值降低44.30元t。

渤海氮磷营养盐和叶绿素浓度时空分布数值模拟与富营养化评估

当前渤海富营养化风险仍居高不下,严重制约了环渤海社会经济可持续发展。开展近海富营养化评估与趋势分析是国家生态安全保障的需求,其难点在于富营养化评价要素长期演变进程高质量数据的获取。基于HAMSOM海洋生态模型,通过修正溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)的难/易降解组分降解动力学形式,构建了适用于富营养化评估与趋势分析的渤海三维水动力/生物地球化学耦合模型。利用2019年渤海春、夏、秋、冬四个季节DON、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、溶解无机磷(dissolved inorganicphosphorus,DIP)和叶绿素a(chlorophyll a,chl a)调查结果,对模型进行了校正,并利用1980年至2020年的长期调查结果进行了验证,模拟结果与调查结果相比较,在数值大小和变化趋势上均吻合较好,相对标准偏差、相似性系数和Kappa系数分别为24%、0.77和0.60。利用模型模拟计算的DIN、DIP、DON和chl a长期演变进程数据,计算了营养状态质量指数(nutritional quality index,NQI)。结果表明,当前渤海富营养化状态整体上处于贫营养状态,但在渤海湾、辽东湾和莱州湾湾底近岸海域处于富营养状态,季节上5~10月份处于中等富营养化状态,从长期变化趋势看,渤海整体上富营养化状态趋于改善。与复合富营养化指数(compound eutrophication index,CEI)对比表明,渤海富营养化评估按NQI计算结果与按CEI计算结果相当吻合,相似性系数为0.83。文章建立的渤海富营养化评估方法具有较高可靠性,可用于渤海富营养化评估。

新污染物在含溶解有机物水体中光降解行为研究进展

新污染物(emerging contaminants,ECs)是一类稳定性高、亲水性强的环境污染物,其中大部分物质最终会进入并滞留在自然水域,因其对生态和人类健康的危害而受到广泛关注.光化学降解是ECs在水体中的主要转化过程之一,包括直接光解、间接光解和自敏化光解.溶解有机物(dissolved organic matter,DOM)作为水体中具有优异光化学性质的光敏剂,吸光后产生·OH、1O2、3DOM*等活性反应中间体,对ECs的间接光降解过程有着重要影响.为探究ECs在水体中的迁移转化并评估其生态环境风险,有必要提高对其降解过程的认识.鉴于此,文章在论述DOM环境光化学特性和过程的基础上,重点阐述了DOM类型、来源、荧光组分及环境因素对ECs光降解过程的影响.DOM对ECs间接光降解过程的影响主要包括促进作用和抑制作用.促进作用主要表现在DOM产生的活性反应中间体与ECs反应,抑制作用主要包括光屏蔽作用和猝灭效应.DOM的作用效果与其类型、来源、组分及环境因素密切相关.同时,文章就DOM对ECs光降解影响的研究工作进行展望,这将有助于更全面地了解ECs的光化学行为,对于评估ECs在自然水体中的环境归趋和生态风险具有重要意义.

夏季长江口邻近海域活体底栖有孔虫优势种群及分布特征研究

针对长江口及其邻近海域活体底栖有孔虫相关研究较为缺乏的问题,本研究对2016年7月长江口海域33个站位的表层沉积物进行了活体底栖有孔虫属种的鉴定和分析。发现研究海域活体底栖有孔虫共23属31种,丰度范围为0~21 ind./g,简单分异度范围为0~16种。优势种群为优美花朵虫(Florilus decorus)、杰克逊小九字虫(Nonionella jacksonensis)、亚易变筛九字虫(Cribrononion subincertum)、耳状脓泡虫(Cancris auriculus)、日本半泽虫(Hanzawaia nipponica)、条纹判草虫(Brizalina striatula)、亚洲沙壁虫(Arenoparella asiatica)、毕克卷转虫变种(Ammonia beccarii vars.)和压扁卷转虫(Ammonia compressiuscula)。活体有孔虫丰度较高的区域多集中在A3和A4断面所在海域,而在研究区域的东北部海域丰度整体较低。除长江口门以外,近岸海域具有“丰度高、属种少”的特征,而在A3和A4断面的远岸海域,则具有“丰度高、属种多”的特征。有孔虫的分布情况表明,A.beccarii vars.是研究区域内活体分布最广的种群,F.decorus是活体占比最高的种群,同时也是除A.beccarii vars.以外分布最广的种群。C.subincertum的丰度随离岸距离的增大而迅速减小,是典型的近岸优势种。

院际仪器共享平台构建共同网络管理系统的探索

高校不同院系仪器共享平台构建共同的大型仪器共享网络管理系统,意在提升大型仪器管理水平和共享力度,促进跨院系、跨学科的教学、科研工作。共享网络管理系统实现各仪器平台内大型仪器设备在该系统内管理和共享,同时系统允许各仪器平台依据自身情况拥有部分项目的个性化管理权限。通过立足共享网络管理系统,从技术队伍建设、质量体系建设、大数据深度挖掘、移动终端建设、服务功能拓展等方面,思考探索如何提高大型仪器的共享力度和共享效益。

黑磷半导体光物理及应用研究进展

与其他二维材料相比,二维黑磷具有较高的载流子迁移率、宽可调带隙和面内各向异性等特点,在晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化等领域引起科学家的广泛关注.然而,黑磷在自然环境条件下的不稳定性以及大面积、高质量半导体黑磷纳米材料制备的局限性严重滞缓了其在纳米器件、催化以及生物光子学领域的快速发展.本工作总结了近年来高稳定性黑磷纳米材料的可控制备和光学性质,重点突出其在光电探测器、非线性和线性光学、光催化和生物光子学等光学应用方面的研究进展,并对黑磷在未来光电子器件、光催化以及生物光子的挑战及机遇做出相应展望.

中国近岸部分海域海水中金属络合配位体浓度的研究

采用阳极溶出伏安法对黄河口、青岛近海、大亚湾和南海海域海水中的金属络合配位体的浓度进行了测定,同时探讨了其分布规律与相关参量的关系.结果发现:南海海域海水中的金属络合配体的浓度稍高于其他3个海域,且都明显高于大洋水的浓度;在微表层存在富集现象;在垂直分布上表层最大,然后随深度增加而降低,在底层有较大值;各海域配位体的性质呈复杂性;铜的络合配位体浓度大于镉和铅;总的来说与世界其他海域的分布规律是一致的.同时发现铜络合配位体浓度与BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)、DOC(溶解有机碳)及黏度存在显著的正相关性.

磷酸盐、硝酸盐组成对海洋赤潮藻生长的影响

应用 1次培养实验方法研究了不同组成磷酸盐 (PO4- P)和硝酸盐 (NO3 - N)对新月菱形藻、旋链角毛藻和中肋骨条藻 3种海洋赤潮藻生长的影响。结果表明 ,L ogistic生长模型可以很好地描述不同组成 PO4- P和 NO3 - N条件下 3种海洋赤潮藻生长状况 ,其中拟合相关系数 R2 =0 .95± 0 .0 3。进一步研究表明 ,3种海洋赤潮藻均存在营养盐生长阈值 C*PO4,C*NO3 ,在本文实验条件下新月菱形藻的 C*PO4为 1.72μmol· L-1,C*NO3 为 4 0 .4 2μmol· L-1;旋链角毛藻的分别为 2 .0 7μmol· L-1和 4 4.76 μmol· L-1;中肋骨条藻的分别为 1.13μmol· L-1和 30 .2 6 μmol· L-1。当 PO4- P,NO3 - N初始浓度分别小于其营养盐生长阈值 C*PO4,C*NO3 时 ,随其初始浓度增加会促进 3种赤潮藻生长 ,但当初始浓度大于营养盐生长阈值时 ,随营养盐初始浓度增加反而会逐渐限制其生长。这表明 3种海洋赤潮藻都存在 1个适宜其生长的 (N∶ P) 最佳值 ,其中新月菱形藻的 (N∶ P) 最佳值 =2 0∶ 1,旋链角毛藻的 (N∶ P) 最佳值 =19∶ 1,中肋骨条藻的 (N∶ P) 最佳值 =32∶ 1。