水资源与水环境重点实验室建设的实践与思考

总结了天津师范大学水资源与水环境重点实验室的建设情况和取得的初步成效,就重点实验室的人才队伍建设、仪器管理、仪器开放共享、实验数据管理、日常安全管理和制度建设提出了若干建议,为实验室今后快速、持续发展提供参考。

海河流域水资源与水环境管理

针对我国北方地区城市化进程中所导致的水资源短缺和水污染严重的形势,以海河流域下游平原地区为例,探讨区域水资源管理和水污染综合整治的管理对策:①深化水资源管理体制改革和机制创新,在水资源优化配置和综合管理中实现水量和水质的统一;②在进行跨区域调水的同时,更加重视发展循环经济,发展"能耗低、水耗小、排污少"产业,建设节水防污型社会;③统筹区域水资源保护、水污染控制和水生态修复工作,实现"分质供水"和"梯级利用";④加强污水资源化、雨水利用和海水淡化等非常规水资源的综合利用。

天津滨海地区地下水中氟的分布特征研究

地下水中氟含量过高是造成地氟病的重要原因。通过对地下水中氟的含量和水化学特征分析发现:天津滨海地区深层地下水中氟的含量在0.98～5.51 mg/L之间,平均高达2.78 mg/L,绝大部分水体中氟的含量都超过了国家规定安全饮用标准。氟在地下水中呈现出随着深度的增加逐渐降低的趋势:枯水期第Ⅱ、Ⅲ组含水组地下水中氟的含量明显高于第Ⅳ、Ⅴ含水组地下水;丰水期第Ⅱ含水组高于其下部的含水组。氟的含量在枯水期高于丰水期。造成上述分布特征主要是由以下因素造成的:北部山区含氟较高的花岗岩分布广泛及历史上发生的多次海侵活动为滨海地区高氟地下水提供了丰富的物源;滨海地区平原地带及富含钙核的海相沉积环境为氟离子在此处富集提供了条件。较高的pH值和HCO3-在水岩相互作用中对氟离子的溶解富集有明显的促进作用,这种溶解作用在枯水期表现得更明显。

钻孔岩心黏土混浊水电导率、黄铁矿、pH相关性分析及其在古沉积环境复原的应用：以渤海湾西岸平原DC01孔为例

为探讨复原海岸平原沉积环境和精确划分海陆相地层的有效方法,对渤海湾西岸海河以南平原深达30 m的DC01孔岩心以约20cm间距取样,测试黏土混浊水电导率(EC)、黄铁矿质量分数(w(FeS_2))和pH值,并开展相关分析研究。结果显示,EC与w(FeS_2)正相关(相关系数r为0.47),而EC与pH以及w(FeS_2)与pH均负相关(r分别为-0.43和-0.52)。根据EC值的大小将DC01孔自下至上分成5个带(Ⅰ—Ⅴ),进一步分别对5个带的EC、w(FeS_2)及pH做相关分析,结果显示,Ⅱ带相关性最为突出:EC与w(FeS_2)的相关系数为0.83,极强正相关;EC与pH的相关系数为-0.77,强负相关;w(FeS_2)与pH的相关系数为-0.45,呈中等程度负相关。根据Ⅱ带的EC和w(FeS_2)极强正相关、且EC和w(FeS_2)均明显偏高以及多发育黑色泥炭和腐殖质黏土等特征,推断Ⅱ带为受海水影响的盐沼环境;结合AMS14 C测年结果,推测8 260~7 470cal.B.P.期间,海水曾经影响到DC01孔的位置。另外,Ⅳ带的EC值也偏高,但w(FeS_2)却较低,其EC与w(FeS_2)的相关系数为-0.03,不呈正相关关系,其原因是因为接近地表的上部沉积物因淋溶作用,在Ⅳ带形成淀积层导致EC异常偏高;最上层的Ⅴ带为淋溶层,这样就导致钻孔上部(深6.7m以上)Ⅳ带和Ⅴ带EC与w(FeS_2)的相关性出现异常。因此在讨论沉积物上部沉积环境时,将EC与w(FeS_2)综合分析可以更精确地划分钻孔岩心的沉积环境。

天津南港工业区海区表层沉积物粒度特征及沉积环境分析

通过对南港工业区毗邻海域采集的40个表层沉积物样品做粒度分析,结果表明:研究区大部分采样点沉积物为粘土质粉砂,仅有少数3个采样点为粉砂,1个采样点为砂质粉砂.又根据沉积物粒度参数特征,将研究区划分为3组沉积环境:I组沉积物平均粒径相对较大,沉积物砂含量较高,水动力为中低能,根据沉积物粒径和海域位置又分为受河流影响较强沿岸流影响较弱的沉积环境(I-1组)和受河流影响较小潮流影响较大的沉积环境(I-2组); II组为受较强河流水动力和潮流水动力双重影响的潮下带沉积环境; III组沉积物整体上颗粒较粗,水动力环境较为稳定,为受季节性湾内环流影响的沉积环境.另外,研究区西南岸潮间带向东北部,沉积物粒径变细,原因是西南岸河流将粗颗粒物质携带至潮间带,在河流和沿岸流共同作用下向北运行,受到南港工业区阻挡,粗粒沉积物沉积,细颗粒物质随水流反弹向南回流后,又在向北移动的环流作用下向东北方向移动,造成该海域沉积物偏细.

细菌絮凝剂与沸石对模拟重金属废水的吸附作用

以含Fe3+、Cd2+的模拟废水为例,利用细菌絮凝剂和沸石两种吸附剂,分析了两种吸附剂单独及联合使用对模拟重金属废水的处理效果。结果表明,在处理高浓度含Fe3+废水时细菌絮凝剂表现出较好的吸附效果,在处理高浓度含Cd2+废水时,沸石处理效果明显,两种吸附剂联合处理废水可弥补各自吸附特性的不足,细菌絮凝剂能促进天然沸石颗粒物沉降。

用于洞察多时间尺度水文过程的深度学习模型

在流量预测工作中,搭建了由单元、输入门、输出门和遗忘门组成的循环神经网络长短期记忆(RNN LSTM)模型,能学习长期时间依赖和捕获非线性关系,用来预测每日、每周和每月时间尺度的河流流量。利用2006—2014年唐河流域倒马关水文站的多个气候和水文要素数据集,可以对深度学习模型进行训练和验证。通过设置多个时序步长,探讨记忆单元存储信息的长短对不同时间尺度的影响。研究发现,RNN LSTM模型在日尺度预测中表现出较好的预测性能,数据集的粗粒度特性是影响周尺度和月尺度预测性能的关键。

流动注射化学发光法在药物分析中的应用

流动注射化学发光法作为一种有效的痕量分析技术,因其具有灵敏度高、线性范围宽、而且分析速度快、重现性好等特点,在分析化学领域得到了迅速发展.文章系统评述了2002～2004年间该法在药物方面的应用,引用文献74篇.

巢湖的稀土元素地球化学特征

采用液-液萃取法和ICP-MS测试技术对巢湖的溶解态稀土元素进行了分析。结果表明,巢湖的溶解态稀土的含量与世界淡水相当,丰水期的样品含量高于其他季节。pH值和悬浮物、胶体是控制巢湖水体中溶解态稀土含量的主要因素。巢湖的溶解态稀土的分布模式以平坦型为主,少数呈现重稀土富集。丰水期和枯水期的溶解态稀土的(La/Yb)N值从西半湖区到东半湖区呈现有规律性的逐渐增大,并且丰水期的(La/Yb)N值低于枯水期。在富营养化湖泊中,胶体和水生生物可能是造成这一现象的主要原因。

龙感湖稀土元素的地球化学特征

采用液．液萃取法，连续提取法和ICP-MS测试技术，对龙感湖不同季节水和颗粒物中稀土元素进行研究。结果表明，龙感湖的溶解态稀士含量极低，稀士总含量（EREE）在35．14—129．81ng／kg之间，且季节性变化明显。龙感湖溶解态稀土元素表现出平坦型的页岩配分模式，这是由于在草型湖泊中溶解态稀土主要以吸附在微细胶体上的形式存在，水粒相互作用在这个过程中起主要控制作用。悬浮物中的稀土含量顺序为：残渣态〉〉Fe—Mn结合态〉〉有机态和AEC态，颗粒物中稀土元素主要以残渣态形式存在。Fe—Mn结合态、有机态和AEC态的页岩配分模式为中稀士富集，残渣态的页岩配分模式为平坦型。这说明中稀土与轻重稀士相比具有更强的潜在地球化学活性，但在龙感湖的环境中的迁移能力相对轻重稀土来说较弱。

乌江流域石灰土中铀等元素形态与铀活性

以中国西南乌江流域石灰土为例，运用逐级提取（Sequential Extraction，SEE）技术，并结合化学成分和相关参数数据，研究了石灰土中铀（U）等元素的形态，并在此基础上探讨了石灰土中U的活动性及释放潜力，旨在增进对U等元素生物地球化学循环的了解，同时也为流域U污染防治提供科学依据。研究结果表明：①石灰土中Mn主要存在于锰（氢）氧化物中，Ca主要存在于碳酸盐和硅酸盐矿物中，P主要存在于硅酸盐矿物和有机质中，U主要赋存于硅酸盐等残留部分中，其次赋存于有机质结合部分和碳酸盐矿物中；②石灰土剖面中活动态U所占的比例为10％～30％，平均17％，说明石灰土中的部分U在酸性和氧化-还原界面等条件下具有一定的迁移活性，即在上述条件下，石灰土中的部分U可释放进入周围水体或植物中；③石灰土中U的潜在释放量为0．36～1．50g／t，平均U潜在释放量为0．76g／t，因此，在酸雨和侵蚀等作用下，石灰土U释放可显著提高乌江河水U通量。

基于改进的神经网络与支持向量机的小流域日径流量预测研究

数据驱动水文模型可以在不考虑复杂物理过程的情况下,实现对数据种类较少的小流域日径流量的准确预测。本研究基于安徽省黄山市月潭水文监测站点2009-2012年的日径流量监测数据,分别构建粒子群寻优算法改进的神经网络(PSO-BPNN)以及支持向量机(PSO-SVM)模型。通过进行不同形式的模型结果比较发现,两类模型均有较好的拟合能力及泛化能力,其中基于三日流量数据的(PSO-SVM)模型具有最优模拟结果,可以考虑用于月潭流域日径流量的预测,实现流域内水资源的合理配置以及相关灾害的预防。

西南乌江流域石灰岩风化过程中锰和磷的迁移富集

如何提高石灰土中锰和磷矿质养分的植物利用效率,已成为喀斯特地区面临的重要问题。选取乌江流域9条石灰岩风化剖面,运用R型聚类分析和质量平衡法,研究了石灰岩风化过程中锰和磷迁移富集行为。结果表明,区内石灰土中锰和磷的富集程度远高于上陆壳、桂林石灰土和世界土壤。土壤中锰的富集是钙等易溶元素迁出以及锰从剖面上部淋滤到下部并沉淀的结果。磷在石灰土中的富集主要是钙等更易溶组分迁出的结果。研究区石灰土相对于桂林石灰土具有低pH值特征,相对于桂林石灰土、世界土壤和上陆壳具有低盐基度特征,其富集的锰和磷具有一定的迁移活性。

岸滤系统对氨氮的吸附作用及影响因素分析

岸滤系统对水质的净化作用是傍河取水过程中水质安全的重要保障.哈尔滨第一水源地为典型的松花江傍河水源地,本文以其岸滤系统为研究对象,通过静态吸附批实验分析不同深度含水层介质对氨氮的吸附去除特征,并研究了氨氮初始质量浓度、温度、pH等对含水层介质吸附氨氮的影响.结果表明:不同深度含水层介质对氨氮的吸附作用符合准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附过程为单分子层吸附,受化学作用控制;随深度增加,含水层介质对氨氮的吸附能力减小,岸滤系统的净水能力减弱;氨氮吸附量与初始质量浓度呈正相关关系,含水层介质对NH^(+)_(4)的吸附为放热反应,温度升高抑制了吸附作用;pH增加,H^(+)对NH^(+)_(4)的竞争吸附作用减小,且含水层介质表面电负性增大,对NH^(+)_(4)的吸附能力增强.综合对比可知,在10℃的中性环境下,岸滤系统对氨氮污染物的吸附去除效果最佳.

服务生产率影响因素分析

在现代经济中,服务业所占比重已经成为衡量一个国家或地区国民经济现代化程度的重要标志。服务生产率的提高不仅对现代企业而且对国家经济的发展有着至关重要的作用。本文在辨析了服务生产率、服务业生产率、服务型企业生产率概念的基础上,以服务过程为研究对象,讨论服务生产率的影响因素,为我国服务生产率的研究和服务业发展提供科学依据。

胶束电动毛细管电泳法测定维生素B_4

采用胶柬电动毛细管电泳（MEKC）法测定维生素B的含量，电泳缓冲液为2．0×10^-2mol／L硼砂-硼酸缓冲液（pH=8．4），含2．5％（V／V）甲醇及10mmol／L十二烷基硫酸钠（SDS），在电泳电压20kV和检测波长254nm的条件下，维生素B4具有最佳的迁移时间和峰形；考察了缓冲溶液的pH、浓度、有机改性剂及胶束对维生素B4迁移行为的影响．结果表明：维生素B4在8．0×10^-7～5．0×10^-5mol／L内成良好的线性关系（r=0．9999），方法的检出限为1．2×10^-7mol／L，RSD为2．24％，该法已成功用于药剂、血清和尿液中维生素Ba的测定．

喀斯特石漠化过程中土壤重金属铬的含量特征

铬(Cr)是一种分布较广的重金属元素,可以通过母岩风化进入土壤。铬在食物链中通过植物的吸收,进入人体或动物体内而对其造成直接或间接危害。以贵州省清镇市王家寨峰丛洼地小流域为样地,对流域内不同等级、不同土壤类型、不同坡位及不同干扰方式下,石漠化的土壤Cr含量进行分析。结果表明:土壤重金属Cr含量变化范围为4.46～174.32μg/g,均值为95.20μg/g,有57.7%的样地超出贵州省土壤背景值。除强度石漠化外,随着石漠化程度的加深,Cr含量呈降低趋势;强度石漠化与中度石漠化的土壤Cr含量有显著差异(P<0.05),其他石漠化等级间差异不显著。黄壤区Cr含量平均为107.22μg/g,其不同坡位Cr含量特征表现为下坡>中坡>上坡;黑色石灰土区Cr含量平均为81.15μg/g,其下坡位含量最低,上坡位和中坡位含量相当。在不同干扰方式下石漠化样地中,重金属Cr含量均值变化趋势为开垦>火烧>放牧>樵采,Cr含量在不同坡位和不同干扰方式的石漠化间均无显著差异。随着土壤pH值和有机质含量的增加,重金属Cr含量有减小的趋势。

长期种植对设施菜地土壤中重金属分布的影响及生态风险评估

为探究长期种植对设施菜地土壤中重金属分布的影响,以天津市武清区设施菜地土壤为研究对象,采集不同种植年限(4、10、12和16 a)及不同土层(0~20、20~40和40~60 cm)的土壤样品,分析设施菜地土壤中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的分布特征.结果表明:研究区设施菜地表层土壤(0~20 cm)中重金属含量顺序为Zn>Cr>Ni>Cu>Pb>As>Cd,重金属的形态以残渣态和铁锰氧化物结合态为主.与露天菜地土壤相比,设施菜地表层土壤中Cu、Zn和Cd的含量较高,Cr、Ni、As和Pb的含量较低.与深层土壤相比(40~60 cm),Cu、Zn和Cd在表层土壤(0~20 cm)中明显富集,As、Pb、Cr和Ni的含量相对变化较小.随种植年限的增加,表层土壤中重金属含量整体呈“先上升后下降”的趋势.利用相关分析和主成分分析解析重金属来源,结果表明设施菜地土壤中Ni、As、Cr和Pb的来源为自然源,Cd、Zn和Cu的来源主要为人为源.运用Hakanson指数法对研究区土壤进行生态风险评估,结果表明,研究区综合潜在生态风险级别处于低等级,但Cd的生态风险级别相对较高,存在一定的生态风险,需引起关注.

2015—2020年春节期间燃放烟花爆竹对京津冀空气质量的影响

为研究燃放烟花爆竹对空气质量所产生的影响,基于2015—2020年春节期间京津冀地区PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3等大气污染物的浓度数据,利用自然邻域法、相对比值法和线性模拟法分别对大气污染物的时空分布特征以及烟花爆竹对大气颗粒物的贡献进行分析.结果表明:除2019年外,2015—2020年春节期间京津冀地区整体空气质量呈现轻度污染或中度污染,首要污染物为PM2.5,超标污染物为PM2.5和PM10.SO2、NO2、CO和O3这4种污染物受烟花爆竹燃放影响较小,其日平均质量浓度均未超过国家标准的二级限值.京津冀地区PM2.5和PM10的质量浓度分布呈现由北向南逐渐增高的趋势.在实施烟花爆竹禁、限放政策后,位于平原地区的城市空气质量显著提升,位于太行山—燕山地区的城市空气质量未见明显好转.PM2.5和PM10质量浓度在除夕18:00至21:00和初一0:00至1:00呈阶梯式上升趋势.此外,烟花爆竹对初一6:00至9:00颗粒物质量浓度的上升也具有一定贡献.燃放烟花爆竹对大气中PM2.5和PM10的影响从除夕18:00开始,持续长达30~40 h;对初一2:00的影响最大,贡献率分别高达57%和52%.2015—2020年,京津冀地区燃放烟花爆竹引起的PM2.5和PM10在除夕和初一的平均排放总量分别为3.64×106 kg和3.96×106 kg.禁放后,2020年燃放烟花爆竹引起的PM2.5和PM10的排放量显著降低,分别比高峰期时下降72%(2017年)和73%(2016年).

luminol-H_2O_2-NaOH化学发光体系测定氯氮卓的含量

研究了氯氮卓在luminol-H2O2-NaOH体系中的化学发光行为，在选定的最佳实验条件下，测定了氯氮卓浓度与化学发光强度的关系。结果表明：在1．11×10^-11～8．35×10^-10mol／L内氯氮卓浓度与发光信号成线性关系，检出限为4．79×10^-12mol／L，重复测定11次的相对标准偏差为2．49％（Cs=3．34×10^-10mol／L）。该方法被成功用于梨汁中氯氮卓含量的分析，该方法简单、快速、灵敏度高，对法院毒物检测具有重大现实意义。