安徽省鸟类分布新纪录——叽喳柳莺(Phylloscopus collybita)

2019年2月先后两次在安徽蚌埠秦集镇林圩村(E117°14′10.97″,N32°47′51.78″)发现叽喳柳莺(Phylloscopus collybita),并拍摄了照片.该鸟栖息于湖区池塘边的芦苇丛和灌丛,独立觅食.通过文献核实,该鸟为安徽省鸟类分布新纪录,在安徽省或为迷鸟.

铜陵某富铜尾矿库下游重金属污染特征与生态风险

金属矿山尾矿库是潜在的环境污染源,若处置不当,将污染周边环境并威胁人类健康。本研究以铜陵某富铜型尾矿库及其周边水土中5种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd和Cr)为研究对象,采用BCR逐级提取、浸出试验及两种风险评估模型,揭示了5种重金属的污染特征及生态风险。结果表明,尾矿库中Cu、Zn和Cd的含量分别是铜陵土壤背景值的13.18、7.03、13.48倍;尾矿库下游土壤中Cu、Cd和Pb的平均含量超过铜陵土壤背景值;河流底泥中Zn、Cu、Cd和Pb的平均含量均高于长江下游沉积物背景值。BCR结果表明,尾矿库及下游水土中Cr以残渣态(F4)为主,Cd的可交换态(F1)占比最高。浸出实验结果表明,尾矿中5种重金属在强酸和强碱下浸出率较高。单因子指数(Pi)结果表明尾矿中Cu(13.18)、Zn(7.03)和Cd(13.4)处于重污染水平;库下游土壤和底泥中Cd、Cu和Pb为重度污染,距尾矿库最远处的河水中Cu、Zn和Cd为轻污染。风险评估编码(RAC)结果表明研究区域中Cd的潜在生态风险最高。

长江下游沿江湿地升金湖越冬水鸟觅食集团结构及生态位特征

集团结构和生态位特征是量化动物群落组织过程的重要指标,鸟类集团结构及其食物资源分割的分析对于理解群落中不同鸟种生态适应性具有重要意义.越冬水鸟集团结构和生态位特征取决于食物资源的丰富度和可获得性.本文通过对升金湖越冬水鸟的觅食生境和觅食行为的观察,对水鸟群落的集团结构进行划分,采用Levins指数和Pianka指数计算生态位宽度和生态位重叠度.结果表明,升金湖越冬水鸟可被划分为4个觅食集团,即G1浅水啄食集团、G2草滩啄食集团、G3广食性集团和G4深水潜水觅食集团.在浅水和中水区的觅食集团物种组成比深水区的水鸟集团丰富.G3广食性集团的生态位宽度远高于其余3个特化集团.比较而言,所有水鸟物种的觅食行为均较特化,但在觅食生境方面却较宽化.同一集团内物种间的生态位重叠远高于集团间的生态位重叠.G3广食性集团内物种的生态位重叠度低于其它特化集团内物种的生态位重叠度.研究结果表明,升金湖越冬水鸟群落集团结构主要受食物资源空间配置及其可利用性的影响.水鸟群落结构和生态位特征的信息对监测升金湖湿地的质量和制定有效的湿地保护策略都具有重要意义.

金属有机框架衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co_(3)O_(4)十二面体纳米块在室温下与SnO_(2)复合,制备出立方体Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合光催化剂.煅烧后形成的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co_(3)O_(4)的加入拓展了SnO_(2)的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)的光催化降解活性,发现Co_(3)O_(4)/SnO_(2)在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO_(2)和纯ZIF-67的4.5倍和3倍.同时,Co_(3)O_(4)/SnO_(2)表现出了良好的光反应能力和稳定性.基于以上实验结果并结合自由基淬灭实验,提出了MOF衍生的Co_(3)O_(4)/SnO_(2)复合材料光催化降解有机染料RhB的机理.

1975—2020年环巢湖湿地景观格局演变及驱动分析

基于1975—2020年间7期遥感数据,分析环巢湖湿地景观格局变化,揭示研究区域的演变特征及其驱动因素。采用基于样本的面向对象分类法,辅以高分辨率影像对错分地类进行目视修正。通过计算转移矩阵、动态度和景观格局指数分析景观格局特征与动态变化,通过主成分分析讨论演变驱动力。结果表明:①1975—2020年,研究区域湿地面积总体上处于缩减状态,由971.77 km^(2)缩减到905.29 km^(2),主要转换成建设用地、农用地和植被用地;人工湿地在2013—2020年面积增加至39.58 km^(2),主要由农用地转化而来;非湿地景观中,建设用地面积增长最快,由13.85 km^(2)增长到566.56 km^(2)。②在景观指数分析中,斑块数量增加,不同类型斑块指数的波动变化存在一定差异;整体上景观破碎化指数从0.49增加到1.26,景观异质性增加,研究区域趋于复杂化;多样性指数总体呈现缓慢增长趋势,趋于均衡化分布。③由驱动力分析得出,自然因素在景观格局演变前期影响显著,随着社会经济的发展,自然因素作用逐渐弱化,社会经济成为景观变化的重要驱动因素;政策因素在研究区域景观演变方向中起主导作用,随着一系列政策调控的实施,有效改善了景观类型的分布。

城市化背景下小微湿地景观动态变化及其驱动因素

小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失,了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域,选取2006—2018年4期遥感影像,利用空间分析方法确定2006—2010年、2010—2014年、2014—2018年、2006—2018年4个时期小微湿地景观动态变化,基于300m×300m的网格单元,结合增强回归树和地理加权逻辑回归模型,分析13个预测变量与小微湿地损失之间的关系。结果表明:2006—2018年,小微湿地在整个研究区大范围减少,总面积下降了60.8%,斑块数量减少了60.5%,同时,小微湿地边缘复杂度降低,小微湿地间的空间距离增加,聚集程度降低。增强回归树模型显示,城市发展初期(2006—2010年),周边用地类型(建设用地、旱地、林地和草地)变化是导致小微湿地损失的主要因素,中后期(2010—2018年)各类型土地利用变化的相对影响有不同程度的下降,斑块面积和坡度对小微湿地损失的驱动作用逐渐凸显。2006—2018年,建设用地变化(14.4%)、斑块面积(13.5%)、旱地变化(11.1%)、坡度(10.1%)、林地变化(8.5%)、草地变化(7.0%)是导致小微湿地损失的高重要性变量。地理加权逻辑回归模型揭示了高重要性变量对小微湿地损失影响的空间非平稳性特征,结果显示,除斑块面积系数的空间可视化无解释意义,其余高重要性变量对小微湿地损失的影响随地点的变化,贡献的大小和方向也有所不同。研究方法和结果可以为城市快速发展地区小微湿地的保护与管理提供理论支持。

基于距离变换的轨迹群组相似性度量

从海量轨迹中挖掘移动对象的时空运动规律一直广受关注。轨迹数据的聚类、异常检测、多尺度概化等,都是以轨迹数据的相似性度量为基础的。相较于单一轨迹的相似性,轨迹群组的相似性受到尺度、轨迹数据的多维特征等多种因素的影响,缺乏广泛共识的度量方法。面向轨迹群组相似性度量的需求,本文提出了基于距离变换的轨迹骨架线提取方法,以实现轨迹群组的骨架线提取;并利用最长公共子序列算法开展轨迹群组骨架线的相似性度量;最后,基于GeoLife数据集对本文方法进行了验证。结果表明,基于距离变换的方法能够较好地顾及轨迹数据的多种形态特征。这可为轨迹群组相似性度量提供新思路。

城市卒中急救网络动态可达性评价——以合肥市为例

以合肥市为研究区,以交通、急救车、小区、卒中中心等多源动态数据为数据源,构建“居民小区―急救中心―急救车―卒中中心”服务一体化的卒中急救动态网络,通过百度地图API(Application ProgrammingInterface)估算1天中6个重要时刻的动态交通成本,并引入洛伦兹曲线与可达性基尼系数,系统分析和评价合肥市各小区卒中急救网络可达性动态变化规律和布局公平性变化情况。结果表明:1)合肥市全域可达性总体达到黄金“1h”服务标准,通行时间<30min以上的小区占小区总数的75%以上。但仍存在市中心急救资源过于聚集,与人口需求空间发展不均衡等问题。2)受时间变化影响,急救网络可达性呈较大波动,尤其是早晚高峰时刻的可达性受交通流影响显著。同时,合肥市急救车资源在白班与夜班的动态调整并未对全局网络可达性造成巨大影响。3)合肥市卒中急救网络布局公平性总体较差,其中T08:00和24:00分别为研究区内6个时刻中空间布局最不公平和最公平的2个时刻。因此,针对城市卒中急救可达性研究,既要考虑交通流、开放时间等动态因素的影响,又要统筹由多类设施构成的服务系统的整体可达问题,以提升城市设施可达性估算结果的精确性和有效性。

基于Sentinel-2 MSI影像的河湖系统水体悬浮物空间分异遥感监测:以安徽省升金湖与连接长江段为例

开展河湖系统悬浮物监测对掌握水体泥沙运移规律、制定水环境治理措施具有重要意义.以安徽省升金湖与连接长江段水体为研究区,根据实测光谱模拟Sentinel-2 MSI影像波段反射率,结合同步水体悬浮物实测数据建立反演模型;而后根据2017~2019年28景MSI影像水体悬浮物反演结果,分析河湖系统水体悬浮物浓度的变化规律,并探究水位变化对其空间分异的影响.结果表明:①根据MSI影像第六波段与第三波段的比值建立的二次多项式模型具有较高的反演精度(R^2=0.863,RMSE=22.211 mg·L^-1),适用于高浊度水体悬浮物反演;②在空间上,升金湖入湖口附近、上中湖区西北部和下湖悬浮物浓度相对较高,除夏季外升金湖悬浮物浓度均高于其连接长江段;在时间上,升金湖悬浮物浓度在夏季相对较低,在其他季节较高,而与其连接的长江水体呈现相反的年内变化规律;③闸控影响下河湖连通性改变造成的水位变化,是影响升金湖-长江悬浮物空间分异的关键因素.在平水期与枯水期,升金湖对长江悬浮物浓度变化具有一定的贡献度,而在丰水期,升金湖与长江悬浮物浓度变化之间的相关性不明显.

基于参数本地化InVEST模型的安徽省水源涵养功能研究

水源涵养服务功能在生态系统服务功能中处于中心地位,定量评估水源涵养功能可为区域生态环境质量的评价提供参考。基于参数本地化的InVEST模型对安徽省2000~2019年逐年的水源涵养时空变化及其不同气候条件下的影响因素差异进行分析。结果表明:(1)20年来,安徽省水源涵养服务功能增强;(2)水源涵养深度空间分布格局表现为南高北低,钱塘江流域>长江流域>淮河流域;(3)多年均产水深度为763.1 mm,产水量为10.65×10^(10)m^(3),多年均水源涵养深度为193.7 mm,总量为26.8×10^(9)m^(3);(4)各地类中,草地产水能力最强,林地的水源涵养能力最强;(5)在干旱年2001年、正常年2008年、湿润年2015年,各因子对水源涵养量的解释力度排序没有太大差异,人为活动对于水源涵养服务功能的干预强度不断加大。

长江中下游平原升金湖流域硝酸盐来源解析及其不确定性

考虑流域地理特征的空间分异,以升金湖流域人口/农业集约区大渡口(DDK)与森林子流域唐田河(TTH)为研究区,利用贝叶斯同位素混合模型分别解析这2个子流域硝酸盐来源的贡献率,并分析其不确定性.研究表明:(1)地下水中,DDK、TTH硝酸盐均主要来源于粪便/污水,贡献率可达65%以上,粪便/污水通过土壤下渗导致地下水硝酸盐富集.(2)地表水中,DDK硝酸盐主要来源于化学肥料,贡献率约为56%;而TTH主要来源于土壤,贡献率为44%;化肥和粪便/污水在DDK的贡献率要高于TTH.(3)无论是地表水还是地下水,贡献率大的硝酸盐来源,其不确定性较大,这与流域土地利用方式、生活污染源以及土壤理化特性等因素的空间差异有关.

焦岗湖沉水植被对水体反射光谱的影响

针对沉水植被冠层对光学浅水区离水辐射信号影响不清楚的问题,以浅水湖泊焦岗湖为研究区,根据水面光谱实测资料探究了沉水植物菹草生长对湖泊光学浅水区水体反射光谱特征的影响。结果表明,草型与淤泥底质在可见光波段对水中光均具有吸收作用,但草型底质的吸收作用明显强于淤泥底质;在近红外波段,2种类型底质对水中光都具有一定的反射作用,而淤泥底质的反射作用要强于草型底质;对于同一种草型底质,随着植被盖度增加、冠层水下深度减小,沉水植被冠层对湖泊水体反射光谱的贡献度逐渐增加,其中0.65~0.75um、0.7~0.9um分别为水体反射光谱对冠层盖度、冠层水下深度的光学敏感波段。该研究可为提高湖泊水质参数反演精度、改进沉水植物信息提取方法提供科学参考。

基于Sentinel-3 OLCI影像的巢湖藻蓝素浓度年内动态遥感监测

藻蓝素(PC)是水体蓝藻的指示性色素,其浓度反映了蓝藻生物量,利用卫星遥感监测藻蓝素浓度年内动态对蓝藻水华的有效防控有着重要意义.根据不同季节的巢湖藻蓝素浓度实测数据与同期Sentinel-3 OLCI影像,构建机器学习回归反演模型,应用于巢湖2019年OLCI影像集上,对巢湖藻蓝素浓度的空间分布、年内变化进行遥感监测.研究表明:在MUMM和C2RCC水体大气校正方法中,C2RCC的大气校正结果更接近实测光谱反射率;在机器学习回归算法中,基于梯度提升回归的藻蓝素浓度反演模型精度最高,其R^(2)、RMSE和rRMSE分别达到0.84、49.76μg/L和34.1%.水体藻蓝素浓度在14月及12月较低,在511月浓度较高且波动频繁,日均气温是水体藻蓝素浓度年内变化的主要原因,而藻蓝素短期剧烈波动主要是受到日降水量和日照时数的影响;在夏、秋季节,西湖区藻蓝素浓度明显高于中、东湖区,主要与入湖河流中氮磷等物质的高输入有关.Sentinel-3 OLCI影像为湖库水体藻蓝素浓度动态监测提供了重要数据源,梯度提升回归算法在富营养化水体藻蓝素浓度反演中具有较大的应用潜力.

基于遥感时空融合的升金湖湿地生态水文结构分析

利用遥感技术开展湖泊湿地生态水文结构分析对维持其生态服务功能具有重要意义,但受大气状况的影响会造成特定水位下可用高分辨率遥感影像的缺失,而遥感时空融合技术为弥补这一缺陷提供了重要途径。以安徽省升金湖湿地为研究区,根据改进后的时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)模拟生成高时空分辨率遥感影像,评价模拟遥感影像的数值精度,进而分析了升金湖湿地的生态水文结构。结果表明:①ESTARFM模型能够有效模拟不同水位下湖泊湿地的高分辨率遥感影像,融合影像与真实影像在近红外波段、短波红外波段反射率的相关系数分别达到0.93和0.91,且输入数据与融合数据的日期间隔越短,模拟精度越高;②基于不同水体指数的水体提取效果表明,新型组合水体指数(NCWI)更适用于湖泊湿地的水体信息提取;③对升金湖湿地生态水文结构分析可知,湿地中心区、适宜活动区和非适宜区分别约占该湿地总面积的32.8%、12.1%和55.1%。

冬季巢湖SPOM来源、空间变化及营养盐效应

为研究枯水期巢湖水体悬浮颗粒物(SPM)营养元素组成及其潜在环境效应,分析了2020年1月巢湖18个采样点表层水体SPM含量、颗粒有机质(SPOM)含量及氮磷组成,并利用颗粒有机碳、氮同位素组成及C/N研究了冬季巢湖SPOM的来源及其空间变化.结果表明,悬浮颗粒物总磷(PP)浓度为0.032~0.065 mg/L,平均值为0.049 mg/L;悬浮颗粒物无机磷(PIP)浓度为0.018~0.046 mg/L,平均值为0.032 mg/L,是PP的主要组分,二者浓度均呈西湖区>东湖区>中湖区的空间分布特征.悬浮颗粒物总氮(PN)浓度为0.254~0.424 mg/L,平均值为0.342 mg/L,其中悬浮颗粒物有机氮(PON)占比较高,表明颗粒态氮以湖泊内源性有机来源为主.巢湖表层水体SPOM的δ^(13)C范围在−28.72‰~−26.68‰之间,δ^(15)N为3.34‰~9.97‰,C/N为2.51±0.95,指示冬季枯水期水体SPOM主要来自内源水生生物碎屑,而陆源径流输入对湖泊颗粒物影响较小.研究显示:冬季巢湖悬浮颗粒有机质主要来自湖泊内源,具有潜在的营养盐效应,污染控制需要相应的策略.

基于多源遥感数据的巢湖水华长时序时空变化(2009-2018年)分析与发生概率预测

湖泊富营养化导致的水华问题严重影响了淡水资源的利用和保护,快速、全面、准确的监测水华信息对于湖泊水环境的治理具有十分重要的意义.本文以巢湖为研究区域,利用多源光学遥感影像和时空融合技术,采用波段融合的方式将NDVI指数波段加入到遥感影像当中,并通过监督分类解译水华信息,以此揭示2009-2018年10年间巢湖水华的时空变化规律.结果表明:巢湖发生的水华以零星和局部水华为主,2012年巢湖水体首次出现区域蓝藻水华;巢湖水华的季节变化性强,夏、冬半年水华变化差异大,其中2018年季节间的差异最为显著;巢湖水华后五年发生频率明显高于前五年,西半湖水华较东半湖严重,且巢湖西北部是水华的高发区域,2011年水华开始向沿岸蔓延,2014年水华首次出现在西南湖区,2016年巢湖水华高发区域新增巢湖东部和中部地区.另外,本文根据巢湖的相关气象数据,构建了Logistic水华气象风险概率预测模型,模型平均预测准确率高达87.52%.探究巢湖水华长时序的时空变化规律有助于从宏观上把握其动态趋势,为后续湖区治理以及周边生态环境建设提供理论依据,水华气象风险概率预测模型可为巢湖水华的预警和防控提供决策支持.

Meyerozyma sp.合成Ag_(2)S量子点及其抗菌性

利用从大庆油田土壤中筛出的耐重金属真菌季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma sp.)还原硝酸银和亚硫酸钠合成硫化银(Ag_(2)S)量子点,并通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射(XRD)、倒置荧光显微镜、扫描电镜(SEM)对合成的硫化银(Ag_(2)S)量子点进行表征,同时研究了合成的硫化银(Ag_(2)S)量子点的抗菌性。结果显示,通过Meyerozyma sp.菌合成Ag_(2)S QDs,具有单斜α-Ag_(2)S晶型,在410 nm左右处具有最大吸收峰,对铜绿假单胞菌、大肠杆菌分别在30和90 min时抗菌率达到100%,对芽孢杆菌在2 h内抗菌率约为99.9%。通过SEM分析硫化银(Ag_(2)S)量子点使细菌细胞表面发生凹陷、破碎。研究表明硫化银(Ag_(2)S)量子点对革兰阴性菌包括Escherichia coli和Pseudomonas aeruginosa以及革兰氏阳性菌Bacillus均有显著的抗菌性,可能是由于小粒径的硫化银(Ag_(2)S)量子点吸附在细菌细胞膜表面,造成膜的损伤,进而导致细胞死亡。

Meyerozyma guilliermondii合成碲纳米棒催化PMS降解丽春红S

利用季也蒙毕赤酵母菌合成碲纳米棒(TeNRs),用于活化过一硫酸氢钾复合盐(PMS)降解丽春红S(Ponceau S),并通过紫外−可见分光光度计(UV−Vis)、透射电子显微镜−能谱(TEM−EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对其进行表征.研究其活化PMS降解Ponceau S的效果.结果表明,在TeNRs+PMS+Ponceau S体系中Ponceau S可以有效地降解.在整个研究中,提出了一种绿色合成TeNRs的方法,并对其催化PMS氧化降解染料的机制进行分析,为环境生物修复和染料废水的去除提供了新的思路.

Staphylococcus saprophyticus JJ-1协同所合成的钯纳米颗粒还原邻氯硝基苯

研究细菌合成纳米颗粒原位还原硝基苯类污染物,为废水中有机物的去除提供参考和思路.首先利用Staphylococcu.saprophyticus JJ-1还原氯钯酸钠合成生物钯纳米颗粒(Bio-Pd NPs),采用一系列表征技术对所合成的Bio-Pd纳米颗粒的形貌、尺寸、晶型进行分析.进一步,利用"S.saprophyticus JJ-1/Bio-Pd"复合体系,还原转化邻氯硝基苯(O-Chloronitrobenzene,2-CNB),利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和高效液相色谱仪(HPLC)对2-CNB的还原途径和还原产物进行分析.结果表明,S.saprophyticus JJ-1能够合成Bio-Pd NPs,并于所合成的Bio-Pd NPs协同作用催化邻氯硝基苯的还原.GC-MS分析显示,邻氯硝基苯的还原产物为邻氯苯胺、硝基苯以及苯胺,说明在此体系下既可以实现硝基还原又可以进行脱氯反应.HPLC对邻氯硝基苯及其还原产物的定量分析显示,邻氯苯胺、硝基苯为中间产物,苯胺为最终产物.此外,研究结果表明,为建立还原2-CNB的"S.saprophyticus JJ-1/Bio-Pd"复合体系,最适的氯钯酸钠浓度为0.2 mmol/L,邻氯硝基苯的浓度上限不应超过0.6 mmol/L.S.saprophyticus JJ-1能够快速的合成Bio-Pd NPs,并于所合成的Bio-Pd NPs构成协同体系,很好地催化邻氯硝基苯(2-CNB)的还原转化.

腐生葡萄球菌合成纳米钯异位还原废水中Cr(Ⅵ)

利用腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus.JJ-1)合成金属钯纳米颗粒,对其进行了表征;并利用"细菌/钯纳米颗粒"复合体系还原Cr(Ⅵ)。结果表明,与其它检测的碳源相比,以甲酸钠为碳源还原钯盐,合成钯纳米颗粒的速度最快。在细胞干质量浓度为0.8 g/L时,所合成的钯纳米颗粒催化还原Cr(Ⅵ)的效率可达到98%;以甲酸为碳源合成的纳米钯催化Cr(Ⅵ)还原的效率达99%。随着NaCl含量的升高,钯盐的还原速率增加,但所合成的钯纳米颗粒催化Cr(Ⅵ)还原的活性下降。添加叔丁醇清除H*,Cr(Ⅵ)还原的速率降低,说明钯纳米颗粒催化Cr(Ⅵ)还原是通过H*的氧化作用。