Species sensitivity distributions: data and model choice

Species sensitivity distributions (SSDs) are increasingly incorporated into ecological risk assessment procedures. Although these new techniques offer a more transparent approach to risk assessment they demand more and superior quality data. Issues of data quantity and quality are especially important for marine datasets that tend to be smaller (and have fewer standard test methods) when compared with freshwater data. An additional source of uncertainty when using SSDs is appropriate selection from the range of methods used in their construction. We show through examples the influence of data quantity, data quality, and choice of model. We then show how regulatory decisions may be affected by these factors.     

Two-layered, 2D unsteady eutrophication model in boundary-fitted coordinate system

The decline of water quality in Tolo Harbour in recent years is an example of eutrophication. This paper delineates a robust unsteady two-layered, 2D finite difference numerical model for eutrophication in coastal waters. The modelling is based upon the numerically generated boundary-fitted orthogonal curvilinear grid system and integrated with a hydrodynamic model. It simulates the transport and transformation of nine water quality constituents associated with eutrophication in the waters, i.e. three organic parameters (carbon, nitrogen and phosphorus), four inorganic parameters (dissolved oxygen, ammonia, nitrite + nitrate and orthophosphate), and two biological constituents (phytoplankton and zooplankton). Key kinetic coefficients are calibrated with the field data. The hydrodynamic, pollution source and solar radiation data in the model are real-time simulated. The computational results show that the present model mimic the stratification tendency for eutrophication phenomena during summer time in the Tolo Harbour successfully. The model running time for the long-term simulation is not excessive and it can be run on a microcomputer.     

松花江、嫩江流域1998年夏季暴雨过程天气分析

利用松花江、嫩江流域内９４个气象台站的观测资料和ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ再分析资料,分析了１９９８年夏季降水集中期和主要暴雨过程发生时的天气形势特点。之所以会连续出现暴雨、大暴雨,归纳起来有以下天气特点：（１）亚洲中高纬度阻塞形势稳定;（２）长时间受东北冷涡控制;（３）西太平洋副热带高压短时间北进,位置适中;（４）盛夏北方季风较强盛。     

塔里木盆地东南缘下—中侏罗统煤层煤岩、煤质特征分析

塔里木盆地东南缘下—中侏罗统煤层沿阿尔金山前断续分布,其煤岩、煤质与典型的西北侏罗纪煤层具有明显不同。通过对和田布雅、于田普鲁、且末红柳沟等煤矿主采煤层样品进行煤岩、煤质鉴定及煤化指标等一系列综合研究分析,结果表明,主采煤层以光亮煤、半亮煤为主,其次是半暗煤、暗淡煤;煤岩组分以镜质组为主,壳质组含量少,具中-高镜惰比。因成煤沼泽的还原程度促进了无机硫分的形成,煤中全硫含量随镜质组含量的增加呈现逐渐增高的趋势,且煤层硫分与灰分整体具有明显的负相关关系。此外,煤层挥发分受不同种类硫分的影响,亦有明显差异性变化。在民丰凹陷中-高硫煤中,硫分以无机硫为主,随着硫分的升高挥发分亦有升高趋势;瓦石峡凹陷中-低硫煤受有机硫控制,对挥发分产率的影响不明显。民丰凹陷煤层的灰分指数高于瓦石峡凹陷,可见后者的成煤沼泽环境潜水面要比前者高得多。针对上述诸多因素分析,进一步揭示塔东南地区煤岩、煤质多样性变化受断陷湖盆以及局部水体较深的还原型沼泽环境控制,最终形成了中-高挥发分、中-低灰分、中-低硫分的煤质及富镜贫惰的煤岩特征。     

钾长石粉酸浸除铁的实验研究

在利用钾长石粉合成沸石分子筛和制取碳酸钾技术中，铁的存在会降低沸石的白度。对北京平谷、天津蓟县、内蒙白云鄂博三地钾长石粉进行硫酸酸浸除铁实验，获得最大铁浸出率分别为88．6％、93．2％和64．6％，且前两地钾长石粉中铁的浸出行为相似，酸浸除铁效果均优于白云鄂博钾长石粉。采用正交实验法研究硫酸浓度、酸浸温度和时间对除铁效果的影响，表明三者对不同地区钾长石粉酸浸除铁效果的影响程度各不相同。钾长石酸浸除铁反应开始时，铁的溶解极快，反应速率主要由化学反应控制；其后溶解相对缓慢，反应速率则由扩散作用控制。     

正态分布检验在地下水检测质量控制中的应用

对地下水调查中37种必测组分检测过程的替代物进行筛选,应用D’Agostino法对替代物的测量结果进行正态性检验。利用正态分布函数"3σ"原则,定义了各替代物质量控制指标的有效区间。应用正态函数随机变量的数学期望和方差,计算得到各替代物有效区间内的正态函数分布概率均大于97%,替代物过程能力指数计算结果表明,二溴氟代甲烷、甲苯-d8、对溴氟苯、1,2-二氯苯-d4、氟苯等挥发性有机污染物分析过程选用的替代物质量控制过程处于稳定的监控状态;2,4,5,6-四氯间二甲苯、二丁基氯菌酸酯、p-三联苯、十氯联苯等半挥发性有机污染物分析过程选用的替代物监控指标分析过程能力不足。建议参考美国EPA方法中有关监控指标质量控制区间的要求,适当放宽对半挥发性有机物检测流程中选用的替代物质量控制区间的有效范围。正态分布在地下水检测过程质量控制中的应用,为实验室检测过程的质量管理提供了科学、有效的数学依据。     

X射线衍射和电子探针技术在矿物药雄黄鉴定及质量评价中的应用

雄黄是我国常用的矿物类中药,由于晶体空间结构不同,可分为α雄黄(AsS)和β雄黄(As4S4)。雄黄受氧化作用会产生剧毒物质砒霜(As2O3),其中β雄黄因空间结构关系更易被氧化,因此对矿物药雄黄的成分鉴定和质量评价具有重要的意义。常用的分析雄黄中砷及其他元素的方法(原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱-质谱法等)是通过测定总砷、价态砷和其他相关元素实现对雄黄的鉴别和有害成分的检测,分析过程复杂,试剂消耗大,需对样品进行破坏,而且不能直接对矿物结构进行判定。本文采用薄片鉴定、X射线衍射和电子探针对来自代表性生产地贵州思南和湖南石门的6种药用雄黄样品进行鉴别和质量评价。首先通过薄片鉴定初步确定雄黄样品的主要成分及伴生矿物,进一步利用X射线粉晶衍射和电子探针技术对雄黄的主要成分、伴生矿物进行半定量分析,再利用电子探针研究雄黄中As、S、O等元素的赋存状态,在这些技术综合鉴定的基础上,对收集的雄黄进行质量评价。分析结果显示:产自贵州思南的1号矿药由石英(82.8%)、方解石(9.5%)和白云石(7.7%)组成,2号矿药由α雄黄(64.7%)和石英(35.3%)组成;产自湖南石门的6号矿药由β雄黄(86.5%)和电气石(13.5%)组成,3号和4号矿药由α雄黄单矿物组成,5号矿药由β雄黄单矿物组成,3号、4号和5号三个样品中As含量大于70%,符合药典规定;电子探针分析样品中均未检测到砒霜,总体上表明湖南产的雄黄品质较高。研究表明,X射线粉晶衍射法利用了衍射图谱与晶体结构的一一对应性,找到不同矿物药样品的专属特性,而对于多组分矿物药样品,只要混合组分恒定,其衍射图谱就相对稳定,具有指纹特征;电子探针利用As、O等元素的赋存状态,可以有效地对雄黄的质量进行评价。X射线衍射和电子探针技术的结合用于鉴定雄黄矿物药是一种极为有效、可行的办法,与传统方法相比更为快速、经济。     

水质较好湖泊环境保护的理论基础及中国实践

目前,我国湖泊富营养化及蓝藻水华问题十分突出,国家高度重视湖泊的生态环境保护.自“九五”以来,国家就投入太湖、巢湖、滇池“老三湖”等重污染湖泊的治理,但成本巨大,且历经近30年才初见成效.按照湖泊污染程度,湖泊治理与保护可分为“污染治理型”“防治结合型”“生态保育型”3大类.“老三湖”的治理是典型的“先污染、后治理”的模式,水质较好湖泊主要属于生态保育型湖泊,因此,“老三湖”治理模式不适用于水质较好湖泊的保护.本文系统总结了我国水质较好湖泊优先保护理念的形成和水质较好湖泊专项实施的历程.根据水质较好湖泊的特点,及其生态系统退化与修复的一般过程,提出了水质较好湖泊保护的基本思路.从热力学角度,阐明了氮磷营养盐输入湖泊生态系统中是熵增过程,也是湖泊生态系统退化的根本原因,湖泊氮磷污染负荷源头控制是关键.湖泊流域生态安全格局是确保湖泊生态系统健康的基础,从景观生态学角度,阐明了优化湖泊流域水土资源利用、优化发展模式是减轻湖泊环境压力的重要途径.在浅水湖泊生态系统,以沉水植物占优势的“清水态”和以浮游植物占优势的“浊水态”转换过程不是沿着同一条途径,存在上临界阈值和下临界阈值,水生态修复过程表现出一种迟滞的现象.从湖泊水生态系统稳态转换理论角度,阐明了湖泊生态修复工程应在湖泊生态系统发生退化转变之前实施,才能获得较高的环境效益.通过国家财政专项对81个水质较好湖泊的支持,既能促进湖泊流域经济社会发展,又能确保湖泊水环境质量变好,湖泊水生态系统逐步改善.建议加强不同类型湖泊保护模式的总结,深入对水质较好湖泊生态系统演替理论和保护技术研究,支撑国家系统开展水质较好湖泊保护.     

雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析

在对比分析质量控制前后雷达估测降水量与自动雨量计降水量之间相关性的基础上,采用雷达-雨量计联合校准方法,对14种不同密度雨量计校准雷达估测降水的效果进行分析。结果表明:在使用雷达资料和雨量计资料前有必要对资料的质量进行分析与控制。联合雨量计校准雷达能明显提高雷达对降水的估测能力;采用不同密度雨量计校准雷达,随着校准雨量计密度的加大,雷达估测降水的精度不断提高并趋于稳定。校准雷达的效果及所需雨量计密度与降水类型有关,当校准效果相同时,积云强降水过程需要的雨量计密度最大,积混对流性降水过程次之,层云稳定性降水过程需要的雨量计密度最小。不同方法的校准效果不同,卡尔曼滤波方法适合于对稳定性降水的校准,或在雨量计密度低的地区对雷达进行校准;变分校准法和最优插值法的校准效果相当,适合对积混对流性降水的校准,或在雨量计密度高的地区对雷达进行校准。     

山东不同云系降水微物理参数特征

研究不同云系降水的微物理参数特征,对研究降水机制、人工影响天气、雷达定量测量降水、数值预报模式中微物理参数化方案的选择等都有一定意义。本文针对2015年济南地区的液态降水过程,基于微降水雷达(Micro Rain Radar,简称MRR)资料,研究不同云系降水的微物理参数。在400 m高度上,层状云降水0.02~0.2 mm h-1雨强样本数很大,但对累计降水量的贡献很小。混合云和对流云降水在大粒子端数浓度较高。在垂直方向上,层状云降水中的粒子的尺度较集中,中值体积直径D0平均在1 mm左右,随高度的变化不大。对流云降水在雨强大于20 mm h-1时,强垂直气流(包括上升气流和下沉气流)对粒子直径的影响较大,进而影响空中微降水雷达反演降水参数的数据质量。而垂直气流的影响对层状云降水影响较小,在层状云降水时,微降水雷达可以用来分析零度层亮带以下雨滴谱在垂直方向上的演变。