2017年, 第53卷, 第2期　
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  • 土壤环境基准的研究现状及展望
    张耀丹, 邱琳琳, 杜文超, 尹　颖, 郭红岩
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 209.
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    土壤环境基准的制修订是一项紧迫而艰巨的任务，它是土壤环境标准修订的基础及科学依据．阐述了土壤环境基准的内涵及分类，综述了发达国家土壤环境基准的研究进展，对我国土壤环境基准的研究现状进行了概述．我国现有的关于土壤环境基准的研究主要是基于土壤环境污染物的背景调查和通过土壤动物及植物的毒性实验而获得的生态毒理学数据．根据现有研究的不足，提出了在研究土壤环境基准时，应将土壤与各个介质关联起来，除了关注土壤生物安全、保障土壤生态安全外，还应综合考虑土壤污染对大气环境、地表径流及地下水的影响．在此基础上，对我国土壤环境基准今后的研究方向进行了展望，以制定满足我国实际需要、适用于我国各地区的使用的科学合理的土壤环境基准值，更好地指导我国土壤环境标准的制定及管理和决策．
  • 四溴双酚A(TBBPA)好氧降解菌Pseudomonas sp.JDT 的筛选及其对TBBPA的降解转化
     赵莹莹, 王永峰, 孙棐斐, 郭红岩, 季　荣
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 218.
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     四溴双酚A(TBBPA)作为一种被广泛使用的溴代阻燃剂，在环境中广泛存在．从活性污泥中筛选出一株TBBPA的好氧降解菌，经16S rDNA测序鉴定为假单胞菌属，命名为Pseudomonas sp.JDT.该菌在40天内对TBBPA的脱溴率为12.9%.外加碳源能够促进该菌对TBBPA的矿化，且低浓度酵母提取物的促进作用高于葡萄糖和高浓度酵母提取物．利用14C示踪技术，在持续加有外来碳源的纯菌培养体系中测定JDT对TBBPA的降解，发现18.5天后TBBPA的矿化率为2.7%，并检测到两种极性代谢产物，分别占有机可提取部分总放射性量的11.2%和47.2%.Pseudomonas sp.JDT可以作为研究环境中TBBPA微生物降解途径的实验材料．
  • 基于梯度扩散薄膜技术的脱水污泥中重金属有效性的原位分析
     李亚青1，万晨洁2，魏天娇2，管冬兴2，黄　辉2，余光辉1，罗　军2*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 227.
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     城市污泥中重金属污染日益得到关注，而重金属毒性/有效性的评价方法还没有统一的标准．本实验以南京市四个采用不同处理工艺的生活污水处理厂的脱水污泥为研究对象，利用梯度扩散薄膜技术(DGT)和化学连续提取法测定重金属(Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、V、As、Mo、Sb和W)的含量，并分析两者所测浓度之间的相关性，探讨脱水污泥中重金属的有效性．实验结果表明，部分脱水污泥中Ni、As和Cd总量浓度超出农用泥质的行业标准，阴离子型重金属元素的生物可利用态(非专性吸附态NS1，专性吸附态SS2)所占比例普遍高于阳离子型重金属(可交换态EX1，碳酸盐结合态CB2)；Ni和Cu的EX1和EX1＋CB2、As的NS1和NS1＋SS2、Mo和Sb的SS2与相对应元素的DGT浓度具有显著的相关性．DGT技术有望应用于污泥中重金属的原位测定．
  • 羧基化多壁碳纳米管促进类芬顿体系催化降解苄氯酚
     薛　洁，彭建彪，焦昭钰，薛乐平，黄俊帆，高士祥*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 238.
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     碳纳米管因其独特的物理化学性能和优异的电子传递特性使其成为众多研究工作者在研究高效催化剂及催化剂载体领域关注的热点．以常用消毒剂苄氯酚(CF)为新型污染物的代表，研究了羧基化多壁碳纳米管对类芬顿体系降解苄氯酚的作用，考察了pH、温度、Fe3＋和H2O2浓度等对反应的影响．结果表明：在pH＝4的条件下，适量的羧基化多壁碳纳米管可以提高苄氯酚的去除率，且去除率随着温度、Fe3＋和H2O2浓度的增加而增加；当[Fe3＋]＝0.05 mmol·L－1，[H2O2]＝1.0 mmol·L－1，[CF]＝0.02 mmol·L－1，[MWCNTs-COOH]＝4 ppm时，25 ℃条件下CF降解速率由不加碳纳米管时的0.0047 min－1增加到0.1029 min－1，提升了20多倍．通过自由基淬灭和电子顺磁共振技术来测定反应过程中的活性氧化物种，结果表明羟基自由基(·OH)为主要的活性氧化物种．最后，用飞行时间液相色谱质谱联用仪(TOF5600 LC-MS)检测到苄氯酚的三种羟基化中间产物．
  • 长三角土壤对结晶紫的吸附研究
     李　永1，2，王　菲1，刘　颖1，茅丹俊1，何　欢1，杨绍贵1，孙　成1*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 245.
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     土壤或底泥对水体有机污染物的吸附是其重要的环境过程．选取了长三角代表性土壤进行了三苯甲烷类染料结晶紫(CV)的吸附实验，研究了初始pH、离子强度、天然有机质(NOM)、温度和搅动强度对土壤吸附结晶紫的影响．结果表明，随着pH增加，染料吸附量增加．离子强度对结晶紫吸附过程有一定的影响，而Ca2＋的竞争较强，对CV吸附的影响较大．NOM和土壤对染料阳离子的竞争导致了吸附量的降低，可能是NOM与CV发生螯合或络合反应．结晶紫在土壤上吸附的假二级动力学模型的相关系数(R2＝0.991)高于假一级动力学模型(R2＝0.977)．土壤对结晶紫的吸附更符合Langmuir等温线(R2＝0.999)．单层吸附容量qm为58.8 mg·g－1(25 ℃)，吸附过程单层吸附比多层吸附更加重要．热动力学参数ΔG0数值为负确定了吸附过程的自发性．
  • 太湖有机污染物的生态风险研究
     万晨洁，余益军，张　莉，张晓辉，刘红玲*，于红霞
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 256.
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     综合评估太湖水体中有机污染物短期和长期的生态风险，筛选出潜在风险大、需要重点关注的物质，并基于有机物的敏感生物统计，分析其对太湖生物多样性的影响．通过文献检索，汇总整理了21类232种太湖中有机污染物的浓度水平，其跨度在0.1～6000 ng·L－1之间，其中60%为弱极性有机物(lgKow>3)．借助物种敏感性分布(SSD，Sensitive species distribution)计算潜在受影响的物种比例(PAF，Potential affected fraction)来表征其中104种有机物的急性生态风险和46种有机物的慢性生态风险，大部分有机物的急性风险小于5%，但慢性风险显著大于急性风险，其中有机农药对硫磷(12.96%)、异狄氏剂(14.00%)、六氯苯(6.85%)和甲基对硫磷(7.05%)，多环芳烃苯并[a]芘(7.75%)，雌激素类物质E1(14.83%)、E2(14.96%)和壬基酚(19.76%)慢性风险较大．分析这些有机污染物的影响生物敏感种属，底栖生物、浮游动物、鱼类和昆虫出现频次高，结合太湖近30年来生物多样性变化，初步推测太湖水体有机污染是导致生物多样性变降低的重要原因之一．
  • 农田土壤镉污染的原位钝化修复及持久性研究
    姜　洋1，罗远恒1，2，顾雪元1*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 265.
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    农田镉(Cd)污染一直是人们关注的热点，通过室内盆栽实验和野外田间实验相结合，研究了不同钝化剂对小麦根部与籽粒中Cd富集量的影响，同时采用野外实验考察了2013年至2016年四年收获期内钝化剂的持久性．结果表明：盆栽实验中，施加固定剂后对土壤中Cd均有不同程度的钝化作用．田间实验中，刚施加固定剂后的第一季小麦中，各组固定剂均使小麦根和仔粒中Cd浓度有较为显著的降低，这和盆栽实验中结果基本一致．随着时间的推移，固定剂在土壤中对重金属的钝化作用逐渐降低，各处理组中钝化持久性效果最好的是钙镁磷肥及其配施石灰组和磷矿石配施石灰组，并且这三种钝化剂处理方式的有效性一直持续到2015年的第三季小麦．当时间持续到2016年第四季小麦时，各钝化剂处理组相对于空白对照之间已经没有显著性的差异．综上，在钝化修复农田土壤Cd污染时，可以优先选择钙镁磷肥配施石灰的钝化剂，同时需要跟踪监测钝化效果，必要情况下需要复施以确保固定剂的效果稳定．
  • 不同浓度砷酸盐胁迫对蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的影响
    韩永和，贾梦茹，傅景威，向　萍，史孝霞，崔昕毅，罗　军，陈焱山*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 275.
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    蜈蚣草是世界上第一种被发现的砷超富集植物，其根际微生物对土壤砷的转化及蜈蚣草砷的吸收具有重要影响．采用qPCR和Biolog?Eco微平板法对砷胁迫下蜈蚣草根际微生物群落功能多样性特征的差异进行了研究．首先对蜈蚣草根际微生物的16S rRNA基因丰度进行定量分析；其次，利用Biolog?Eco微平板法分析微生物对31种碳源的平均利用率；同时，通过主成分分析、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数等探讨了微生物对不同类型碳源利用的差异和砷胁迫对微生物多样性的影响．结果表明，砷胁迫不仅降低16S rRNA基因丰度、减少微生物数量，还会显著影响微生物对碳源的利用效率．其中，微生物对碳水化合物类、氨基酸类和胺类碳源的利用受砷胁迫的影响最显著．此外，砷胁迫会诱导抗砷微生物成为优势群落，结构趋于单一．由于长期暴露可增加蜈蚣草根际微生物的数量，后期研究可深入探讨蜈蚣草根系分泌物中特异碳源物质在强化微生物－蜈蚣草修复砷污染土壤过程中的作用．
  • 碳纳米管吸附还原溴酸盐研究
    赵玉敏，万海勤*，许昭怡
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 286.
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    以单壁碳纳米管(single walled carbon nanotubes，SWCNTs)和多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes，MWCNTs)作为原料，经过硝酸处理后分别在800 ℃、950 ℃和1100 ℃下焙烧得到S?800、S?950、S?1100、M?800、M?950和M?1100系列吸附材料．测试其对饮用水中溴酸盐的吸附性能，结果发现反应48 h后单壁碳纳米管对0.5 mg·L－1、1.0 mg·L－1和5.0 mg·L－1溴酸盐去除率高于多壁碳纳米管；随着焙烧温度升高，碳纳米管对溴酸盐的去除率显著增强．此外还发现，经过4次循环使用后碳纳米管去除溴酸盐的效率无明显降低．为了探讨碳纳米管对溴酸盐的吸附去除机制，对制备的材料进行了氮气吸脱附Brunauer?Emmett?Teller(BET)、Transmission electron microscopy(TEM)、X?ray diffraction(XRD)、Raman spectroscopy(Raman)、X?ray photoelectron spectroscopy(XPS)、Zeta电位等性质表征．结果发现反应过后碳纳米管表面氧元素含量显著增加，通过不同温度焙烧得到的材料其等电点也有显著差异．
  • 微波诱导催化降解水中孔雀石绿研究
    杨绍贵*，孟令君，李东方，何　欢，孙　成
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 294.
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    以纳米级铁酸锌(ZnFe2O4)粉体为微波诱导催化剂，构建了微波－ZnFe2O4催化反应体系．微波－ZnFe2O4反应体系下孔雀石绿(MG)的降解结果表明：20 mg·L－1的目标化合物在2 min内基本上被完全去除．利用LC/MS与GC/MS鉴定了孔雀石绿的主要降解产物，并推断其降解途径：逐步脱甲基、共轭生色团的破坏、开环和矿化．对比研究了添加H2O2进入微波－ZnFe2O4催化反应体系前后降解产物的变化，结果表明：H2O2等的加入能大幅提高孔雀石绿降解效率，有助于共轭生色团的破坏，这归因于H2O2与催化剂之间发生了Fenton反应．研究为三苯甲烷染料类废水处理提供了新的有效方法．
  • 得克隆生产厂周边环境中得克隆的污染水平及分布特征
    禹　甸，李志刚，鲜啟鸣*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 301.
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    得克隆(DP)是目前正在生产和使用的氯代阻燃剂，调查了DP生产厂周边环境中DP的污染水平及分布特征．生产厂周边表层土壤中DP的浓度范围为0.665～102 ng·g－1 干重，河流表层沉积物和水中DP的浓度范围分别为0.165～65.1 ng·g－1 干重和ND?4.91 ng·L－1.生产厂污水处理池的活性污泥中DP的浓度为1.23×104 ng·g－1 干重，污水池出水中DP的浓度高达2.29×104 ng·L－1.水体、沉积物中DP发生了syn?DP选择性富集或anti?DP选择性降解．分析结果表明DP生产厂是周边环境中DP污染的重要来源．
  • 包埋法固定化对邻苯二甲酸酯降解菌功能的影响
    路俊玲，彭宇科，陈　旭，肖　琳*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 309.
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    在水体的原位修复中，微生物的活性常受到温度、pH以及金属离子等的影响，因此强化及保持微生物的活性在实际工程应用中具有重要意义．以海藻酸钠为载体，对邻苯二甲酸酯降解菌M11进行固定化，并对比了固定化与非固定化邻苯二甲酸酯降解菌M11对邻苯二甲酸酯的降解能力．结果表明，同等条件下固定化M11对底物的降解性能明显优于游离态；以无机盐培养基作为其降解体系，反应温度控制在50 ℃，pH为8.0时，底物降解性能最优．固定化M11对底物邻苯二甲酸二丁酯的降解符合一阶动力学方程，且对底物浓度有一定的耐受范围；固定化M11的环境耐受性大大增强，反复利用性能良好．
  • 斑马鱼在纳米毒理学研究中的应用概述
    崔雨晴，杨柳燕，缪爱军*
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 316.
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    随着纳米科技的发展，纳米材料的应用愈加广泛，其环境排放量日益增大，因此环境中纳米材料的生态安全与健康风险越来越受到重视．在毒理学研究应用上，斑马鱼(Danio rerio)作为模式生物的优势十分明显，本文对此进行了总结．然而，如何利用不同生长阶段的斑马鱼对纳米材料进行毒理学研究还在探索之中，相关研究尚集中于毒性终点的描述，致毒机制的挖掘还不够深入，毒性评价还未成体系且缺乏规范．已有研究表明，纳米材料的物理化学特性(例如化学组成、尺寸、形状、表面性质和溶解特性)对斑马鱼毒性效应的影响显著，归纳分析了近十年来的相关研究成果．最后对斑马鱼的纳米毒理学最新研究进展进行归纳汇总，介绍目前这方面研究的难点与空白，并对斑马鱼纳米毒理学的未来研究进行展望．
  • 基于信息熵的多目标水文站网优化探讨
    李禾澍，王　栋*，王远坤
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 326.
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    规划合理的水文站网能够充分反映水文时空变异特征．站网优化力求以最少的站点数目收集尽可能准确详尽的信息．建立了一种基于信息熵的多目标水文站网优化模型，基于信息熵原理，以站点间互信息最小为原则对站点进行排序，形成站点组合多种方案；构建由联合熵百分比、平均互信息和Nash?Sutcliffe效率系数(NSC)组成的评价函数对站点组合进行信息承载量评价；运用多目标优化求解方法求得最优解．对黄河支流伊洛河流域多年月流量序列进行了实例分析，结果表明：伊洛河流域水文站网可去除冗余站点；优化后的站网仍可提供足量信息．所建立水文站网优化模型综合考虑了站网的信息总量、信息重叠量和数据波动三项指标，并结合多目标优化方法求解，满足了对站网信息量作定量分析的需要以及在多目标下进行站网优化的要求，是一种合理有效的站网优化方法，对于水资源的规划管理具有重要作用．
  • 属性定向概念格的协调近似表示空间
    李俊余1，2，王　霞1，2*，刘庆凤3
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 333.
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    构造形式背景、协调决策形式背景和不协调决策形式背景的统一模型，并提出不同形式背景的概念格的属性约简的定义和方法．首先，定义对象幂集上的一种等价关系，并利用该等价关系给出属性定向概念格的协调近似表示空间的概念．其次，针对不同形式背景构造相应地协调近似表示空间．特别地，构造不协调决策形式背景的四类协调近似表示空间，分别为分布协调近似表示空间、最大分布协调近似表示空间、下协调近似表示空间和上协调近似表示空间．最后，给出协调近似表示空间的属性约简的定义，并利用可辨识矩阵给出属性约简集的判定定理．分析表明，形式背景和决策形式背景(包括协调的和不协调的)都可看作是协调近似表示空间的特殊形式，且形式背景的属性约简恰好对应协调近似表示空间的属性约简．因此，协调近似表示空间的属性约简方法可以在一定程度上降低由形式背景的复杂性带来的概念格的属性约简的复杂性．
  • 多样性正则的神经网络训练方法探索
    屈伟洋, 俞　扬
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 340.
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    传统神经网络训练方法通过计算输出Y和目标T之间误差，并将该误差反向传递，用以修改节点权重，并不断重复该过程直至达到预期结果．该方法在模型训练时存在收敛较慢、容易过度拟合的问题．多样性正则项(diversity regularization)最近显示出有简化模型、提高泛化能力的作用，对带有多样性正则项的神经网络训练方法进行探索，在计算目标函数时加入权重多样性的考虑，从而使得网络的内部结构减少重复．与传统神经网络训练方法——反向传播算法(back?propagation algorithm，BP)和目标差传播方法(difference target propagation，DTP)的结合与对比实验表明，带多样性正则项的训练方法具有更快的收敛速度和较低的错误率．
  • 一种新的基于节点重要性的免疫策略研究
    刘振杰1，2，赵　姝1，2*，陈　洁1，2，张燕平1，2，陈　喜1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 350.
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    为了抑制病毒在网络中快速爆发，快速有效的免疫策略将有助于减少病毒带来的巨大损失，随机免疫、目标免疫、熟人免疫以及多种改进的免疫策略已经被提出．目前基于节点重要性的免疫策略主要关注该节点的度大小，而忽略了与其相邻的不同节点的重要性并不相同．基于节点的重要性提出一种改进的免疫策略——基于节点度与聚类系数的病毒免疫算法(Virus immunization based on degree and clustering coefficient of node，IDCC)．通过考虑节点的度信息和与其邻居节点间的连接紧密程度计算节点重要性，选择用聚类系数表示连接紧密程度，并计算节点的度大小与聚类系数之和，选择和值较大的节点进行免疫．在人工合成网络和真实的大学邮件网络实现免疫模型并记录感染的节点数目．实验结果表明，使用IDCC免疫策略后，更能抑制病毒传播，且在免疫比例低于20%时，IDCC免疫策略效率最高．
  • 融合越南语语言特征与改进PCFG的越南语短语树库构建
     李　英1，2，郭剑毅1，2*，余正涛1，2，线岩团1，2，陈　玮1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 357.
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     短语树库是自然语言处理的研究和实际应用的重要资源，就越南语而言目前也缺乏这类树库资源，不利于汉越双语信息处理工作．提出一种融合越南语语法特征与改进PCFG(概率上下文无关文法)的越南语短语树库构建方法，能够自动分析出越南语的短语结构树，从而可解决了越南语短语树库的自动构建问题．首先通过分析越南语的语言特征，制定出越南语的语言特征集；然后利用Inside-Outside算法从人工标注的少量越南语短语树获取PCFG模型中的语法规则集；最后将语法特征集作为语法规则集的补充融入PCFG模型，用得到的新模型最终完成越南语短语树库的构建．实验结果表明，新的PCFG模型针对越南语短语树库构建的准确率达到了81.14%，相比传统PCFG模型以及基于最大熵的树库构建方法准确率明显提高了2%～3%.
  • 一种基于簇边界的密度峰值点快速搜索聚类算法
    贾培灵1，樊建聪1，2*，彭延军1，2
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 368.
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     相比其它聚类算法，密度峰值点快速搜索聚类算法(clustering by fast search and find of density peaks，DPC)只需较少的参数就能达到较好的聚类结果，然而当某个类存在多个密度峰值时，聚类结果不理想．针对这一问题，提出一种基于簇边界划分的DPC算法：B-DPC算法．改进算法首先利用一种新的去除噪声准则对数据集进行清理，再调用DPC算法进行首次聚类．最后搜索并发现邻近类的边界样本，根据边界样本的数量和所占比例，对首次聚类结果进行二次聚类．实验证明，B-DPC算法较好地解决了多密度峰值聚类问题，能够发现任意形状的簇，对噪声不敏感．
  • 基于多子网复合复杂网络模型的多关系社交网络重要节点发现算法
    宾　晟*，孙更新
    南京大学学报(自然科学版). 2017, 53(2): 378.
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    为提高社交网络中重要节点评估的效率和有效性，根据社交网络中存在多种相互影响的关系的特性，基于复杂网络理论提出了一种适用于多关系社交网络的重要节点发现算法．首先使用多子网复合复杂网络模型建立包含多种关系的复杂网络，然后采用信号传播方法体现网络中多种关系和节点间的相互影响，以及这些影响的传递性，最后利用矩阵迭代方法模拟信号传播过程，定量分析网络中各节点的重要度．该算法综合了社交网络中节点的全局和局部重要性，考虑了各节点重要度的相互影响，在豆瓣网上的实验结果表明，与传统社交网络重要节点发现算法相比，该算法在迭代次数、涵盖率等指标上都有较大改善，有助于提高社交网络中舆情分析、社团结构发现、信息传播等工作的效率和准确性．
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