铅同位素示踪土壤重金属污染源解析研究进展

铅污染已经成为威胁人类健康最严重的重金属污染形式之一,并且随着工农业生产铅污染问题日益突出。铅污染来源复杂,如何准确、快速地识别污染源并弄清其迁移转换机制是土壤污染防治的关键。随着同位素检测技术的快速发展,铅同位素示踪逐渐成为重金属污染溯源研究中的一种重要方法。该文阐明了铅同位素示踪机理和组成特征,参考了国内外铅污染源示踪应用实例,分析了铅同位素示踪技术的应用现状,重点剖析了其迁移速率和迁移路径的机理以及污染程度和污染源的定量解析,最后针对铅同位素示踪技术在土壤重金属污染源解析应用中的不足,展望了其发展前景,以期为铅同位素示踪技术在土壤污染源解析与污染治理方面提供参考。     

我国近岸海域微生物源示踪监测技术的研发

通过对我国近岸海域陆源性非点源污染污染贡献率及其危害性剧增现状的分析,强调了在我国开展污染源示踪检测技术研发的必要性。在总结了国外治理非点源污染的经验———微生物源示踪技术研究和应用现状的基础上,介绍了我国近岸海域微生物源示踪检测技术研发的设计思想。从而阐明,传统的环境监测指标和方法已不能满足发展的需要,集监测、溯源和示踪为一体,适应于我国国情的近岸海域非点源污染源监测技术的研发势在必行。     

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance gene,ARG)在全球范围内的传播已引起国际上的广泛关注.越来越多的证据显示抗生素和重金属对抗生素抗性基因在环境中的分布和传播起到了重要作用.畜禽粪便是环境中抗生素和重金属的主要污染源之一,并已成为抗生素抗性基因重要的蓄积库.生物处理(如厌氧发酵和好氧堆肥)和土地利用是畜禽粪便广泛应用的处理与处置方式.本文通过文献调研,综述国内外抗生素抗性基因和重金属抗性基因在畜禽粪便生物处理及土地利用全过程中的传播、分布及控制的研究进展,并对今后的研究重点和方向提出建议和展望,以期为我国畜禽养殖粪便的风险控制和资源化利用提供借鉴.针对畜禽粪便处理处置全过程中抗性基因的削减与控制,我们建议在以下方面开展深入研究:1抗生素抗性基因和重金属抗性基因在全过程中的赋存与转归特征;2生物处理工艺操作参数对畜禽粪便中抗性基因分布及其削减的影响;3加强综合管理研究,源头控制抗性基因;4研发适于全过程抗性基因的协同控制关键技术等.     

梅花鹿养殖场抗生素抗性基因分布特征

梅花鹿养殖是近年来我国南方地区出现的新兴养殖业.为探究梅花鹿养殖对养殖环境抗生素抗性基因的影响,采用高通量荧光定量PCR研究了抗生素抗性基因在养殖场区对照土壤、梅花鹿新鲜粪便、梅花鹿粪便堆肥产物和施用堆肥菜地土壤中的分布、丰度和多样性.结果表明,抗性基因的绝对丰度梅花鹿粪便堆肥产物梅花鹿新鲜粪便施用堆肥菜地土壤养殖场区对照土壤,抗生素抗性基因在4种环境样品中具有不同分布格局;梅花鹿养殖场环境中抗性基因丰度与可移动基因元件丰度显著相关(P0.05),表明可移动基因元件可能加快了抗性基因的水平转移过程,促进了抗性基因的迁移、传播和富集,加剧了养殖环境抗生素抗性基因污染.     

微生物源示踪源解析算法研究与系统原型构建

微生物源示踪是通过分析粪便污染源的特异性指纹图谱来确定水体污染来源的新技术.本文通过对微生物源示踪过程中依赖数据库的源解析方法和不依赖数据库的源解析方法利弊的分析,利用统计学原理提出了一种依赖数据库的微生物源解析算法.对特异性指纹图谱进行标准化处理后,建立特异性指纹图谱库,提出基于B/S架构的微生物源示踪分析系统原型设...     

铅同位素在示踪土壤重金属污染研究中的应用

铅污染是对人类健康危害最严重的重金属污染形式之一,并且人为活动引起铅污染问题在日益增多。由于铅的污染来源复杂,准确、快速地识别污染源并弄清其迁移路径是土壤铅污染防治的关键问题。随着稳定同位素示踪技术的快速发展,逐渐成为重金属污染的溯源研究中的一项重要技术。根据铅同位素的地球化学特征,分析了其在示踪土壤重金属污染中的理论基础,以铅同位素的示踪原理与测定方法为切入点,参考国内外大量研究案例,重点论述了铅同位素示踪技术在重金属污染溯源研究中的应用现状、不足,并对今后的发展前景进行了展望。     

地下水“三氮”污染来源及其识别方法研究进展

地下水"三氮"污染来源的识别研究对污染控制与修复有重要的意义.在阐述地下水"三氮"污染来源(大气氮沉降、土壤天然有机氮矿化、地表径流氮输入、人类活动氮排放等)及其在我国的分布特征的基础上,总结了国际上常用的"三氮"污染来源识别方法,包括水化学方法、统计学相关方法、区域氮平衡法、稳定同位素示踪法及一些新型示踪方法.指出由于"三氮"污染来源的多样性及污染形成机制的复杂性,单一识别方法在应用中均有较明显的局限性,目前主流识别手段为稳定同位素示踪法与多种识别方法相综合.进一步提出要加强新型示踪方法的开拓、定量识别方法的优化,污染源识别与迁移转化机制、地下水补排条件、地下水-地表水转化关系等研究相结合为未来发展的主要趋势.     

城郊型集约化畜禽养殖场污染物综合防治——以山东半岛为例

近年来,随着集约化畜禽养殖场的发展,畜禽养殖废弃物已成为影响我国环境改善的重要污染源之一.随着农业生产集约化程度越来越高,养殖业与种植业日益分离,粪便不能直接有效地作为肥料使用.同时,由于养殖场设计和布局不尽合理以及缺乏防治畜禽污染的技术与措施,未经处理的畜禽粪便任意堆积,污水、粪便随意排放,从而带来了一系列的环境问题.国家环境保护总局在全国23个省市进行的调查中发现,90%的规模畜禽养殖场未经过环境影响评价,60%的养殖场缺乏必要的污染防治措施.因而集约化畜禽养殖业已成为农村面源污染的主要来源和污染源治理的主要对象之一.     

城郊型集约化畜禽养殖场污染物综合防治——以山东半岛为例

近年来，随着集约化畜禽养殖场的发展，畜禽养殖废弃物已成为影响我国环境改善的重要污染源之一。随着农业生产集约化程度越来越高，养殖业与种植业日益分离，粪便不能直接有效地作为肥料使用。同时，由于养殖场设计和布局不尽合理以及缺乏防治畜禽污染的技术与措施，未经处理的畜禽粪便任意堆积，污水、粪便随意排放，从而带来了一系列的环境问题。国家环境保护总局在全国23个省市进行的调查中发现，90％的规模畜禽养殖场未经过环境影响评价，60％的养殖场缺乏必要的污染防治措施。因而集约化畜禽养殖业已成为农村面源污染的主要来源和污染源治理的主要对象之一。     

土壤中兽用抗生素污染的研究进展

善用抗生素在环境中的归趋及其对生态环境的潜在危害逐步受到人们的关注,已成为环境领域的研究热点之一.在查阅了近期国内外的相关研究基础上,对土壤环境中几类典型抗生素(四环素类、磺胺类、喹诺酮类等)的污染源、污染水平、生态毒性和引起抗性基因的风险进行了综述.     

Human-, Ovine-, and Bovine-Specific Viral Source Tracking Tools to Discriminate Between the Major Fecal Sources in Agricultural Waters

This study evaluated the sources of fecal contamination in different river catchments, using a combination of microbial source tracking tools, for human, ruminant, ovine and bovine livestock, in order to define appropriate water management strategies. Every source of waterway pollution was evaluated in river water samples from one urban river catchment and two important farming regions in New Zealand. Fecal pollution was initially measured by testing Escherichia coli and evaluating the presence of human- and ruminant-associated DNA markers of Bacteroidales (BiAdo, BacHum-UCD, BacH, and BacR) and human and ruminant fecal sterols/stanols ratios. Then specific fecal pollution sources were assessed with previously reported quantitative PCR assays targeting human-, bovine-, and ovine-specific viruses: human adenoviruses (HAdV), human JC polyomaviruses, bovine polyomaviruses (BPyV), and ovine polyomaviruses (OPyV). High level of ruminant fecal contamination was detected all over the farming areas, whereas no ruminant sources were identified in the urban river sampling sites. BacR was the most frequently observed ruminant marker and OPyV and BPyV allowed the identification of ovine and bovine fecal sources. The human fecal viral marker (HAdV) was the most frequently observed human marker, highly abundant in the urban sites, and also present in farming areas. This is the first study using simultaneously the ovine and the bovine viral markers to identify and quantify both bovine and ovine fecal pollution.     

毛家村水库径流区生态环境状况与建设途径

毛家村水库是会泽县城居民主要的饮用水源,其水质经会泽县环境监测站监测,符合饮用水标准,但存在许多不容忽视的污染问题。其水质污染是点源和面源污染,水体趋于富营养化和粪大肠菌群超标。认为应从饮用水源保护、水环境整治、控制污染源、实施水土保持工程4个方面来加强生态环境建设,确保县城居民饮用水安全。     

Performance Evaluation of Human-Specific Viral Markers and Application of Pepper Mild Mottle Virus and CrAssphage to Environmental Water Samples as Fecal Pollution Markers in the Kathmandu Valley,Nepal

Monitoring of environmental water is crucial to protecting humans and animals from possible health risks. Although numerous human-specific viral markers have been designed to track the presence of human fecal contamination in water, they lack adequate sensitivity and specificity in different geographical regions. We evaluated the performances of six human-specific viral markers [Aichi virus 1 (AiV-1), human adenoviruses (HAdVs), BK and JC polyomaviruses (BKPyVs and JCPyVs), pepper mild mottle virus (PMMoV), and crAssphage] using 122 fecal-source samples collected from humans and five animal hosts in the Kathmandu Valley, Nepal. PMMoV and crAssphage showed high sensitivity (90–100%) with concentrations of 4.5–9.1 and 6.2–7.0 log₁₀ copies/g wet feces (n = 10), respectively, whereas BKPyVs, JCPyVs, HAdVs, and AiV-1 showed poor performances with sensitivities of 30–40%. PMMoV and crAssphage were detected in 40–100% and 8–90%, respectively, of all types of animal fecal sources and showed no significantly different concentrations among most of the fecal sources (Kruskal–Wallis test, P > 0.05), suggesting their applicability as general fecal pollution markers. Furthermore, a total of 115 environmental water samples were tested for PMMoV and crAssphage to identify fecal pollution. PMMoV and crAssphage were successfully detected in 62% (71/115) and 73% (84/115) of water samples, respectively. The greater abundance and higher mean concentration of crAssphage (4.1 ± 0.9 log₁₀ copies/L) compared with PMMoV (3.3 ± 1.4 log₁₀ copies/L) indicated greater chance of detection of crAssphage in water samples, suggesting that crAssphage could be preferred to PMMoV as a marker of fecal pollution.

     

北运河粪源微生物分布特征及健康风险评价

河流微生物污染研究对流域水环境保护和公共卫生管理至关重要.本研究以海河流域北运河水系典型河流断面为研究对象,系统评估了北运河水系微生物污染特征及其健康风险.结果表明,北运河水系丰水期的粪源微生物污染严重,大部分断面菌群量超过105MPN·L~(-1),平水期和枯水期粪源微生物菌群量约为103～105MPN·L~(-1),变化不显著;流域内的农业河段粪源微生物最为严重,呈劣五类水体概率超60%,城市河段降雨前后粪源微生物含量变化更明显,部分河流断面的粪源微生物菌群量从103MPN·L~(-1)增长为106MPN·L~(-1); 2017年丰水期,北运河水系粪大肠菌群的单次暴露风险主要在0. 015～0. 035之间,莲花河、马草河、清河下、温榆河下为人体健康风险的关键敏感断面,需重点关注.     

Identification and spatial patterns of coastal water pollution sources based on GIS and chemometric approach

Comprehensive and joint applications of GIS and chemometric approach were applied in identification and spatial patterns of coastal water pollution sources with a large data set （5 years （2000-2004）, 17 parameters） obtained through coastal water monitoring of Southern Water Control Zone in Hong Kong. According to cluster analysis the pollution degree was significantly different between September-next May （the 1st period） and June-August （the 2nd period）. Based on these results, four potential pollution sources, such as organic/eutrophication pollution, natural pollution, mineral/anthropic pollution and fecal pollution were identified by factor analysis/principal component analysis. Then the factor scores of each monitoring site were analyzed using inverse distance weighting method, and the results indicated degree of the influence by various potential pollution sources differed among the monitoring sites. This study indicated that hybrid approach was useful and effective for identification of coastal water pollution source and spatial patterns.     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

特异性拟杆菌引物在珠江三角洲的适应性研究

在珠江三角洲地区采集人、猪、牛、狗以及家禽等33个粪便样品,高效提取基因组DNA,选取14种特异性拟杆菌引物进行检验分析,并进一步采用已知污染源类型的水样对其进行验证.结果表明:采用粪便样品DNA专属提取试剂盒和水体样品DNA专属提取试剂盒提取的基因组模版纯度和提取率均符合后续实验要求.拟杆菌通用引物2#(Bac32F/Bac708R)检出率为85%(28/33),特别是对哺乳类动物和鸡的粪便具有更高的检出率.人的拟杆菌特异性引物3#(HF134F/ Bac708R)和4#(HF183F/Bac708R)、反刍动物的拟杆菌特异性引物8#(CF128F/Bac708R)以及猪的拟杆菌特异性引物10#(PF163F/Bac708R)在珠江三角洲地区同时具有较高的灵敏度和较强的特异性.水体样品验证实验与实际污染类型相符,说明拟杆菌通用引物2#、人的特异性引物3# 和4# 以及猪的特异性引物10# 在珠江三角洲地区具有很好的适用性.     

环境因素对大肠杆菌REP-PCR指纹图谱稳定性影响研究

大肠杆菌作为粪便污染指示生物,其DNA指纹图谱稳定性是制约微生物污染源识别技术发展的瓶颈之一.本研究采用绿色荧光蛋白基因(GFP)标记后的Escherichia coli K12(K12GFP)为受试菌株,利用REP-PCR方法,对大肠杆菌在不同温度、光照、盐度条件下其DNA指纹图谱的稳定性进行了研究.结果表明,绿色荧...     

沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别

应用多种多元统计方法对晋城市沁河流域2005—2010年的水质数据(11个监测断面、24个水质指标)进行时空分异特征分析及潜在污染源识别.将聚类分析与判别分析相结合,在空间尺度上识别出重污染区和轻污染区,在时间尺度上识别出水质的年内差异性,揭示并探讨河流水质对降雨延迟的响应现象,进而将时间及空间聚类分析结果有机结合,开展时空联合分析与因子分析,有针对性地进行污染源识别.结果表明,监测断面可分成2类:A组(4个断面)及B组(其余7个断面),其中,丹河污染程度重于沁河,应当作为流域污染控制的重点;全年可分为2个时段:时段Ⅰ(7—11月)和时段Ⅱ(其它月份),时段Ⅰ水质略优于时段Ⅱ,流域面源污染或内源污染较严重;A组的典型污染指标共12项,分别为重金属、有机物、有毒有机物和其他污染物,主要来自于工业点源;B组的典型污染指标共11项,分别为重金属、有机物和生物指标,主要来自于工业和生活点源、生活和农业面源.     

城市污染源空间信息系统及集成模式试验研究

以厦门市为对象开展的城市环境信息系统的试验研究中，基于地理信息系统（ＧＩＳ）平台和对象组件，通过建立城市环境空间数据库和污染源监测属性数据库，以及污染源信息管理决策支持系统，实现城市环境污染源空间增减、查询、统计分析的可视化。在分析了城市环境空间数据特点的基础上，提出环境空间信息系统的开发模式，并对应用系统的体系结构和紧密集成模式作了探讨。