高盐度废水处理研究进展

高盐度废水中由于含有大量的溶解性物质,无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应、维持膜平衡和调节渗透压的重要作用,但盐浓度过高,离子强度大,会造成质壁分离、细胞失活,使一般微生物难以在其中生长、繁殖,所以传统的生物法难以处理高盐度废水.文章就高盐度废水的物理、化学及生物处理研究进行综述.重点针对生物法中的耐盐微生物的研究现状进行探讨,分别阐述了耐盐的机理研究及耐盐菌在高盐废水中的研究,并提出了其在高盐废水应用中的展望.     

基于鱼类和底栖动物生物完整性指数的济南市水体健康评价

F-IBI（fish index of biological integrity,鱼类生物完整性指数）和B-IBI（benthic-macroinvertebrate index of biological integrity,底栖动物生物完整性指数）在大尺度流域范围内应用较广,但在城市水体中的应用研究较少.为了解F-IBI和B-IBI在城市水体中的适用性,分别于2014年和2015年的5月、8月和10月分6次对济南市水体进行野外采样调查,共设46个采样点（其中,12个采样点位于水库,34个采样点位于河流）,采集底栖动物和鱼类,并测定了23个水环境因子.依据生物物种丰富度、种类个体数量比例、敏感性和耐受性、营养结构、繁殖共位群、物种多样性等功能属性,共计算底栖动物生物参数27个、鱼类生物参数22个.采用箱体图法和累计系数法,分别对河流型水体和水库型水体的生物参数进行筛选.根据百分位数法,共划分健康、较好、一般、较差、极差5个等级.通过Pearson相关性检验法判定鱼类和底栖动物评价结果的一致性.结果表明:①底栖动物总分类单元数、BMWP指数、鱼类物种数、鱼类个体数为河流型水体和水库型水体共同核心参数.②鱼类评价结果显示,健康样点6个、较好样点7个、一般样点9个、较差样点12个、极差样点12个,底栖动物依次分别为6、6、8、17、9个.③F-IBI和B-IBI相关系数为0.56,相关性较为显著.研究显示,济南市南部黄河区、小清河区东部生物完整性较高,城区东部及北部徒骇马颊河区生物完整性较差,鱼类和底栖动物评价结果具有较强的一致性.      

我国水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准旨在保护水生生物不受水体中化学物质的有害影响,是水质基准体系的重要组成部分.不同区域水生态系统的生物区系不同,导致基准值也会存在差异.在综合研究美国、欧盟、加拿大、荷兰、澳大利亚和新西兰等国家和地区在推导水生生物水质基准的物种选择及其考虑因素的基础上,初步研究我国水生生物水质基准推导的物种选择原则.结果表明:推导我国水生生物水质基准需要选择来自8科的水生生物,分别为鲤科鱼类、硬骨鱼纲中的另一科、两栖动物纲的一科、浮游动物中节肢动物门和轮虫动物门各一科、底栖动物中节肢动物门和环节动物门各一科及一种最敏感的大型水生植物(或浮游植物),可全面代表我国水生态系统不同的营养级和生命形式.      

高盐度废水处理技术研究进展

高盐度废水中含有大量的溶解性物质,无机盐类在微生物生长过程中可以促进酶反应、保持持膜平衡和调节渗透压,但盐浓度过高,使离子强度大,会造成质壁分离、细胞失活,一般微生物难以在其中生长、繁殖,所以传统的生物难以处理高盐度废水。介绍了高盐废水的来源、组成及特点,综述了5种高盐度废水的出来方法,分别为电解法、焚烧法、膜-生物技术、适盐生物法、臭氧催化氧化-生物法,并重点阐述了适盐生物技术及臭氧催化氧化-生物法技术在高盐度废水处理中的应用。     

太子河鱼类群落结构空间分布特征

以辽河流域太子河为例,开展鱼类生态调查,分析鱼类群落的空间分布特征,在此基础上进行鱼类地理分布区域划分. 结果表明,太子河鱼类分属2纲9目12科36属44种,符合辽河亚区鱼类的分布特征,其种类繁多,且以纺锤形体型的鲤科鱼类居多. 通过CCA(典范对应分析)发现,水深、水体电导率以及ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN)与鱼类的种类及数量的相关性最大. 根据对各采样点鱼类的渔获量、Shannon-Wiener指数的聚类分析,并且结合各采样点的水温、水深、饵料生物组成、岸边植被、底质、流速、土壤等生态环境因素,以及鱼类分布和种群的结构特征,将太子河流域划分为2个生态区,其中A区包括太子河中、上游的流域,涵盖了51个采样点;B区包括19个采样点,主要是太子河下游的绝大部分流域.      

不同尺度下人类活动对浑太河流域鱼类和大型底栖动物群落特征的影响

为了确定鱼类和大型底栖动物群落结构对多重人类活动压力响应是否一致,以浑太河流域为例,采用典范对应分析和冗余分析方法,以自然环境因子(包括海拔、坡度、流域面积、经纬度)为协变量,比较流域(各土地利用类型面积所占比例)、河岸带(各土地利用面积所占比例)和河段尺度(水质、水力形态、水文、栖息地质量、底质类型等)下人类活动因子对鱼类和大型底栖动物群落特征的影响. 结果表明:在流域尺度上,林地和农村聚落用地面积所占比例解释了8.09%的鱼类群落特征空间变异,林地、旱地、城镇建设用地和农村聚落用地面积所占比例解释了18.28%的大型底栖动物群落特征空间变异;在河岸带尺度上,城镇建设用地面积所占比例解释了4.26%的鱼类群落特征空间变异,没有环境因子对大型底栖动物群落特征产生显著影响;在河段尺度上,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)、河宽、QHEI(a qualitative habitat evaluation index,栖息地评估指数)、ρ(DO)、ρ(TN)、硬度和pH解释了36.60%的鱼类群落特征空间变异,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)解释了14.65%的大型底栖动物群落特征空间变异.河段尺度人类活动因子对鱼类群落特征的直接影响最为显著,其次为流域尺度,河岸带尺度的影响最小;流域尺度和河段尺度人类活动因子对大型底栖动物群落特征影响大致相同. 河段尺度的水力形态和水质状况主要受流域尺度土地利用变化的影响,其次是河岸带尺度. 土地利用变化对水力形态的影响较水质更大.      

太湖生物区系研究及与北美五大湖的比较

研究太湖水生生物区系特征,分析各类生物区系的变化及其原因,并与北美五大湖相应的水生生物区系进行了比较. 结果表明:太湖共有水生生物146科442种,其中鱼类25科107种,占24.2%; 底栖动物21科66种,占14.9%; 浮游动物37科103种,占23.3%; 浮游植物29科81种,占18.3%; 水生植物34科85种,占19.2%. 总体上太湖各类水生生物的种数和科数差别都不大,鱼类和浮游动物稍多. 北美五大湖各类水生生物的种数分别为鱼类134种、底栖动物165种、浮游动物132种以及浮游植物1 456种,除浮游植物种类较多外,其他3类水生生物的种数与太湖大致相当. 五大湖鱼类以鲑科和鲤科鱼类为主体,分别占鱼类总数的18.7%和20.1%,其中除伊利湖外其他4个湖都是鲑科占优势; 太湖鱼类以鲤科为主体,占鱼类总数的56.1%,这是太湖鱼类区系的主要特征,也是我国淡水鱼类的主要特征,所以鲤科是我国水质基准推导的优先选择物种. 太湖和五大湖中鱼类、底栖动物和浮游动物3类生物所占比例差别不大.      

热排放对水生生态系统的影响及其缓解对策

综述了水域热排放对水生生态系统中的水体理化性质以及浮游生物、底栖动物和鱼类等生物因子影响的研究进展,并进一步探讨了水域热排放的缓解对策,为水体的水温控制标准和水环境评价提供科学依据。     

底栖藻对水丝蚓生物扰动效应的抑制研究

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)是富营养化湖泊中的底栖动物优势种,通过生物扰动可以提高水体营养盐浓度,并促进浮游植物生长.富营养浅水湖泊经生态修复后,水体透明度会得到改善,有利于底栖藻快速生长,从而降低水体营养盐水平.那么,底栖藻能否抑制水丝蚓对富营养水体水质的不良影响?为此,本文开展了双因素(底栖藻和水丝蚓)的室外受控实验,结果表明:在无底栖藻处理中,水丝蚓显著提高了水体总氮(TN)、总磷(TP)、总溶解磷(TDP)和叶绿素a(Chl-a)浓度,同时显著降低水体溶解氧(DO)浓度;而在有底栖藻处理中,水丝蚓对水体TP、DO及Chl-a浓度的影响不显著.研究结果表明,水丝蚓的生物扰动提高了水体营养盐和浮游植物浓度,促进水体富营养化.但底栖藻群落的发展能在一定程度上抑制水丝蚓的生物扰动效应.     

微电解混凝及生物法处理肠衣加工废水

肠衣加工废水属于高盐废水,其水质盐浓度高,离子强度大,处理方法主要有电化学法、生物法、生物与物化组合法等。该类废水的生物处理主要是利用耐盐嗜盐微生物的降解作用。在对国内外高含盐废水处理技术及其在实际废水工程中的应用研究的基础上,本文采用微电解混凝化学法与生物处理法的组合工艺。通过本工程对高盐、高浓度有机废水的处理效果发现,生物物理、物化组合法是一种非常有效的处理工艺,是高盐废水处理的主要发展方向。     

生物活性物质改善水环境中重金属对生物的不利影响及其机制

重金属具有高毒性和不可降解等特点,对水生生物的生长、繁殖等产生危害,进而影响水生态系统的平衡.最近研究表明,自然环境中存在多种生物活性物质,或通过人工添加的方式改善重金属对生物的不利影响.这些研究对认识水环境中的自然净化、生态修复与水生态健康评估具有重要价值,但目前对生物活性物质改善作用的总结和深入机理研究还较少.因此,本文调查并总结了多种生物活性物质对水生生物重金属胁迫的改善作用,研究其可能的改善机制.对水生植物而言,生物活性物质主要通过调节植物抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环、叶黄素循环以及维持植物光合色素平衡来改善重金属毒性;对于水生动物,生物活性物质主要通过缓解氧化应激、螯合重金属离子和维持肠道健康来减轻重金属毒性.因此,本文能为预防和改善水环境中重金属对生物的不利影响提供支持,并为进一步研究重金属的自然修复技术、污染控制及水质改善等方面提供科学依据,对水产养殖中生物的日常管理、生态系统的风险评估具有重要的指导价值.     

淡水环境中微塑料与重金属的“木马效应”研究进展

微塑料(尺寸<5 mm的塑料)作为全球备受关注的新兴污染物,广泛存在于淡水环境中.微塑料易迁移,难降解,且比表面积大,对重金属等多种污染物有富集作用,大大增加了其对环境和生态的潜在危害.因此,本文首先定义微塑料在淡水环境中携带重金属并共同迁移的特殊环境行为为“木马效应”.随后,从淡水环境中微塑料的来源与分布、微塑料对重金属的富集作用、微塑料与重金属木马效应对其共同迁移行为的影响以及微塑料和重金属木马效应的生物影响这4个方面对淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制进行了总结和阐述.结果表明,作为面源广的污染物,微塑料广泛存在于淡水环境中;淡水环境中微塑料对重金属存在吸附行为,不同环境下对单一重金属吸附程度不同,主要受微塑料、金属和环境等因素共同影响,在多种重金属离子存在时会有竞争吸附;微塑料与重金属的木马效应会影响其共迁移行为;淡水环境中微塑料与重金属的木马效应,往往加剧了其对水生生物的毒性.通过全面了解淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制,可有效降低微塑料与重金属在淡水环境中的生态风险和对人类健康的影响提供借鉴.     

新疆地表水体重金属生态风险评估

系统分析新疆主要地表水体中重金属暴露特征,并基于可利用的毒性数据,采用安全阈值法（MOS₁₀）评价了水体中6种典型重金属对水生生物的生态风险.结果表明：新疆地表水重金属暴露浓度平均顺序为Ni > Zn > Cu > Cr > Cd >Pb,均值都未超过世界卫生组织（WHO）饮用水健康标准.重金属生态风险评价结果表明,短期暴露下,6种重金属的MOS₁₀均大于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为9.95%、9.40%、9.40%、1.72%、6.08%和0,说明6种重金属对水生生物的短期生态风险较小;长期暴露下,Zn的MOS₁₀大于1,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni的MOS₁₀均小于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为15.40%、12.01%、24.80%、15.70%、98.25%和0,说明Zn的生态风险较低,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni对水生生物具有长期潜在的生态风险,且6种重金属对水生生物的生态风险大小依次为Ni > Cu > Pb > Cr > Cd > Zn.     

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

人为活动对冈曲河大型底栖动物空间分布的影响

为监测人为活动对高海拔山区河流的影响,以香格里拉冈曲河为例,应用多维统计分析与排序分析,探讨大型底栖动物群落对人为活动的响应. 研究表明,冈曲河受到低浓度重金属污染,农业活动和水体富营养化程度相对较轻,总体水质状况符合国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅰ,Ⅱ类水质标准. 聚类分析显示,大型底栖动物群落可分为4组:组Ⅰ(北支翁水河)与组Ⅱ(南支格咱河)采样点受人为活动的影响最轻;组Ⅲ采样点主要受开矿和农业活动影响;组Ⅳ采样点受重金属污染相对较重. 4组采样点在无度量多维标定法(NMS)排序轴上的分布差异明显,组Ⅰ与组Ⅱ采样点体现出空间分布差异,而人为活动主要影响组Ⅲ与组Ⅳ采样点. 随河级增加,底栖动物的群落结构除受到水深、河宽、水温、浊度和海拔高度等环境因子的影响外,组Ⅲ与组Ⅳ采样点影响底栖动物群落退化的主要因素为Cu,Pb和NO-₃-N. 石蛭科和毛缘蛾蚋为组Ⅰ采样点的指示种;叉襀和倍叉襀等敏感类群为组Ⅱ采样点的主要指示种;组Ⅲ的指示种为中耐污种短石蛾和蜉蝣,以及强耐污种寡毛类;涡虫为组Ⅳ采样点的指示种,表明涡虫具有较高的重金属污染耐受性.      

水质基准本土环节动物与水生昆虫受试生物筛选

作为水环境质量评价体系中重要的指示生物类别,水生环节动物和水生昆虫是水生生物基准研究中不可或缺的基准受试生物.参照美国水生生物基准技术指南, 选择我国广泛分布的10种本土环节动物和水生昆虫,搜集、筛选对各水生物种毒性最大的3种污染物,并进行水生生物敏感性分析. 在污染物毒性数据的物种敏感度分布中,若物种的累积概率小于30%则为较敏感,该物种可作为基准研究受试生物. 结果表明:不同生物对污染物敏感性存在差异,颤蚓对有机锡化合物、重金属,苏氏尾鳃蚓对重金属均较敏感;仙女虫、黄翅蜻、四节蜉、扁蜉对各类农药均较敏感;尾盘虫能够在一定程度上指示表面活性剂污染状况. 因此,环节动物颤蚓属、尾鳃蚓属、尾盘虫属、仙女虫属,水生昆虫黄翅蜻属、四节蜉属及扁蜉属均可作为水质基准研究中的受试生物.      

生物标志物在水环境研究中的应用

生物标志物是指示污染物危害效应的生物信号．可分为两类,一类指示生物体对有害物质的暴露;另一类指示污染物的毒性效应．与其它手段相比,生物标志物具有专一性、预警性和广泛适用性．本文介绍了指示水环境污染的主要几类生物标志物．生物转化酶和金属硫蛋白能有效地表征水体中的有机物和重金属对生物的影响．DNA加合物将有机污染与遗传物质变异相关联,因此成为生态毒理学研究的新热点．文中还讨论了生物标志物的缺陷和不足,并展望了该领域的应用前景．     

Mercury in aquatic fauna contamination: A systematic review on its dynamics and potential health risks

Mercury is an important pollutant, released into aquatic ecosystems both naturally and by anthropogenic action. This element is transferred to aquatic organisms in different ways, causing potential health risks. In addition, mercury can be accumulated by humans, especially through the consumption of contaminated food. This systematic review aims to present mercury pathways, the major routes through which this element reaches the aquatic environment and its transformations until becoming available to living animals, leading to bioaccumulation and biomagnification phenomena. The key biotic and abiotic factors affecting such processes, the impact of mercury on animal and human health and the issue of seafood consumption as a source of chronic mercury contamination are also addressed. A total of 101 articles were retrieved from a standardized search on three databases (PubMed, Emabse, and Web of Science), in addition to 28 other studies not found on these databases but considered fundamental to this review (totaling 129 articles). Both biotic and abiotic factors display fundamental importance in mediating mercurial dynamics, i.e., muscle tropism, and salinity, respectively. Consequently, mercurial contamination in aquatic environments affects animal health, especially the risk of extinction species and also on human health, with methylmercury the main mercury species responsible for acute and chronic symptomatology.     

Bioaccumulation and depuration of chromium in the selected organs and whole body tissues of freshwater fish Cirrhinus mrigala individually and in binary solutions with nickel

Contamination of aquatic ecosystems with heavy metals has been receiving increased worldwide attention due to their harmful e ects on human health and other organisms in the environment. Most of the studies dealing with toxic e ects of metals deal with single metal species, while the aquatic organisms are typically exposed to mixtures of metals. Hence, in order to provide data supporting the usefulness of freshwater fish as indicators of heavy metal pollution, it has been proposed in the present study to investigate the bioaccumulation and depuration of chromium in the selected organs of freshwater fingerlings Cirrhinus mrigala, individually and in binary solutions with nickel. The results show that the kidney is a target organ for chromium accumulation, which implies that it is also the “critical” organ for toxic symptoms. The results further show that accumulation of nickel in all the tissues of C. mrigala is higher than that of chromium. In addition, the metal accumulations of the binary mixtures of chromium and nickel are substantially higher than those of the individual metals, indicating synergistic interactions between the two metals. Theoretically the simplest explanation for an additive joint action of toxicants in a mixture is that they act in a qualitatively similar way. The observed data suggest that C. mrigala could be suitable monitoring organisms to study the bioavailability of water-bound metals in freshwater habitats.     

10种典型重金属在八大流域的生态风险及水质标准评价

收集了10种典型重金属在我国八大流域水体中的暴露浓度和对水生生物的急性和慢性毒性数据,分别应用概率密度重叠面积法和联合概率分布法对重金属在各流域水体中的生态风险进行评估,并与现行水质标准的评估结果进行对比.结果显示,Cu和Zn在各流域水体中生态风险均较高,现行水质标准对水生生物Cu、Zn的暴露不能实施有效的保护;Hg和Ni现行标准对水生生物存在过保护的现象;Se、As和Sb在各流域水体中生态风险均较低,现行标准对水生生物保护程度适中.建议对现行水质标准适度修改,同时增强高风险重金属监测水平,以合理有效的保护我国水生态系统安全.