微塑料对大型溞摄食和抗氧化防御系统的影响

微塑料（Microplastics,MPs）作为一种新兴环境污染物,其环境效应已引起了广泛关注.为揭示不同粒径微塑料对淡水生物摄食和抗氧化防御系统的影响规律,以100 nm、5 μm、50 μm聚苯乙烯（Polystyrene,PS）微塑料为研究对象,以大型溞（Daphnia magna）为受试生物,研究微塑料在大型溞体内的积累量、停留量,以及对大型溞滤水率、摄食率以及抗氧化防御系统的影响.结果表明:3种粒径的微塑料均可被大型溞摄入,100 nm和5 μm的微塑料在大型溞体内的积累量和停留量均高于50 μm的微塑料,50 μm的微塑料主要黏附在胸肢处,而100 nm和5 μm的微塑料能在大型溞肠道中积累.暴露于3种粒径的微塑料后,大型溞的滤水率和摄食率较对照组分别降低了50.7%±9.5%和39.2%±10.7%.3种粒径的微塑料均能促进大型溞体内超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性的升高,并诱导丙二醛含量升高,导致大型溞氧化损伤.研究显示,微塑料损伤大型溞的食物过滤器,堵塞消化道,降低其滤水率、摄食率,造成大型溞氧化损伤,微塑料暴露对大型溞的摄食和抗氧化防御系统造成了不利影响.      

直流电场处理后隆线溞趋光性对Cr6+ 和Hg2+ 的响应

为了利用水溞趋光性更灵敏地检测水体中的有毒物质,试验以自主选育的、趋光性强的隆线溞(Daphnia carinata)单克隆为材料,研究了直流电场对水溞趋光性的影响和对重金属Cr6+和Hg2+的响应.结果表明,在直流电场中,随电场强度增大和处理时间延长,隆线溞的趋光性由正变负.其中,不影响趋光性的临界电场强度和处理时间分别是0.01 mA和5 min.用0.01 mA的直流电场处理隆线溞5 min后,隆线溞对Cr6+或Hg2+的趋光指数检测下限显著降低,Cr6+的检测下限浓度由56μg·L-1(未经电场处理)下降为32μg·L-1(电场处理),Hg2+的检测下限浓度由5.6μg·L-1(未经电场处理)下降为4.2μg·L-1(电场处理).说明适当的直流电场处理隆线溞后,能显著降低水溞趋光指数检测毒物的下限,扩大检测范围,提高监测灵敏度.     

模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

壬基酚对浮游生物的毒性效应及其食物链传递

以蛋白核小球藻及5种枝角类（微型裸腹溞、多刺裸腹溞、盔型溞、蚤状溞、大型溞）浮游动物为研究对象,开展壬基酚（NP）对浮游生物的毒性效应,及NP在“水-蛋白核小球藻-大型溞”食物链的生物富集和生物传递能效研究.结果表明：NP对微藻的半抑制效应浓度为3.33mg/L;对5种枝角类浮游动物的48h半致死效应浓度范围介于8.67~131.79μg/L,裸腹溞属耐受性显著高于溞属.1和5μg/LNP连续暴露下,大型溞存活率显著降低,且首次繁殖时间延迟,前者仅在第8d有子代产出,而后者未观察到子代个体.微藻对培养液中0.1mg/LNP的生物富集系数（BCF）在3h时达到最大值7393.投喂NP暴露后的微藻,大型溞摄食率呈显著降低的趋势,且第3d天出现死亡现象.大型溞体内NP含量最大值为0.07mg/g,NP经蛋白核小球藻传递到大型溞的生物富集系数仅为0.097.NP的低食物链传递可能与大型溞对NP的转化、大型溞生长过程中的蜕壳以及摄食后的消化和排泄过程有关.     

壬基酚对浮游生物的毒性效应及其食物链传递研究

以蛋白核小球藻及5种枝角类(微型裸腹溞、多刺裸腹溞、盔型溞、蚤状溞、大型溞)浮游动物为研究对象,开展壬基酚(NP)对浮游生物的毒性效应,及NP在"水-蛋白核小球藻-大型溞"食物链的生物富集和生物传递能效研究.结果表明:NP对微藻的半抑制效应浓度为3.33mg/L;对5种枝角类浮游动物的48h半致死效应浓度范围介于8.67~131.79μg/L,裸腹溞属耐受性显著高于溞属.1和5μg/LNP连续暴露下,大型溞存活率显著降低,且首次繁殖时间延迟,前者仅在第8d有子代产出,而后者未观察到子代个体.微藻对培养液中0.1mg/LNP的生物富集系数(BCF)在3h时达到最大值7393.投喂NP暴露后的微藻,大型溞摄食率呈显著降低的趋势,且第3d天出现死亡现象.大型溞体内NP含量最大值为0.07mg/g,NP经蛋白核小球藻传递到大型溞的生物富集系数仅为0.097.NP的低食物链传递可能与大型溞对NP的转化、大型溞生长过程中的蜕壳以及摄食后的消化和排泄过程有关.     

微囊藻毒素对水稻幼苗生长与叶绿素荧光的影响

为明确被微囊藻毒素(MCs)污染的灌溉水对农业生产的潜在危害,采用水培法研究了不同浓度(1、100、1000、3000μg·L-1)MCs处理对胁迫期和恢复期内水稻叶片MCs积累量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响.结果表明,胁迫处理7 d后,MCs在叶片中的积累量随MCs处理浓度的增大而升高.与CK相比,1μg·L-1MCs处理组水稻叶片的各生长指标和叶绿素含量上升,F0下降,Fv/Fm、ETR、q P和q N均未发生显著变化;高浓度(≥100μg·L-1)处理下,水稻叶片的生长受抑制,叶绿素含量下降,F0上升,Fv/Fm、ETR、q P和q N显著下降.恢复7 d后各处理组水稻叶片MCs的积累量均低于胁迫期,100μg·L-1MCs处理组的F0、q N均接近CK,Fv/Fm、ETR和q P虽低于CK却高于胁迫期,表明MCs对光合系统的伤害有一定程度的恢复.1000和3000μg·L-1MCs处理组的F0依然高于CK,且Fv/Fm、ETR、q P和q N不仅低于CK也低于胁迫期,表明高浓度MCs(≥1000μg·L-1)降低了水稻叶片PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性,对叶片光合功能造成不可逆的伤害.     

微囊藻毒素对水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻幼苗为材料,研究了不同质量浓度(1、100、1 000、3 000μg·L-1)微囊藻毒素(MCs)在胁迫期和恢复期对水稻幼苗根系生长、吸收活力、抗氧化系统的影响以及MCs在水稻根部的积累.结果表明,胁迫处理7 d,MCs在水稻根部的积累量与MCs质量浓度呈正相关.1μg·L-1MCs处理促进了根系生长,根系活力上升,过氧化氢酶(CAT)活性上升有效维持H2O2于正常水平;100μg·L-1MCs处理下,根系生长受抑,根系活力下降,CAT无显著变化;在高质量浓度(1 000μg·L-1、3 000μg·L-1)MCs处理下,不仅根系生长受抑、根系活力下降,且CAT活性受抑,H2O2大量积累,膜质过氧化加剧.相比胁迫期,恢复7 d后各处理组水稻根系MCs的积累量均低于胁迫期.100μg·L-1MCs处理组根系各生长指标、根系活力、丙二醛(MDA)、H2O2和CAT的变幅减小,优于胁迫期,显示出一定程度的恢复,而1 000μg·L-1和3 000μg·L-1MCs处理组,根系生长与根系活力均低于胁迫期,氧化胁迫进一步加剧,表明高质量浓度(1 000μg·L-1和3 000μg·L-1)MCs对水稻根系造成的伤害不可逆.     

大型溞对水环境中抗生素抗性菌与抗性基因的摄食与去除

原后生动物是污水生物处理系统中的常见生物,了解它们是否能够摄食与去除抗生素抗性菌（ARB）和抗生素抗性基因（ARGs）,对于建立藉捕食作用的ARB和ARGs去除技术具有重要意义.本研究以大型溞作为代表生物,探究了其对ARB和ARGs的摄食、去除效果与机制.使用荧光抗性菌直接观察其摄食过程,证实大型溞对ARB的摄食与富集.分析了溶液中和肠道中的ARB数目及drfA基因丰度变化,发现大型溞对ARB的摄食过程符合一级动力学;不同ARB浓度会影响大型溞的摄食及去除效果,在高ARB浓度下具有较高的过滤速率和滤食速率;大型溞的摄食减少了试验体系中的drfA基因丰度,检测到大型溞肠道内的DNA酶,其可能是导致其丰度减少的原因.     

水体氮磷营养盐水平与氯霉素浓度复合水体对苦草的生理生化影响

通过实验室静态模拟,研究了在不同氮磷营养水平(中营养组、富营养组和超富营养组)和不同浓度(0、0.05、0.1、0.2μg·L-1)氯霉素复合水体中暴露7 d后,苦草叶片中过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活力以及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白和叶绿素含量的响应.结果表明,富营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体中,苦草的可溶性蛋白含量显著增加,其浓度为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的2.38倍.POD活力显著降低,富营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体中活力降为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的33.84%.对SOD的影响随二者联合浓度增大而减小,中营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体的联合作用对苦草SOD的抑制最大,其活力为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的28.59%.     

含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生与控制

针对南方某含溴水库水(溴离子浓度15～38μg·L-1),利用连续运行实验装置研究了臭氧氧化时溴酸盐的产生条件,同时初步考察了后续生物活性炭(BAC)对溴酸盐的去除效果.研究结果表明,单独采用预臭氧方式时,在臭氧消耗量控制为2.0mg·L-1以内的条件下,溴酸离子浓度低于6 μg·L-1;而采用预臭氧与后臭氧联合处理时,在总臭氧消耗量为2.0mg·L-1的条件下,出现了溴酸离子超标(10μg·L-1)情况.长期运行结果表明,尽管新炭对溴酸离子没有去除效果,但系统连续运行3个月后,BAC上的微生物对溴酸盐具有一定的去除能力.     

污水处理效果评价的一点思考

污染物去除率是评价污水处理效果的最为关键的指标,在对不同条件下的污水处理设施进行比较评价时,呈现出不够全面之处。以城镇污水处理厂污水处理效果比较评价举例说明之,并提出解决方法。     

多氯代甲烷对鳝鱼红细胞微核率及核异常率的影响

试验采用外周血红细胞微核测试技术,通过分析鳝鱼外周血细胞的核异常率和微核率,研究多氯代甲烷的遗传毒性和生态安全性.结果表明:①96 h后,质量浓度为3 mg·L-,30 mg·L-1和300 mg·L-1的CCl4和CHCl3污染所产生的核异常率分别为:5.38%和4.26%,9.62%和6.50%,12.18%和9.54%,表明CCl4对细胞异常率的影响大于CHCl3对细胞核异常率的影响;②96 h后,质量浓度为3 mg·L-1,30 mg·L-1和300 mg·L-1的CCl4和CHCl3污染所产生的微核率分别为:0.64%和0.40%,0.94%和0.55%,1.31%和0.95%,说明CCl4对细胞微核率的影响大于CHCl3对细胞核微核率的影响.表明用微核测试的方法分析环境中的污染物对生物体危害的程度是一种最便捷和有效的手段.     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

利蒙(LLMO)浓缩微生物菌在粘胶化纤废水治理中的应用

文中研究了利用投加利蒙菌对江西某化纤厂化纤废水的污水处理厂生化池进行改进,以期提高出水的CODCr与SS去除率,稳定出水水质。实验结果表明,利蒙菌在对粘胶化纤废水生化处理上的改进是可行的,对废水中CODCr,SS的平均去除率可比未投加提高56%,44%,其出水水质良好、稳定,其中ρ(CODCr)<40mg·L-1,ρ(SS)<50mg·L-1。     

过二硫酸盐降解碱液吸收的甲硫醇恶臭

甲硫醇(CH3SH)是一种高毒、高腐蚀性的酸性气体,是恶臭的重要组成部分.碱液吸收是最常用的CH3SH处理方法之一,但吸收液需要进一步处理.过二硫酸盐(persulfate,PS)作为氧化剂用于降解碱液吸收的CH3SH尚鲜见报道.为此,建立一连续循环的吸收降解体系,进行CH3SH的碱液吸收及PS降解实验,并探讨了PS在碱性条件下的稳定性,及反应条件对CH3SH吸收和降解动力学的影响.结果表明,PS在碱液中的稳定性较好,能够有效地降解碱液吸收的CH3S-;随着PS浓度的增加,CH3SH的吸收速率呈先增加后减小的趋势,CH3S-的降解速率不断增大;随着pH的增加,CH3SH的吸收和降解效果均明显增加.在pH为12,CH3SH进气浓度80 mg·m-3,进气速率1.5 L·min-1,PS浓度为1.4 g·L-1时,碱液吸收的CH3S-90%被降解.     

长江经济带生态系统格局特征及其驱动力分析

为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力,采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征,并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明:①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主,三者共占92.63%;上、中游以林地为主;下游城镇化率最高,分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表,快速城镇化特征显著;贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大,农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力,贡献率为65.49%,表现出“下游为重心,向中上游蔓延”的特征,下游贡献率为77.51%,但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游;生态保护与恢复政策为第二大驱动力,贡献率为17.64%,上游贡献为25.90%.研究显示,保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.      

江淮地区湿沉降对颗粒物清除能力的影响

为了解单次降水总量、降水时长、降水前颗粒物质量浓度对颗粒物清除能力的影响,对江淮地区2017年气象资料与颗粒物质量浓度资料展开分析.分析江淮地区2017年ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）及降水特征,综合对比各季节不同单次降水总量对颗粒物的清除能力,对比不同季节、不同降水时段对颗粒物清除能力的变化特征,以及不同季节降水前颗粒物质量浓度与清除率对应阈值关系.研究表明:江淮地区北部颗粒物质量浓度高于南部,南部单次降水总量和降水总时长较北部高.单次降水总量越大对颗粒物的清除率越高.当单次降水总量大于1.5 mm时,清除率提升最明显,并且秋、冬两季清除率高于春、夏两季;当单次降水总量低于1.5 mm时,春、夏两季清除率高于秋、冬两季.总体上,降水对PM₁₀的清除率高于对PM_2.5.降水时长对颗粒物的清除率具有明显的季节性变化特征.春、秋两季存在降水时长阈值,分别为10和20 h.春季低于该阈值（10 h）清除率为正清除率,高于该阈值清除率为负清除率;秋季低于该阈值（20 h）清除率为负清除率,高于该阈值为正清除率.夏、冬两季总体表现为正清除率.分析降水前颗粒物质量浓度对清除率的影响得知,降水对PM_2.5清除率由负转正的阈值较PM₁₀低,并且冬、春两季清除率阈值较夏、秋两季高,春季、夏季、秋季、冬季的ρ（PM_2.5）清除率阈值分别为35、15、25、30 μg/m3,ρ（PM₁₀）清除率阈值分别为60、50、60、60 μg/m3.单次降水过程中颗粒物所处高度由2 200 m降至1 000 m,并且此次降水对非球形粒子清除效果明显,粒径在2.5 μm以下粒子质量浓度显著下降,其中,粒径在0.7~1.2和1.5~2.5 μm粒子数浓度下降明显;另外,降水对颗粒物中NO₃-和NH₄+去除明显,并且降水后光学EC、光学OC及金属元素质量浓度和占比显著增长.研究显示,当冬季单次降水总量大于1.5 mm,降水前ρ（PM_2.5）大于30 μg/m3、ρ（PM₁₀）大于60 μg/m3时颗粒物的清除率最佳.      

应用呼吸-滴定测量监测硝化动态过程

将pH值在线监测与药品自动投加系统与已开发的混合呼吸测量仪集成,组成自动呼吸-滴定测量仪,同时测定废水生物处理过程氧气利用速率(OUR)和质子变化速率(HVR).对活性污泥硝化过程定时测定NH4+-N浓度,比较其与基于HVR或OUR预测的NH4+-N浓度间的一致程度,评估自动滴定测量装置测试硝化过程动态的性能.结果表明,在初始NH4+-N浓度分别为20,25mg/L的间歇试验中,实测值数组与基于OUR的预测值数组间的相关系数分别为0.9967和0.9972,与基于HVR的预测值数组间的相关系数分别为0.9991和0.9992,表明OUR和HVR均能及时准确地反映硝化过程的动态特性.     

高氯酸钠对斑马鱼胚胎的毒性效应

采用斑马鱼胚胎发育技术方法研究高氯酸钠对斑马鱼胚胎的急性毒性效应,配制一系列高氯酸钠的浓度,对受精1h的胚胎进行染毒暴露,最后对斑马鱼胚胎的心率,孵化率,死亡率,畸形率进行统计分析。研究结果显示,高氯酸钠(NaClO4)浓度的增加,斑马鱼胚胎的心率和孵化率降低、死亡率和畸形率增加。斑马鱼48hpf的胚胎心率高浓度组比对照组下降了35%;72 h的孵化率由对照组的88%降低到高浓度组的36%;144 h的死亡率由对照组的5%增加到72%;144 h的畸形率由对照组的2%增加到91%,主要畸形表现为心包囊肿(PE),脊柱弯曲(AM),鱼鳔缺失(SBD)等。结果表明,高浓度的高氯酸钠(NaClO4)对斑马鱼胚胎发育有明显的剂量效应作用。