贵州草海人工湿地系统硝化-反硝化作用研究

人工湿地作为新兴的污水生态处理技术在村镇污水处理中得到广泛使用,系统中氮去除的最主要途径是微生物的硝化-反硝化作用。研究湿地污水处理系统微生物硝化-反硝化作用,对湿地污水处理工艺的优化及运行管理具有重要意义。2013年分春、夏、秋、冬四季对贵州草海污水湿地处理工程进行采样,研究了长期运行的湿地污水处理系统中氮循环菌数量、硝化-反硝化作用时空分布特征和系统内氮的空间分布规律。结果表明,草海污水人工湿地处理系统对TP和COD的处理效果较好,去除率分别达到57.8%和80.8%,但对TN和NH_4~+-N的去除率仅为43.3%和38.6%;硝化-反硝化作用在草海人工湿地系统中同时发生,硝化作用强度为0.9 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度为30.5 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度是硝化强度的30倍;硝化-反硝化作用在季节上均表现为夏季最高、春季最低,水平空间上呈逐级降低趋势;硝化-反硝化作用强度与总氮去除率呈现显著负相关(P0.05);4类脱氮细菌中,氨化细菌数量最大,高达10~9 MPN·g~(-1),反硝化菌次之,亚硝化菌最低,仅10~2 MPN·g~(-1);脱氮细菌数量与总氮去除率相关性不显著,脱氮过程可能受亚硝化菌的限制。总之,由于长期运行的人工湿地系统缺乏氧气,导致反硝化作用远大于硝化作用,硝化-反硝化作用的失衡最终影响湿地脱氮效率。因此,针对长期运行的人工湿地系统可以通过强化供氧促进硝化作用从而提高湿地脱氮效果。     

固定化反硝化菌在低污染水处理中脱氮性能研究

在面源低污染水的原位修复领域,人工湿地生物脱氮过程受温度、p H波动影响以及NO2--N积累抑制反硝化脱氮效果等问题,因此强化系统脱氮性能在实际工程应用中具有重要意义。固定化微生物技术具有环境变化适应能力以及耐毒害能力强等优点。该研究通过分离筛选高效反硝化菌,对其进行DNA序列分析鉴定及其种属和系统发育地位分析,并以包埋法加以固定,考察固定化反硝化菌在不同温度、p H、DO和C/N下的反硝化性能,分析各因素变化对固定化反硝化菌脱氮效果的影响,探究各影响因素对固定化反硝化菌脱氮性能的作用机理,以期为固定化反硝化菌强化人工湿地脱氮性能提供参考。经反硝化能力测定,筛选得到的高效反硝化菌株对NO3--N、TN的去除率分别为98.83%、98.36%,NO2--N积累量仅为0.28mg·L~(-1),24 h内脱氮效率为8.59 mg·L~(-1)·h~(-1),经16S r RNA测序结果表明该菌株与Pseudomonas stutzeri A1501的最大相似度为99.7%。采用PVA、SA为材料包埋固定该菌株,固定化反硝化菌的生物量为15.67 g·L~(-1),颗粒密度为0.93 g·m L~(-1)。通过对固定化反硝化菌处理低污染水的性能研究得知,p H、T、DO的波动对固定化反硝化菌的脱氮效果影响均小于游离反硝化菌,固定化反硝化菌在p H为7,θ为30℃,DO为0.87~1.54 mg·L~(-1),C/N为5时的脱氮效果最好。     

潮汐流人工湿地基质硝化反硝化强度研究

潮汐流人工湿地(Tidal flow constructed wetland,TF-CW)是一种新型人工湿地生态系统,并且在氮去除方面受到了广泛的关注。通过对比4种不同进水方式TF-CW对NH4+-N和NO3--N两种氮形态的处理效果,并分析基质硝化反硝化强度与去除效果之间的相关性以及不同处理深度基质的硝化反硝化强度。结果显示:4种进水方式的湿地模拟装置对NH4+-N的平均去除率差异性显著且与硝化强度差异性一致,闲置时间/反应时间为2∶1(D)的进水方式下基质的平均硝化强度最大,为(1.68±0.29)mg·kg-1·h-1,4种模拟装置的基质平均反硝化强度差异性也显著(P=1.202×10-5),连续流进水方式反硝化强度最大,为(2.99±1.58)mg·kg-1·h-1;TF-CW基质硝化强度与NH4+-N的去除率有明显的正相关性(r2=0.849 7,P=4.285×10-14),反硝化强度与NO3--N的出水浓度呈明显负相关关系(r2=0.844 8,P=6.939×10-14);装置上部0~30 cm的处理阶段硝化强度最大,随深度增加变化逐渐减小,反硝化强度在中部的30~60 cm阶段较高。本研究为TF-CW设计改善其运行效果奠定了理论基础,在进行人工湿地设计时需综合考虑NH4+-N和NO3--N的整体去除效果,将潮汐流人工湿地与连续流人工湿地进行组合并合理配置,对污染物的去除更加全面有效。     

人工湿地处理剩余污泥工艺

通过8个月的人工湿地模拟实验,研究了3组工艺的人工湿地对剩余污泥渗滤液的净化效果,以及对积存污泥的稳定化效果,同时还通过湿地植物体内重金属的分布特征来研究植物对重金属富集的差异性.Ⅰ单元种植芦苇,基质反级配;Ⅱ单元种植芦苇,基质正级配;Ⅲ单元种植美人蕉,基质正级配.实验结果表明,在每个7 d的周期内随着停留时间的增长污泥含水率和挥发性固体呈下降趋势,3组污泥脱水后平均含水率为55.06%,挥发性固体去除率达55.7%;不同类型的植物对积存污泥的矿化程度不同,芦苇要优于美人蕉;3个单元渗滤液出水的p H值变化趋势大致相同,无明显差异;渗滤液出水的有机质含量均较进泥低,种植美人蕉单元去除效果最好;根据数据分析,3个单元中都发生了氨化、硝化和反硝化作用,Ⅲ单元总氮去除率最高70.21%,Ⅱ单元和Ⅰ单元分别为67.34%和66.67%.芦苇和美人蕉植物体对Ni的吸收量分别为4.62 mg·kg~(-1)、5.28 mg·kg~(-1),Cu分别为25.38 mg·kg~(-1)、25.12 mg·kg~(-1),Cr分别为7.87 mg·kg~(-1)、7.19 mg·kg~(-1),Pb分别为5.03 mg·kg~(-1)、5.87 mg·kg~(-1),Zn分别为151.12 mg·kg~(-1)、141.30 mg·kg~(-1),不同湿地植物在人工湿地中吸收积累重金属的量存在差异性.系统表层未出现雍水现象,处理后污泥的胞外聚合物(EPS)含量较低,蛋白质平均为1.03 mg·g~(-1)、1.10 mg·g~(-1)、1.16 mg·g~(-1),多糖平均为0.42 mg·g~(-1)、0.36 mg·g~(-1)、0.42 mg·g~(-1).结果说明垂直流人工湿地系统对剩余污泥有较好的脱水和稳定化效果.     

人工湿地脱氮途径及其影响因素分析

简述了人工湿地脱氮模型。各种形态的氮在人工湿地系统中可以通过氨的挥发、植物吸收、介质沉淀吸附以及微生物硝化/反硝化作用等过程被去除。讨论了各脱氮途径对人工湿地脱氮的贡献,在大多数人工湿地的pH条件下,湿地地面氨挥发可以忽略,湿地植物叶片氨挥发量尚不清楚。湿地介质的直接吸附是短期的。植物在湿地脱氮过程中起了重要作用,但一般认为植物直接吸收和存储只占湿地脱氮的一小部分,一般低于30%。微生物的硝化/反硝化作用,是人工湿地脱氮的最主要的形式。讨论了影响人工湿地硝化作用的主要因素:溶解氧,pH和温度。大多数人工湿地的pH适合硝化作用,溶解氧和温度对湿地硝化作用的影响最大。温度不仅影响微生物的硝化作用,而且可以间接地影响植物的生长从而影响人工湿地的脱氮性能。     

组合式人工湿地对分散型生活污水净化效果及其微生物群落结构特征

为了解组合式人工湿地对分散型生活污水的净化效果及微生物群落结构多样性的变化规律,以某生活污水处理厂细格栅出水为研究对象,研究人工湿地对生活污水中COD、NH_3-N、TN和TP的去除效果,采用高通量测序的方法分析填料和植物根系微生物的多样性变化规律.结果表明,组合式人工湿地在0.15—0.35 m~3·(m~2·d)~(-1)的水力负荷下对污染物的去除效果最好,对COD、NH_3-N、TN和TP的平均去除率为82.94%、65.69%、56.57%和79.98%,湿地出水稳定达标.此次分析包括门、纲、属水平,其中在门分类水平上以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、放线菌门为共有的优势菌门,在纲为分类水平上以γ-变形菌纲、酸杆菌纲、α-变形杆菌纲和芽孢杆菌纲为优势菌群,在属为分类水平上以硝化螺旋菌属、节杆菌属、红游动菌属和假单胞菌属为优势菌属.其中,湿地填料和植物根系微生物群落多样性与污水性质相关性分析表明,其微生物多样性与污水温度、pH和溶解氧呈现显著负相关,这是影响组合式人工湿地填料和植物根系微生物群落发生变化的重要因子.     

典型根系分泌物成分对人工湿地去除雌激素的影响

人工湿地是一种简单、经济的生态型水处理技术,有研究表明利用人工湿地去除类固醇雌激素(SEs)具有一定的效果。天然雌激素雌酮(E1)和人工合成雌激素17-α乙炔基雌二醇(EE2)是环境中典型的类固醇雌激素,目前对人工湿地去除SEs的研究多集中在去除效率方面,机理研究缺乏。文章研究了不同浓度的典型根系分泌物成分草酸和咖啡酸对人工湿地去除模拟污水中E1和EE2的影响。结果表明:在进水流量为139μL·min-1,水力停留时间为5 d情况下,随着根系分泌物质量浓度的增加,9种不同类型的潜流湿地对E1平均去除率分别为34.3%(50 mg·L-1)、41.5%(100 mg·L-1)、55.8%(200 mg·L-1),对E2平均去除率分别为21.3%(50 mg·L-1)、29.6%(100 mg·L-1)、42.9%(200 mg·L-1),说明在一定范围内(50~200 mg·L-1),根系分泌物质量浓度的增加能促进人工湿地对E1、EE2的去除。利用荧光原位杂交(FISH)法分析湿地植物根区微生物数量。草酸、咖啡酸质量浓度各为50、100、200 mg·L-1时,细菌数量分别为6.0×106、7.2×106、11.2×106个·g-1。结果表明:根系分泌物质量浓度越高,湿地细菌数量越多,E1的生物降解作用越强。分析根系分泌物去除率与SEs去除率的关系发现:随着草酸、咖啡酸添加量的增加,其去除率逐渐降低,E1去除率增高。总之,根系分泌物共代谢可以增强人工湿地中SEs的降解作用。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

复合强化净化生态浮床对污水中N、P的去除效果

研究了复合强化净化生态浮床[黄菖蒲(Iris pseudacorus)+组合填料+三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)]和传统生态浮床(仅种植黄菖蒲)对污水中N、P的去除效果.结果表明,三角帆蚌和填料附着微生物与浮床植物间存在颉颃作用,植物生长受到限制;处理30 d,复合强化净化生态浮床使污水中p(TN)和p(TP)分别由9.23和2.16mg·L-1降至0.59～ 1.32和0.83～ 1.20 mg·L-1,去除率分别达到85.70％～93.61％和44.44％ ～ 61.57％,比传统生态浮床平均提高19.86和17.90百分点,最高达24.05和24.53百分点,并且随着时间的推移,去除率保持在更稳定状态;三角帆蚌投放密度宜控制在15 ～ 28个·m-3之间,此时复合强化净化生态浮床系统具有最佳复氧和N、P去除效果.     

Study on increase in toxicity of Schiff bases on microorganism on chelation with metal

New heterochelates of the type [M(L)(SB)(H₂O)] (where M?=?Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), and Cd(II), KHL?=?potassium salt of salicylideneglycine and SB?=?thiophene- O -carboxaldeneaniline) have been synthesized. The heterochelates have been characterized on the basis of elemental analyses, electronic spectra, and magnetic measurement analyses. The structural and geometrical conformation has been discussed on the basis of IR spectral data. A thermal study of the complexes has been carried out to ascertain their thermal stability. Magnetic susceptibility measurements and electronic spectral data suggest a six-coordinated octahedral structure for these complexes. The increase in toxicity of the investigated heterochelate metal compounds was tested against three gram-negative bacteria, S. typhi, E. coli, and Serratia marcescens by the disc diffusion method. It is observed that the heterochelates show higher toxicity when compared to the Schiff bases, metal salts, and control (DMSO) due to chelation. The toxicity is also compared to the standard drug tetracycline.     

基于环境雌激素评估的卵黄蛋白原研究进展

卵黄蛋白原(Vitellogenin,Vtg)是卵黄蛋白(Vitellins,Vn)的前体.无脊椎动物的Vtg主要在肝胰腺、卵巢或脂肪体合成,脊椎动物主要在肝脏合成.在总结国内外相关研究基础上,对基于环境雌激素评估的Vtg研究进展进行了综述.目前的研究已经证明,Vtg的N末端氨基酸序列在动物进化中既具有高度的保守性,又具有一定的特异性.Vtg作为检测环境雌激素效应的生物标志物之一,在环境雌激素类化合物污染的评价中被广泛采用.Vtg的检测方法包括蛋白直接定量检测和mRNA定量分析,选择检测技术要依据实验设计,对于长时间的暴露实验,可通过检测蛋白来完成,短时间的暴露实验则适合半定量RT-PCR检测VtgmRNA的表达.在Vtg的检测中应考虑动物种属的特异性.     

砖红壤上木麻黄接种Frankia菌的研究

在砖红壤上未经Frankia菌接种的木麻黄苗结瘤率很低，而用高效的菌株接种后，苗木的结瘤和生长显著提高．某些菌株之间存在着协同作用．在砖红壤中施加草木灰或适量的石灰，有利于根瘤的形成，从而促进苗木的生长．但过量的石灰则产生抑制作用．     

Experiments on gravity currents propagating on unbounded uniform slopes

Gravity currents propagating on \(12^\circ \), \(9^\circ \), \(6^\circ \), \(3^\circ \) unbounded uniform slopes and on an unbounded horizontal boundary are reported. Results show that there are two stages of the deceleration phase. In the early stage of the deceleration phase, the front location history follows \({(x_f+x_0)}^2 = {(K_I B)}^{1/2} (t+t_{I})\), where \((x_f+x_0)\) is the front location measured from the virtual origin, \(K_I\) an experimental constant, B the total buoyancy, t time and \(t_I\) the t-intercept. In the late stage of the deceleration phase for the gravity currents on \(12^\circ \), \(9^\circ \), \(6^\circ \) unbounded uniform slopes, the front location history follows \({(x_f+x_0)}^{8/3} = K_{VS} {{B}^{2/3} V^{2/9}_0 }{\nu }^{-1/3} ({t+t_{VS}})\), where \(K_{VS}\) is an experimental constant, \(V_0\) the initial volume of heavy fluid, \(\nu \) the kinematic viscosity and \(t_{VS}\) the t-intercept. In the late stage of the deceleration phase for the gravity currents on a \(3^\circ \) unbounded uniform slope and on an unbounded horizontal boundary, the front location history follows \({(x_f+x_0)}^{4} = K_{VM} {{B}^{2/3} V^{2/3}_0 }{\nu }^{-1/3} ({t+t_{VM}})\), where \(K_{VM}\) is an experimental constant and \(t_{VM}\) the t-intercept. Two qualitatively different flow morphologies are identified in the late stage of the deceleration phase. For the gravity currents on \(12^\circ \), \(9^\circ \), \(6^\circ \) unbounded uniform slopes, an ‘active’ head separates from the body of the current. For the gravity currents on a \(3^\circ \) unbounded uniform slope and on an unbounded horizontal boundary, the gravity currents maintain an integrated shape throughout the motion. Results indicate two possible routes to the final stage of the gravity currents on unbounded uniform slopes.

     

热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT SAR信号响应研究

合成孔径侧视雷达穿透冠层而获得树干信息的特点使得其具有在南方NDVI易饱和地区的生物量估测方面优于光学遥感。文章利用地面实测调查数据,首次系统地研究了热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT-SAR信号响应。结果表明:RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量、树高、胸径可以用对数模型模拟。对于本实验区人工速生林来说,在森林生物量小于40 t.hm-2时RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量具有较强相关性。桉树树高与后向散射系数的相关系数大于桉树胸径与后向散射系数关系。松树胸径与后向散射系数相关系数高于树高与后向散射系数的相关系数。研究结果为SAR在热带森林研究中的应用提供了一定的理论基础。     

化学污染物对鱼鳔的毒理学研究进展

鱼鳔(swimbladder)是帮助有鳔鱼类完成呼吸、保持流体静力、感觉声音等生理活动的重要功能器官之一。化学污染物暴露能够影响鱼鳔的正常发育或充气,对有鳔鱼类的生存具有潜在威胁。本文首先对鱼鳔功能、形态发育及分子机制进行了介绍。其次对化学污染物导致的鱼鳔发育异常或不充气等毒性效应进行了总结,对特定污染物的潜在作用机制进行了综述。最后对鱼鳔的环境/生态毒理学研究提出展望。     

大气氟化物对橡胶树的伤害实验研究

通过熏气模拟试验研究氟化氢气体对橡胶盆栽幼苗的影响。结果表明 :熏气后 ,橡胶苗出现典型受害症状 ,熏气浓度越高 ,受害越严重 ,叶片氟的积累量也越高。幼叶总是先于老叶受害 ,老叶对于氟的累积量高于幼叶 ;随着熏气浓度升高 ,电导率明显增加 ;熏气后 ,气孔发生变形 ,而且熏气浓度越高 ,变形越厉害 ;随叶片受害程度加大 ,叶片失绿 ,叶绿素含量降低。     

土壤有机碳对磺胺甲噁唑吸附的影响

以从云南元阳采集的1个水稻土和1个非耕作土,按颗粒大小分组作为模型吸附剂,探讨磺胺甲噁唑在土壤上的吸附行为与土壤有机质的关系.结果表明,梯田水稻土对磺胺甲噁唑的吸附(Kd:1.33—5.08)明显高于非耕作土(Kd:0.27—1.53).吸附强度与土壤C含量和O+N+S含量呈正相关,相关系数分别为0.953、0.917和0.769、0.809,说明土壤有机碳可能控制了磺胺甲噁唑的吸附,以有机碳为代表的憎水性吸附点位对吸附有较高的影响,憎水性作用为主导机理.     

糖厂碳法滤坭对赤红壤上柑桔施用效果初探

试验结果表明，施用碳法滤坭可明显地提高土壤的ｐＨ值和土壤的速效磷含量；适量滤坭配施钾肥可比单施钾肥显著或极显著地提高柑桔的产量，明显地提高柑桔果汁的Ｖｃ和柠檬酸含量，柑桔的可溶性固形物含量、可食部分和果汁含量也有提高；单施滤坭对提高柑桔产量和改善柑桔品质也有一定的效果．滤坭配施钾肥对提高柑桔产质的效果优于与其等当量的石灰配施钾肥，故认为碳法滤坭可代替石灰应用于改良赤红壤的酸性．     

土壤汞污染研究进展

对国内外学者近些年来对土壤汞污染研究的工作进展作了系统的综述。主要包括土壤汞污染的途径、迁移方式和治理办法。其中重点介绍了大气汞的干湿沉降、土壤汞的释放及生物修复治理土壤汞污染。最后，还介绍了土壤汞形态的分析方法以及土壤挥发性汞释放通量的测量方法。