磁性生物炭对水中CIP和OFL的吸附行为和机制

采用化学共沉淀方法将Fe2+/Fe3+和芦苇生物质材料进行复合,然后于873.15 K限氧热解制备出具有磁分离及高吸附性能的磁性生物炭(MBC).利用SEM、BET、FTIR和VSM等对其理化性质进行表征,并考察了MBC对水中环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附行为和机制.结果表明,MBC表面含有大量的含氧官能团,比表面积和总孔体积分别为254.6 m2·g-1和0.257 cm3·g-1.MBC对CIP和OFL的吸附有很强的p H和温度依赖性.不同p H下,CIP和OFL各形态离子(阳离子、两性离子和阴离子)对吸附的贡献不同.MBC对CIP和OFL的吸附过程为自发、熵增的吸热过程.CIP和OFL在磁性炭上的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型.MBC对CIP和OFL的平衡吸附量分别为27.84 mg·g~(-1)和22.00 mg·g~(-1).孔填充作用、π-π电子供体受体作用、氢键作用、疏水作用和静电作用可能是MBC吸附CIP和OFL的重要机制.     

PFOS前体物质(PreFOSs)降解菌的分离鉴定及其降解特性

从氟化工厂附近土壤中分离出1株能以全氟辛烷磺酸前体物质(Pre FOSs)为唯一碳源和能源生长的降解菌PF1,经形态观察及16S r DNA基因序列分析,初步鉴定该菌为生丝微菌属(Hyphomicrobium sp.).在温度为30℃、p H为7.0~7.2条件下,菌株PF1对全氟辛基磺酰胺(PFOSA)和N-乙基全氟辛基磺酰胺(N-Et FOSA)48 h降解率分别为14.6%和8.2%,对PFOS无降解能力.对降解产物进行检测和分析,结果表明PFOSA的降解产物为PFOS;N-Et FOSA能被降解生成PFOSA和PFOS,同时也产生少量的全氟辛基磺酰胺乙酸(FOSAA).由此推断Pre FOSs降解途径,在菌株PF1的作用下,PFOSA脱去氨基直接转化成PFOS.NEt FOSA主要有2种降解途径:(1)N-Et FOSA脱乙基产生PFOSA,PFOSA再进一步脱氨基生成PFOS,此为主要途径;(2)NEt FOSA中的N-乙基被氧化成乙酸基生成FOSAA,FOSAA进一步脱去乙酸基生成PFOSA,并最终脱氨基生成PFOS.     

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的相关性

农田土壤碳库是土壤碳库的重要组成部分,易受人类活动调节且固碳减排潜力巨大,研究土壤有机碳、无机碳含量特征及其与环境因子的关系有助于深入理解土壤生态过程,为全球碳收支平衡研究提供理论支持.本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,分析土壤碳库特征,结合冗余分析、通径分析,探究土壤有机碳、无机碳含量及其与环境因子的相关关系.结果表明:(1)同一土层不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),随连作年限增加,有机碳含量呈先增加后减少趋势,而无机碳含量呈先减少后增加趋势;同一连作年限棉田不同土层土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),有机碳含量均在0~20 cm层达到最大值,而无机碳含量均在20~50 cm层达到最大值.(2)通过冗余分析得出环境因子对土壤碳库特征影响的重要性排序为:磷酸酶活性p H值蔗糖酶活性过氧化氢酶活性全氮速效磷速效钾土壤含水量脲酶活性电导率;磷酸酶活性、p H值、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、全氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳、无机碳含量呈极显著相关关系(P0.01);土壤含水量、脲酶活性与土壤有机碳、无机碳含量表现为显著相关(P0.05).(3)通径分析表明,速效钾对有机碳含量直接作用显著,是影响有机碳含量的主要因素,而脲酶活性对无机碳含量直接作用显著,是影响无机碳含量的主要因素.干旱半干旱区土壤有机碳、无机碳含量研究是评价农田生态系统土壤碳的"源/汇"效应的基础数据,对研究全球碳收支平衡和陆地碳循环机制具有重要意义.     

海域高温油田1株耐高温耐盐硫酸盐还原菌的筛选与生理特性及活性抑制

油田中硫酸盐还原菌(SRP)的生长代谢能产生大量H_2S,会引起油藏酸化和微生物腐蚀等严重的生产和环境问题,而关于油田环境中SRP微生物多样性与生理活性的研究仍十分缺乏.为了深入了解我国渤海湾海域高温酸化油藏中SRP代谢特点并探究其潜在危害控制方法,本研究采用厌氧纯培养技术从渤海湾某高温油田采出水中分离筛选到1株耐高温、耐盐的SRP菌株BQ1,研究了其生理特性,并评价了不同杀菌剂和代谢抑制剂对其产H_2S活性的影响.结果表明,菌株BQ1的细胞呈短杆状,大小为(1.2~2.5)μm×(0.5~0.8)μm,有运动性.尽管BQ1与普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)的16S rRNA基因序列相似性达99%,但两者生理特性具有明显差异.BQ1可在温度为14~70℃(最适30℃)、p H 6.0~9.0(最适7.0)、盐度为0%~10%条件下生长代谢.BQ1可利用甲酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐或单质硫为唯一电子受体产生H_2S.次氯酸钠(600 mg·L~(-1))、苄基三甲基氯化铵(300 mg·L~(-1))或NaNO_3(800 mg·L~(-1))对BQ1产H_2S活性无明显抑制效果.戊二醛(50 mg·L~(-1))、溴硝醇(30 mg·L~(-1))、二氧化氯(50 mg·L~(-1))或NaNO_2(70 mg·L~(-1))可抑制BQ1产H_2S活性达30 d以上,是控制渤海湾高温油田微生物酸化的潜在有效抑制剂.     

1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌Zobellella sp.B307的分离及脱氮特性

从胶州湾沉积物中分离出1株异养硝化-好氧反硝化菌株B307,采用16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定,采用单因素实验对其进行条件优化和耐盐特性研究,并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果.结果表明,该菌为Zobellella sp.,其最佳碳源为丁二酸钠,最适C/N为5,最适初始p H为9,最适温度为35~40℃.该菌株在混合氮源体系中12 h对NH_4~+-N和NO_3~--N的去除率分别为98.35%和99.75%;在盐度为75 g·L~(-1)(以NaCl计)条件下24 h对NH_4~+-N和NO_3~--N去除率仍分别保持在97.67%和94.39%.表明该菌株具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力和较强的耐盐特性,在高盐废水脱氮等领域具有广泛的应用前景.     

DIDP通过线粒体-Caspase途径诱导昆明小鼠肝脏损伤的研究

为探究DIDP（Di-iso-decyl phthalate,邻苯二甲酸二异癸酯）对肝脏的影响及其可能的分子机制,以昆明小鼠为研究对象,选用Res（resveratrol,白藜芦醇）为抗氧化剂,分别设置对照组,0.15、1.5、15、150 mg/（kg·d）DIDP组,Res组,150 mg/（kg·d）DIDP+Res组,灌胃染毒9 d后,对小鼠肝脏切片进行HE染色观察,并检测ROS（reactive oxygen,活性氧）、GSH（glutathione,谷胱甘肽）、MDA（malondialdehyde,丙二醛）、Cyt-C（cytochromec,细胞色素C）、Caspase-3和血清中的ALT（alanine aminotransferase,丙氨酸氨基转移酶）含量.结果表明:与对照组相比,15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠血清中ALT含量极显著上升（P < 0.01）;HE染色结果显示,15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠出现肝细胞水肿、肝索紊乱、肝窦以及肝中央静脉扩张等现象;15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏ROS含量显著上升（P < 0.05）,GSH含量显著下降（P < 0.05）,150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏MDA含量极显著上升（P < 0.01）;1.5、15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏中c（Cyt-C）极显著上升（P < 0.01）;15、150 mg/（kg·d）DIDP组小鼠肝脏中Caspase-3表达量极显著上升（P < 0.01）.DIDP染毒剂量的增加对肝脏的各种损伤程度呈上升趋势,Res可减轻上述DIDP对肝脏造成的各种损伤.研究显示,15、150 mg/（kg·d）DIDP可诱导肝脏组织氧化应激水平上升,进而造成线粒体损伤,导致细胞凋亡,造成肝功能受损,因此,线粒体-Caspase途径可能是DIDP诱导肝脏损伤的潜在机制之一.      

藻菌生物膜胞外聚合物与铅锌尾矿重金属的络合配位作用

矿产资源开采冶炼产生大量尾矿渣,其中富含的可溶性重金属引发的生态环境问题日益突显.铅锌矿是我国重要的矿产资源,尾矿露天堆放使得其富含的可溶性重金属淋溶迁移,对矿区周边地表环境造成严重污染.为探明自然水体环境中的藻菌生物膜与重金属的作用机理,采用三维荧光光谱技术研究干旱区天然湖泊中的藻菌生物膜EPS（胞外聚合物）与铅锌尾矿渣中5种重金属离子的络合配位作用.结果表明:①从藻菌生物膜EPS荧光光谱图中可检测出两个荧光峰,均来源于芳香类蛋白酪氨酸物质;②铅锌尾矿淋滤液中的重金属元素主要包括Pb、Co、Ni、Zn和Cd,且这5种金属离子均能有效淬灭EPS的荧光强度;③荧光淬灭滴定试验得出,Pb2+与EPS的络合能力最强,最大络合常数为4.523 1,最大结合位点数为1.177 5;Cd2+与EPS的络合能力最弱,最大络合常数为1.957 1,最大结合位点数为0.684 8;Co2+、Ni2+和Zn2+与EPS的络合能力相似.研究显示,藻菌生物膜EPS中含有的荧光基团与重金属离子的作用强度与金属离子的类型相关,二者的络合配位作用可能会影响重金属在水环境中的化学形态、迁移、生物有效性和生态毒性.      

宜昌市天福庙水库沉积物磷形态分布特征及其释放通量估算

为揭示天福庙水库沉积物中磷的形态及空间分布特征,探讨沉积物-水界面磷的释放通量及其主要影响因素,在天福庙水库库区内设立了6个采样点,采用SMT（磷形态标准测试程序）法测量其沉积物中磷的形态组成,对沉积物磷空间分布、间隙水及上覆水PO₄3-质量浓度变化特征进行了分析,估算了磷释放通量.结果表明:①库区沉积物中TP主要由Ca-P（钙磷）构成,TP在水库库尾和支流入库处具有较高的质量分数,分别为4 904.6、5 015.2 mg/kg.TP、IP（无机磷）、Ca-P时空动态具有一致性,磷矿石灰污染是重要原因.②孔隙水中PO₄3-质量浓度在沉积物表层1~3 cm内存在很高的峰值,达11.3 mg/L,各采样点均高于上覆水中PO₄3-质量浓度,存在向上覆水释放PO₄3-的风险,孔隙水中PO₄3-质量浓度与TP质量分数及磷形态相关.③采用孔隙水扩散模型法估算PO₄3-在沉积物-上覆水界面上的释放通量,库区沉积物磷释放通量范围为0.13~3.08 mg/（m2·d）,平均值为1.03 mg/（m2·d）,处于较高水平.研究显示,磷矿开采是干流沉积物磷来源和形态组成的重要原因,库区磷释放通量与水流扰动密切相关,坝前、支流交汇处、库尾是库区内源磷污染的主要区域.      

综合生态安全格局构建与城市扩张模拟的城市增长边界划定——以天水市规划区（2015—2030年）为例

传统的城市增长边界划定方法,一般仅考虑生态安全格局,并未考虑在现有客观条件下的城市扩张趋势,划定结果具有一定的主观性;或仅对城市的扩张进行模拟,忽略了城市的生态安全问题。针对上述问题,论文通过耦合城市综合生态安全格局与基于CA_Markov模型的城市扩张模拟结果,提出了一种新的城市增长边界划定方法:首先,合理选取因子构建研究区的综合生态安全格局,利用禁建区对综合生态安全格局的结果进行修正,获得研究区的刚性增长边界;其次,合理选取城市扩张驱动因子,通过CA_Markov模型预测城市扩张边界;最后,综合考虑刚性增长边界、模拟获得的城市扩张边界及近期城市拓展方案等,获得最终的城市增长边界。并以天水市规划区（2015—2030）为案例,对方法的科学性进行了说明。结果表明,论文划定的城市增长边界内总面积370.56 km²,占规划区总面积的7.7%。此方法能够有效解决城市增长与生态保护之间的矛盾,对河谷型城市等建设用地匮乏、生态环境脆弱城市的增长边界划定具有良好的应用价值,也可为其他类型城市的城市增长边界划定提供参考。     

外部性视角下的节水灌溉技术补偿标准核算——基于选择实验法

合理的补偿标准是节水灌溉技术补偿政策的核心,也是促进农户技术采用的关键内容。论文以石羊河下游民勤县为例,通过选择实验调研和RPL（Random Parameters Logit）模型估计,量化了节水灌溉技术采用的外部效益,并结合特定技术与农户谈判能力讨论了兼顾公平与效率的补偿标准。结果表明：民勤县城乡居民均希望实施节水灌溉技术来改善生态环境,技术采用的外部效益约为1 052.25元/hm²;以膜下滴灌技术为例,合理的补偿标准应在789.15元/hm²左右。从现行政策看,过低的补贴标准难以保障农户切身利益,导致政策响应不足。据此建议,完善成本收益核算体系,将技术采用的外部效益纳入补偿标准的核算中,提升补偿政策的公平性,同时也要根据技术类型及其采用面积进行精准化补偿,保障资金有效利用。