磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器（SBR）污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR（编号分别为0号和1号）,其中,0号反应器未投加任何磁性材料（对照组）,1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C（实验组）,并采用高通量测序和实时定量PCR（qPCR）技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明：①Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量（COD）的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮（TN）平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷（TP）的平均去除率分别为47.52%和56.33%.②添加Fe₃O₄@C材料后,反应器内变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度从23.91%增加至32.14%,优势脱氮菌门Planctomycetes、Nitrospirae的相对丰度分别从2.66%、0.46%增加至5.16%、2.23%.③添加Fe₃O₄@C后,SBR内细菌总数明显增多,16S基因拷贝数从1.77×10⁷ copies·g^-1增长到4.21×10⁷ copies·g^-1;各功能菌数量也有大幅度增长,除磷功能基因PAO增加了3.4倍,脱氮功能基因nirS、Nitrospira、Nitrobacter、AOB分别增长了2.3、2.4、4.7和572倍.研究表明,磁性纳米Fe₃O₄@C能有效促进SBR脱氮除磷性能,可为SBR工艺的优化改进提供理论支撑.     

嗜水气单胞菌强化老化纳米零价铁去除水中Cr(VI)

基于老化对纳米零价铁（NZVI）去除水中Cr（VI）的不利影响,本研究考察了接种嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）强化老化NZVI对水中Cr（VI）的去除,并分析了溶解氧、温度、pH、Cr（VI）初始浓度对其去除Cr（VI）的影响,同时利用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析了反应前后材料的形貌特征及Cr的价态变化.结果表明,接种嗜水气单胞菌能显著提高无氧条件下老化NZVI对Cr（VI）的去除效果,且在酸性条件和30~40 ℃条件下去除效果较好,可能是因为该条件下更有利于老化NZVI的腐蚀和微生物的生长,此外,Cr（VI）去除效率随Cr（VI）初始浓度升高而降低.在pH=6,温度为30 ℃,老化nZVI投加量为0.1 g·L^-1,Cr（VI）初始浓度为50 mg·L^-1的条件下反应24 h后,Cr（VI）的去除率可达到100%.XPS分析表明,反应后NZVI表面沉积的Cr主要以Cr（III）的形式存在,可能为Cr（OH）₃沉淀或Fe_xCr_1-x（OH）₃共沉淀物.动力学研究发现,Cr（VI）去除过程符合准二级动力学,去除机制为Cr（VI）的吸附、还原与共沉淀,其中以还原作用为主.     

旅游对全面脱贫与乡村振兴作用的途径与模式——“旅游扶贫与乡村振兴”专家笔谈

如何借助旅游发展将脱贫攻坚同乡村振兴战略有机结合起来,是新时代背景下乡村地区发展的重要议题。针对旅游扶贫与乡村振兴所面临的挑战与机遇,来自旅游学、人类学、社会学和地理学的10位专家依据“理论辨析—作用途径—作用模式”逻辑进行了跨学科研讨与对话。为实现这一目标,需要充分认识以往旅游扶贫中遗留的不均衡、不充分等发展问题,坚持乡村正位,确立城乡平等“互哺”的关系;厘清传统村落保护与乡村振兴的辩证关系,厘清乡村性、乡村旅游与乡村振兴之间的多重逻辑关系;区分明确区域差异和发展阶段差异,并因时因地制宜;需要协同多元主体,尊重村民理性,提升乡村居民公民性;探索慢旅游、数字经济与乡村旅游融合等创新发展路径。     

基于成本效益评估的县域自然保护地优化整合方案比较研究——以福建省泰宁县为例

在国家公园体制改革背景下,“建立以国家公园为主体的自然保护地体系”对我国自然保护地优化整合提出了系列要求。福建省正在进行自然保护地优化整合,泰宁县是全省自然保护地交叉重叠最复杂的区域之一。以泰宁县为例,基于实地调研和专家意见,构建了三个优化整合的情景规划方案：（1）维持现状,不整合;（2）以泰宁国家地质公园为主体的整合;（3）以泰宁国家公园为主体的整合。基于对方案的成本效益比较,结果显示：方案3的存在和使用价值最高,成本持中;方案1的价值保护持中,成本最低;方案2价值最低,成本最高。研究为福建省县市尺度开展自然保护地优化整合提供思路和技术支持,亦为国内外自然保护地的边界优化提供参考。     

“时—空—人”交互视角下的国土空间公共安全规划体系构建

公共安全事件是特定情境下“时—空—人”多要素交互作用时空过程的结果,国土空间公共安全规划和相应的能力建设是应对公共安全事件长期而重要的抓手。在构建公共安全规划中“时—空—人”互动的研究框架基础上,分别对“预防、预警、应急、灾后”四个阶段的相关研究和工作重点进行审视,并在此基础上构建国土空间公共安全规划的内容、技术方法和保障支撑体系。首先,在内容体系方面,与国土空间规划的全国—省—市—县—镇等多层级规划编制体系和全国一盘棋的应急响应机制相适应,开展综合规划与专项规划编制,重点解决面向应对自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等方面的空间、设施、应急等方面的规划和管理问题;在技术方法体系方面,构建和完善公共安全事件的时空要素识别与分析、时空过程模拟与预警分析等方法和技术支撑体系;在保障支撑体系方面,基于时空大数据的新基建建设,构建和完善时空可达的公共安全设施体系和公共安全导向下的社会治理体系。     

木耳菌糠生物炭对阳离子染料的吸附性能研究

为了有效处理印染废水,以废弃木耳菌糠（AG）为原料,采用限氧热解法在350、550、750℃的温度下制备木耳菌糠生物炭（AGBC）,处理含有孔雀石绿（MG）、番红花红T （ST）的有色废水.考察了不同初始pH值、吸附时间、初始浓度对AGBC吸附MG、ST的影响,讨论了吸附动力学及等温吸附特性.并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对吸附前后的菌糠生物炭进行表征,探究吸附机理.结果表明：随着热解温度的升高,吸附剂表面的含氧官能团数量逐渐减少,而比表面积和芳香化程度逐渐增加.MG的平衡吸附量随溶液pH值的升高而增大,而ST的平衡吸附量呈现相反趋势.AGBC对MG、ST的吸附分别在8h和4h基本达到平衡.AGBC对MG的吸附过程符合准一级动力学模型与Freundlich模型,说明吸附过程以物理吸附为主;对ST的吸附过程符合准二级动力学模型与Freundlich模型,说明吸附过程以化学吸附为主.与AG350和AG550相比,AG750对MG和ST的吸附量更高,经Langmuir模型拟合,其对MG和ST的最大吸附量分别为10249.79mg/g、3353.49mg/g.吸附机理表明,AGBC对MG的吸附主要为静电引力和π-π共轭作用,对ST的吸附主要为氢键作用、π-π共轭作用以及静电引力.说明AGBC对阳离子染料具有一定的吸附潜力,是一种经济高效的吸附材料.     

氯和紫外消毒过程中胞外抗性基因的产生特征

考察了城市污水氯和紫外消毒过程中不同物理形态的胞外抗性基因的产生行为与及微生物群落的关联特征.结果表明,氯消毒尽管使胞内抗性基因丰度下降,但使结合型胞外抗性基因丰度明显上升（0.7±0.1）log,而游离型胞外抗性基因丰度下降（0.2±0.1）log.紫外消毒也使胞内抗性基因下降,但使游离型胞外抗性基因显著上升（0.4±0.2）log,而结合型胞外抗性基因丰度下降（0.3±0.1）log.氯消毒后,结合型胞外DNA（a-eDNA）中变形菌门丰度下降而其他菌门的丰度上升,细菌多样性指数由4.2上升到4.7;而游离型胞外DNA（f-eDNA）中变形菌门上升了6.6%,多样性指数则从3.5降低到2.8.紫外消毒后,a-eDNA中变形菌门丰度下降了36.6%,多样性则上升到4.8,而f-eDNA中细菌丰度变化较小.分子生态网络分析揭示了抗性基因与细菌间广泛的寄存关系,tetA、tetX、sulI和sulII分别与17、15、15和5种菌属间存在共现性,表明抗性基因潜在宿主的变化是导致消毒后胞外抗性基因产生的关键原因.本研究表明氯和紫外消毒不能消除抗性基因风险,反而通过导致不同胞外抗性基因的大量产生,使风险的形式发生变化.     

多元复合调理剂对镉砷污染农田土壤微生物群落结构的影响

通过温室盆栽试验,研究多元复合调理剂（石灰石、铁粉、硅肥和钙镁磷肥,简称LISP）对土壤基本理化性质、Cd和As的生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,LISP可改变土壤基本理化性质,降低土壤有效态Cd和As含量,并改变土壤微生物群落结构.在0.4%的LISP添加下,土壤pH值、有效磷和总磷含量较CK处理分别显著（P< 0.05）提高0.57单位、130.6%和18.38%,同时土壤有效态Cd和As含量较对照分别显著（P< 0.05）降低21.76%和16.39%.高通量测序结果表明,添加LISP可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,而显著改变土壤微生物群落的组成和结构,其中厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门等门水平物种的相对丰度增加,而绿弯菌门、酸杆菌门和疣微菌门等门水平物种的相对丰度降低.冗余分析和Mantel检验分析表明,土壤pH值、有效磷以及有效态Cd和As含量是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子.上述结果表明,LISP是一种有效的、生态安全的调理剂用于农田土壤Cd和As污染土壤修复.     

Distribution and chemical speciation of arsenic in different sized atmospheric particulate matters

The distribution and chemical speciation of arsenic (As) in different sized atmospheric particulate matters (PMs), including total suspended particles (TSP), PM₁₀, and PM_2.5, collected from Baoding, China were analyzed. The average total mass concentrations of As in TSP, PM₁₀, and PM_2.5 were 31.5, 35.3, and 54.1 µg/g, respectively, with an order of PM_2.5 >PM ₁₀ > TSP, revealing that As is prone to accumulate on fine particles. Due to the divergent toxicities of different As species, speciation analysis of As in PMs is further conducted. Most of previous studies mainly focused on inorganic arsenite (iAs^III), inorganic arsenate (iAs^V), monomethylarsonate (MMA), and dimethylarsinate (DMA) in PMs, while the identification and sensitive quantification of trimethylarsine oxide (TMAO) were rarely reported. In this study, a high-performance liquid chromatography coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry system was optimized for As speciation including TMAO in PMs. An anion exchange column was used to separate MMA, DMA and iAs^V, while a cation exchange column to separate TMAO and iAs^III. Results showed that iAs^V was the dominate component in all the samples, corresponding to a portion of 79.2% ± 9.3% of the total extractable species, while iAs^III, TMAO and DMA made up the remaining 21%. Our study demonstrated that iAs^III accounted for about 14.4% ± 11.4% of the total extracted species, with an average concentration of 1.7 ± 1.6 ng/m³. It is worth noting that TMAO was widely present in the samples (84 out of 97 samples), which supported the assumption that TMAO was ubiquitous in atmospheric particles.     

Identification of close relationship between atmospheric oxidation and ozone formation regimes in a photochemically active region

Understanding ozone (O₃) formation regime is a prerequisite in formulating an effective O₃ pollution control strategy. Photochemical indicator is a simple and direct method in identifying O₃ formation regimes. Most used indicators are derived from observations, whereas the role of atmospheric oxidation is not in consideration, which is the core driver of O₃ formation. Thus, it may impact accuracy in signaling O₃ formation regimes. In this study, an advanced three-dimensional numerical modeling system was used to investigate the relationship between atmospheric oxidation and O₃ formation regimes during a long-lasting O₃ exceedance event in September 2017 over the Pearl River Delta (PRD) of China. We discovered a clear relationship between atmospheric oxidative capacity and O₃ formation regime. Over eastern PRD, O₃ formation was mainly in a NO_x-limited regime when HO₂/OH ratio was higher than 11, while in a VOC-limited regime when the ratio was lower than 9.5. Over central and western PRD, an HO₂/OH ratio higher than 5 and lower than 2 was indicative of NO_x-limited and VOC-limited regime, respectively. Physical contribution, including horizontal transport and vertical transport, may pose uncertainties on the indication of O₃ formation regime by HO₂/OH ratio. In comparison with other commonly used photochemical indicators, HO₂/OH ratio had the best performance in differentiating O₃ formation regimes. This study highlighted the necessities in using an atmospheric oxidative capacity-based indicator to infer O₃ formation regime, and underscored the importance of characterizing behaviors of radicals to gain insight in atmospheric processes leading to O₃ pollution over a photochemically active region.