典型生态脆弱区水库周边大气降尘重金属风险评价及APCS-MLR模型溯源

为评估生态脆弱区大气中重金属的健康风险状况及污染来源,以锡林郭勒盟大河口水库周边为研究区,2021~2022年对布设的12个大气降尘监测点进行为期1a的采集工作,共收集到样品144份,测定Cr、Ni、Pb、Cu、Zn、Mn、As和Cd共8种重金属的含量,运用潜在生态指数（E_rⁱ）和健康风险评价模型评估大气中重金属对生态安全和人体健康的风险水平,利用富集因子分析法,主成分分析法及绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型定性与定量地解析研究区大气重金属污染来源.结果表明：①研究区全年大气降尘重金属综合潜在生态风险均值属于强生态风险,各重金属元素中仅Cd元素处于极高风险程度,其余均为轻微风险.②健康风险评价结果表明,手口途径和皮肤接触途径摄入是引起非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径,儿童在个别月份存在非致癌风险与可接受的致癌风险,其中As元素是非致癌风险与致癌风险的主要贡献来源.③通过富集因子分析、主成分分析和APCS-MLR受体模型计算表明：风沙扬尘源占比最大,为37.82%,煤炭燃烧与交通源对Cu、Cd、Pb和Zn的贡献率分别为：73.01%、40.22%、70.31%和32.82%;采矿活动对As贡献率为42.59%;工业源对Cd元素的贡献率为22.01%;人类其他活动源对Cd、As、Pb和Zn的贡献分别为：21.12%、34.40%、23.04%和32.15%.     

京蒙沙源区水库大气氮沉降变化特征及源解析

以京蒙沙源区大河口水库为研究对象,于2017年1月~12月对水库周围布设的12个大气沉降监测站点收集样品144个,测定大气干、湿沉降物中TN浓度,计算大气总氮干、湿沉降通量,分析大气TN干、湿沉降污染特征及季节性变化特征.另选取水库周边不同典型地块,布设14个采样点采集样品76个,测定土壤δ¹⁵N-TN含量水平,解析水库大气氮沉降主要来源,并借助HYSPLIT4气团后向轨迹模型分析各季节不同类型气团输移营养盐对大河口水库的影响.结果表明：水库全年大气TN干沉降通量变化范围为122.44~425.64kg/（km²·month）,平均值为200.83kg/（km²·month）;湿沉降通量变化范围1.23~188.89kg/（km²·month）,平均值为66.33kg/（km²·month）.大气总氮年沉降通量为3205.9kg/（km²·a）,约为全国氮沉降平均水平（790kg/（km²·a））的4.06倍.从沉降类型上来看,大气沉降主要以干沉降为主,占沉降总量的75.17%,湿沉降占总沉降通量的24.83%.大气氮干沉降通量表现为春、秋季节明显高于夏、冬季节,湿沉降通量春、夏季明显高于秋、冬季节的季节性变化规律.通过对典型地块δ¹⁵N-TN同位素数据分析,表明夏季有71.4%的大气沉降样品来源于不可分辨的混合源输入,春、秋、冬季大河口水库超过45%的样品来源于沙地,另一大污染源为研究区周围的耕地.运用HYSPLIT4后向轨迹模型证明,从蒙古国入境的气团对研究区污染物大气输移影响较大,冬季采暖期间的大气污染和春季频繁发生的沙尘暴是造成北方沙区水体春季水环境变差的因素之一.     

微囊藻生物质性质对超临界水气化产氢的影响

微囊藻水华的常态化暴发致使每年产生大量难处理的高含水率废弃微囊藻生物质,超临界水气化技术可越过高能耗的脱水工艺实现其减量化、无害化处理及资源化利用。该文聚焦微囊藻生物质作为超临界水气化反应原料、在堆积及自然腐解条件下的初始含水率及腐解程度变化,明确生物质原料初始含水率及腐解程度等条件与超临界水气化产物的质量分布规律、产气产氢特性、以及能耗分析的作用关系。70%～96.15%范围内的含水率变化对微囊藻生物质SCWG产氢存在一定影响,在其脱水能耗允许程度内降低含水率能够有效改善处理效率及能源转化效率;微囊藻生物质15 d腐解程度时TOC约降低15%,而该阶段的产氢效率能够稳定维持在3.0 mol/kg左右。研究成果将为今后微囊藻生物质超临界水气化处理的高能效产业化应用提供必要的理论支撑依据。     

Mn-Ce@FA催化剂处理催化湿式氧化医药废水应用

该研究制备了粉煤灰基Mn-Ce@FA催化剂,利用现代分析手段对材料的矿物相、微观形貌与成分、官能团组成等进行分析,将其应用到催化湿式氧化处理医药废水,研究催化剂量、反应温度、反应时间等对其处理效果的影响,并采用动力学方程对其反应过程进行拟合。结果表明:合成材料具有较大的比表面积,Mn和Ce元素被成功负载在粉煤灰载体材料上,该材料具有较好的热稳定性。湿式氧化对医药废水去除效果有限,Mn-Ce@FA催化剂的加入可显著提高污染物去除效率。随着催化剂量增加、反应温度提高与反应时间延长,催化湿式氧化对医药废水TOC与COD去除率逐渐提高。与二级动力学方程拟合结果相比,一级动力学方程对2个体系处理医药废水的结果拟合程度较高。     

碳同位素解析厌氧产酸过程挥发性有机酸来源

针对厌氧产酸条件下挥发性有机酸（VFAs）来源不明确及定向合成无依据的问题,基于同位素示踪技术对VFAs来源与合成比例进行研究.构建完全的厌氧产酸体系,采用牛血清蛋白、植物油和稳定同位素型葡萄糖（碳13丰度99%）作为反应底物,利用碳同位素示踪原理,定量分析VFAs的来源及其比例.结果表明：碳水化合物（碳13丰度99%）主要贡献偶数型短链脂肪酸的生成,其中对乙酸（HAc）和丁酸（HBu）的 贡献率分别为77%和86%;而蛋白质（碳12）主要贡献奇数型短链脂肪酸的生成,其中对丙酸（HPr）和戊酸（HVa）的贡献率分别为85%和99%.通过改变发酵底物中碳水化合物和蛋白质比例,可以有效调节水解液中奇数型与偶数型短链脂肪酸的浓度和比例,为后期微生物合成高品质聚羟基脂肪酸酯（PHA）提供物质基础.     

不同浓度指数施肥对美丽异木棉等3个树种幼苗生长的影响

基于植物生长模型,考虑到植株体内养分含量的稳定性,本实验采用指数施肥法对美丽异木棉、红花荷和黄花风铃木3种华南地区常见园林树种幼苗进行N素指数施肥试验。结果表明,氮素指数施肥能给植物的生长、植物的根系和叶片带来显著的影响:(1)不同氮素处理间幼苗生长差异显著,其中美丽异木棉处理Ⅵ(5 000 mg)的苗高、地径及总干质量表现为最佳状态,红花荷与黄花风铃木的处理Ⅴ(4 000 mg)效果最好。3个树种幼苗各生长指标受N素影响的程度表现各不相同。(2)3个树种各处理间幼苗的根系变化有差异。美丽异木棉和红花荷幼苗根系的体积、表面积、投影面积均呈现出先上升后下降再上升的趋势。氮素对根系长度、根系的平均直径、根尖数、分叉数、交叉数的影响在3个树种上有不同的表现。(3)3个树种各处理间幼苗叶片的变化有显著差异。氮素对叶片的影响表现出相似的规律性变化,几乎所有幼苗的叶片长宽比随着氮素的施入,趋势基本保持稳定,而叶面积、叶片周长、穿孔数量等指标变化有差异。     

基于谷胱甘肽结合作用定量研究微囊藻毒素的解毒代谢机制

基于谷胱甘肽(GSH)解毒作用探讨了微囊藻毒素-RR(MCRR)在不同动物肝脏和肾脏合作下的代谢机制。通过人工合成MCRR的谷胱甘肽代谢物(MCRR-GSH),腹腔注射至鲫鱼和大鼠体内,利用液相色谱串联质谱技术(LC-MS/MS)定量检测MCRR-GSH及其下游半胱氨酸代谢物(MCRR-Cys)在组织内的代谢动力学变化。在72 h的暴露实验中,实验组鲫鱼和大鼠体内均定量检测到MCRR-GSH和MCRR-Cys。MCRR-GSH在肾脏中的浓度显著高于其他组织(P0.05),鲫鱼和大鼠体内累积浓度分别是(0.161±0.001)和(0.116±0.005)μg·g~(-1)DW。同样的,MCRR-Cys主要分布于鲫鱼和大鼠的肾脏组织。鲫鱼肾脏中MCRR-Cys的浓度出现明显的波动,而肝脏和胆汁内的MCRR-Cys浓度却呈现出上升的趋势;大鼠肾脏内MCRR-Cys的浓度呈缓慢下降的趋势,浓度范围为(8.899±0.817)μg·g~(-1)DW至(3.336±0.263)μg·g~(-1)DW。基于以上结果推测,微囊藻毒素在肝脏和肾脏合作下的解毒过程为:MC在肝脏内经GSH结合作用生成的代谢物MC-GSH随血液循环转运至肾脏,在肾脏内MCGSH快速地转化为下游代谢物MC-Cys以促进排泄。     

太湖沼泽化评价方法的建立及应用

为了研究太湖的沼泽化现状,在考虑太湖生态类型空间分布多样性特征的基础上,遵循以水生植物为主、促淤效应为辅的沼泽化评价原则,选取水生植物类型、水生植物生物量、沉积速率、平均水深为指标,构建了沼泽化定量评价体系,并对太湖沼泽化综合指数进行分湖区计算.结果表明,太湖沼泽化程度可分3个水平:处于沼泽化盛期的东太湖,其沼泽化综合指数为2.81,为全湖最高;处于沼泽化前期的东部滨岸区、贡湖和南部沿岸区,其沼泽化综合指数分别为1.36、1.19、1.18;不存在沼泽化问题的梅梁湾、西部沿岸区及湖心区,其沼泽化综合指数分别为0.90、0.79、0.05.对沼泽化程度严重的东太湖有必要采取人工生物量控制、生态清淤、围网养殖规划等减缓沼泽化进程的治理措施.     

城市污泥中合成麝香的分布特征

对上海市15个污水处理厂外排污泥中合成麝香的污染水平及分布特征进行了研究,发现污泥中普遍存在佳乐麝香（HHCB）和吐纳麝香（AHTN）,干污泥中的平均浓度和浓度范围分别为2.92、 0.81～6.39和1.96、 0.35～3.11 mg·kg^-1;萨利麝香（ADBI）、粉檀麝香（AHMI）、酮麝香（MK）则为次要组分;这与日化产品中合成麝香的使用模式一致.污泥中8种合成麝香的总量在1.16～9.57 mg·kg^-1,与国外其它地区相比上海污泥中合成麝香的污染水平较低;污泥中合成麝香的浓度与进水中生活污水的比例、污水处理量以及污水处理工艺等因素有关.HHCB、AHTN和ADBI间存在良好的线性相关性,显示污泥中合成麝香有共同的来源特征.利用污泥中合成麝香的浓度估算了上海地区人均贡献量,并与欧洲的人均使用情况进行了比较;评价了污泥农用后对土壤可能产生的影响.     

生物滤池净化城市生活垃圾BMT发酵恶臭气体的研究

针对城市生活垃圾BMT过程中的恶臭气体,以堆肥为填料,在现场进行了生物滤池处理研究,分别测定了臭气的成分、臭气中TVOC浓度变化的规律、滤池的净化效率、填料中有机质、全氮、全碳、全磷和pH等特征,以及填料菌落数的变化. SPME-CC-MS的分析结果表明,恶臭气体中的主要有机污染物包括苯系物、萜烯和烷烃;臭气中TVOC浓度在发酵初期较大,而后逐渐减少,变化范围为68.3×10-6～3.3×10-6(体积分数),滤池净化效率范围为31,5%～84,8%;在4个月的运行过程中,填料中有机质、总氮、总碳、总磷的含量基本上保持在比较稳定的数值,而水溶性总氮增加了53.7%.水溶性总磷减少了19.6%,填料的pH值在初始经历了一个升高阶段后稳定在7.8左右;填料中细菌和霉菌的数量呈上升趋势,而酵母菌和放线菌的数量呈下降趋势,分别为初始填料的3.1、3.4、0.04、0.07倍.