基于环境DNA宏条形码的太湖流域底栖动物监测与生态健康评价

大型底栖动物是生态环境监测和评估的主要目标生物类群之一。环境DNA宏条形码技术的发展为提高底栖动物多样性监测的通量、精准性、标准化程度提供了新的机遇,但该方法在我国尚未有流域尺度的应用先例,其结果的可靠性和对生态环境健康状况的指示性有待检验。率先将环境DNA宏条形码技术用于太湖流域65个点位的底栖动物监测和流域生态健康评价,并与同步进行的形态学监测结果进行了比较。结果表明:①环境DNA方法能检出更多的底栖动物类群,在科、属、种水平上检出的分类单元数分别是形态学监测结果的106%、132%、155%;②基于环境DNA技术的检测方法能够很好地识别形态学监测结果中的优势物种,检出的科级、属级分类阶元能够覆盖形态学监测结果中90%以上的生物量和个体数,同时包含60%以上的物种数;③两种方法对同一物种的检出频次显著相关(R²>0.7,P<0.0001),总体检出一致率达72.3%;④在底栖动物完整性指数(B-IBI)方面,环境DNA方法与形态学方法的计算结果显著相关(R²=0.235,P<0.0001),94%的点位的B-IBI等级划分误差在1级以内,且两种方法的计算结果在底栖动物完整性的流域空间格局描绘上高度重合。综上所述,环境DNA宏条形码技术在太湖流域底栖动物群落监测和评价中的整体应用结果表明,环境DNA监测方法结果可靠,将其进一步规模化应用有望显著提高我国水生态系统生物监测结果的准确性和生态健康评价的技术水平。     

基于DEMATEL-ANP的重大件船舶大风浪航行安全指标选取

为了改善重大件船舶在大风浪条件下航行的安全性,保证船舶、船员、重大件货物安全到港,在查阅大量文献、咨询专家并结合实际经验后,构建了重大件船舶大风浪安全指标体系。首次将DEMATEL-ANP(决策试验与评价实验室-网络分析法)方法引入大风浪安全领域,建立了重大件船舶大风浪航行安全的DEMATEL-ANP结构。通过DEMATEL方法计算了指标间综合影响矩阵,并绘制因果图对各指标进行分类。借助综合影响矩阵和重大件船舶大风浪安全指标体系,通过ANP方法梳理网络结构并计算了混合权重。确定了对安全影响较大的指标,并对其进行管控。通过与AHP方法的对比,表明该方法更加合理、客观地考虑了指标间的相互影响,提出的DEMATEL-ANP结构合理、可行,能够很好地应用于大风浪安全领域,对保证船舶安全具有一定的指导意义。     

基于多元统计分析的独流减河水质时空特征

为了解独流减河流域水质时空特征及污染物排放结构情况,准确掌握污染来源和防控重点,达到改善流域水质的目的,基于2017年独流减河流域9个监测断面的8个水质指标的监测数据,采用综合水质标识指数法进行水质评价,运用多元统计分析方法中的聚类分析和主成分分析开展水质时空分布特征及污染物来源解析研究.结果表明:独流减河流域水质时空特征差异显著,干流水质优于支流水质;时间维度划分为2个时段T1(1-3月)和T2(4-12月),T2时段水质优于T,时段,氨氮、总磷和阴离子表面活性剂是各时段的主要污染因子,畜禽养殖、农村居民生活为主要污染源,氟离子和CODCr分别是T1和T2时段的另外主要污染因子,代表工业电镀行业废水污染和耗氧有机污染.空间分布划为G1组和G2组,其中G1组主要位于中上游,主要污染因子为氨氮、总磷及阴离子表面活性剂,代表畜禽养殖和居民生活污染;G2组位于中下游,主要污染因子为化学需氧量、总磷和氟化物,代表城镇居民生活污染和工业电镀行业废水污染,G2组水体水质优于G1组.     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

莠去津降解菌HB-5的最佳产酶培养基及发酵条件

从农药厂废水中分离到一株降解莠去滓的节杆菌(Arthrobacter sp.)HB-5,以从该菌中提取到的降解酶对莠去津的降解率为指标,进行最佳产酶培养基及发酵条件的优化研究,对其产酶量进行了评价.通过正交试验和均匀试验,对细菌HB-5的发酵培养基进行了优化研究.运用SAS软件进行结果分析,所获优化培养基配方为:蔗糖3.0g·L-1,莠去津0.38g·L-1,K2HPO40.5g·L-1,KH2PO41.2 g·L-1,MgSO4·7H2O 1.2g·L-1,NaCl 0.1g·L-1,微量元素溶液3.8mL·L-1.得到菌株培养的最佳优化条件为:菌株发酵液培养时间为48h.接种量为2%,发酵液初始pH值为9,250mL三角瓶中装液量为80mL经优化后,降解酶对莠去津的降解率(91.64%)比原培养基(40.67%)提高了125%.     

生物强化工程菌的构建及其在石化废水处理中的应用

为解决石化废水在低温下生化处理效果差的难题,通过石化废水厂二沉池出水的 GC-MS 分析.确定了石化废水中的特征污染物,在此基础上进行了生物强化工程菌的筛选、驯化与构建.同时,为验证投加工程菌的生物强化技术处理石化废水的效果,开展了二级 A/O 工艺处理低温石化废水的中试研究.结果表明,工艺稳定运行期间,在进水水质波动较大(COD=370～910mg·L-1.NH 4-N=10～70mg·L-1)、水温低于13℃的情况下,出水COD和NH 4-N 平均浓度分别在 80mg·L-1和8mg·L-1左右,水质优于污水综合排放标准(GB8978-1996)中表2 一级标准.经对中试装置出水的 GC-MS 分析可知,难降解有机污染物的种类为由未经生物强化的68种减少到32种,绝对石油烃含量、苯系物、卤代物等的含量较未强化的系统都有大幅度地下降.因此,经生物强化后,系统对难降解有机物的处理能力大大地增强,生物强化技术应用于低温石化废水的处理是有效的、可行的.     

一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化能力

利用驯化活性污泥的方法筛选出一株好氧反硝化细菌G3,该菌在碳源充足且溶解氧为(4.0±1.0)mg·L-1条件下,24h内对NO-2-N积累量为12.03 mg·L-1,对NO-3-N的去除率为91.09%.扫描电镜观察其形态特征为(0.4～0.6)μm×(1.2～2.0)μm的短杆菌.16SrDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri的相似性为100%.利用MEGA软件对该菌株与已报道的相关微生物进行系统发育分析,并克隆出与好氧反硝化相关的周质硝酸盐还原酶的亚基napA基因,初步判定筛选菌株具有周质硝酸盐还原酶.     

基于16S rDNA不同靶序列对厌氧ABR反应器微生物多样性分析的影响

在反硝化抑制硫酸盐还原菌的研究中,探讨了不同引物扩增16S rDNA靶序列对厌氧ABR反应器的活性污泥DGGE图谱多样性的影响,从反应器中提取污泥总DNA,以4对通用引物341F/534R、968F/1401R、63F/534R、341F/926R扩增16S rDNA序列,对指纹图谱的分辨率和种群多样性进行分析.研究表明,采用PBS洗涤污泥和超声振荡有利于硫酸盐还原污泥总DNA提取;不同引物DGGE图谱分析,群落多样性存在显著的差异,341F/534R和968F/1401R的靶序列分离效果较好,341F/926R分离效果一般,63F/534R分离的效果最差.341F/534R的DGGE图谱中条带丰富,多样性最好,968F/1401R的DGGE图谱次之,341F/926R的DGGE图谱条带一般,63F/534R图谱条带最少,多样性也较差.建议DGGE分析厌氧活性污泥样品时,同时采用引物341F/534R和968F/1401R是比较适宜的.     

玉米对受污染河道复合沉积物的修复

为减轻城市河道沉积物的受污染程度,利用温室盆栽玉米对其中的污染物进行了修复研究试验.结果表明,玉米体内累积最多的重金属是zn,占沉积物中Zn总量的56.69%,其中地上部分为1 985.56 mg·kg-1,占沉积物中Zn总量的30.16%,其余重金属(Pb、Cu、Ni、Cd)均为地上部分小于地下部分;Cd在玉米地上部分的累积量为2.33 mg·kg-1,为沉积物中Cd总量的40.10%;地上部累积的Zn、Pb、Cu和Ni等重金属数量与其离子交换态量显著相关,与重金属总量相关性不明显.种植玉米后沉积物中大分子有机物逐渐向小分子过渡,有效降低了有机物的污染.玉米的根际作用增加了沉积物中的微生物和酶活性.种植玉米较好地修复了受污染河道复合沉积物.     

新型氨化菌丝体吸附剂的制备及吸附典型内分泌干扰物的研究

以产黄青霉(Penicillium chrysogenum)菌丝体为原料,通过2步化学反应将含有大量氨基的聚乙烯亚胺(PEI)嫁接到菌丝体表面,优化反应条件,得到最佳的氨化菌丝体吸附剂.该氨化吸附剂的等电点为pH 10.2,是一种表面带正电荷的菌丝体吸附剂,能有效吸附水中的阴离子内分泌干扰物五氯酚钠(PCP)、2,4二氯苯氧乙酸(2,4-D)和全氟辛烷磺酸钾(PFOS).3种污染物的吸附等温线符合Langmuir方程,15℃时最大吸附量分别为342.9、234.1、1725.6 mg/g.热力学计算表明,3种污染物的吸附均是自发发生的,2,4-D和PFOS的吸附是吸热反应,而PCP是放热反应.