环境中铝来源、铝毒机制及影响因子研究进展

铝是地壳中含量最多的金属元素,随着铝在人类生产生活中大量生产和使用,包括铝盐絮凝剂在水处理/湖泊治理中的广泛应用以及环境酸化,越来越多的铝进入生态系统,给许多生物带来毒害效应。文章综述了生态系统中铝的来源,铝毒对藻类、鱼类、植物和人体的毒害机制及影响铝盐迁移转化和毒性的主要因子,并提出建议和展望。在陆地生态系统中,铝主要以金属铝、氧化铝、铝盐化合物、含铝矿石等形态存在;水生生态系统中,铝主要以无机单体铝、无定型絮状物Al(OH)3和聚合铝等形态存在。铝抑制酸性磷酸酶活性或影响营养的利用对藻类群落结构组成和藻细胞产生影响。通过引起离子调节和呼吸紊乱,铝对鱼类组织器官、生长发育和生理代谢具有剂量毒性作用。铝在人体蓄积后,对神经、骨骼、肝脏、免疫系统等产生不同程度的损害。植物铝毒机制主要包括:(1)对根系细胞分裂及伸长的抑制;(2)对植物营养物质吸收的抑制;(3)对植物体内关键酶代谢的抑制;(4)对遗传物质及细胞结构的损伤等。影响铝毒的因子主要包括p H、Al~(3+)形态及浓度、环境温度、水体硬度、溶解性有机物种类及含量、结合配体浓度等。因此,人类生产生活中应合理科学使用铝制品,严格把控饮用水及食品中铝浓度标准。工业水处理中应加快研发应用高效环保的大分子聚合/微生物絮凝剂,控制水处理厂出水残余铝浓度。由于铝是两性元素,且水环境中铝越来越多,建议进一步研究铝盐在碱性环境中的毒性作用以及铝盐对水生植物、底栖动物的毒性作用。     

杭州西湖湖湾生物硅沉积测定与营养演化的过程

选择杭州西湖3处湖湾——茅家埠、乌龟潭、浴鹄湾作为研究对象,通过3处湖湾多点浅钻的表层沉积物生物硅质量分数测试,通过底泥分析西湖疏浚与水环境治理措施的效果。研究发现：对照西湖沉积速率（4mm／a）,3处湖湾表层沉积物中生物硅质量分数高低依次为茅家埠、乌龟潭与浴鹄湾。近10年来不同湖湾沉积物中生物硅沉积含量相差较大,这一时期正对应着西湖综合环境整治工程。对西湖3个湖湾表层沉积物中生物硅质量分数研究表明：西湖水体中的氮、磷、硅促进了硅藻的生长与硅的消耗,不同湖湾之间生物硅沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明：对照东湖沉积速率（约0.33 cm·a-1）,在底层41～50 cm（1860—1890年）与31～40 cm（1890—1920年）,东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm（1920—1950年）,人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm（1980—2010年）、11～20 cm（1950—1980年）中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明：人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

水生植物化感抑藻作用机制研究进展

富营养化引起的藻华问题是当前许多水体面临的重大环境问题。化感抑藻现象的发现为这一问题的解决提供了一种新思路。目前,已发现很多水生植物具有化感抑藻效应,通过恢复受污染水体的水生植被群落来进行水体修复的工程案例逐渐增多,但对水生植物抑藻机制的研究还不够深入,化感作用机理的揭示对于藻生理生态研究和水华的控制有重要意义。文章主要从生理生化的角度介绍最近几年水生植物及其化感物质的抑藻机制研究进展,指出化感物质可能的抑藻机制,包括:化感物质对细胞膜,呼吸作用和光合系统Ⅱ(PSⅡ)造成影响,化感胁迫后胞内活性氧(ROS)水平升高而导致藻氧化胁迫,NO作为化感作用的信号分子,介导藻细胞的程序性死亡。不同化感物质作用靶点的探寻,化感物质在胞内转化途径,化感物质介导信号分子调控网络以及化感物质诱导的程序性死亡的研究将会是今后化感抑藻机理研究的重要方面。     

长江中游典型饮用水水源中药物的时空分布及风险评价

采用固相萃取-高效液相色谱/串联质谱方法,分析长江中游典型饮用水水源中药物的季节变化和空间分布;结合风险熵方法,评价其对水生生物的生态风险.结果表明,80%的目标药物在饮用水水源中检出,浓度平均值在0.07～13.00 ng·L^-1之间,与国内报道的其他饮用水水源相比,检出浓度处于中等偏低水平.不同药物表现出不同的时空分布,一般冬季的检出水平高于夏季,上下游之间没有显著性差异,可能与药物的季节性/区域性使用排放、流量对稀释作用的影响和温度对生物降解的影响有关.与新冠肺炎疫情前相比,长江中游典型饮用水水源中药物检出浓度较低,原因可能在于疫情防控一定程度上减少药物的使用排放,以及较高的降水量和径流量加强水流的稀释作用.目标药物特别是抗生素对水生生物（特别是藻类）具有中等或低风险,考虑到药物的生态风险、遗传毒性以及抗生素抗性基因的潜在风险,建议加强水环境中药物的调查、评估、治理和管控.     

不同C／N下人工湿地的脱氮效果及其强化措施

以人工湿地为研究对象，分析了不同C／N下人工湿地的脱氮效果。结果表明，C／N为10时，TN、NO2-N和COD平均去除率分别为（75．36±10．55）％、（86．34±9．23）％和（67．60±4．10）％，都显著高于其他2组系统（P=0．006、0．001、0〈0．01）；随着C／N的增加，NO3-N去除率呈现出上升的趋势；NH4-N刚好相反，C／N为1时，明显要高于其他2种情况（P=0〈0．05），平均去除率为（65．42-1-14．31）％。针对C／N为1时人工湿地脱氮效率较低（51．294-14．48）％的情况，对系统进水采取了添加一定量好氧反硝化细菌固定化小球并曝气12h的强化实验措施。结果发现，强化实验条件下TN、NOr-N和N03-N去除率均提高了10％以上，且都要明显高于非强化实验条件（P：0．003、0、0〈0．01），同时NH4-N和COD去除率没有明显差异，研究结果表明，从微生物角度对系统进水进行前处理有助于提高人工湿地脱氮效率。     

不同氮磷营养条件下铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）对正磷酸盐的蓄积效果

铜绿微囊藻是中国湖泊、水库及其它水域生态系统发生、形成富营养化危害的主要藻类。采用了直接显色法对单细胞铜绿微囊藻（〖WTBX〗Microcystis aeruginosa〖WTBZ〗）蓄积正磷酸盐的浓度进行测定，并与传统测定方法进行比较。直接显色法测定的磷浓度值减去溶液中可溶性磷浓度值即得到铜绿微囊藻蓄积的磷浓度值。对用不同处理方式处理过的铜绿微囊藻藻液进行过滤显色和直接显色测定，结果表明聚磷酸盐(正磷酸盐)在铜绿微囊藻体内不是游离存在，而很可能是与细胞内某一活性部分结合。在确立测定方法的基础上，研究了以修改了的MⅢ培养基为基本培养条件，改变氮磷浓度对产毒铜绿微囊藻（FACHB942）蓄积正磷酸盐效果的影响。结果显示，①氮磷比不变时，随着起始磷浓度的增加，铜绿微囊藻对正磷酸盐蓄积量也逐渐增加，成明显正相关；②氮浓度不变时，铜绿微囊藻对正磷酸盐的蓄积效果与磷浓度正相关；③而同一磷浓度下，铜绿微囊藻对正磷酸盐的蓄积效果与氮浓度负相关，但氮浓度超过21 mg/L时，氮浓度对于铜绿微囊藻蓄积磷的效果影响变得不规则。     

人工湿地生物堵塞研究进展

人工湿地生物堵塞是指由于微生物代谢过程中分泌大量胞外聚合物与水体中的有机物形成高含水量、低密度的胶状淤泥而堵塞基质床的现象。文章在综述生物堵塞形成过程及机理的基础上进一步分析讨论了生物堵塞的主要影响因素(废水特性、基质特性和级配、湿地植物搭配、运行方式)和生物堵塞原位缓解缓堵解堵技术(停床轮休、原位化学解堵、原位生物解堵),最后总结了当前尚未解决的关键问题,对今后生物堵塞的研究及防堵解堵技术进行了展望。     

复合垂直流构建湿地净化污水机制研究 I微生物类群和基质酶

构建湿地是20世纪70年代才蓬勃兴起的一种处理污水的方式,由于其造价和运行费用低,净化效果稳定,越来越引起各国的兴趣和高度重视.现已广泛应用于城市生活污水、工业污水和农业污水的控制,有着十分广阔的应用前景.虽然关于构建湿地净化污水的研究已有不少报道,但关于湿地基质中的微生物类群和基质酶在污水净化中的作用仍不清楚.通过对生长在复合垂直流构建湿地和天然环境条件下菰和石菖蒲根区微生物类群数量及其根区基质酶活性的测定发现:同种植物在复合垂直流构建湿地根区微生物的数量比天然条件下的要高,特别是硝化细菌和反硝化细菌的数量,最高可达3个数量级以上;同时复合垂直流构建湿地中不同植物根区的酶活性有较大差别,这为研究复合垂直流构建湿地净化污水的机理和以酶活性强弱作为净化效果的评价指标提供了科学资料,为进一步研究提供了一条新思路.     

新型厌氧处理反应器的发展及应用

厌氧反应器是应用于污水处理的一种生物处理系统。因其运行费用低，能耗少且可产生有用副产物等优点在世界范围内得到了广泛的研究与应用。本文对厌氧反应器的由来，发展与应用进行了较系统的论述，重点介绍了新型厌氧反应器的研究与应用前景；认为目前应用的是以高速厌氧反应器为代表的工艺，但必须提高系统的稳定性，缩短系统的启动周期；同时应完善适宜于处理需高温厌氧处理的废水，低浓度有机废水以及高浓度有毒物质废水的反应器。新方法或新材料如膜技术的应用以及分级“多相”厌氧反应器可能在将来的废水处理中发挥作用。此外厌氧反应器与其他废水处理系统组成的厌氧－好氧系统，厌氧－湿地系统等综合处理系统更拓展了其应用范围。在我国这样能源短缺，资金不足的发展中, 有效又价廉的厌氧处理反应器特别适合我国国情。