凤眼莲对铜绿微囊藻生长及藻毒素与营养盐释放的影响

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研究,另外,也考察了短期共存下藻类营养盐释放与凤眼莲对藻毒素积累的情况.半连续共培养实验结果表明,凤眼莲能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,促进藻细胞的衰亡.虽然凤眼莲未对铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的电子传递产生影响,但减少了其光合系统中的藻蓝蛋白(PC)含量和藻蓝蛋白/别藻蓝蛋白(PC/APC)水平,10%和20%水体交换率处理的PC/APC水平第8 d时分别降至相应空白对照的54.93%±7.07%和55.81%±1.97%.凤眼莲对铜绿微囊藻形成了一定的氧化伤害,最终促进其抗氧化系统中超氧化物歧化酶比活显著下降,丙二醛含量显著提高,10%和20%水体交换率处理的丙二醛含量第8d时分别升至相应空白对照的2.95倍±0.074倍和2.22倍±0.086倍.凤眼莲通过促进蓝藻的衰亡和分解,加速了营养盐的释放.12 d内,可溶性总氮浓度回升到初始水平,而水体可溶性总磷的释放速度比氮营养盐更快.另一方面,凤眼莲并没有促进铜绿微囊藻毒素的生产,也没有使水体藻毒素含量显著提高.相反,和自然衰减不同,短期内显著促进了水体藻毒素的降解,第12 d时10%和20%水体交换率处理的水体藻毒素分别下降至12.07μg·L-1±0.63μg·L-1和11.36μg·L-1±0.04μg·L-1.而凤眼莲整株的藻毒素短期积累量(FW)仅为5.95 ng·g-1±0.76 ng·g-1.增加水体交换率能够在一定程度上减缓凤眼莲对铜绿微囊藻的伤害,减缓营养盐的释放速度,但对水体藻毒素消减的影响不显著.     

六价铬细菌还原的分子机制研究进展

工业化进程中铬(Cr)的广泛使用造成了严重的环境污染,其中Cr(Ⅵ)由于具有致癌、致畸变作用以及极强的水相迁移性使其成为Cr污染的主要形式,而Cr(Ⅲ)在环境中易形成沉淀且毒性较小,因此将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)被认为是一种有效的Cr(Ⅵ)污染治理策略.Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)可以通过化学反应或微生物转化,其中细菌介导的Cr(Ⅵ)还原是一种极具潜力的铬污染修复方式,具有反应温和、能耗低且无二次污染等特点,因此其还原过程的分子机制受到了越来越多的关注.本文总结了已发现的Cr(Ⅵ)还原细菌种类以及在污染治理中的应用,并详细阐述了Cr(Ⅵ)还原的分子途径和具体的功能蛋白,逐级深入的展示了目前已研究的Cr(Ⅵ)细菌还原的分子机制,对目前该领域存在的科学问题及未来的发展方向进行了归纳和总结.     

氨氮浓度及基质对附着藻类群落组成的影响

为了了解水体富营养化过程中附着藻类群落演替规律,本文设置了0.5、1.5、2.5、5、10 mg·L-15组氨氮浓度,利用显微计数法研究了5组氨氮浓度下菹草和载玻片上附着藻类群落组成.结果表明,将相同群落组成的附着藻类接种到不同氨氮浓度下进行培养,在低浓度氨氮条件下附着藻类群落以硅藻门的舟行藻、异极藻以及蓝藻门的色球藻为优势藻,在氨氮浓度较高时则以硅藻门的舟行藻和异极藻以及绿藻门的纤维藻为优势属;在相同氨氮浓度下,基质性质影响附着藻类优势种群个数,载玻片基质上附着藻类优势种群数量小于菹草上的种群数量,但当氨氮浓度较高时,基质不仅影响附着藻类优势种群个数而且还影响附着藻类优势种,载玻片上绿藻门的毛枝藻(65%)的丰度远远超过附着在菹草上毛枝藻(1%).表明氨氮浓度及基质种类影响附着藻类优势种群组成.     

美人蕉根系对不同基质结构水平潜流人工湿地水力特性的影响

为了研究植物根系对不同基质结构潜流人工湿地水力特性的影响,根据填料渗透系数,分别设置单层及多层基质结构潜流人工湿地小试实验系统,以美人蕉作为湿地植物,在植物栽种前与成熟后对两系统分别开展示踪试验研究.实验结果表明,美人蕉根系对于单层结构人工湿地水力特性有较明显的改善作用,有效体积从0.49提高到了0.53,短路值由0.60降低到0.41,水力效率提高最大由43%提高到59%.比较而言,植物根系对多层结构湿地有效体积和短路值有轻微负面影响,而对水力效率则有明显的改善作用(由64%提高到83%).此外,植物成熟后,两人工湿地系统中示踪剂回收率均有所下降,其中,单层结构湿地降低较显著,回收率由72%降到62%.可见,植物根系对系统水力特性有较大影响,应在人工湿地设计过程中给予考虑.     

黄海和东海海域溶解铋地球化学分布特征

结合大面调查,典型断面剖析及关键站位连续观测结果,研究了黄海和东海海域溶解铋的含量水平,时空分布特征及与生态环境的耦合关系,探讨其主要来源和影响因素.结果表明,表层海水溶解铋含量在0~0.029μg·L-1之间,平均值为0.008μg·L-1;底层海水浓度稍高,介于0.001~0.189μg·L-1之间,平均值为0.016μg·L-1.水平方向上,溶解铋低值分布与盐度所示长江冲淡水双支扩散特征吻合,表明其可示踪长江冲淡水路径;高值出现在黄海暖流和苏北沿岸流途经之处及长江冲淡水与沿浙闽沿岸水交汇之处,表明其分布受控于海流系统循环.垂直方向上,水体对流和涡动混合使近岸海水均匀混合,陆架区强潮混合锋面将近岸垂向混合区和离岸层化海水区分隔,阻挡了溶解铋向外输运,使锋区内溶解铋含量明显高于外海.周日内,溶解铋变化主要与潮汐、再悬浮作用和温盐跃层等海域特定水动力条件密切相关,与温度,盐度等环境因素波动尚未呈现明显关系.溶解铋与悬浮颗粒物显著正相关,表明其易从固相释放至水体,并确定由颗粒态转化为溶解态的最佳温度(22~27℃)、盐度(28~31)和pH(7.9~8.1).     

白云石石灰流化结晶污水除磷工艺

实验研究了白云石石灰流化床工艺除磷的可行性.石灰一方面可以提高水体的pH值并提供充足的Ca2+、Mg2+,另一方面可作为晶种加快结晶沉淀反应,提高磷去除效率,是一种廉价高效的药剂.设计了新型气体搅动式白云石石灰流化床结晶反应器,以模拟污水厂污泥厌氧消化上清液为处理对象,实验考察了药剂投加量、停留时间和曝气量对反应器运行的影响.结果表明:药剂投加量在600~650 mg·L-1、停留时间5.0 h及曝气量50 mL·min-1的条件下,可以获得较好的磷去除效果,去除率可达87.0%.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对产物进行了表征,发现磷主要以磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)两种形式去除;由于反应体系碱度较高,产物中混杂大量CaCO3.     

Ca2+与CO32-协同作用对MAP结晶法去除污泥厌氧消化液中磷的影响

以模拟厌氧消化液为处理对象,进行了磷酸铵镁(MAP)结晶实验,考察了p H值、CO2-3、Ca2+以及CO2-3和Ca2+共存对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对产物进行了表征.结果表明,随着p H值升高,磷的去除率显著提高,并在p H值为9.5时得到具有良好沉降性能的针状MAP晶体;CO2-3的存在会使磷去除率降低,在实验设定CO2-3浓度最大的条件下,磷去除率降低约17%,同时CO2-3会削弱Ca2+对MAP结晶反应的贡献,但并不改变MAP晶体形态和纯度;Ca2+存在则可以提高P去除率,但对MAP结晶反应抑制作用显著,当体系中n(Ca)/n(Mg)0.65,产物主要以无定形磷酸钙盐为主;在Ca2+与CO2-3共存的体系中,Ca2+可有效地消除CO2-3对除磷效果的影响,随着两者浓度的增加,产物Ca CO3含量增多,磷酸盐则主要以MAP形式沉淀.     

渭河陕西段潜流带沉积物重金属变化初步分析

为厘清潜流带沉积物重金属时空变化及与水量交换、沉积物颗粒结构间的关系,于2013年春夏两季对渭河陕西段5个研究断面66个测试点位沉积物的野外原位渗透系数、颗粒粒径、重金属含量进行分析.结果表明:影响渭河沉积物渗透系数的主要因素是沉积物粒径,同时沉积物垂向分层、排列组合也影响其渗透性能;沉积物重金属Cu、Zn、Pb、Cd质量分数在垂向上不同深度其含量大小不同,在时间上总体呈现春季夏季,富集系数(EF指数)分析结果显示春季Cu、Zn(除华县)、Pb(除眉县)、Cd富集严重且主要受人为输入源影响,夏季除Cd元素外,Cu、Zn、Pb的EF值均1.5,说明其含量主要来源于地壳和岩石圈的自然风化过程;Pearson相关分析发现粘土与粉砂(粒径0.075 mm)百分比与沉积物重金属质量分数呈弱相关,重金属粒径效应不显著,粒径不是控制重金属含量的主要环境影子;对单一重金属垂向不同深度含量进行相关性研究发现除Cd外,其余3种重金属在垂向上的相关系数均0.5(p0.01),说明单一重金属在垂向上具有同源性且存在相互迁移与转化.     

长江三角洲城市群人为热排放特征研究

基于常规可获取的能源、交通、人口等统计资料,利用“自上而下”的能源清单法,研究了2010年长江三角洲(以下简称“长三角”)城市群地区各类人为热排放量及其时空分布特征.结果表明:该地区人为热排放总量为1.4′1019J/a,其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%.上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放总量约占研究区域总量的71%.长三角城市群的人为热年平均排放通量为5.3W/m2,大部分地区介于5~30W/m2,城市高值区一般介于20~70W/m2,上海明显高于其他城市.为方便有关环境气候模式的输入,本文提供了人为热排放的网格化空间分布和简单的时间变化廓线.     

北京市北神树生活垃圾填埋场产甲烷菌的群落结构和演替规律

产甲烷菌是填埋场稳定化的关键微生物.以北京市北神树垃圾填埋场为采样地,钻井采集了填埋深度6~36.1 m,填埋时间2~15 a的垃圾样品.采用PCR检验其中产甲烷菌的种类,并基于QPCR技术获得的数据,研究了各类产甲烷菌随时间和深度的数量变化,及其与垃圾化学性质之间的关系.发现堆体内有机质含量基本稳定,p H呈弱碱性,符合产甲烷阶段的化学特性.检测出两类乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanosarcina),一类氢营养型产甲烷菌(Methanobacterials).随着填埋时间的延长,产甲烷菌呈现出先升高后下降的趋势,填埋9 a以上的垃圾中产甲烷菌群落结构趋于稳定.乙酸营养型的Methanosarcina为优势类群.三类产甲烷菌的含量与挥发性脂肪酸含量显著相关,与各类大分子有机质含量相关性很弱或不相关,表明产甲烷菌的数量受底物含量的影响,而在填埋2 a以上的垃圾中,大分子水解、发酵等作用对产甲烷菌影响微弱.