大辽河口及其毗邻区域水体反硝化功能基因的定量研究

近年来随着辽河口两岸经济的发展,大辽河水质受氮素污染越来越严重.反硝化作用是微生物介导的氮循环中一个重要过程,对河口水体中过量氮素的去除和富营养化的缓解意义重大.因此,开展大辽河口水体反硝化作用的研究尤为重要.以大辽河入海河段、大辽河河口和近岸海域为研究对象,采用实时定量PCR法对其进行了水体中反硝化细菌（以功能基因nirS、nirK和nosZ为主）的空间分布特征研究,并通过因子分析和冗余分析（RDA）研究了基因丰度与环境因子间的相关性.结果表明:①不同站位大辽河口及其毗邻区域的水样中nirK、nirS和nosZ基因的丰度变化范围分别为7.73×105~2.54×108、3.19×105~3.19×107、3.22×103~4.92×105 copies/L,各基因平均值大小表现为nirK > nirS > nosZ;3种基因中,nirK和nirS基因大多在调查河流的上游和入海口站位丰度较高,而nosZ基因丰度在河流段由上游到河口逐渐增高,且由河口到近海呈现降低的趋势.②大辽河口及其毗邻区域（nirK+nirS）/nosZ在3.23×101~1.76×103之间,平均值为454.77,表明存在较多的N₂O气体排放,特别是河口到近海区域.③ρ（As）、ρ（Cd）、ρ（Cr）、ρ（SiO₃2-）、ρ（NO₃-）、T、pH和盐度主导了大辽河口及毗邻区域水环境的整体状况,应继续关注主导因子对水环境的影响;水环境因子对反硝化功能基因丰度影响的相关性大小表现为ρ（DO）> ρ（TN）> ρ（NO₂-）> ρ（SiO₃2-）> ρ（Cd）> ρ（NO₃-）>盐度> ρ（As）> ρ（Cr）> T > ρ（Zn）> pH,蒙特卡罗检验得出无显著影响的因子,因此大辽河口及毗邻区域反硝化功能基因丰度是由各项环境因子相互作用、共同影响的结果.研究显示,水体中反硝化有关的微生物对环境的响应不同,各项环境因素共同控制了群落组成,为了更好地进行水体治理与保护,应持续关注水体中的反硝化功能基因.      

秸秆燃烧排放的正构烷烃及其碳同位素组成特征

为了探讨生物质燃烧过程中正构烷烃化学组成及其碳同位素的变化规律,对4种玉米秸秆进行了室内焚烧实验,用GC-MS和GC/C/IRMS方法对燃烧前后的样品进行测定.结果表明,秸秆中正构烷烃的碳数为C13~C35,分布形态为单峰型,主峰碳数为C31.正构烷烃的碳优势指数(CPI)值为1.1~5.3,平均碳链长度(ACL)为25.1~28.8.明火烟尘中正构烷烃的碳数为C14~C35,呈双峰型分布,2个主峰碳数分别是C18和C31.其CPI值为1.0~2.4,ACL值为23.0~26.8.正构烷烃单体碳同位素比值为-20.1‰~-33.5‰.闷烧烟尘中正构烷烃的碳数是C12~C35,CPI值为2.2~4.8,ACL值为26.6~28.9.其含量呈双峰式分布,2个主峰碳数分别是C22/C23、C31.正构烷烃单体碳同位素比值为-21.5‰~-32.5‰.在明火烟尘和闷烧烟尘中,正构烷烃的单体碳同位素组成与原秸秆中同碳数正构烷烃的差值分别为-13.8‰~5.4‰、-6.7‰~ -5.1‰.2种烟尘中正构烷烃的化学组成与碳同位素分布都与原玉米秸秆有着显著的差别.     

麦秸烟尘中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成

对6种麦草开展了燃烧试验,测定了烟尘(PM 2.5)中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成.结果显示,在明火PM 2.5中正构脂肪醇由C8~C32组成.其总含量为381.1~30178.6mg/kg,平均为10011.3mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为4.1%~69.6%、0.9%~9.8%、45.3%~92.8%.正构脂肪醇呈单峰型分布,C28是主峰碳(Cmax).其CPI值在25.8~133.0间变化,平均为56.1.在闷烧PM 2.5中正构脂肪醇由C8~C32组成.其总含量为944.4~135858.2mg/kg,平均为28160.2mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为2.4%~22.2%、0.6%~8.6%、70.8%~95.7%.正构脂肪醇的分布模式与明火PM 2.5的相同.其CPI值分布于23.1~266.6间,平均为82.4.明火PM 2.5中的正构烯烃由C17~C29组成.其总含量在67.1~733.0mg/kg之间变动,平均为261.8mg/kg.低碳数与高碳数正构烯烃的含量之比(L/H)为0.8~2.2,平均值为1.5.正构烯烃呈单峰式分布,Cmax以C24为主,C22次之.其CPI值分布于0.9~1.6之间,平均为1.2.闷烧PM 2.5中的正构烯烃由C16~C29组成.其总含量分布于273.9~862.4mg/kg之间,平均为574.1mg/kg.其L/H比值在0.5~2.2之间波动,平均值为1.6.正构烯烃的分布模式与明火PM 2.5类似,但Cmax以C22为主,C24次之.其CPI值的变化区间是1.0~2.1,平均值为1.2.C24/C28、C26/C28、C28/∑等指标对于识别气溶胶中麦草燃烧来源的正构脂肪醇具有参考意义.利用Cmax可区分麦秸在明火和闷烧条件下生成的正构烯烃.     

水中腐殖酸对Al13混凝除氟的影响

针对含氟矿井水中有机物含量较高的问题,使用混凝区域图研究了在腐殖酸(HA)存在的条件下Al13混凝除氟的效果及相关的影响因素;使用电喷雾飞行时间质谱(ESI-TOF-MS)、差分吸收光谱法(DOAS)和X射线光电子能谱分析(XPS)考察了HA与F在混凝过程中的竞争关系,且表征了Al13与F的络合产物;分析了HA影响Al...     

气升循环分体式膜生物反应器污水处理与回用技术

介绍了一种新型膜生物反应器———气升循环分体式膜生物反应器污水处理和再生回用技术。该技术膜单元和生物单元分置 ,生物单元和膜单元间的水力循环利用气升动力 ,无需循环水泵 ,系统具有维护方便、运行能耗低和建设投资省等特点。采用该技术处理生活污水和厕所污水 ,处理水质可达到建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ2 5 1 89)。给出了该技术处理生活污水和厕所污水的工程建设投资指标、水处理成本和水处理能耗指标 ,处理能耗 0 6～ 0 8kWh/m3 。该新型膜生物反应器污水再生回用技术具有良好的市场应用前景 ,技术经济可行。     

基于洪水过程的农业洪灾变化遥感快速评估模型及其应用

洪涝灾情的准确测度需要同时兼顾淹没区的面积大小和淹水时长信息。利用淹没区内由水和作物等多种地物所组成的"复合水体"不同于水体的波谱时间变化特性,将不同洪灾时期的水体指数和植被指数进行信息复合,以有效凸显水体和洪涝淹没区之间的影像差异,据此进行了灾初期、峰期和中后期等3个时次受淹范围的有效识别。在此基础上,根据洪涝灾情随着淹没时长而加重以及灾区内淹水时长非均匀分布的特性,建立基于淹没时长的受淹面积不等权参与的洪灾扩展动态度指数(Variation Index of Flood,VIF)和区域灾情比较指数(Comparison Index of Flood Disaster,CIFD)两种模型,并将模型应用于鄱阳湖区2016年夏季农业洪涝灾害的时空变化遥感监测。结果显示,应用上述两种模型不仅可以准确获取鄱阳湖区本次农业洪涝灾情的演变趋势,而且能够方便地对比分析区域内不同地方的受灾程度。鄱阳湖区在2016年6月23日~7月25日期间的洪涝灾情具有由弱增强再趋弱的特征,其VIF指数由初始阶段(6月23日~7月9日)的3.75降至后续阶段(7月9日~7月23日)的1.29;鄱阳县是研究区内受灾最严重的区域,其CIFD指数值居于研究区内各受灾县市之首,该县受灾总面积以及多次被淹的灾区面积均高于其他县市。     

采用草酸和EDTA去除农田土壤中砷和镉污染

以湖南、广西某As和Cd污染土壤为研究对象,以草酸和EDTA为淋洗剂,研究其在污染土壤样品中的淋洗情况,探讨淋洗剂浓度、淋洗温度对淋洗效果的影响。结果表明:淋洗剂为0. 3 mol/L的草酸对As淋洗率最好,洗脱率达到90%; 0. 02 mol/L EDTA对Cd淋洗率最好,洗脱率达到70%;采用正交实验探讨了草酸和EDTA联合对土壤样品淋洗效果的影响,草酸和EDTA组合淋洗As和Cd的洗脱率分别为80%和50%。草酸和EDTA单一淋洗效果优于组合淋洗,草酸和EDTA在土壤重金属淋洗过程中存在拮抗作用。     

稻草烟尘中有机碳/元素碳及水溶性离子的组成

选取我国6种稻草,通过自制的生物质焚烧装置模拟秸秆露天焚烧.采用Model 2001A热/光分析仪和ISC 2000/ISC3000离子色谱仪测定了阴燃、明燃烟尘中有机碳(OC)、元素碳(EC)与水溶性离子的含量.结果表明,明燃条件下稻草中OC排放因子(EFOC)均值为(6.37±1.86)g·kg-1,EC排放因子(EFEC)均值为(1.07±0.30)g·kg-1;阴燃条件下稻草中EFOC均值为(37.63±6.26)g·kg-1,EFEC均值为(4.98±1.42)g·kg-1.同一品种稻草燃烧排放出的PM、OC与EC变化趋势一致.明燃时稻草中的OC/EC均值为5.96,阴燃时比值均值为7.80,OC/PM几乎不受燃烧状态的影响,阴燃、明燃时EC/PM分别在0.06~0.08、0.08~0.11范围内,通过EC/PM比值可以初步判断燃烧状态的趋势,两种燃烧方式中排放的OC、EC相关性达到0.97,在0.01水平上相关性显著.阴离子中,Cl-含量最高,明燃时稻草中Cl-的排放因子均值为(0.246±0.150)g·kg-1,阴燃下为(0.301±0.274)g·kg-1,明燃时K+排放因子均值为(0.118±0.051)g·kg-1,阴燃时排放因子远低于明燃排放量,均值为(0.053±0.031)g·kg-1.水溶性Na+在阴燃条件下的排放因子均高于明燃状态下的排放.明燃条件下水溶性离子间的相关性比阴燃时显著.通过OC/EC比值可以将稻草与石化燃料及其他一些生物质燃烧区分开,而水溶性离子中的K+/Na+、Cl-/Na+比值也可以将稻草与一些树木类焚烧区别开来.     

玉米秸秆烟尘中正构脂肪酸的分子与碳同位素组成

在模拟的明火燃烧和闷烧条件下对4种玉米秸秆进行了焚烧试验,用GC/MS和GC/C/IRMS分别测定烟尘中正构脂肪酸的分子与碳同位素组成.结果表明,在明火烟尘中正构脂肪酸由C7~C_(34)组成,其平均总含量为13 895.0 mg·kg-1.其低碳数(≤C_(16))与高碳数(C_(16))正构脂肪酸的含量比(L/H)平均值为1.1.C_(18)/C_(16)、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、C_(24)/(C_(22)+C_(26))(CAR)的平均值分别为0.33、0.17、0.50、1.2.正构脂肪酸单体表现出以C_(16)、C_(24)为主、次峰碳数的双峰式分布模式.其碳优势指数(CPI)的平均值为4.5.在闷烧烟尘中正构脂肪酸由C_6~C_(34)组成,其平均总含量为50 183.7 mg·kg-1.L/H、C_(18)/C_(16)、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、CAR的平均值分别为1.3、0.33、0.20、0.60、1.6.也具有与明火烟尘相同的分布模式.其CPI的平均值为6.1.明火烟尘中C_(14)~C_(26)单体的δ~(13)C平均值在-21.0‰~-24.8‰之间变化,总平均值为-23.5‰.该值与玉米秸秆中对应值之差(Δ~(13)C)达-0.7‰.闷烧烟尘中C_(14)~C_(26)单体δ~(13)C平均值的变化范围为-21.8‰~-25.4‰,总平均值为-23.3‰.其Δ~(13)C值达-0.5‰.与玉米秸秆相比,两种烟尘中正构脂肪酸的分子组成和碳同位素组成均发生了明显的改变.L/H、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、CAR、δ~(13)C等指标可用于识别大气气溶胶中玉米秸秆燃烧来源的正构脂肪酸.     

腐殖酸对CaO2回收磷的影响

对于从废水中回收磷,研究了不同条件下腐殖酸(HS)对CaO_2除磷的影响。结果表明,当初始Ca/P=1.67或者pH=8时,CaO_2对P的去除率最低,腐殖酸对磷酸盐沉淀的抑制作用最明显,抑制磷酸钙沉淀的形成。而在Ca/P≥3.33或pH≥9时,腐殖酸对磷酸盐沉淀没有明显抑制作用。随着溶液初始pH值或Ca/P比值的增大,HS的去除率也随之增加,即溶液初始pH值和Ca/P比值的增加有助于降低HS对磷酸盐沉淀的影响。通过XRD分析发现磷酸钙沉淀的晶体结构会因为腐殖酸的存在而改变。