超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

不同水分梯度下UV-B辐射对2个稻田土壤碳氮转化的影响

UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响与土壤物理化学性质有关,为明确土壤水分状态对UV-B辐射的影响,以有机质含量不同的两个水稻土(有机质含量低的记为L,高的记为H)为研究材料,在室内研究了含水量为25%(W1)、50%(W2)和100%(W3)时,UV-B辐射对土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及累积净矿化氮量的影响.结果表明:120 h后,与避光(对照,CK)相比,UV-B辐射显著降低了土壤TOC的含量(P0.05);UV-B辐射下,水分从低到高,L土壤的TOC分别降低了9.9%、4.5%和6.3%,H土壤降低了10.9%、5.6%和6.3%.但与对照相比,UV-B辐射却促使土壤DOC增加;且在UV-B辐射下水分为100%的处理中,土壤DOC含量高于25%和50%的处理,120 h时,L土壤的DOC分别增加了21.5%(W1)、9.4(W2)和26.3%(W3),H土壤分别降低了26.7%(W1)、14.2%(W2)和33.8%(W3).与对照相比,UV-B辐射使NH_4~+-N含量有所下降;且在UV-B辐射中,NH_4~+-N含量的变化幅度在不同水分条件下的整体表现为W1W2W3.较对照处理,UV-B辐射促进NO_3~--N的累积,NO_3~--N变化幅度在不同水分条件下的表现为:W1W3W2.24 h后与对照相比,UV-B辐射对土壤累积净矿化氮量有显著影响(P0.05),且UV-B辐射下累积净矿化氮量在不同水分之间差异显著(P0.05).这表明光降解在土壤有机质的稳定中扮演着重要角色,UV-B辐射会加速土壤有机碳的损失,影响土壤矿质态氮的转化,且水分不同,UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响存在一定差异.     

北京冬季大气中多溴联苯醚的污染水平和分布特征

2010年11月至2011年2月利用聚氨酯泡沫(PUF)大气被动采样技术采集了北京市海淀、朝阳、丰台、石景山、昌平、大兴、通州等区域的大气样品,采用高分辨气相色谱/高分辨质谱联用法(HRGC/HRMS)分析了其中13种多溴联苯醚(PBDEs)同族体的污染浓度和分布特征.结果表明,北京大气中PBDEs总含量(Σ13PBDEs)为0.97~41.1pg/m3,平均值为7.85pg/m3.在区域分布规律方面呈现东南地区的采样点污染物浓度明显高于西北地区,工业地区和人口密集的商业地区明显高于郊区和背景对照区的分布特征.     

Fenton联合微波/超声波预处理凤眼莲和甘蔗渣及其酶解产糖工艺

选取凤眼莲和甘蔗渣为代表性木质纤维素,以Fenton联合微波/超声波的化学-物理方法,对2种生物质进行预处理,并进行基质化学组分和基质特性、酶解产糖特性及其相互关系研究。对凤眼莲来说,最佳的Fenton-微波预处理为420 W微波预处理3 min+Fenton预处理,预处理后基质的72 h酶解还原糖产率为33.18%;最佳的Fenton-超声波预处理是360 W超声波预处理40 min+Fenton预处理,预处理后基质的72 h酶解还原糖产率为32.61%。甘蔗渣最佳预处理条件分别为:420 W微波预处理3 min+Fenton预处理和480 W超声波预处理50 min+Fenton预处理,预处理后基质的72 h酶解还原糖产率分别为26.47%和24.05%。预处理后样品的保水值相比原料均有提高,纤维素和半纤维素的含量之和也有提高,两者与生物质样品的预处理强度及72 h酶解还原糖产率呈正相关,但预处理前后生物质的结晶度指数与72 h酶解还原糖产率并无明显相关。     

华中地区水旱轮作模式下水稻季施氮肥对油菜季施氮肥土壤N2O排放的影响

设置了水稻季与油菜季均不施用氮肥(N0-0);水稻季施用氮肥150 kg·hm-2(以N计,下同),油菜季不施用氮肥(N150-0);水稻季与油菜季均施用氮肥150 kg·hm-2(N150-150);水稻季不施用氮肥,油菜季施用氮肥150 kg·hm-2(N0-150)4种施肥处理,采用静态箱/气相色谱法对旱作油菜季N_2O的排放进行了原位观测(2016年9月—2017年4月),研究了华中地区水旱轮作模式下水稻季施肥对油菜季土壤N_2O排放的影响.结果表明,油菜季N_2O排放主要集中在施基肥后1周内.N0-0、N150-0、N150-150和N0-150处理N_2O排放通量变化范围分别为-10.81~181.26、-20.48~95.61、-8.87~638.56和-21.76~827.86μg·m-2·h-1,平均排放通量分别为4.58、3.89、21.06和27.24μg·m-2·h-1,N_2O累积排放量分别为0.20、0.17、0.92和1.19 kg·hm-2,施氮肥处理(N150-150和N0-150)N_2O排放量显著高于不施氮肥处理(N0-0、N150-0)(p0.05).N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤孔隙充水率(WFPS)具有显著正相关关系(p0.05);N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤可溶性有机氮(DON)和无机氮(NO-3-N和NH+4-N)具有显著正相关关系(p0.01).以上结果表明,油菜季N_2O排放与稻季施用氮肥无关,施氮肥对土壤活性氮含量的影响是导致N_2O排放差异的主要原因,而土壤孔隙充水率也是影响油菜季N_2O排放的重要环境因子.     

喜马拉雅山区葇籽草和棘豆样品中PCBs、PBDEs和PCDD/Fs的分析

应用同位素稀释-高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)法分析了喜马拉雅山区海拔5000 m以上的葇籽草和棘豆样品中多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)和二噁英(PCDD/Fs)的含量.这两种植物样品中污染物含量与世界其它偏远地区的水平基本保持一致.其中PCBs的总含量在1.94—3.62 ng.g-1干重(dw)范围内,平均值为2.60 ng.g-1dw;PCB-28和PCB-52的浓度明显较高,约占7种指示性PCBs总量的90%以上.14种PBDEs的总浓度在83.3—142 pg.g-1dw之间,平均值为116 pg.g-1dw;除BDE-85、-138、-154,以及高溴代的BDE-190和BDE-209未检出外,其它9种单体均有不同程度的检出,且以低溴代的BDE-28为主,含量占45%以上.样品中PCDD/Fs基本上未检出.由于样品采集点位于喜马拉雅山人迹罕至的珠穆朗玛峰北坡地区,周围并无工业污染源,因此植物样品中PCBs及PBDEs可能是污染物发生大气长距离传输和生物富集的结果.     

沉水植物对阿特拉津胁迫的毒理响应

为揭示在阿特拉津胁迫下沉水植物生长及其与谷胱甘肽代谢途径的关系,通过培养实验研究了沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对0、0.5、1.0和2.0 mg·kg~(-1)阿特拉津的吸收特性,并对不同培养时期沉水植物的鲜重、总谷胱甘肽含量(T-GSH,即还原型谷胱甘肽GSH和氧化型谷胱甘肽GSSG之和)、GSH/GSSG比值及其形态变化、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性进行了测定。结果表明:沉积物阿特拉津初始浓度越高,植物体内阿特拉津浓度也越高。在培养60 d内,添加的阿特拉津对2种沉水植物的生长均产生显著抑制作用(P0.05)。在阿特拉津胁迫60 d后,各处理植物体内GSH/GSSG比值有所回升,其GR和GST活性均高于空白对照组。处理组植物体内GR和GST活性在30 d时达到最高值。与此同时,GSH脱去谷氨酸后能与阿特拉津形成共轭物。以上结果提示,≤2 mg·kg~(-1)阿特拉津在培养前60 d内会对植物生长产生抑制,但在90 d时植物会从伤害中恢复过来。沉水植物体内的谷胱甘肽在GR和GST作用下,对阿特拉津及其产生的活性氧具有一定去除作用,并通过控制酶活使植物体保持一定的GSH含量;另一方面,GSH可以与阿特拉津结合形成新的共轭物,以此缓解阿特拉津对沉水植物的毒害。     

添加葡萄糖、乙酸、草酸对红壤旱地土壤氮素矿化及反硝化的影响

为进一步理解红壤旱地土壤中碳源与土壤氮养分之间的耦合作用机制,以华中地区典型红壤旱地土壤为研究对象,运用静态培养法,设置室内培养试验,研究了添加葡萄糖、乙酸、草酸3种碳源对红壤旱地土壤中氮素矿化及反硝化的影响.结果表明,在25℃好氧培养下,不同碳源的添加对土壤氮素转化的影响具有较大差异.具体表现为:与对照处理(CK)相比,添加葡萄糖在整个培养期间内显著地促进了土壤可溶性有机氮(DON)含量的减少(p0.01),在培养第1 d,添加葡萄糖显著地促进了氧化亚氮(N_2O)的排放、硝态氮(NO_3~--N)含量的减少(p0.01);添加乙酸也显著促进了上述过程(p0.05),但促进作用没有葡萄糖强烈;而添加草酸对上述过程的促进不显著.30 d培养结束后,葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的DON含量分别为14.84、19.46和23.47 mg·kg~(-1),比CK处理(24.20 mg·kg~(-1))分别减少了38.68%、19.59%、3.02%;葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的NO_3~--N含量分别为8.77、13.89和20.42 mg·kg~(-1),比CK处理(17.23 mg·kg~(-1))分别减少了49.10%、19.38%和增加了18.51%.研究表明,碳源的可利用性是促进土壤氮素矿化和反硝化的关键因素.     

全氟辛烷磺酸（PFOS）急性暴露对斑马鱼鳃显微结构的影响

采用光镜和电镜的方法,探讨了高浓度全氟辛烷磺酸(PFOS)急性暴露对斑马鱼(Danio rerio)鳃显微结构的影响.暴露组PFOS浓度分别为0.5、1、2mg·L-1,同时设对照组,连续暴露7d,取鳃制备石蜡切片,进行光镜和扫描电镜观察.结果表明,7d后PFOS暴露组斑马鱼鳃部均有不同程度的损伤,石蜡切片上可观察到暴露组鱼鳃上皮细胞坏死脱落,鳃小片断裂或融合,并伴有鳃丝充血,且病变程度随PFOS浓度的升高而加重;扫描电镜下可观察到暴露组鱼鳃鳃丝表面分泌物增多,鳃丝细胞脱落或水肿,鳃小片前端细胞破损.高浓度PFOS急性暴露可在短期内对斑马鱼鳃组织造成严重损伤,且损伤程度存在剂量依赖效应.     

滦河流域大型底栖动物生物完整性指数健康评价

生物完整性指数能够综合反映河流健康状况,是管理者制定科学保护恢复策略的有效评价工具。为全面了解滦河流域水生态健康状况,于2016年10—11月在滦河流域布设53个采样点,同时监测环境数据和大型底栖动物物种数据。通过构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)体系,对53个采样点进行生物完整性健康评价。B-IBI计算结果显示,滦河流域53个采样点中,"健康"和"亚健康"等级共有24个,"一般"等级有12个,"差"等级有10个,"极差"等级有7个。"健康"和"亚健康"的采样点多分布在承德市上游和冀东地区的部分干流和支流,而中下游大部分采样点表现为"差"和"极差"的健康状况。非参数检验结果显示,参照点B-IBI要显著高于受损点,表明所构建的B-IBI评价体系适用于在滦河流域开展河流健康评价。