城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态转化

城市污泥是一种富含作物生长需要的多种养分的生物固体废弃物,但重金属问题又成为影响污泥农用的关键因素,而重金属的生物活性、迁移性及毒性不仅取决于总量,很大程度上取决于其存在的形态.该实验通过调节城市污泥的水分和C/N比,利用笔者所在课题组自行开发的好氧堆肥反应器进行城市污泥堆肥处理,经过为期20 d的好氧堆肥处理,研究堆肥前后污泥中的重金属总量和化学形态的变化.实验结果表明:堆肥处理由于添加能源调理剂等,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了农用污泥污染物控制标准;同时堆肥也改变了重金属的化学形态,降低了剧毒性的Cd的生物有效性.对污泥及堆肥的重金属形态研究发现:大部分重金属主要以残渣态形式存在,生物毒性很小,农用时的重金属污染度也很低.     

TCLP法评价酸性矿山废水污染稻田土壤重金属的生态风险

采用美国最新的法定重金属污染评价方法TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure,TCLP)法对粤北大宝山矿山下游受酸性矿山废水长期污染的稻田土壤的重金属(Cd、Zn、Pb、Cu)污染状况进行评价,以国际规定的TCLP法标准评价重金属生态环境风险.结果表明,TCLP试剂提取的土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn含量分别在0.02～0.58、1.42～38.07、0.16-31.01和1.84～75.29 mg·kg-1之间.酸性矿山废水污染稻田土壤不同程度地受到Cd、Cu、Pb、Zn的污染,其中以Pb、Zn污染最为严重,其次为Cu污染,Cd污染程度最轻.     

芦苇化感物质EMA对铜绿微囊藻生理特性的影响

研究了芦苇产生的化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA)对铜绿微囊藻呼吸作用、光合作用和抗氧化酶体系的影响.结果表明,在实验条件下,EMA能提高铜绿微囊藻的呼吸速率,使培养瓶中的CO₂浓度升高;降低铜绿微囊藻的光合作用速率,促进了铜绿微囊藻叶绿素a的降解,使其含量降低;较低浓度的EMA提高了铜绿微囊藻的过氧化物酶、超氧化物歧化酶和脱氢酶的活性,而更高浓度的EMA则显著降低了这些酶活性(α=0.05).高浓度EMA抑制铜绿微囊藻的抗氧化酶体系并促进藻类叶绿素的降解可能是其抑藻机理之一.     

菜园土壤磷素解吸模型与淋溶流失预测

为减少菜园土壤P面源污染,通过土壤解吸试验和种植叶菜的盆栽渗漏水收集试验,得到土壤P解吸模型,并建立解吸特征值与土壤渗漏水P浓度的关系.6种供试土壤的解吸试验表明,土壤镉解吸模型需经过修正才能较好地拟合土壤P解吸曲线,并求得土壤P可解吸量Q、土壤溶液初始P浓度和缓冲系数等解吸特征值.提出"双速率转折点"概念预测土壤P流失潜能,当耕层土壤P解吸特征值超过"双速率转折点"时,土壤渗漏水P浓度将以非线性形式显著增加.若以城镇污水处理厂污染物排放标准的二级标准(3mg/L)作为土壤渗漏水P的限值,则Q(水土比为20:1时的水溶性P)应<10.5mg/kg,并进一步得出各土壤的"环保施肥量".     

低聚木糖作为调理剂对土壤微生物和酶的影响

针对集约化农业过量施入化肥农药等引起的土壤质量退化问题,采用造纸黒液废物提取的低聚木糖作为土壤调理剂。通过室内土壤培养,研究不同低聚木糖施用量(0.01%、0.05%、0.1%和0.2%)对土壤微生物数量和脲酶活性的影响。通过番茄盆栽实验,并设置添加0.1%商品生物有机肥处理作比较,研究不同低聚木糖施用量对土壤微生物量氮磷、脲酶和磷酸酶活性的影响。结果表明,低聚木糖可以提高土壤细菌、放线菌数量、土壤脲酶和磷酸酶活性。低聚木糖也显著增加番茄各生长期土壤微生物量碳和磷含量,其中开花期时低聚木糖的促进作用最为明显。所有剂量处理中,以0.05%的低聚木糖添加量处理效果最为明显,且该处理效果也优于添加0.1%生物有机肥处理。低聚木糖作为土壤调理剂,能显著提高土壤微生物数量和酶活性,改善土壤生态系统,提高土壤质量,在农业上具有广阔的应用前景。     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.     

泥膜混合MBBR系统自养脱氮工艺的启动研究

为了加速厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集,解决自养脱氮工艺启动缓慢的问题,在短程硝化絮状污泥反应器中投加含有少量AnAOB的悬浮填料,构建泥膜混合移动床生物膜反应器(MBBR)系统,探讨该系统在自养脱氮启动中的作用. 结果表明:①在温度为20~30 ℃、pH为7.8~8.2、DO浓度为0.2~0.9 mg/L的条件下,经45 d的运行,成功富集AnAOB. 通过调整运行模式和曝气量,TN去除率提高至70%左右,成功启动自养脱氮工艺. ②在运行过程中,曝气阶段主要发生短程硝化反应,缺氧阶段主要发生厌氧氨氧化反应. ③泥膜混合MBBR系统中优势的好氧氨氧化菌(AOB)和AnAOB分别为Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia. Nitrosomonas主要分布于絮状污泥中,其相对丰度从42.95%减至30.98%;而Candidatus_Kuenenia主要分布于填料生物膜中,其相对丰度从5.88%增至25.90%. ④泥膜混合MBBR系统中还检测出Ignavibacteriales_bacterium_UTCHB1、Pseudomonas、Denitratisoma等多种反硝化细菌,说明部分TN损失是通过内源反硝化途径实现. 研究显示,基于短程硝化絮状污泥的泥膜混合MBBR系统,可以维持稳定的短程硝化,快速富集AnAOB,也可以有效缩短自养脱氮工艺的启动时间.      

城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上,提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统,影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等,关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验,以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区,提出了城市水环境治理的基本措施(截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管)和生态耦联水循环模式。     

典型富氧化铁土壤基质中铁异化还原的特性

选取华南地区常见的富铁土壤:砖红壤作为研究对象,采用序批实验,破坏性取样系统,研究了葡萄糖、乙酸钠和淀粉分别作电子供体时,砖红壤中Fe(Ⅲ)的异化还原特性及促进剂蒽醌二磺酸钠(AQS)和温度的影响.结果表明,砖红壤在葡萄糖、乙酸钠和淀粉厌氧体系中,均可以通过铁异化还原反应产生较高浓度的亚铁,同时伴随体系中有机物(COD)减少,但是相同有机碳(COD)和砖红壤含量情况下,亚铁产生量在3个系统间具有显著差异,淀粉体系最高,为479.28 mg·L~(-1),乙酸钠体系最低,只有(369.50±13.00)mg·L~(-1);典型的铁异化还原促进剂蒽醌二磺酸钠(AQS)对淀粉体系中砖红壤异化还原过程具有明显的促进效果,除了可以促使更多三价铁还原为亚铁外,也可以提高铁异化还原的速率,并且较高浓度促进剂效果更好,投加与砖红壤质量比1∶20000的AQS情况下,亚铁产量最高可达1101.36 mg·L~(-1);温度对砖红壤铁异化还原速率也具有明显影响,25℃和30℃差别较小,但温度降到20℃之后反应明显缓慢.     

P450酶系对污染物的生物指示和催化降解机制

细胞色素P450酶系是广泛存在于不同生物体内的含有多种超家族CYP450血红素蛋白或相同结构域的一系列酶,是多组分电子传递链的终端氧化还原酶。最新研究发现,利用P450在生物体内的含量/活性与污染物浓度的定量响应关系可实现环境污染的早期预警和诊断,对环境污染的监测和预报具有重要意义。更重要的是,P450酶系被认为是生物对内源或外生污染物代谢途径的启动催化因子。P450的脱卤化、羧基化、脱烷基化、环氧化等催化作用在诱导污染物的分解代谢过程中起核心作用。本文综述了P450酶系的结构、催化过程和诱导抑制机理,分析了其在环境污染物的生物指示和催化降解中的应用进展,以便为利用P450进行环境预警和生物修复提供系统的理论和技术支持。