地下水中氯代烃污染原位生物修复精细模拟研究

原位生物修复技术是修复地下水中挥发性氯代烃（VCHs）污染的重要手段之一.精细模拟修复过程是实现高效修复的关键.然而以往多数模拟VCHs修复过程的研究并未全面考虑VCHs自然衰减性质,势必会造成预测误差.因此,本研究针对当前VCHs原位生物修复模型的局限性,提出考虑VCHs自然衰减性质的原位生物修复Monod-Natural attenuation（M-Na）模型.该模型主要将自主开发的M-Na模型的源代码以用户自定义反应模块的形式嵌入到RT3D中.通过注入乳酸提供氢气进行原位生物修复含水层中四氯乙烯（PCE）污染,验证M-Na模型的精确性,并分析了修复过程参数变化（包括乳酸的注入浓度和速率）对修复效果的影响.算例分析结果表明,VCHs的自然衰减作用可以将修复产物乙烯（ETH）浓度提高10%左右,这在VCHs污染修复模拟过程中不可忽略;同时算例中乳酸的最佳注入浓度为30 mg·L^-1,最佳注入速率为200m³·d^-1.本研究成果有望为地下水VCHs污染原位生物修复精细模拟及高效修复提供模型参考.     

钙基磁性生物炭对Cr（VI）污染土壤钝化稳定化机制及微生物影响研究

生物炭改性材料因具有活性官能团众多、吸附效能高等优势被广泛应用于土壤重金属污染修复治理中.本研究以稻谷壳为原料,采用 共沉淀法及CaCO₃浸渍法制备了钙基磁性生物炭（Ca-Fe-B）,并使用电子扫描显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）进行表征.同时,通过梯度浓度Cr（VI）污染土壤实验考察Ca-Fe-B施入对土壤pH、Cr（VI）稳定化效果、土壤酶活性及微生物群落结构的影响,并阐述其钝化机理.结果表明：①Ca-Fe-B表面负载Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、Fe₃C及以方解石形式存在的CaCO₃,具有大量—OH、—O—C=O、Si—O—Si、C≡C及C≡N等官能团;②Ca-Fe-B可显著提升土壤pH,在Cr（VI）污染浓度为100、200、1000 mg·kg^-1时,90 d的 固定效率分别可达72.57%、67.07%及59.88%,并使土壤中部分可交换态Cr转化为可还原态及残渣态Cr;③Ca-Fe-B可促进土壤β-葡萄糖苷酶与几丁质酶酶活性,但磷酸酶对其响应不显著,也可显著提升土壤中Proteobacteria门菌相对丰度;④Ca-Fe-B表面形成Si—O—Ca—OH键可吸附Cr（VI）, Fe（Ⅱ）作为电子供体参与土壤Cr（VI）还原过程,并生成Cr₂O₃、Cr（OH）₃沉淀及（Cr_xFe_1-x）（OH）₃、Cr_xFe_1-xOOH络合沉淀,以—OH、 —C=C—、O—C=O为主的大量含氧官能团协同吸附络合土壤中的Cr（VI）.研究显示, Ca-Fe-B对Cr（VI）污染土壤具有良好的稳定性能,有望为土壤重金属污染修复提供一种新的研究思路和技术路线.     

Pb（Ⅱ）胁迫培养下Pseudomonas putida EPS组分变化及其对铅的吸附性能

近年来,由微生物产生的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）对重金属废水的处理技术引起了人们的关注.本研究采用Pb（Ⅱ）胁迫培养恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida,P. putida）,定向调控EPS的化学组成,增加EPS产量,并提高EPS对Pb（Ⅱ）的吸附性能.结果表明,Pb（Ⅱ）胁迫浓度为10 mg·L-1时,P. putida EPS产量最高,达到131.55 mg·g-1（以VSS计,下同）,较胁迫前增加25.35%;其中,蛋白质含量显著增加,达到87.01 mg·g-1,较胁迫前增加35.15%.在此条件下,EPS对Pb（Ⅱ）的吸附量也达到最大,为1372.95 mg·g-1.3D-EEM、FTIR结果表明,胁迫后EPS中氨基酸和蛋白质类物质及C=O、N—H、—COO—、C—N、—OH等负电性官能团增加.进一步实验结果表明,吸附实验最佳pH为6.0,吸附过程符合拟二级动力学和Freundlich等温模型.胁迫后P. putida EPS对Pb（Ⅱ）的理论吸附容量为1452.59 mg·g-1,较胁迫前提高74...     

单细胞水平微流体技术筛选北极沉积物中的联苯降解菌

极地环境微生物具有独特而丰富的多样性,是亟待开发的资源宝库.随着人类影响范围的扩大,极地环境中持久性有机污染物与石油 资源开采等造成的环境污染不容忽视,而利用土著微生物进行生物修复是一种理想的方法.为克服传统的基于富集驯化的稀释平板法分离 降解菌存在耗时长、筛选结果单一等缺点,建立了一种单细胞水平微流体筛选（Single-cell Level Isolation with Microfluidics,SLIM）技术.以北极沉积物为菌源,以联苯为底物,利用该技术成功筛选得到9株菌株,分属于4个菌属：Streptomyces、Micrococcus、Dermacoccus和Aspergillus;通过 稀释平板法筛选得到3株菌株,分属于Acidovorax、Chryseobacterium和Nocardia.通过两种方法得到的菌株完全不同.系统发育分析表明,SLIM技术筛选得到的菌株具有更加丰富的微生物多样性.通过对沉积物及各代富集驯化培养物的16S rRNA基因高通量测序发现,并非所有富集的菌属都能被稀释平板法分离,通过SLIM技术筛选得到的菌属在所有样品中的相对丰度都很低.本文建立的SLIM技术从单细胞水平实现了目标菌种的筛选,相比于稀释平板法,具有效率更高的优点,同时避免了菌种间竞争等造成的分离困难.本研究为极地环境中有机污染的生物修复及“微生物暗物质”资源的挖掘提供了新的思路与方法.     

向家坝库区沉积物磷形态分布及释放风险

采用改进的连续提取法研究了向家坝库区沉积物中有机磷（OP）和无机磷（IP）的各赋存形态及分布特征,讨论了各形态磷的生物可利用性和释放风险.结果表明,向家坝库区沉积物总磷（TP）含量为388.9~616.4 mg·kg^-1,总体处于安全级别.库区沉积物磷形态以惰性碎屑态无机磷（De-P_i）和残渣态有机磷（Re-P_o）为主,两者共占TP质量分数的60%以上,呈上游高下游低的趋势,流域地质背景是主要的影响因素.以可交换态无机磷（Ex-P_i）、铝结合态无机磷（Al-P_i）、铁结合态无机磷（Fe-P_i）、可交换态有机磷（Ex-P_o）、铁铝结合态有机磷（Fe/Al-P_o）之和来估算生物可利用磷（BAP）,BAP/TP来评价沉积物中磷的释放风险,BAP含量为23.0~91.1 mg·kg^-1,BAP/TP为6.2%~17.1%.向家坝水库沉积物磷的释放风险较低.库区沉积物BAP储量为767.68 t,对向家坝水库上覆水磷浓度的潜在贡献为0.148 mg·L^-1,是导致未来库区水质恶化的重要因素 之一,应加强对库区内源磷的释放管理.     

藻-菌颗粒污泥中微生物胞外多糖特性研究

藻-菌颗粒污泥（Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS）工艺在城市污水生物处理领域引起了越来越多的研究兴趣.胞外多糖（Polysaccharides,PS）是胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）的重要组分,是维持颗粒稳定性的关键物质之一.研究了MBGS中PS的凝胶性能,以及松散结合的胞外聚合物（Loosely bound EPS,LB-EPS）和紧密结合的胞外聚合物（Tightly bound EPS,TB-EPS）中PS的含量、分布及单糖组成,并探究了MBGS的EPS中PS可能的微生物来源.结果表明,MBGS的PS具有凝胶性,主要分布在TB-EPS中,含量为 （40.06±2.30） mg·g^-1,其中半乳糖、葡萄糖和鼠李糖为主要单糖组分,而果糖和古罗糖醛酸未被检出.Thauera、Hydrogenophaga、Azoarcus和Acutodesmus是PS的主要微生物潜在来源.本文研究结果阐释了MBGS PS的基本特性,为MBGS工艺的稳定运行提供了理论基础.     

基于形态与in vitro方法的铬污染土壤生物可给性研究

铬（Cr）是电镀类场地的主要污染物.开展土壤中Cr（III）和Cr（VI）的生物可给性研究对于准确评估Cr污染场地风险,克服污染场地过度修复问题十分关键.本研究采集我国栗钙土、红壤、潮土3种典型土壤,通过添加相同浓度污染物的方式制备成Cr（III）或Cr（VI）污染土壤.随后利用5种体外方法（in vitro）,对3种土壤经口摄入的Cr生物可给性进行比较与健康风险评估.进而从土壤理化性质、Cr赋存形态、土壤矿物组成方面,对不同土壤在溶解度生物可给性研究联盟（SBRC）方法中的生物可给性差异进行分析.结果表明,基于生物可给性的Cr污染土壤健康风险评估能够显著降低风险水平,提高风险控制值,其中,SBRC方法在评估中更具有保守性.3种土壤在相同的Cr（III）和Cr（VI）污染浓度下,栗钙土相较于红壤和潮土在肠期具有更高的生物可给性和健康风险.此外,土壤黏粒、有机质含量及迁移系数能够影响土壤Cr的生物可给性,土壤矿物种类赋存不同也是造成Cr（III）和Cr（VI）在不同土壤中生物可给性差异的重要因素.     

臭氧氧化印染工业园废水的效能与机理研究

本研究开展了印染废水臭氧氧化影响因素、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基物种、降解产物和琥珀酸脱氢酶活性.结果表明,苯胺去除效率随着pH值、臭氧投加量和臭氧投加速率的增加分别逐渐减小、增加和减小,且臭氧浓度为24 mg·L^-1时苯胺去除效率最高.臭氧氧化苯胺的适宜条件为：臭氧浓度为24 mg·L^-1、臭氧投加量为200 mg·L^-1和臭氧投加速率为4 mg·min^-1,此时苯胺的去除效率为47.2%.臭氧氧化苯胺是直接氧化为主结合羟基自由基反应的作用过程.苯胺脱氨基和裂解苯环后生成戊二酸或L-焦谷氨酸直至矿化.大肠杆菌在原水和臭氧氧化后废水中的酶抑制率分别为83.4%和24.7%.臭氧氧化前处理后,混凝去除色度、SS、COD、总氮、总磷、硫化物和苯胺的效能分别提高了0.72%、0.46%、31.40%、9.40%、22.80%、31.40%和63.30%.研究结果为臭氧氧化印染工业园废水前处理的应用提供了基础依据.     

不同粒径微塑料对三氯生在热带爪蛙蝌蚪体内积累分布及其生态毒性的影响

三氯生（TCS）作为药物和个人护理品（PPCPs）中常见的抗菌剂,在水环境中存在与聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）复合污染的生态健康风险.本研究旨在探究0.1、5、20 μm PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内累积情况,以及对蝌蚪毒性的作用.结果表明,PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内的积累能力依次为：TCS+5 μm PS组>TCS+20 μm PS组>TCS+0.1 μm PS组,累积量分别为3.27、1.8 mg·g^-1、无累积效应.值得注意的是,蝌蚪经不同粒径PS-MPs（2 mg·L^-1）、TCS（1 μg·L^-1）单独及复合暴露7 d后,各实验组脂质代谢水平均表现出丙酮酸含量增加（p<0.05）、甘油三酯含量降低（p<0.05）的趋势.复合组中TCS+0.1 μm PS组蝌蚪体内丙酮酸（Pyruvate）含量上升水平最显著（p<0.05）;TCS+20 μm PS组蝌蚪体内甘油三酯（TG）含量下降水平最显著（p<0.05）,这可能与脂代谢调控基因ppar-α、cpt1-β表达水平显著提升有关（p<0.05）.此外,PS-MPs、TCS单一和复合暴露 还会增加蝌蚪体内CAT、SOD酶活性.与脂质代谢结果不同的是,复合组中TCS+5 μm PS组蝌蚪体内CAT、SOD酶活性上升最显著（p<0.05）,这可能与调控基因cat、sod表达水平显著提升有关（p<0.05）.研究表明,复合暴露组对蝌蚪生理水平的影响高于单一暴露组,而不同复合处理组对蝌蚪脂质代谢水平和抗氧化水平影响具有差异,该结果可为评估微塑料（MPs）吸附亲脂性污染物对水生动物的毒性效应和生态风险提供 信息和参考.     

基于自然的解决方案:推动气候变化应对与生物多样性保护协同增效

应对气候变化和加强生物多样性保护日益成为全球可持续发展的热点和主流。基于自然的解决方案(NbS)通过保护、修复和可持续管理生态系统,提升生态系统服务功能,增加碳汇,从而有效减缓和适应气候变化,提高气候韧性,同时为人类福祉和生物多样性保护带来增益,成为应对气候变化和生物多样性保护协同增效的重要纽带和桥梁。本文在系统梳理我国应对气候变化相关政策的基础上,分析了其与生物多样性保护政策协同推进的主要切入点,建议将NbS的核心理念融入气候政策制定—实施—成效评估全过程,强化科技、经济等政策参与联动,通过NbS在重点领域的应用提升适应和减缓气候变化的能力,实现应对气候变化与生物多样性保护协同增效。