水体富营养化防治述评

介绍了水体富营养化的演化过程及国内外治理现状,根据水体富营养化的评价方法,通过消减外源与消除内源相结合的技术措施治理富营养化,然后运用生物控制的生态恢复方法调节水体的生态平衡.对此提出了防治富营养化要运用人文理念和实施数字化监测与管理的可持续发展策略.     

石油污染物的微生物降解研究

以炼油厂污水池底泥中分离的3株细菌和3株真菌为供试微生物,陕北黄土(0～20 cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,灭菌培养基为非生物降解对照,研究不同组合微生物的生长动态及对石油烃的降解率.将不同组合的微生物接种到石油烃质量浓度为10000 mg·L-1的液体培养基中,29 ℃±1 ℃,摇床连续培养50 d.于0 ～72 h内取样,进行微生物生长动态检测;于5～50 d定期取样,考察培养基中石油烃降解率的动态变化.结果表明:单独外源菌降解效果优于混合外源菌和土著微生物,25 d后土著微生物生物降解率超过混合外源菌.外源细菌、外源真菌、混合外源菌和土著微生物50 d生物降解率分别为71.54 %,60.13 %,47.26 %和51.49 %.土壤细菌对石油污染物具有较强的生长适应性,外源细菌降解效果最好.     

土壤中丁草胺的吸附动力学

采用平衡吸附法,以我国12种不同类型的土壤为介质,对丁草胺在土-水界面的吸附动力学进行了研究.结果表明,土壤对丁草胺的吸附在24h内可基本达到表观平衡,但有机碳(TOC)含量低(<5g/kg)的土壤需较长时间(60h);丁草胺平衡吸附量与TOC和无定型氧化铁含量呈正相关,其相关系数分别为0.889,0.692;丁草胺在土壤中的吸附过程受复杂的多反应机制控制,可分为快速和慢速吸附阶段,在这一过程中,TOC控制着丁草胺的吸附速率.黏粒和CEC也有一定程度的影响,这3个因素可以解释77.8%吸附速率的变化.结合运用Elovich方程和双常数方程,可以较好地描述土壤对丁草胺的吸附动力学过程.     

不同含量外源镉在红壤中的变化特征

为探讨外源离子态镉（Cd）进入红壤后随时间的变化特征,在农田土壤中添加不同含量的Cd （0、0.3、2.0、5.0、10、30、60和100 mg ·kg^-1）,分别于第3、7、14、28、42、56、70和84 d时取样,采用BCR分级提取法分析农田土壤Cd的赋存形态,使用3种动力学模型模拟农田土壤Cd的稳定化和分布特征.结果表明：①外源Cd进入土壤后,土壤Cd的形态会重新进行分配,趋向于供试土壤Cd原始形态分布特征,Cd与土壤的结合强度会随时间的增加而增加,并且总再分配系数会逐渐趋于1.②红壤中外源Cd的稳定化是一个较为长期的过程.弱酸可提取态会逐渐向其他3种形态转换,最终转换为残渣态.在84d内,可氧化态在0.3 mg ·kg^-1时,会随时间逐渐减小,其余形态则相反.在84 d内,可还原态在30 mg ·kg^-1以下时,会随时间逐渐减小,其余形态则相反.③在红壤中,外源Cd的稳定化过程主要是多个反应机制共同控制的扩散过程.当外源Cd添加量越高时,会导致其残渣态的变化速率越高.研究结果可为以外源Cd为基础的相关研究以及重金属污染土壤风险管控与修复提供理论依据.     

施加Fe3O4/桑树杆生物炭对土壤砷形态和水稻砷含量的影响

以桑树杆为生物炭原料,制备Fe₃ O₄/桑树杆生物炭(Fe-MBC).通过土壤培养试验,研究不同炭化温度下制备的Fe-MBC对土壤有效态As含量的钝化效果,筛选出钝化效果好的Fe-MBC-800(800℃下炭化制备)并对其进行表征.通过盆栽试验,研究Fe-MBC-800添加比例为1%~7%(质量分数)时,其对种植水稻后土壤pH值、土壤电导率(EC)、土壤As形态、水稻生物量和水稻总As含量的影响.结果表明:①Fe-MBC-800成功负载了Fe₃ O₄,其主要官能团有C=O双键、O-H键、C-O键和Fe-O键; Fe-MBC-800、MBC-800和Fe₃ O₄的比表面积分别为209.659、517.714和68.025 m² ·g^-1.②添加Fe-MBC-800可提高土壤pH值,降低土壤EC值,提高土壤残渣态As含量,降低土壤水溶态As含量和土壤有效态As含量; 土壤中添加7%的Fe-MBC-800后,水溶态As含量和土壤有效态As含量分别降低了81.6%和56.33%.③土壤中Fe-MBC-800的添加比例为5%~7%时,能促进水稻植株的生长,提高水稻生物量,使水稻植株As的累积降低了62.5%~68.75%.     

外源碳和氮输入对降水变化下土壤呼吸的短期影响

利用野外原位小区控制试验,模拟研究了降水变化下草地生态系统土壤呼吸对外源碳和氮输入的响应.在2014年,以内蒙古锡林河流域温带典型草原为研究对象,测定了增加降水处理（CK）、增加降水配施氮肥处理[CN,2.5 g·（m²·a）^-1]、增加降水配施碳源处理[CG,24 g·（m²·a）^-1]和增加降水配施氮肥和碳源处理[CNG,2.5 g·（m²·a）^-1+24 g·（m²·a）^-1]下土壤呼吸的变化,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、土壤可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）之间的关系.结果表明,在自然降水较多的第一次增加降水（FWE）阶段,CG处理和CNG处理168 h土壤CO₂累积通量显著增加,而CN处理168 h土壤CO₂累积通量无显著变化,并且CG处理和CNG处理土壤MBC含量显著高于CK处理和CN处理,同时,该阶段平均CO₂释放速率与土壤MBC含量正相关（P<0.05）.与FWE阶段相比,无自然降水的第二次增加降水（SWE）阶段各处理168 h土壤CO₂累积释放量显著降低,并且各处理MBC含量也显著降低（P<0.05）,仅有土壤DOC含量显著增加（P<0.05）,CG处理和CN处理168 h土壤CO₂累积通量显著降低（P<0.05）.两个降水阶段土壤呼吸速率与土壤温度或土壤体积含水量均有显著的正相关性（P<0.05）.因此,自然降水的分布对土壤水分的影响调控着外源氮和碳对半干旱草地生态系统土壤呼吸的作用效应.     

峡谷型水源水库的氮、磷季节变化及其来源分析

石砭峪水库总氮(TN)和总磷(TP)的质量浓度均值分别为2.67 mg.L-1和0.04 mg.L-1,其在丰水期最大,平水期次之,枯水期最小;水库富营养化严重,叶绿素a含量和藻细胞密度分别高达50 mg.m-3和10 000×104cells.L-1.水库TN的年输入和输出负荷分别为203.1 t和181.3 t,而TP的年输入和输出负荷分别为4.2 t和4.1 t;外源输入水库的TN和TP负荷均占各自总输入负荷的90%以上;就全年而言,水库沉积物表现为蓄积作用,TN和TP年净积累量分别约为20.2 t和0.8 t;内源污染控制是水库污染控制的关键.     

Impacts of soil organic matter, pH and exogenous copper on sorption behavior of norfloxacin in three soils

Norfloxacin (Nor) sorption and the factors (soil organic matter (SOM), pH, and exogenous copper (Cu) influencing the sorption were investigated in a black soil (soil B), a fluvo-aquic soil (soil F), and a red soil (soil R). With increasing of Nor concentrations, sorption amount of norfloxacin increased in both the bulk soils and their SOM-removed soils, but the sorption capacity in SOM-removed soils was higher than that of their corresponding bulk soils, indicating that the process of norfloxacin sorption in soil was influenced by the soil properties including SOM. The sorption data in all bulk soils and SOM-removed soils were fitted to Freundlich and Langmuir models. The correlation coefficients suggested that the experimental data fitted better to Freundlich equation than to Langmuir equation. Furthermore, the data from soil F and SOM-removed F could not be described by Langmuir equation. The norfloxacin sorption amount decreased in soil B and soil F, whereas it increased in soil R as solution pH increased. The maximum KD and KOC were achieved in soil R when the equilibrium solution pH was 6. And the norfloxacin sorption was also influenced by the exogenous Cu2+ ions, which depended on the soil types and Cu2+ concentrations. With increasing of Cu2+ concentrations in solution, generally, sorption amount, KD and KOC for norfloxacin in soils increased and were up to a peak at 100 mg/L Cu2+, and then the sorption amount decreased regardless of norfloxacin levels.     

培养方式、外源物对混合菌群DDMY2脱色蒽醌染料RB19的影响

为寻找最佳培养条件及外源物强化蒽醌染料活性艳蓝19(RB19)的微生物脱色效果,同时探究最适外源物对微生物功能酶活性及群落结构的影响,以揭示其微观作用机制,以经茶叶渣驯化而来的混合菌群DDMY2为作用微生物,将其置于不同培养方式、不同外源物条件下(复合激活剂、不同氮源、碳源等)与RB19作用,并计算脱色率.通过酶活检测、高通量测序方法,研究在菌群DDMY2对RB19脱色过程中,复合激活剂A(Activator,A)对DDMY2主要功能酶活性和菌群结构的影响.结果表明,微氧条件下菌群DDMY2对RB19(200 mg/L)在72 h的脱色率达到80.25％,比富氧条件高36.37％.加入复合激活剂A能够有效提高脱色效率,且在初期促进作用明显,样品"DDMY2+A"在24 h的脱色率较样品DDMY2高出9.38％.酵母提取物为最佳外加氮源,而外加碳源对染料脱色效率无明显提升效果.同时,Mn2+和氧化还原介体ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)与复合激活剂A联用可使脱色效率进一步提升约5.41％.RB19的脱色效率与菌群胞外偶氮还原酶、醌还原酶活性有关,加入复合激活剂A可显著提高细菌胞外偶氮还原酶活性.高通量测序结果显示,与未加复合激活剂A的混合菌群DDMY2相比,加入复合激活剂A对混合菌群DDMY2群落结构有明显地影响,可使得肠杆菌属、产碱菌属等功能微生物更好地进行富集.因此适合的外源物(如酵母提取物、Mn2+和氧化还原介体ABTS、复合激活剂A等)能够显著提升菌群DDMY2对RB19的脱色效率,其微观作用机制主要是通过提高菌群功能酶活性及富集优势功能菌属以提高其脱色效率,为强化蒽醌染料微生物脱色效果提供新思路.     

MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。