中国海洋垃圾监测与评价工作的思考

海洋垃圾污染问题是一个国际性的难题,海洋垃圾污染防治是改善中国近岸海域环境质量的一项重要内容.目前中国的海洋垃圾监测尚处于起步阶段,仍有许多工作需进行研究和实践.鉴于此,本文对中国海洋垃圾业务现状及需求进行分析,对海洋垃圾监测与评价体系存在的有关问题进行了探讨,并进一步提出了相关对策和建议,以完善中国海洋垃圾监测与评价体系,制定具有针对性的预防和控制措施,为中国的海洋环境保护工作提供技术支持.     

赤水河流域浮游细菌群落特征及其与水质的关系

赤水河是茅台酒酿造用水的水源地,其环境承载能力和水质质量与该流域微生物的群落息息相关,而目前赤水河浮游细菌群落组成、功能及其与水质之间的关系研究开展较少.本研究以茅台酒厂采水点为中心,在其上中下游设置了W1~W6共6个采样点,采用16S rDNA Miseq高通量测序技术研究了赤水河浮游细菌群落的组成及其功能.结果表明浮游细菌群落主要由55门、167纲、415目、706科、1431属组成,假单胞菌属（Pseudomonas）和马赛菌属（Massilia）是相对优势种群.此外,W1和W3采样点样品与其他采样点样品相比,群落组成差异较大.冗余分析表明COD_Mn、COD和DO是影响群落组成的显著因素（p<0.05）,其与NH₃-N、pH、TN、Novosphingobium、Stenotrophomona和Pontibacter等参数是该流域浮游细菌群落网络的重要节点.使用PICRUSt2软件对该水源地微生物群落的功能进行预测,结果显示其功能主要涉及代谢（metabolism）、环境信息处理（environmental information processing）、遗传信息处理（genetic information processing）等6类生物代谢通路和碳水化合物代谢（carbohydrate metabolism）、氨基酸代谢（amino acid metabolism）、能量代谢（energy metabolism）、辅助因子和维生素的代谢（metabolism of cofactors and vitamins）等46个子功能.本研究探明了赤水河浮游细菌群落组成和功能及其与环境因子的相互联系,丰富了赤水河地区的第一手研究资料,为改善其水域环境提供了参考.     

区域大气环境模式RegAEMS中二次气溶胶的改进模拟研究

为了提升二次气溶胶的模拟精度,在区域大气环境模式RegAEMS中加入了硫酸盐气溶胶的两种新生成机制（NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI））以及二次有机气溶胶（SOA）生成的挥发性有机物基集（VBS）方法.模拟了2020年1月上海市两次中度污染过程,并与观测数据进行对比验证.研究发现,两次污染过程硫氧转化率（SOR）均大于0.4,PM_2.5主要组分为SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺等水溶性离子,占比为61.25%~63.85%.SOA占比为2.92%~3.0%.加入NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI）后,硫酸盐模拟精度明显提升（相关系数（R）从0.49~0.63提升至0.58~0.67,相对标准偏差（NMB）从-35.0%~-36.5%提升至-17.3%~-14.2%）.两种化学过程在污染发展阶段平均贡献占比为23.3%~27.9%,这可能是造成污染条件下SO₄^2-浓度迅速增加的主要原因.VBS机制能够较好地模拟出SOA的变化趋势（相关系数为0.53~0.56）,由于硫酸盐和SOA生成机理的改进,RegAEMS在PM_2.5的模拟精度上有所提升（相对标准偏差（NMB）从-13.5%~-6.0%提升至-9.0%~-3.3%）.     

OH自由基降解二英OCDD的反应机理及动力学研究

采用量子化学计算研究了OH自由基降解八氯代二苯并对-二英（OCDD）的微观反应机理,计算分析了微观反应进程,结果表明该反应存在两条途径：①α-氯取代：1,4,6,9位置氯取代,该路径反应活化能较高,反应难以进行,并以中间产物积聚,无法使OCDD的毒性消失;②β-氯取代：2,3,7,8位置氯取代,该路径的反应能相对较低,且能使OCDD的毒性消失,是有效降解OCDD的主要途径.结合过渡态理论,计算获得动力学参数：反应活化能为8.32 kJ·mol^-1（B3LYP/6-311G++（d,g）//B3LYP/6-31G（d））,阿仑尼乌斯表达式为k=1.29×10¹⁴exp（-1049.6/T）（cm³·mole^-1·s^-1）.这与文献实验结果取得了很好的吻合,说明本文对OH自由基降解OCDD的反应机理及动力学研究是合理且可靠的.本文的计算结果可为催化氧化降解二英的进一步研究提供理论参考.     

溢油后海洋沉积物中细菌群落的多样性

海洋沉积物既是污染物的蓄库,也是上覆水的污染源,溢油对海洋沉积物的影响已日益受到人们的关注。海洋沉积物具有高的细菌丰富度和多样性,不同沉积物的异质性导致细菌群落对溢油的响应各不相同,其群落结构和多样性在一定程度上可反映石油污染程度和生物降解水平,且烃降解基因的相对丰度与污染水平之间具有直接相关性。本文对溢油后海洋沉积物中细菌群落的多样性进行了综述,重点分析了溢油后潮上带和潮间带、潮下带及海底沉积物细菌群落多样性的变化。     

OH自由基降解二噁英OCDD的反应机理及动力学研究

采用量子化学计算研究了OH自由基降解八氯代二苯并对-二噁英(OCDD)的微观反应机理,计算分析了微观反应进程,结果表明该反应存在两条途径:(1)α-氯取代:1,4,6,9位置氯取代,该路径反应活化能较高,反应难以进行,并以中间产物积聚,无法使OCDD的毒性消失;(2)β-氯取代:2,3,7,8位置氯取代,该路径的反应能相对较低,且能使OCDD的毒性消失,是有效降解OCDD的主要途径.结合过渡态理论,计算获得动力学参数:反应活化能为8.32 kJ·mol~(-1)(B3LYP/6-311G++(d,g)//B3LYP/6-31G(d)),阿仑尼乌斯表达式为k=1.29×10~(14)exp(-1049.6/T)(cm~3·mole~(-1)·s~(-1)).这与文献实验结果取得了很好的吻合,说明本文对OH自由基降解OCDD的反应机理及动力学研究是合理且可靠的.本文的计算结果可为催化氧化降解二噁英的进一步研究提供理论参考.     

汞矿山废弃地土壤汞污染研究

中国是世界上第3大产汞国,而主要的供应源是汞开采,尽管多数矿山开采活动已经关闭,但大规模遗留下来的矿山废弃地会引发许多生态环境问题,尤其是矿山废弃地土壤中汞污染已经成为严重的环境问题之一.文章通过对矿山废弃地的环境污染特征、土壤汞污染途径、迁移方式进行系统综述,介绍了土壤汞污染修复技术,并在此基础上提出了存在的问题以及有待进一步研究的方向.     

混合基质3D打印可见光催化系统对病毒气溶胶的去除

利用3D打印灵活可控的特点和复合材料混合打印的优势，将可见光响应的ZnO/g-C₃N₄催化剂掺入ABS塑料，利用3D打印制成催化剂均匀稳定分布的光催化系统，使用流体动力学仿真模拟对反应器结构进行优化设计，用于处理相对密闭的室内空间中的病毒气溶胶.结果表明，病毒气溶胶比细菌气溶胶具有更强的抗逆性，添加螺旋导流板可以显著提升反应器传质性能并有效改善系统光催化效果，以提高对病毒气溶胶的去除率.以商业LED灯为光源的螺旋式反应器对高浓度病毒气溶胶（MS2、PhiX174噬菌体）和细菌气溶胶（大肠杆菌）具有高效去除效果，在3.75min停留时间可以实现对气溶胶的完全去除.     

ABR+生物接触氧化法处理高浓度有毒有机废水

本文采用ABR+生物接触氧化组合工艺处理含苯酚的高COD有毒有机废水,实验研究了ABR反应器的抗毒性及对COD、苯酚和NH3-N的处理效果。实验结果表明:废水COD和苯酚的去除主要发生在厌氧阶段;在苯酚质量浓度1 000 mg/L左右时,ABR反应器和常规厌氧反应器的处理效率均出现明显的下降趋势,但ABR反应器对苯酚的耐受浓度明显高于常规厌氧反应器;相比于常规厌氧反应器,ABR反应器推流式的特性实现了产酸和产甲烷优势菌群的分离,具有较高的COD、苯酚的去除率和较强的抗毒性;对NH3-N的去除,ABR反应器的强化效果不明显。     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH+4-N,NO-3-N,NO-2-N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH+4-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH+4-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO-3-N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO-2-N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。