Empirical and simulated critical loads for nitrogen deposition in California mixed conifer forests

Empirical critical loads (CL) for N deposition were determined from changes in epiphytic lichen communities, elevated NO(3)(-) leaching in streamwater, and reduced fine root biomass in ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl. ex Laws.) at sites with varying N deposition. The CL for lichen community impacts of 3.1kg ha(-1) year(-1) is expected to protect all components of the forest ecosystem from the adverse effects of N deposition. Much of the western Sierra Nevada is above the lichen-based CL, showing significant changes in lichen indicator groups. The empirical N deposition threshold and that simulated by the DayCent model for enhanced NO(3)(-)leaching were 17kg N ha(-1) year(-1). DayCent estimated that elevated NO(3)(-) leaching in the San Bernardino Mountains began in the late 1950s. Critical values for litter C:N (34.1), ponderosa pine foliar N (1.1%), and N concentrations (1.0%) in the lichen Letharia vulpina ((L.) Hue) are indicative of CL exceedance.     

Carbonate-induced enhancement of phenols degradation in CuS/peroxymonosulfate system: A clear correlation between this enhancement and electronic effects of phenols substituents

This study investigated the enhancement effects of dissolved carbonates on the peroxymonosulfate-based advanced oxidation process with CuS as a catalyst. It was found that the added CO₃²⁻ increased both the catalytic activity and the stability of the catalyst. Under optimized reaction conditions in the presence of CO₃²⁻, the degradation removal of 4-methylphenol (4-MP) within 2 min reached 100%, and this was maintained in consecutive multi-cycle experiments. The degradation rate constant of 4-MP was 2.159 min⁻¹, being 685% greater than that in the absence of CO₃²⁻ (0.315 min⁻¹). The comparison of dominated active species and 4-MP degradation pathways in both CO₃²⁻-free and CO₃²⁻-containing systems suggested that more CO₃•⁻/¹O₂ was produced in the case of CO₃²⁻deducing an electron transfer medium, which tending to react with electron-rich moieties. Meanwhile, Characterization by X-ray photoelectron spectroscopic and cyclic voltammetry measurement verified CO₃²⁻ enabled the effective reduction of Cu²⁺ to Cu⁺. By investigating the degradation of 11 phenolics with different substituents, the dependence of degradation kinetic rate constant of the phenolics on their chemical structures indicated that there was a good linear relationship between the Hammett constants σ_p of the aromatic phenolics and the logarithm of k in the CO₃²⁻-containing system. This work provides a new strategy for efficient removal of electron-rich moieties under the driving of carbonate being widely present in actual water bodies.     

过氧化氢对铜绿微囊藻的损伤效应研究

采用室内培养的方法研究了不同浓度H2O2对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)藻细胞的损伤效应.结果表明,H2O2浓度越大,对藻细胞的毒害作用越大.24 h之后,铜绿微囊藻藻细胞数、叶绿素a、类胡萝卜素和蛋白质含量及总抗氧化能力(T-AOC)都快速下降,而MDA含量显著增加,同时培养基中的H2O2含量也迅速降低;随着处理时间的增加,毒性效应逐渐增强;72 h之后,藻细胞各指标值都降得很低,MDA含量也增加到最大,培养基中H2O2也逐渐被消耗和分解,藻细胞的损伤效应也达到最大.其中,H2O2浓度为50 mg·L-1时,能够有效的去除藻细胞,并且对藻细胞的生理指标及抗氧化能力都有很强的损伤效应.     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

纳米氧化锌对大型溞肠道组织毒性效应及机理研究

研究了不同浓度纳米氧化锌（ZnONP）及其在水中释放的对应浓度的Zn²⁺溶液对大型溞（Daphnia magna）肠道组织显微和亚显微结构的影响,探讨了ZnONP对大型溞的肠道组织毒性效应特征和作用机理.结果表明,0.3 mg·L^-1-Zn²⁺组（Zn²⁺浓度0.170 mg·L^-1）和0.3 mg·L^-1 ZnONP溶液皆对大型溞的肠道造成损伤,主要导致大型溞中肠与直肠之间的连接处发生扭曲,其中ZnONP对肠道组织结构弯曲影响最为明显,0.3 mg·L^-1 ZnONP组引起大型溞个体最大肠道弯曲率高达42%.大型溞肠道组织HE染色结果显示,ZnONP暴露会造成大型溞肠道上皮组织断裂、胞间连接空泡化、纹状缘模糊及杯状细胞脱落等,而相对应浓度Zn²⁺组的毒性较弱.电子显微镜下对大型溞肠道组织亚显微结构观察发现,0.3 mg·L^-1 ZnONP处理组大型溞肠道上皮细胞组织出现微绒毛排列紊乱、脱落、溶解,上皮细胞松散,线粒体双层膜结构不完整,嵴溶解消失,核糖体增多等现象.0.3 mg·L^-1-Zn²⁺组大型溞肠道组织上皮细胞有损伤,但整体结构基本完整.从ZnONP和对应的Zn²⁺所产生的毒性效应特征和各组大型溞机体中Zn元素含量的测定分析,ZnONP对大型溞造成的肠道组织损伤不仅与其释放的Zn²⁺引起的毒性有关,更可能与大型溞对颗粒物摄取的方式或ZnONP在体内的积累量、排泄速率和作用的细胞器等有关.因此,ZnONP对肠道组织毒性效应产生的分子机制还需要 进一步研究.     

流域开发的外部性及其内部化

流域是地表水的集水区域。流域问题的本质是水。水是可持续发展的基础和条件，是环境与发展问题的核心。流域开发是以水资源为先导和主体的综合资源开发。实现流域经济可持续发展实质就是实现流域水资源可持续开发和利用。外部性是流域开发的基本特征，水资源的特性决定了流域开发的外部性。实现流域开发的外部性内部化是流域经济可持续发展的关键。实现流域开发外部性内部化，必须界定流域资源产权，明确流域开发主体；建立税收－补贴体系，对水资源合理定价；坚持“排污者付费原则”；建立流域水资源市场，实现水资源资产化管理。同时，政府要加强流域的管理；建立健全水资源保护与流域开发的法律体系；普及保护环境和水资源的教育，建立节水观念；支持和鼓励流域开发企业实行外部成本内部化措施；调整产业结构，深化国有企业改革。     

历史抗生素胁迫改变磺胺甲唑和甲氧苄啶对活性污泥的影响:ARGs及其潜在宿主

抗生素共暴露对污水处理厂抗生素抗性基因（ARGs）及微生物群落聚集过程有着重要影响.然而,历史抗生素接触胁迫差异（遗留效应）是否能决定微生物和ARGs对抗生素复合污染的响应尚不清楚.通过选择高浓度（30 mg ·L^-1）磺胺甲唑（SMX）和甲氧苄啶（TMP）作为历史接触胁迫条件,探究SMX和TMP复合污染对ARGs、细菌群落及其交互作用的短期影响.基于高通量荧光定量PCR,共检测出13种ARGs,它们的绝对丰度介于2.21~5.42 copies ·μL^-1（对数值,以DNA计,下同）,其中sul2、ermB、mefA和tetM-01是样品中最主要的亚型,绝对丰度在2.95~5.40 copies ·μL^-1之间;SMX和TMP复合污染会引起ARGs和可移动基因元件（MGEs）的富集,但其对各亚型的影响不同,且SMX的历史遗留效应高于TMP;不同接触史的复合污染下,ARGs间的共现与互斥模式均存在;MGEs （尤其是intI-1）与磺胺类（sul1、sul2）、四环素类［tet （32）］和大环内酯-林可酰胺-链霉菌素类抗性基因（ermB）均呈显著正相关性;基于微生物全尺度分类发现各类群微生物群落结构对复合污染的响应不同,且条件丰富菌属（CAT）得到了显著富集;陶厄氏菌属（Thauera）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和副球菌属（Paracoccus）是优势的抗性菌属;网络分析共发现31个ARGs的潜在宿主,以条件稀有菌属（CRT）为主,尤其是Candidatus_Alysiosphaera和纺锤状菌属（Fusibacter）与多种ARGs呈现正相关,是多种ARGs的潜在公共细菌宿主;部分稀有菌属［RT,变异杆菌属（Variibacter）、气单胞菌属（Aeromonas）和管道杆菌属（Cloacibacterium）等］是转座子IS 613的潜在宿主,在ARGs的增殖传播中发挥重要作用.综上,研究揭示了污水处理系统中抗生素历史胁迫对ARGs赋存特征和及其宿主细胞的遗留效应,可为削减抗生素复合污染引起的ARGs污染提供新思路与理论依据.     

河口-近海环境新污染物的环境过程、效应与风险

在全球变化和人类活动双重影响下,大量陆源污染物特别是备受各国政府和民众关注的微塑料、新型持久性有机污染物以及药物和个人护理品等新污染物进入水体环境并迁移扩散,对近海生态环境安全和人体健康产生了巨大影响.综述国内外微塑料、全/多氟化合物、抗生素和内分泌干扰物等新污染物在河口-近海环境中的污染来源、时空分布和迁移传输等环境过程及其影响因素,分析探讨近海水生生态系统中新污染物产生的不良生态效应和风险,提出未来研究重点应关注河口-近海环境中多种新污染物的相互作用和新污染物产生的联合生态毒理效应及造成的生态和健康风险等,为陆海统筹下的海洋污染防治和海洋经济的健康发展提供科学依据.     

不同密度螺-草结构对养殖尾水净化效果的比较研究

为减少水产养殖污染物排放，以苦草为对照组，构建环棱螺螺 草生态系统净化池塘养殖尾水，比较不同密度螺 草结构对养殖尾水的净化效果，同时探讨螺草互作对水质的影响。结果表明不同密度螺 草组合对养殖尾水均有较好的净化效果，以中密度组（螺密度50 ind/m3）的去除效果最优，25 d对Chl a、CODMn、TN、TP、NH4+ N、NO3- N和浊度的去除率分别达到98%、39.7%、44.2%、86.9%、58.2%、82.3%和91%，其中以17~25 d的营养物质去除率最高，水质由原来的Ⅳ类、Ⅴ类水提升为Ⅲ类水；环棱螺 苦草互作对水体的净化效果与苦草对照组差异不显著，表明其互利关系不明显；环棱螺 苦草组合对CODMn和TN的去除效果不是很理想，可能是由于实验中以黄土为底泥，其中的异养微生物较少引起的