中国自然背景地区臭氧浓度时空变化特征分析

为揭示中国自然背景地区臭氧浓度变化特征,并以其为自然背景值指导人为活动导致的臭氧污染控制工作,该研究通过汇总统计中国15个典型自然背景地区与337个地级及以上城市2016—2020年环境空气臭氧自动监测数据,比较分析中国自然背景地区臭氧浓度的年度、季节、日内变化规律与空间分布规律. 结果表明:2016—2020年,中国自然背景地区臭氧年均浓度明显高于城市区域,但臭氧日最大8小时平均浓度的第90百分位数(简称“臭氧年90百分位浓度”)明显低于城市,自然背景地区和城市区域臭氧年均浓度同步快速提升,年均增长分别为1.5和2.0 μg/m3. 中国自然背景地区臭氧浓度季节性变化规律与城市区域存在较大差异,自然背景地区臭氧平均浓度最高值出现在春季,夏、秋、冬三季臭氧平均浓度差异不明显,与东亚环太平洋背景地区臭氧浓度季节性变化规律(春季最高、夏季最低)存在明显差异. 部分自然背景地区受人为活动排放的影响较小,臭氧浓度不存在明显的日内峰谷差,全天臭氧浓度基本保持相同水平;部分自然背景地区可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物影响,臭氧浓度日内变化规律与邻近城市较为一致,存在明显的日内峰谷差. 研究显示,中国自然背景地区臭氧浓度变化规律与城市区域存在显著差异,臭氧浓度年均值升高迅速,部分自然背景地区臭氧浓度变化规律可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物传输的影响.      

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝(polyaluminumchloride,PAC)混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时(0.02 mmol·L~(-1)),最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳(total(dissolved organirc carbon,TDOC)分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物(dissolved extracellular organic matter,dEOM)没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物(bound extracellular organic matter,bEOM)发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

土著微生物原位修复石油污染土壤试验研究

利用当地土著微生物优势菌群,辅以物理和化学的方法,结合当地地质微环境特点,开展了陕北某油井旁的石油污染黄土土壤修复研究。设置两个试验区、一个空白区和一个对照区,在两个试验区中分别加入3%的土著优势菌群制剂,选择优化出的土著菌群经鉴定,主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、真菌类的青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等。试验结果显示：土著优势菌剂一般需要3-7d的延滞期（lag phase）,然后进入对数期（logarithmic phase）;两个试验区土壤中人为添加石油含量分别为1542、1886mg·kg^-1时,经过11-32d原位土著优势微生物菌剂的修复,土壤中的石油污染物降解率可达69.52%-88.11%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的。谷糠黍糠、麦麸两种添加剂对优化菌液的修复效果的作用基本相同。试验过程中对土壤温度、水分、氧和营养物质等影响因素进行了调控,起到了良好的作用。     

内蒙古自治区河套平原砷中毒高发区作物中砷的检测及健康风险评价

为了研究地方性砷中毒高发区作物中砷含量及其对人体健康的威胁,在内蒙古自治区河套平原4个自然村采集了72个谷物蔬菜水果、81份人体尿样和8个自来水样品。用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析测定采集的样品中各形态砷及其含量;用ICP-MS分析测定消解后的作物样品中砷总量。结果表明,自来水中总砷含量均小于1.0μg·L-1。尿液样品中总砷含量为4.50～319μg·L-1(平均值为56.9μg·L-1),二甲基砷(DMA)是尿砷的主要形态(>70%)。作物中砷的主要形态有无机三价砷As(III)、无机五价砷As(V)和DMA。谷物和蔬菜水果中总砷含量的最大值分别为102和335μg·kg-1。成人和儿童最大日摄入砷量分别为232和205μg。通过分析采样地人体尿砷、作物砷和地方性砷中毒发病率的相关性得出,作物中砷的含量虽未明显超过国家标准,但对人体健康有明显的潜在威胁。政府改水后(饮用水由井水变为达标的自来水),人体的健康风险主要来自作物中的砷,而不是饮用水中的砷。     

砷浓度、形态及碳酸氢盐对蜈蚣草吸收砷的影响

为了探讨超富集植物蜈蚣草在处理高砷地下水方面的可行性,研究了水培条件下砷的浓度、形态和碳酸氢盐(HCO-3)对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响。实验中使用了浓度为0.1～100mg·L-1的As(III)和As(V)溶液。HCO-3处理中,HCO-3浓度范围为0.5～20mmol·L-1,As(III)或As(V)的浓度为5mg·L-1。结果表明,在水培条件下,蜈蚣草具有明显的耐高砷特征。当介质砷含量高达100mg·L-1时,砷的去除率可达到80%,且对As(III)的吸收效率高于As(V)。植物体内砷形态研究表明,蜈蚣草体内2种形态砷的含量与外源砷形态有一定的关系,As(V)处理条件下,植物体中的As(V)比例较As(III)处理高。高浓度的HCO-3(20mmol·L-1)处理对蜈蚣草地上部分生物量没有明显影响,但是抑制了地下部分的生长,并且对砷的吸收表现出明显的抑制作用。     

地下水硝酸盐污染生物修复中的亚硝态氮积累研究

针对地下水硝酸盐污染生物修复过程中出现的亚硝态氮积累问题,试验分析在以硝酸盐和亚硝酸盐为主要电子受体的两个体系中,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除速率以及磷源对二者的影响,从而探究硝酸盐生物修复过程中亚硝态氮积累的因素。结果表明:在碳源不足的情况下,硝酸盐还原菌对碳源的竞争能力强于亚硝酸盐还原菌,此时将会出现亚硝酸盐的积累。碳源充足时,亚硝酸盐为主要电子受体的体系中亚硝酸盐氮的还原速率约为以硝酸盐为主要电子受体的体系中硝酸盐氮还原速率的1.7倍。磷浓度也是影响反硝化过程中亚硝酸盐积累的重要原因。在其他条件不变的情况下,添加磷源后,硝酸盐为主要电子受体的体系中硝酸盐氮的还原速率约为未添加时的1.16倍;亚硝酸盐为主要电子受体的体系中亚硝酸盐氮的还原速率约为未添加时的1.23倍。     

喹诺酮类典型抗生素对反硝化细菌的联合药敏试验研究

抗生素对反硝化过程有不同程度的影响,为快速了解喹诺酮类抗生素对水土环境中反硝化可能产生的影响,选取5种典型的喹诺酮类药物：左氧氟沙星（OFL）、盐酸洛美沙星（LOM）、环丙沙星（CIP）、恩诺沙星（ENR）、诺氟沙星（NOR）对反硝化细菌进行单一及联合药敏试验,探究抗生素单独使用和联用时对反硝化细菌的作用效果.本文首先通过高通量测序确定选用的菌种与水土环境中反硝化菌的优势菌群具有一致性,进而从定性和定量的角度出发,分别采用纸片扩散法和微量肉汤稀释法进行实验.采用微量肉汤稀释法得到了OFL、LOM、CIP、ENR、NOR的最小抑菌浓度（Minimum Inhibitory Concentration,MIC）分别为0.25、0.5、0.125、0.0625、1 μg·mL^-1,反硝化菌对5种抗生素的敏感性大小为：ENR>CIP>OFL>LOM>NOR.根据MIC计算抑菌浓度指数（Fractional Inhibitory Concentration Index,FIC）得到的联合抑菌效应显示：OFL与NOR表现为无关作用,与CIP、LOM、ENR均表现为拮抗作用;NOR与CIP、LOM表现为累加作用,与ENR表现为无关作用;CIP与LOM表现为无关作用,与ENR表现为拮抗作用;LOM与ENR表现为无关作用.从喹诺酮类抗生素的抑菌机理推测：联用时产生的不同作用效果可能是对反硝化菌作用点或作用环节差异引起的.水土环境中复合抗生素污染对反硝化作用的影响将因复合抗生素的种类差异变得更为复杂,简便有效的联合药敏试验得出的结果可为水土环境中复合抗生素污染对反硝化影响的快速判定提供一定的参考依据.     

电化学氧化垃圾渗滤液生化出水过程中溶解性有机物形态及可生化性

以垃圾渗滤液生化出水为研究对象,利用Ti/RuO_2阳极和Cu-Zn阴极进行电化学氧化去除溶解性有机物机理研究.应用三维荧光光谱对垃圾渗滤液生化出水溶解性有机物组成、结构变化和官能团变化进行分析,并对反应过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性变化进行研究.结果表明,垃圾渗滤液生化出水中溶解性有机物主要由类富里酸类物质、类胡敏酸类物质和可溶性微生物降解产物为主,类色氨酸类物质和类酪氨酸类物质含量较低;反应过程中溶解性有机物的腐殖化程度降低,芳香性减弱,苯环上连接的极性基团率先被氧化去除;Ti/RuO_2-Cu/Zn电化学氧化体系降解垃圾渗滤液生化出水有机物,主要依赖生成次氯酸的间接氧化作用.电化学氧化过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性增强.     

云南断陷盆地高原面典型小流域土壤元素含量特征

岩溶断陷盆地是中国西南岩溶地区典型的生态脆弱区。其特殊的盆-山共存的地质分异构造制约着断陷盆地地貌演化过程和水土岩植的空间分异格局。为探明断陷盆地高原面土壤元素全量及有效态含量特征,以云南蒙自市断陷盆地高原面典型封闭落水洞小流域为研究对象,探讨了铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、磷(P)、铝(Al)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、镉(Cd)、铅(Pb)等15种常量与微量土壤元素的含量及微量元素有效态含量特征。结果表明,(1)石漠化较为严重地区的元素全量和有效态含量均较为离散,这与石漠化区土壤空间异质性有较大关系;受裸露岩石的"聚集效应"影响,石漠化较严重地区元素全量和有效态含量平均值均较高。(2)pH值仅与Co和Pb的有效态含量呈正相关关系,与其他元素的相关关系不显著,这可能与土壤元素的溶解度随pH值上升而逐渐下降,而元素的固定和吸附却随土壤pH值的上升而增加有关。SOC和TN与9种微量元素的有效态含量之间的关系一致,除与Cr的有效态含量相关关系不显著之外,与其余8种元素的有效态含量之间均呈极显著正相关关系,这主要是因为微量元素能与有机化合物结合成分子量小、呈离子态、简单而可直接为植物所吸收的络合态。该研究结果可为阐明断陷盆地石漠化与地质环境分异协同演变的关系提供基础数据。     

某市污水厂抗生素和抗生素抗性基因的分布特征

抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）是国内外备受关注的新兴污染物.污水处理厂是环境中抗生素和ARGs的重要人为污染源.对某市6座主要污水处理厂进出水中抗生素和ARGs含量和特征的分析发现：6座污水厂进出水中检出7类73种抗生素.进水中抗生素总浓度为490.2~2288.6 ng·L^-1,其中氧氟沙星、麻保沙星和罗红霉素这3种抗生素的检出频率最高.不同污水厂对抗生素去除效果差异较大,出水中抗生素总浓度为260.2~1464.3 ng·L^-1,其中抗生素以喹诺酮类和大环内酯类为主,并且存在污水厂出水抗生素浓度高于进水抗生素浓度的现象.选择的10种目标ARGs在6座污水处理厂进出水中均有检出.sul Ⅰ基因的检出频率和丰度最高,绝对丰度为2.4×10⁵~5.4×10⁶ copies·mL^-1;工业废水和生活污水中ARGs的总丰度无显著区别.与进水相比,出水中ARGs丰度和抗生素浓度的相关性显著变弱.