五里湖生态重建影响因素及其对策探讨

简要介绍了五里湖的概况、主要生态环境问题和对五里湖生态环境现状及其变化过程的调查,并从水文、水质、底质等方面分析了五里湖生态重建的影响因素。在此基础上结合蠡湖新城建设规划及五里湖综合整治规划,提出了相应的生态重建对策,即通过控源、利用生境修复措施创造生态恢复条件、人工重建水生植被和湖泊生态系统管理,重建良性的湖泊水生态系统。同时,从体制和机制创新的角度出发,探讨了湖泊生态系统的管理方式和途径。      

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

碱度和浊度对混凝去除磺胺甲唑与土霉素的影响

为研究不同碱度和浊度下抗生素SMZ(磺胺甲唑)和OTC(土霉素)的混凝去除特征,选择PAC(聚合氯化铝)为混凝剂,并分别以碳酸氢钠、高岭土调节碱度〔以ρ(CaCO₃)计〕和浊度进行混凝模拟试验. 结果表明:当浊度为10 NTU时,SMZ和OTC的混凝去除率随着c(PAC)(以Al3+计)的增加而增加;在碱度为100 mg/L、c(PAC)为0.35×10-3 mol/L时,浊度对抗生素的去除有一定的影响但不显著,对SMZ去除的影响大于OTC. c(PAC)为0 mol/L时,高岭土对目标抗生素的吸附去除率较低,表明对抗生素去除起主要作用的是PAC. 碱度对SMZ和OTC的混凝去除率影响显著,这种影响是通过同时影响PAC的水解产物形态和抗生素总电荷而发挥作用的. 碱度为0 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率分别为6.79%、-3.42%;碱度为25、100 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率明显增加,并且当c(PAC)<0.3×10-3 mol/L时,低碱度(25 mg/L)下抗生素的混凝去除率优于高碱度(100 mg/L),而当c(PAC)>0.3×10-3 mol/L时则相反. 研究显示,碱度和浊度对混凝去除抗生素均有明显影响,但碱度对混凝去除抗生素的影响大于浊度.      

纳米二氧化钛增强五价砷对丰年虾的慢性毒性作用

为探究长期暴露下人工纳米材料与其他污染物的联合慢性毒性效应,考察了纳米二氧化钛(titanium dioxide nanoparticles,nano-TiO₂)与五价砷〔arsenate,As(Ⅴ)〕单独或联合暴露对丰年虾(Artemia salina)的慢性毒性效应,观察其存活率、体长、肠道形态及超微结构变化,同时测定了丰年虾对As的累积以及As在丰年虾亚细胞组分中的分布情况. 结果表明:①28 d低剂量As(Ⅴ)暴露导致丰年虾存活率降低, 肠道形态及肠道超微结构损伤,且nano-TiO₂与As(Ⅴ)联合暴露组的毒性效应增强. ②与As(Ⅴ)单独暴露组相比,nano-TiO₂存在条件下丰年虾在暴露前期(第7和14天)对As的摄入及排泄均增加;而暴露后期(第21和28天),nano-TiO₂促进丰年虾排泄As的效应减弱,导致联合暴露组中丰年虾体内As的累积显著增加(P < 0.05). ③与As(Ⅴ)单独暴露组相比,联合暴露组中As在生物解毒组分——热稳定蛋白(heat-stable protein,HSP)组分中的占比下降. 在暴露的第14、21和28天时,联合暴露组中As在HSP组分中的占比较As(Ⅴ)单独暴露组分别显著降低了39.83%±9.54%、43.27%±5.29%和50.91%±7.60%(P均小于0.05). 研究显示,nano-TiO₂可能会抑制丰年虾对As的解毒作用,从而导致As毒性上升.      

纳帕海流域典型植被类型的土壤水分状况及其影响因素

以纳帕海流域荒草地、松树林地、裸地、3 a修复区和1 a修复区5种典型植被类型为研究对象,测定其土壤水分、产流产沙、容重和有机碳含量等,研究不同植被类型土壤含水量差异及其影响因素,对当地脆弱生态水文环境的保护和区域可持续发展的实现具有积极意义。结果表明,不同植被类型土壤含水量φ差异明显,荒草地最高,为50.7%,3 a修复区和松树林地分别为34.5%和28.7%,而裸地和1 a修复区仅有20%左右;不同植被类型土壤理化特性无明显规律性;地表径流系数差异明显,荒草地最低,仅1.21%,而松树林地为5.73%;荒草地和松树林地泥沙产量低于裸地和1 a修复区。除容重外,土壤含水量与其他理化性质和产流产沙相关性均不显著。先种草迅速增加地表覆盖度的植被恢复方式可快速改善表层土壤性质,增强土壤保水能力。     

杭州市水域的磷污染与禁限含磷洗涤剂的响应关系研究

以拥有中国典型城市湖泊——西湖的杭州市作为研究对象,计算了含磷洗涤剂的磷负荷贡献率,分析了禁磷前后城市内河和西湖水体中磷负荷浓度的变化行为。研究结果表明,洗涤剂中磷酸盐磷占杭州市生活污水中总磷负荷的30.7%,实施禁磷后钱塘江和运河中磷负荷有不同程度的降低,但西湖水体的磷负荷变化不明显。从而可以认为,在杭州市实施禁磷可以作为控制水体富营养化的一个辅助手段,可以遏制水体进一步恶化。而全面消除水体富营养化还需建设城市三级污水处理厂、控制面源污染等其它手段的协作才能实现。     

铜、砷单一及复合污染对黑藻的毒性效应

通过室内模拟试验,研究了铜(Cu)、五价砷〔As(Ⅴ)〕单一及复合污染对黑藻〔Hydrilla verticillata (L.f.) Royle〕生长、富集Cu和As的能力以及对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.毒性测试结果表明,Cu和As(Ⅴ)对黑藻的4 d-EC₅₀分别为2和12 μmol/L,单一Cu对黑藻的毒性远高于As(Ⅴ). 复合污染试验结果表明,对于5 μmol/L As(Ⅴ)处理组,低浓度Cu〔c(Cu)<2 μmol/L〕的加入,促进了植物生长,降低了植物体内的As总量〔w(As)〕,同时降低了植物体中占主要部分的三价砷的含量(w〔As(Ⅲ)〕). 对于Cu处理组,As(Ⅴ)的加入同样抑制了黑藻对Cu的富集,SOD活性也高于单一Cu处理,可见在低浓度Cu处理下,Cu和As(Ⅴ)之间存在拮抗作用;而高浓度Cu〔c(Cu)≥2 μmol/L〕的加入,虽然植物对Cu和As(Ⅴ)的富集与单一Cu和As(Ⅴ)处理相比均显著降低,但植物生长受到抑制,SOD活性与单一处理相比也显著降低(P<0.05),因此高浓度Cu处理下,二者对黑藻毒性起协同作用. 总之,黑藻具有应用于处理低浓度Cu和As(Ⅴ)单一及复合污染水体的潜力.      

九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征

利用连续提取法对九龙江口湿地表层沉积物中不同形态氮含量进行了测定,探究了滨海湿地表层沉积物中氮形态及其与沉积物理化性质的相关关系.结果表明:九龙江口滨海湿地沉积物中w(TN)达到12.67 mg/g,可转化态氮(EFN)质量分数〔w(EFN)〕占w(TN)的18.78%.有机硫化物结合态氮(OSFN)和碳酸盐结合态氮(CFN)是九龙江口滨海湿地沉积物EFN的主要形态,w(OSFN)和w(CFN)分别占w(EFN)的37.82%和36.97%.不同潮水位和植被类型沉积物中的w(TN)和w(EFN)呈现差异性,表现为高潮位＞中潮位＞低潮位,红树林＞其他植被类型(北部互花米草、红树与互花米草混交和南部互花米草)＞光滩.w(CFN),w(OSFN),w(EFN)和w(TN)存在显著相关关系,表明w(TN)和w(EFN)的增加主要来源于OSFN和CFN.w(OSFN),w(EFN)和w(TN)与w(OM)存在显著相关关系,表明河口滨海湿地有机质的累积、矿化,可增加沉积物中的w(OSFN),w(EFN)和w(TN),从而对滨海湿地氮生物地球化学过程产生重要影响.      

多溴联苯醚在环境中迁移转化的研究进展

多溴联苯醚(Polybrominated Diphenyl Ethers,PBDEs)是全球广泛使用的一种添加型溴代阻燃剂,具有高亲脂性、难降解性、生物累积性和高毒性.全面了解PBDEs在环境的迁移转化规律是对其进行科学的风险评价的基础.归纳和分析了近几年国内外学者有关PBDEs在不同环境介质中的分布情况及其迁移转化的研究动态,并重点讨论了光解和生物降解的机理、产物和影响因素.结果表明,大气中以气态的低溴代联苯醚为主,具有较强的长距离迁移能力,而BDE-209等高溴代联苯醚则主要吸附在气溶胶颗粒物上,迁移能力有限;PBDEs在水中的浓度较低,主要在沉积物和生物体的脂肪中累积,并通过食物链的放大作用使处于食物链顶端的生物受到毒害.光解和生物降解是PBDEs在环境中转化的主要途径,在空气中和浅层水中以光解为主,而在深层水和沉积物中生物降解占主导.文章最后指出了今后的主要研究方向.     

4种磺胺类药物及乙酰化代谢物在污水处理厂的去除及机制

乙酰化代谢物是磺胺类药物的重要代谢产物.为研究4种常见磺胺类药物及其乙酰化代谢物在污水厂中的去除机制,根据污水停留时间采集厦门某A2/O型工艺污水厂不同处理单元的污水和污泥样品,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法检测目标化合物.结果显示,8种目标物中有6种在水体中被检测出,污泥中有5种目标物被检测出.计算总去除率及各个处理单元间的去除率,结果表明,磺胺二甲基嘧啶在污水厂中总去除率几乎为0,而其他5种化合物都有不同程度的去除,但不同目标物在各处理单元的去除率不同.利用质量平衡,分析各物质可能的去除机制,磺胺二甲基嘧啶可能去除机制为污泥吸附,磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶和磺胺甲唑可能的去除机制均为生物降解.