曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究

通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明：曝气复氧对底泥中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以NH4＋-N和NO3--N的形式进入试验体系,并在特定的氧化还原电位（临界值-200 mV）和pH（临界值6.70）条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ（DO）〈0.5 mg.L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的19.7%,主要为氨氮,最大释放速率达到289.13 mg.m-2.d-1,释放的质量浓度可达到18.8 mg.L-1;好氧条件下（DO饱和）,底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的1.8%;好氧-缺氧条件下为11.7%,主要以N2的形式释出系统。     

大冶湖表层水和沉积物中重金属污染特征与风险评价

于2014年4月采集大冶湖表层水和表层沉积物,用原子吸收分光光度法测定其重金属含量,并基于健康风险评价模型和潜在生态风险指数法开展表层水和沉积物重金属污染的潜在健康风险和生态风险评价.结果表明,表层水和沉积物重金属(Ni、Cd、Cu和Pb)含量平均值分别为49.27、2.19、12.18、12.13μg·L~(-1)和78.46、77.13、650.13、134.22 mg·kg~(-1).富集系数显示,Cd、Cu和Pb均为重度富集,尤其是Cd累积最为明显.与国内典型湖泊重金属污染相比,表层水和沉积物中重金属元素含量均相对较高.表层水和沉积物重金属元素均表现为湖湾处含量较高,中部含量较均匀的分布规律,其来源主要受多种人为活动污染.环境风险评价显示,重金属类化学物质通过饮水途径产生健康风险范围为9.77E-08~1.63E-05 a-1,Ni和Cd是水环境健康风险的优先管理对象.沉积物重金属的潜在生态风险高低为CdCuPbNi,其中Cd是生态风险的贡献元素.     

Myrothecium verrucaria NF-08产漆酶条件的响应面法优化及粗酶染料脱色研究

以半知菌属疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria NF-08为供试菌,采用响应面方法优化菌株产漆酶条件,并以其漆酶粗酶进行3种结构类型6种染料的脱色试验,考察了粗酶浓度、温度和p H值对脱色率的影响.两水平析因设计、中心组合设计和验证试验结果表明:葡萄糖浓度为15.4 g·L~(-1)、蛋白胨浓度为43.3 g·L~(-1)和培养基初始p H值为6.68时,漆酶活性达到最大值(25.58±1.60)U·m L~(-1),是单因素试验(16.82 U·m L~(-1))的1.52倍,提高了52.1%.以上述发酵条件获得的M.verrucaria NF-08漆酶粗酶对3种结构类型染料均有脱色效果,排序为偶氮类优于芳甲烷类优于蒽醌类.脱色率随粗酶浓度增大(2~8 U·m L~(-1))、反应温度升高(15~35℃)而上升,随p H值上升(4~10)而下降.粗酶浓度为5 U·m L~(-1),反应温度为25℃,p H值为4时,偶氮类染料铬黑T和芳甲烷类染料碱性品红即可几乎完全脱色,脱色率分别为99.2%和94.6%.     

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯(GO)与纳米二氧化钛(TiO_2)为改性剂,采用界面聚合法与抽滤吸附结合,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到新型纳米改性膜(简称GO-TiO_2改性膜).研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸(HA)的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明:(1)最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯2 m L、GO 1 mg、间苯二胺1%(质量分数)、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯0.2%(质量分数)、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min;(2)亲水性提高显著,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构,改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°;(3)抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%,过滤周期约为原膜的2.5倍;反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.     

南水北调对密云水库水位变幅带土壤磷释放量的影响

南水北调来水引起的水位上涨可能会导致密云水库水位变幅带土壤中磷的释放.过量的磷可能会引起水体富营养,因此,研究水库变幅带磷释放风险对密云水库水质安全保障具有科学指导意义.本研究采用连续浸提法测定密云水库变幅带土壤及沉积物中弱吸附态磷(NH_4ClP)、铁磷(BD-P)、铝磷(NaOH-P)及钙磷(HCl-P)等4种不同形态磷含量,探讨其分布特征;并在室内进行了磷释放模拟实验,估算了南水北调来水引起水库水位上升所致的易释放磷的释放量.结果表明,NH_4Cl-P、BD-P、NaOH-P、HCl-P广泛地分布于密云水库变幅带土壤及沉积物中.在白河、内湖及潮河3个库区,磷形态分布具有一致规律,即HCl-PNaOH-PBD-PNH_4Cl-P.因密云水库变幅带为中国典型的北方碱性土壤,变幅带无机磷主要为钙磷.NH_4Cl-P在3个库区变幅带土壤中含量相差不大,在受水动扰动力影响较小的内湖库区BD-P含量略高于其它2个库区.在3个不同库区中,潜在活性磷NH_4Cl-P和较稳定的NaOH-P在岸上和水陆交界面土壤及水下沉积物中含量相差不大,受氧化还原条件影响较大的BD-P在沉积物中的含量略高于岸上和水陆交界面土壤.磷释放模拟实验及释放量估算结果表明,水库水位上涨3 m的情况下,白河、潮河和内湖库区淹没变幅带土壤分别释放1.02、0.80、0.37 mg·m~(-2)易释放磷.白河和内湖库区变幅带被水淹没土壤中磷释放的风险可能更高,需加强防护.     

新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺的优化制备

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,先经羟甲基化反应制备中间产物羟甲基聚丙烯酰胺(MPAM),再通过酰胺化反应将巯基接枝到MPAM分子链上,制备出新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).以水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和响应面法中CCD实验优化MAMPAM的制备条件.结果表明,MAMPAM最优制备条件为:MPAM浓度0.31%、MPAM与TGA物质的量比为1∶3.2、反应介质p H值为4.76、反应温度为25℃、反应时间为2 h,在此条件下制备的MAMPAM对Cu(Ⅱ)的去除率为95.30%,与模型的理论预测值94.47%接近,相对偏差仅为0.83%,模型合理可靠.红外分析表明MPAM分子链上成功接上了巯基.MAMPAM对不同初始浓度的含Cu(Ⅱ)水样具有很好的去除效果,Cu(Ⅱ)去除率均能达到90%以上.MAMPAM有望成为一种有效的含铜废水处理剂,具有一定的应用前景.     

达里诺尔湖近2400年以来Hg元素含量变化及环境意义

汞（Hg）元素作为一种全球性循环元素,对环境的影响正逐渐成为人们关注的焦点之一.为揭示寒旱区达里诺尔湖沉积物的Hg污染历史及人类活动对湖泊沉积物中Hg污染的影响,通过采集湖泊沉积物岩芯（编号DL1）,在建立DL1岩芯沉积地层年代框架的基础上,结合沉积物粒度特征、总有机质（TOC）含量等指标参数的变化,对DL1岩芯记录的地质历史上的Hg含量变化特征及环境意义进行了综合分析.结果显示,沉积物记录的Hg元素污染具有明显的阶段性变化特征：2400~1400 cal.a BP,Hg含量呈逐渐降低趋势,期间降水量呈逐步减少趋势,区域气候显著干旱;1400~200 cal.a BP,Hg含量相对稳定,呈小幅度波动变化,对应了区域气候的干-湿交替;近200 cal.a BP以来,Hg含量明显增加,这可能是受人类活动影响的结果.整体上,地质历史上DL1沉积物中Hg含量变化受气候干冷-暖湿交替周期性变化影响较大.而近200 cal.a BP来Hg与TOC等指标间显著正相关,则显示了沉积物中有机质可能吸附了大量的Hg元素,使其呈顶端富集趋势,进而对湖泊水生态环境造成影响.     

博斯腾湖西岸表流人工湿地水体脱盐效果研究

针对博斯腾湖日益严重的盐污染问题,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,引当地排渠水进入人工湿地,对人工湿地的进水和出水进行连续7个月的水质监测,对比分析进水和出水中8种离子(Ca~(2+)、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-)和矿化度的变化,结果表明:人工湿地进水含盐量较高,8种离子的浓度和矿化度波动较大,4月和10月进水为微咸水,5—9月进水为咸水,而出水含盐量相对较低,8种离子的浓度和矿化度波动较小,各月出水均为微咸水。经计算分析可知,人工湿地对水体总盐的平均去除率为51%,水体盐分的去除率与温度呈正相关,且随季节性温度变化而发生变化。     

小流域前置库表层沉积物农药分布特征及影响因素

利用LC-MS检测了高铺小河及前置库不同水文期15个表层水体及沉积物中8种常用农药,探讨了表层沉积物农药的分布特征、影响因素及沉积物-水交换行为。结果表明:研究区表层水体和沉积物中阿特拉津等8种农药都有检出,季节性变化从高到低依次为丰水期>平水期>枯水期;表层沉积物农药分布特征显示前置库对农药有明显削减作用;表层沉积物中所检农药的分布受TOC及粒径分布的影响。沉积物-水交换行为研究表明:高埔小河前置库主要通过颗粒沉降作用去除水中农药类有机污染物,沉积物农药作为二次污染源对上覆水风险性较小。     

Pseudomonas sp. ZXY-1, a newly isolated and highly efficient atrazine-degrading bacterium, and optimization of biodegradation using response surface methodology

Atrazine, a widely used herbicide, is increasing the agricultural production effectively, while also causing great environmental concern. Efficient atrazine-degrading bacterium is necessary to removal atrazine rapidly to keep a safe environment. In the present study, a new atrazine-degrading strain ZXY-1, identified as Pseudomonas, was isolated. This new isolated strain has a strong ability to biodegrade atrazine with a high efficiency of 9.09 mg/L/hr.Temperature, p H, inoculum size and initial atrazine concentration were examined to further optimize the degradation of atrazine, and the synthetic effect of these factors were investigated by the response surface methodology. With a high quadratic polynomial mathematical model(R~2= 0.9821) being obtained, the highest biodegradation efficiency of 19.03 mg/L/hr was reached compared to previous reports under the optimal conditions(30.71°C, pH 7.14, 4.23%(V/V) inoculum size and 157.1 mg/L initial atrazine concentration).Overall, this study provided an efficient bacterium and approach that could be potentially useful for the bioremediation of wastewater containing atrazine.