大辽河口及其毗邻区域水体反硝化功能基因的定量研究

近年来随着辽河口两岸经济的发展,大辽河水质受氮素污染越来越严重.反硝化作用是微生物介导的氮循环中一个重要过程,对河口水体中过量氮素的去除和富营养化的缓解意义重大.因此,开展大辽河口水体反硝化作用的研究尤为重要.以大辽河入海河段、大辽河河口和近岸海域为研究对象,采用实时定量PCR法对其进行了水体中反硝化细菌（以功能基因nirS、nirK和nosZ为主）的空间分布特征研究,并通过因子分析和冗余分析（RDA）研究了基因丰度与环境因子间的相关性.结果表明:①不同站位大辽河口及其毗邻区域的水样中nirK、nirS和nosZ基因的丰度变化范围分别为7.73×105~2.54×108、3.19×105~3.19×107、3.22×103~4.92×105 copies/L,各基因平均值大小表现为nirK > nirS > nosZ;3种基因中,nirK和nirS基因大多在调查河流的上游和入海口站位丰度较高,而nosZ基因丰度在河流段由上游到河口逐渐增高,且由河口到近海呈现降低的趋势.②大辽河口及其毗邻区域（nirK+nirS）/nosZ在3.23×101~1.76×103之间,平均值为454.77,表明存在较多的N₂O气体排放,特别是河口到近海区域.③ρ（As）、ρ（Cd）、ρ（Cr）、ρ（SiO₃2-）、ρ（NO₃-）、T、pH和盐度主导了大辽河口及毗邻区域水环境的整体状况,应继续关注主导因子对水环境的影响;水环境因子对反硝化功能基因丰度影响的相关性大小表现为ρ（DO）> ρ（TN）> ρ（NO₂-）> ρ（SiO₃2-）> ρ（Cd）> ρ（NO₃-）>盐度> ρ（As）> ρ（Cr）> T > ρ（Zn）> pH,蒙特卡罗检验得出无显著影响的因子,因此大辽河口及毗邻区域反硝化功能基因丰度是由各项环境因子相互作用、共同影响的结果.研究显示,水体中反硝化有关的微生物对环境的响应不同,各项环境因素共同控制了群落组成,为了更好地进行水体治理与保护,应持续关注水体中的反硝化功能基因.      

秸秆燃烧排放的正构烷烃及其碳同位素组成特征

为了探讨生物质燃烧过程中正构烷烃化学组成及其碳同位素的变化规律,对4种玉米秸秆进行了室内焚烧实验,用GC-MS和GC/C/IRMS方法对燃烧前后的样品进行测定.结果表明,秸秆中正构烷烃的碳数为C13~C35,分布形态为单峰型,主峰碳数为C31.正构烷烃的碳优势指数(CPI)值为1.1~5.3,平均碳链长度(ACL)为25.1~28.8.明火烟尘中正构烷烃的碳数为C14~C35,呈双峰型分布,2个主峰碳数分别是C18和C31.其CPI值为1.0~2.4,ACL值为23.0~26.8.正构烷烃单体碳同位素比值为-20.1‰~-33.5‰.闷烧烟尘中正构烷烃的碳数是C12~C35,CPI值为2.2~4.8,ACL值为26.6~28.9.其含量呈双峰式分布,2个主峰碳数分别是C22/C23、C31.正构烷烃单体碳同位素比值为-21.5‰~-32.5‰.在明火烟尘和闷烧烟尘中,正构烷烃的单体碳同位素组成与原秸秆中同碳数正构烷烃的差值分别为-13.8‰~5.4‰、-6.7‰~ -5.1‰.2种烟尘中正构烷烃的化学组成与碳同位素分布都与原玉米秸秆有着显著的差别.     

基于纳米金超猝灭效应的光学钾离子检测

多年来,开发一种高灵敏度、高特异性的K+检测方法一直是个难题.本研究依据钾离子浓度与荧光素荧光强度之间分段线性关系,成功开发了一种基于核酸适体构象效应,利用纳米金探针检测钾离子的方法.该方法既不需要对纳米金进行修饰,也不需要对核酸适体进行双标记,同时,是"turn-on"模式,并且对钾离子检测的特异性较好.     

气升循环分体式膜生物反应器污水处理与回用技术

介绍了一种新型膜生物反应器———气升循环分体式膜生物反应器污水处理和再生回用技术。该技术膜单元和生物单元分置 ,生物单元和膜单元间的水力循环利用气升动力 ,无需循环水泵 ,系统具有维护方便、运行能耗低和建设投资省等特点。采用该技术处理生活污水和厕所污水 ,处理水质可达到建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ2 5 1 89)。给出了该技术处理生活污水和厕所污水的工程建设投资指标、水处理成本和水处理能耗指标 ,处理能耗 0 6～ 0 8kWh/m3 。该新型膜生物反应器污水再生回用技术具有良好的市场应用前景 ,技术经济可行。     

水中腐殖酸对Al13混凝除氟的影响

针对含氟矿井水中有机物含量较高的问题,使用混凝区域图研究了在腐殖酸(HA)存在的条件下Al13混凝除氟的效果及相关的影响因素;使用电喷雾飞行时间质谱(ESI-TOF-MS)、差分吸收光谱法(DOAS)和X射线光电子能谱分析(XPS)考察了HA与F在混凝过程中的竞争关系,且表征了Al13与F的络合产物;分析了HA影响Al...     

基于洪水过程的农业洪灾变化遥感快速评估模型及其应用

洪涝灾情的准确测度需要同时兼顾淹没区的面积大小和淹水时长信息。利用淹没区内由水和作物等多种地物所组成的"复合水体"不同于水体的波谱时间变化特性,将不同洪灾时期的水体指数和植被指数进行信息复合,以有效凸显水体和洪涝淹没区之间的影像差异,据此进行了灾初期、峰期和中后期等3个时次受淹范围的有效识别。在此基础上,根据洪涝灾情随着淹没时长而加重以及灾区内淹水时长非均匀分布的特性,建立基于淹没时长的受淹面积不等权参与的洪灾扩展动态度指数(Variation Index of Flood,VIF)和区域灾情比较指数(Comparison Index of Flood Disaster,CIFD)两种模型,并将模型应用于鄱阳湖区2016年夏季农业洪涝灾害的时空变化遥感监测。结果显示,应用上述两种模型不仅可以准确获取鄱阳湖区本次农业洪涝灾情的演变趋势,而且能够方便地对比分析区域内不同地方的受灾程度。鄱阳湖区在2016年6月23日~7月25日期间的洪涝灾情具有由弱增强再趋弱的特征,其VIF指数由初始阶段(6月23日~7月9日)的3.75降至后续阶段(7月9日~7月23日)的1.29;鄱阳县是研究区内受灾最严重的区域,其CIFD指数值居于研究区内各受灾县市之首,该县受灾总面积以及多次被淹的灾区面积均高于其他县市。     

稻草和玉米秸秆烟尘中的正构脂肪醇

在不同燃烧条件下,对6种稻草和4种玉米秸进行了燃烧试验,并测定了烟尘中正构脂肪醇的组成.结果表明,在稻草的明火烟尘中,正构脂肪醇由C14~C34组成.其总含量(Σ)为1 604.4~13 889.7 mg·kg-1;低碳数和高碳数正构脂肪醇的含量比(L/H)为0.02~0.09;C24/C30值为3.3%~19.6%;C32/C30值为8.4%~19.9%;C30Σ之比为53.9%~72.6%;CPI值为8.7~21.5;ACL值为29.0~30.1.正构脂肪醇呈双峰式分布,其主、次峰碳数分别是C30和C24.在稻草的闷烧烟尘中,正构脂肪醇的单体组成与明火烟尘相同.其Σ值为1 688.7~5 168.2 mg·kg-1;L/H值为0.08~0.14;C24/C30值为31.0%~70.5%;C32/C30值为6.9%~17.6%;C30Σ之比为39.5%~57.8%;CPI值为10.7~17.5;ACL值为27.2~28.5.其分布模式与明火烟尘极为相似.在玉米秸秆的明火烟尘中,正构脂肪醇由C12~C34组成.其Σ值为852.3~2 667.9 mg·kg-1;L/H值为0.2~1.0;C24/C28之比为104.3%~293.3%;C32/C28之比为42.2%~61.4%;C28Σ之比为7.3%~16.5%;CPI值为5.6~9.7;ACL值为23.1~26.9.其分布模式以双峰式为主,主峰碳数是C30、C24和C22.在玉米秸秆的闷烧烟尘中,正构脂肪醇的组成与明火烟尘相同.其Σ值为1 493.0~8 386.9 mg·kg-1;L/H之比为0.2~0.3;C24/C28之比为53.6%~217.6%;C32/C28之比为21.7%~75.9%;C28Σ之比为8.8%~27.3%;CPI值为4.2~6.5;ACL值为26.3~27.2.其分布模式呈双峰型,主峰碳数主要是C30,次峰碳数主要是C24.总之,秸秆烟尘中正构脂肪醇的组成已发生了明显的变化.C24/C30、C32/C30、C30Σ等参数可用于区别稻草及其燃烧来源的正构脂肪醇;L/H、C24/C28、C32/C28、C28Σ等参数可用于区分玉米秸秆及其燃烧来源的正构脂肪醇;L/H可用于区分上述两类秸秆及其燃烧来源的正构脂肪醇.     

稻草烟尘中有机碳/元素碳及水溶性离子的组成

选取我国6种稻草,通过自制的生物质焚烧装置模拟秸秆露天焚烧.采用Model 2001A热/光分析仪和ISC 2000/ISC3000离子色谱仪测定了阴燃、明燃烟尘中有机碳(OC)、元素碳(EC)与水溶性离子的含量.结果表明,明燃条件下稻草中OC排放因子(EFOC)均值为(6.37±1.86)g·kg-1,EC排放因子(EFEC)均值为(1.07±0.30)g·kg-1;阴燃条件下稻草中EFOC均值为(37.63±6.26)g·kg-1,EFEC均值为(4.98±1.42)g·kg-1.同一品种稻草燃烧排放出的PM、OC与EC变化趋势一致.明燃时稻草中的OC/EC均值为5.96,阴燃时比值均值为7.80,OC/PM几乎不受燃烧状态的影响,阴燃、明燃时EC/PM分别在0.06~0.08、0.08~0.11范围内,通过EC/PM比值可以初步判断燃烧状态的趋势,两种燃烧方式中排放的OC、EC相关性达到0.97,在0.01水平上相关性显著.阴离子中,Cl-含量最高,明燃时稻草中Cl-的排放因子均值为(0.246±0.150)g·kg-1,阴燃下为(0.301±0.274)g·kg-1,明燃时K+排放因子均值为(0.118±0.051)g·kg-1,阴燃时排放因子远低于明燃排放量,均值为(0.053±0.031)g·kg-1.水溶性Na+在阴燃条件下的排放因子均高于明燃状态下的排放.明燃条件下水溶性离子间的相关性比阴燃时显著.通过OC/EC比值可以将稻草与石化燃料及其他一些生物质燃烧区分开,而水溶性离子中的K+/Na+、Cl-/Na+比值也可以将稻草与一些树木类焚烧区别开来.     

低频超声/内电解法联用处理酸性红B废水

为了探讨弱酸条件下低频超声/内电解法协同处理酸性红B(Acid Red B.ARB)的可行性,考察了弱酸条件下低频超声、内电解法及低频超声/内电解法联用对ARB模拟废水的处理效果.结果表明,使用低频超声单独处理时,ARB降解缓慢,经10 min辐射后,ARB的去除率不足4.7%;内电解法降解ARB速率较慢.反应10min.ARB的去除率仅为49.9%;低频超声/内电解联合作用对降解ABR有明显的协同效应,反应10 min,ARB的去除率达90.0%以上.反应过程符合一级动力学,在频率为59 kHz,功率分别为175 W和250 W的超声波协同作用下,ARB降解的表观反应速率常数比单独内电解法分别提高了2.72倍和3.38倍.该工艺操作简便、快捷,具有广阔的应用前景.     

玉米秸秆烟尘中正构脂肪酸的分子与碳同位素组成

在模拟的明火燃烧和闷烧条件下对4种玉米秸秆进行了焚烧试验,用GC/MS和GC/C/IRMS分别测定烟尘中正构脂肪酸的分子与碳同位素组成.结果表明,在明火烟尘中正构脂肪酸由C7~C_(34)组成,其平均总含量为13 895.0 mg·kg-1.其低碳数(≤C_(16))与高碳数(C_(16))正构脂肪酸的含量比(L/H)平均值为1.1.C_(18)/C_(16)、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、C_(24)/(C_(22)+C_(26))(CAR)的平均值分别为0.33、0.17、0.50、1.2.正构脂肪酸单体表现出以C_(16)、C_(24)为主、次峰碳数的双峰式分布模式.其碳优势指数(CPI)的平均值为4.5.在闷烧烟尘中正构脂肪酸由C_6~C_(34)组成,其平均总含量为50 183.7 mg·kg-1.L/H、C_(18)/C_(16)、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、CAR的平均值分别为1.3、0.33、0.20、0.60、1.6.也具有与明火烟尘相同的分布模式.其CPI的平均值为6.1.明火烟尘中C_(14)~C_(26)单体的δ~(13)C平均值在-21.0‰~-24.8‰之间变化,总平均值为-23.5‰.该值与玉米秸秆中对应值之差(Δ~(13)C)达-0.7‰.闷烧烟尘中C_(14)~C_(26)单体δ~(13)C平均值的变化范围为-21.8‰~-25.4‰,总平均值为-23.3‰.其Δ~(13)C值达-0.5‰.与玉米秸秆相比,两种烟尘中正构脂肪酸的分子组成和碳同位素组成均发生了明显的改变.L/H、C_(24)/C_(16)、C_(24)/C_(18)、CAR、δ~(13)C等指标可用于识别大气气溶胶中玉米秸秆燃烧来源的正构脂肪酸.