水肥气耦合对温室番茄地土壤N2O排放及番茄产量的影响

为揭示水肥气耦合对温室番茄地土壤N_2O排放的影响,提出适宜的温室番茄增产减排措施,采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N_2O的排放,分析水肥气耦合条件下土壤温度、灌溉水利用效率(WFPS)、NO~-_3-N、O_2含量的变化规律以及N_2O排放的影响机制.加气条件下设两个灌水水平0.6 W和1.0 W(分别代表亏缺40%灌溉和充分灌溉,W代表充分灌水时的灌水量)和3个施氮水平(120、 180和240 kg·hm~(-2),分别代表低、中和高氮,以50%F、 75%F和F表示,其中F为当地推荐施氮量),以不加气充分灌溉(O为加气灌溉,CK为常规滴灌)条件下3种施肥水平为对照,共9个处理.结果表明,充分灌溉(W2F1O、W2F2O和W2F3O)的N_2O累积排放量较亏缺灌溉(W1F1O、W1F2O和W1F3O)处理平均增加了55.7%(P0.05);高氮条件下(W1F3O、W2F3O和W2F3CK)土壤N_2O排放较中氮和低氮平均增大13.4%和43.8%(P0.05),充分灌溉条件下加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较相应不加气处理(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)N_2O排放平均增加11.2%(P0.05).加气、施氮量和灌水量的增加可增加番茄产量和单产N_2O排放量.高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较中氮处理分别增加了12.5%(P0.05)和3.9%(P0.05),高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较低氮处理显著增加了30.4%和9.6%(P0.05),加气充分灌溉较加气亏缺灌溉处理番茄产量和单产N_2O排放量分别显著增加了29.7%和18.7%(P0.05),加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较不加气处理产量(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)平均增加了10.4%(P0.05),单产N_2O排放量增加但不显著.灌水量增加、施肥量降低、加气均可显著增大肥料偏生产力,减小灌溉水分利用效率(IWUE).综合考虑N_2O累积排放量、作物产量、氮肥利用效率、IWUE和单产N_2O排放量,得出加气低氮充分灌溉为较优的管理模式.本研究结果为温室番茄的增产减排提供了一定的参考.     

原位微生物技术在亮马河水质提升中的应用

原位微生物技术通过激活水体中的土著微生物快速降解有机物,其在亮马河应用的结果显示,下游COD和TP较上游出现明显下降,因NH₃-N本底较低,变化趋势不明显。该技术运行60 d后,监测数据显示下游水生生物种类明显增加。从底栖动物种类数的分布情况看,下游点位底栖动物种类数明显多于上游点位,并且下游出现了中-高需氧型种类,与上游相比,下游调查河段的底质已能够适合多种底栖动物的生存和繁衍,底质生境较上游有较明显改善。原位微生物技术在提升水质的同时改善了底泥,并有利于水体多样性的恢复,一定程度上提升了水体的自净能力。     

低温反硝化菌——施氏假单胞菌N3的筛选及脱氮性能

通过微生物连续富集分离,筛选得到1株低温下具有反硝化能力的细菌N3,鉴定为施氏假单胞菌,并对其脱氮性能进行研究.结果表明,N3在C/N=8,硝酸盐负荷为70 mg·L~(-1)时,能实现硝酸盐的完全去除.此外,N3对低温具有良好的适应性.在C/N=8,4℃条件下,36 h内即可将15 mg·L~(-1)硝酸盐完全去除;反硝化基因nar G和nir S的表达与30℃下的表达量处于同一个数量级,能够高效表达.利用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)对N3进行固定化,在10℃下考察固定化N3长期运行的稳定性.结果表明,固定化N3能够在3 d内将15 mg·L~(-1)的硝酸盐完全去除,且连续运行54 d后仍保持良好的稳定性和去除效果.菌株N3具有的高效反硝化脱氮及低温适应性表明其在冬季硝酸盐水体脱氮方面具有良好的应用潜力.     

天然腐殖酸对柴油在寒旱区黄土上吸附特性的影响

选用西北寒旱区黄土为供试土样,通过热力学和动力学吸附试验研究了干旱区低有机质黄土对柴油的吸附行为,以及提取的天然腐殖酸对柴油在黄土上吸附行为的影响。结果表明,无论是否加入腐殖酸,柴油在黄土颗粒上的吸附都符合Freundlich方程,且腐殖酸质量浓度对柴油的吸附量有显著影响。在27℃时,加入10 mL质量浓度为40 mg/L的腐殖酸溶液后,柴油在黄土上的饱和吸附量由12.034mg/g减小为7.407 mg/g,且吸附量随温度的升高而降低,表明吸附为自发的放热过程。描述柴油在黄土上吸附动力学的最优方程为Elovich方程,其次为双常数方程。无论是否加入腐殖酸,黄土对柴油的吸附都在短时间内达到平衡。对吸附影响因素的分析结果表明,柴油在黄土上的吸附随溶液pH值的增大而降低;黄土颗粒粒径越小,柴油在土样上的吸附量越大。     

不溶性腐殖酸对环丙沙星吸附的研究

制备了两类不溶性腐殖酸(IHA),采用批平衡吸附试验方法探讨了水体中环丙沙星在IHA上的吸附特性.结果表明,两类IHA对环丙沙星的吸附行为均可用Freudlich等温方程描述,但钙型IHA对环丙沙星的吸附能力远强于铝型IHA.同时考察了IHA投加量、吸附时间、离子强度以及pH值对吸附的影响.在pH=5.5,环丙沙星质量浓度为15 mg/L时,钙型IHA对环丙沙星的吸附率可达95.3％,比铝型IHA吸附率高2.13倍;吸附进行24h后基本达到平衡;随着溶液中离子强度的增加,环丙沙星在钙型IHA表面的吸附量逐渐减小,吸附以阳离子交换作用为主;在pH=5.0～9.0的范围内,钙型IHA对环丙沙星的吸附系数逐渐减小,但并非呈线性下降关系.     

萘和菲在黄土上的吸附动力学

研究了萘和菲在天然黄土和阳离子表面活性剂改性黄土上的吸附动力学过程。结果表明,萘和菲在阳离子表面活性剂改性黄土上吸附速率比在天然黄土上的快,同时吸附数据都能很好的符合一级动力学方程;吸附速率与起始浓度、温度及黄土本身的性质有关;萘和菲的吸附速率常数k与温度T成负相关。吸附反应的活化能分别为:-6.196~-1.172kJ/mol和-28.86~-15.70kJ/mol;萘和菲在天然黄土和阳离子改性黄土上的吸附速率由膜扩散和孔扩散过程控制,实验数据可以用扩散动力学方程拟合。本研究为理解多环芳烃在土壤中的迁移规律提供了理论基础,同时有助于理解土壤环境中石油污染物的迁移。     

高键合量苯基化MCM-41的合成及其吸附特质

采用正硅酸乙脂(TEOS)为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构模板剂,用三甲氧基苯基硅烷(TMPS)作偶联剂,在碱性介质中合成苯基修饰MCM-41(Phenyl-MCM-41),对比研究了合成方法和脱模方式。结果表明,在分步合成法中,采用酸萃取脱模方式不仅可除去表面活性剂模板剂,而且MCM-41表面的Si-OH反应活性较高,有利于提高键合量;室温条件下,采用TEOS和TMPS共水解缩聚一步直接合成Phenyl-MCM-41,可进一步提高有机键合量,且高键合量的介孔复合体具有高的热稳定性和很强的疏水性。以Phenyl-MCM-41作为固相微萃取(SPME)的吸附涂层材料,与HPLC联用,考察了对水样中邻苯二甲酸酯的吸附分离性质及其在黄河水样中的分析应用,该法具有操作简单、吸附速度快、线性范围宽和灵敏度高的特点。     

白洋淀典型抗生素的源解析及其特定源风险评估

目前我国湖泊中抗生素污染形势严峻,研究多集中于抗生素的时空分布与风险评价等,而有关源解析的研究则较少.鉴于此,选取白洋淀为研究区,探究典型抗生素的污染来源及其特定源风险.运用高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）测定样品中的四环素类（TCs）、磺胺类（SAs）和喹诺酮类（QNs）抗生素,并运用正定矩阵因子分解（PMF）模型和风险商值法（RQ）相结合的方法对典型抗生素进行源解析和特定源风险评估.结果表明：①水体和沉积物中抗生素含量范围分别为ND~2635 ng ·L^-1和ND~259.8 ng ·g^-1;②就水体中抗生素浓度的空间分布而言,QNs呈"西高东低",SAs呈"中部高、南北低",TCs呈"中部低、南北高"的分布特征;就沉积物中抗生素含量的空间分布而言,QNs呈"中部高,东西低",而SAs和TCs均呈"西高东低"的分布特征;③就抗生素的来源而言,水产养殖（33.2%）占比最高,其次为污水处理厂（29.2%）、畜禽养殖（18.9%）和生活污水（18.7%）;④就生态风险而言,恩诺沙星（ENR）和氟甲喹（FLU）处于中高风险水平;⑤就特定源风险的空间分布而言,除S1处水产养殖处于高风险水平,其余样点各源均处于中低风险水平;就源的种类而言,水产养殖处于中高风险水平,其余各源均处于中低风险水平.因此,针对白洋淀抗生素的主要来源及其特定源风险等级,需采取更为精准科学的抗生素风险管控.     

石家庄地下水中喹诺酮类抗生素生态风险及其与环境因子的相关性

国内外地下水抗生素的研究主要集中于抗生素的污染特征,而较少关注地下水中抗生素的生态风险及其与环境因子的相关性.鉴于此,选取石家庄市地下水环境为研究对象,应用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）分析地下水中典型抗生素——喹诺酮类（QNs）浓度,研究QNs抗生素的生态风险,并建立QNs浓度与典型环境因子的相关性.结果表明：①石家庄地下水中QNs抗生素以环丙沙星（CIP）、依诺沙星（ENO）和氟甲喹（FLU）为主,其检出率分别为75.0%、80.0%和100%;②QNs抗生素浓度范围为3.02~98.5 ng·L^-1;就空间分布而言,QNs浓度在S4处最高（98.5 ng·L^-1）,而在S19处最低（3.02 ng·L^-1）;③相关性分析结果表明,温度（T）、化学需氧量（COD）、总溶解固体（TDS）、菌落总数（BCTC）和pH与QNs相关性显著（P<0.01或P<0.05）;④就生态风险的空间分布特征而言,S4为高风险区,其余各点为中低风险区;就QNs抗生素种类而言,除CIP处于中高风险水平,其余QNs处于中低风险水平.鉴于此,为了保障石家庄地下水环境安全,需进一步加强地下水中抗生素的风险管控.     

不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附研究

讨论了不溶性腐殖酸(IHA)对水中重金属pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附去除作用.将可溶性腐殖酸进行改性处理,制备了不溶性腐殖酸,并应用差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其热性能及微观形貌进行了分析表征.研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的Pb、Cd、Cu等重金属离子的吸附特征.吸附等温线分别以Linear,Frendlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示吸附的最佳模型为Frendlich方程.利用该方程拟合的数据,由Clausius-Claperyon's方程计算出的pb2 、Cd2 、Cu2 吸附焓变值说明,重金属在不溶性腐殖酸上的吸附以物理吸附为主.同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响.结果表明,随着温度的升高和pH值的增大,不溶性腐殖酸对pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附量增加.随着pH的增加,在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定.当pH=7时,在实验浓度范围内pb2 、Cd2 、Cu2 在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%,97.86%,99.25%.吸附进行12 h以后,吸附作用基本达到平衡.不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子.