薄膜扩散梯度技术在重金属生物有效态监测中的应用

重金属生物有效性是评估重金属元素迁移性、生物可利用性和生态影响的关键参数。薄膜扩散梯度技术(DGT)是一种原位被动采样技术,因其具有原位富集性、形态选择性,可提供被监测物质在监测时间段内的平均浓度等优点,可作为生物对重金属摄取的模拟替代物对环境介质中重金属的生物可利用度进行预测,已被广泛应用于环境介质中重金属生物有效性的测定。研究主要介绍了DGT技术的原理、组成和特点,评述了其近年来在水体、土壤、沉积物中重金属生物有效态应用方面的新进展,提出了DGT技术未来要提高抗生物污染能力及寻找可与DGT技术联用的相关技术的观点。     

二氧化钛纳米颗粒对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响

二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）的广泛应用使其环境释放量不断增加,从而影响到土壤氮的转化过程.然而,目前关于TiO₂NPs对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响机制尚不明确.因此,本研究以典型沼泽土壤为研究对象,通过室内培养实验研究不同剂量TiO₂NPs处理（0 mg·kg^-1（CK）、10 mg·kg^-1（A10）、100 mg·kg^-1（A100）、250 mg·kg^-1（A250）、1000 mg·kg^-1（A1000））对土壤理化性质、酶活性和氮矿化过程的影响,探讨TiO₂NPs输入对土壤氮矿化过程影响的内在机制.结果表明：①不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH和总有机碳（TOC）含量（p<0.05）,A100、A250和A1000处理显著降低了硝态氮（NO₃^--N）含量（p<0.05）.②A250和A1000处理显著抑制了过氧化氢酶活性（p<0.05）;培养7 d,不同剂量TiO₂NPs处理均显著促进了脲酶活性（p<0.05）,抑制了脱氢酶活性（p<0.05）;随着培养时间延长,TiO₂NPs处理对脲酶和脱氢酶活性的抑制作用逐渐减弱,表明TiO₂NPs的负面作用会随时间减弱.③不同剂量TiO₂NPs处理对氨化速率没有显著影响（p>0.05）,A250、A1000处理对硝化和矿化速率有显著抑制作用（p<0.01）.④土壤氮矿化速率与土壤pH、总磷（TP）、NO₃^--N含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关.TiO₂NPs主要通过改变沼泽土壤NO₃^--N含量影响氮矿化过程.本研究可为湖滨湿地保护和TiO₂NPs环境风险评估提供理论依据.     

我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术

地膜覆盖技术已成为我国农业应用最为广泛的农艺技术之一,但同时地膜残留污染也成为影响农业可持续发展的一个重大问题,系统分析梳理地膜覆盖种植技术、地膜残留污染的特点及防控技术对于该技术合理利用具有重要意义。本文在已有工作基础上,系统分析了我国地膜覆盖种植技术应用情况、地膜残留污染特点和防治技术。结果表明,20世纪80年代以来,我国地膜用量及覆盖面积一直呈大幅度上升态势,年增长率在8％左右,1991—2011年20年间,地膜使用强度增加了3～10倍,但存在明显区域差异。总体上,北方省区的地膜使用强度大,增长幅度快。地膜覆盖应用作物也从经济作物扩大到粮食作物,应用面积最大作物依次为玉米、蔬菜、棉花、烟草和花生等。地膜覆盖技术的应用产生了巨大效益,但同时也带来了一系列污染危害。长期覆膜农田土壤中都存在程度不同的残膜污染,残留量一般在71．9-259．1kg·hm-2。西北地区是残膜污染最严重的地区,土壤中残膜量远远高于华北和西南地区。残留地膜大小和形态多种多样,主要有片状、蜷缩圆筒状和球状等,在土壤中呈水平、垂直和倾斜状分布。目前,我国地膜残留污染防治技术滞后,人工回收是普遍和主要的回收形式,其他防治技术如机械回收、节约型地膜应用、生物降解地膜尚未较大规模应用。当前,为防止地膜残留污染进一步加剧,急需修订完善地膜标准和加强质量监管,提高可回收性;推广节约型地膜使用技术和残膜回收技术;开展地膜覆盖技术适应性研究,促进技术合理利用。     

沙地不同林龄樟子松人工林土壤微生物量特征

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤微生物性质的变化规律,选择10、20、30、40、50、60 a生科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析了土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤呼吸强度、土壤微生物量碳氮比(MB C/MBN)、土壤微生物碳、氮熵等特征的变化.结果表明,随林龄增加,MBC和MBN均先增大后平稳再下降,二者最大值分别出现在40 a和50 a;土壤呼吸强度、土壤微生物碳、氮熵都呈现出上升-下降-上升-下降的变化趋势,且各指标均在60 a最小,表明过熟林微生物性质恶化;MB C/MBN先维持稳定,后期大幅度增大,在60a时达到最大.随着土层深度增加,MBC、MBN及呼吸强度呈现表聚性;土壤微生物碳、氮熵呈现出先增后减的变化规律,深层MB C/MBN大于表层土壤.微生物各指标与樟子松人工林地上部分存在正相关关系,与全磷呈显著正相关关系.冗余分析表明,全磷、有机碳对不同林龄樟子松林下土壤微生物量影响显著.综上所述,樟子松近熟林和成熟林期微生物各指标达到最佳,过熟林时微生物活性差.     

反硝化除磷污泥聚集体内原位除磷活性及有机物浓度的影响

以SBR系统反硝化除磷污泥为对象,利用氧化还原电位、溶解氧和磷酸盐微电极定量研究了污泥聚集体内除磷菌的原位除磷活性及有机物浓度的影响.结果发现,厌氧初期污泥聚集体内最大净体积释磷速率为3.29mg·（cm³·h）^-1,是缺氧初期最大净体积吸磷速率的3倍左右;厌氧末期释磷速率明显降低,最大净体积释磷速率仅为厌氧初期的一半.在缺氧末期,最大净体积吸磷速率降至0.14mg·（cm³·h）^-1,且在1800 μm以下深层区域发生了"二次释磷"现象.随着COD浓度由350 mg·L^-1降至250 mg·L^-1和150 mg·L^-1,反硝化除磷菌的最大净体积释磷速率由3.27 mg·（cm³·h）^-1降至2.44 mg·（cm³·h）^-1和2.01 mg·（cm³·h）^-1,且快速吸磷区域整体向污泥聚集体表层收窄.     

臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷的影响

以污水厂冬季膨胀期污泥（SVI=280 mL·g^-1）为对象,研究了臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷效果的影响.结果表明,低浓度投加臭氧（0.085 g·g^-1,以O₃/MLSS计）20 d后,菌丝体被打断,SVI降至125 mL·g^-1,消除了污泥膨胀,且硝化、除磷效果不受影响.高浓度投加臭氧,污泥的沉降性能反而开始恶化,除磷效率也降至60%左右.进一步研究表明,PS/PN与SVI呈正相关关系（R²=0.9381）,可表征污泥的沉降性能;臭氧除打断菌丝体外,还通过改变EPS的含量及组分影响着污泥的沉降性能.     

厨余垃圾好氧堆肥优势细菌的分离及处理效率研究

以城市厨余垃圾为研究对象,筛选优势菌种,缩短堆肥周期。试验中,分别从升温、高温和降温3个阶段进行菌种筛选,通过基因测序鉴定,得到2种优势菌分别为甲基营养芽孢杆菌、巴伐利亚鸟氨酸菌。将2种细菌按1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1的接种配比,以1.5%的接种量投加到堆体中,并以空白组作为对照,进行堆肥对比试验。结果表明:2∶1的混合比例对厨余垃圾堆肥处理效果最佳,堆肥C/N和种子发芽率分别为4.89%、95.9%,堆肥周期由25 d缩减至22 d。其中含水率、有机质和TN分别比空白试验降低了1.90%、4.27%、11.96%,pH值和氨氮均达到堆肥产品稳定化、无害化程度的评价标准。     

A/A系统反硝化除磷的强化及其稳定性研究

利用厌氧/缺氧(A/A)SBR,试验研究了选择和富集反硝化除磷菌(DPB)的条件.结果表明,采用电子供体和电子受体充分分开的两段进水方式运行,当厌氧段进水COD与缺氧段投加硝酸盐质量浓度为300 mg.L-1、50 mg.L-1,pH值约为7.0时,DPB可快速成为系统中的优势菌群,系统可达到良好的反硝化聚磷效果;将前述系统改变为一段进水方式运行后,系统仍具有良好的反硝化聚磷效果.在进水磷浓度同为20 mg.L-1下,在缺氧段投加磷的运行方式比在厌氧段投加磷的运行方式更能提高系统的除磷能力.     

城市污泥的直接施用对矿区土壤修复的影响

为探讨城市污泥直接用于矿区土壤修复的可行性,以矿山废弃土壤为基质,直接施入不同含量的城市污泥进行盆栽试验,研究污泥施入量对矿山土壤理化性质的影响,以及本地植物鸭跖草对施加污泥土壤的毒害性响应及其去除土壤中重金属的效果。结果表明:城市污泥能够有效提高矿区土壤肥力,改善土壤结构,使其达到NY/T 391—2000《绿色食品产地环境技术条件》土壤肥力一级标准,但同时也加了重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)污染程度;而种植本土植物鸭跖草对Cu、Zn、Pb、Cd有着一定的去除作用,在短期内去除率为7%～10%。通过控制污泥直接施入量为15%以及长期种植本地植物能够有效实现矿区废弃土壤的修复。     

铬、镉、铅胁迫对青菜叶片几种生理生化指标的影响

研究了溶液培养条件下铬、镉、铅胁迫对青菜叶片细胞膜透性、叶绿素含量和游离脯氨酸含量等的影响，结果表明：随着Ｃｒ＾６＋，Ｃｄ＾２＋，Ｐｂ＾２＋处理时间的延长和处理浓度的增加，青菜叶片细胞膜透性显著增大，叶绿素ａ／ｂ值逐渐降低，游离脯氨酸含量明显增加，其中游离脯氨酸含量增加的时间比细胞膜透性增大明显超前，而叶绿素ａ／ｂ植降低的时间在这３种重金属中未见明显的规律性。