北京郊区河流潜在危险生物因子赋存特征

危险生物因子（DBAs）是我国生物安全法防范和应对的主要对象,明确北京郊区河流中DBAs赋存特征对保障北京用水安全具有重要的参考意义. 从微生物学的角度,DBAs指可能对人类、动物、植物和环境等生物体造成重大危害的微生物、毒素和其他生物活性物质. 针对北京郊区河流（牤牛河、潮河和白河）,基于宏基因组学研究方法,从DBAs分子生物学组成出发,解析了核酸（抗生素抗性基因,ARGs）、核酸&蛋白（病毒）和完整细胞结构（致病菌）等DBAs的赋存特征. 结果表明,北京郊区河流水样和底质中存在高丰度的多重耐药ARGs,平均占比为74.11% ±6.82%,但主要ARGs亚型为低风险型,传播性较低,牤牛河上游ARGs丰度最高,半城子水库对上游ARGs丰度起到一定控制作用;郊区河流中原核生物病毒多为蓝病毒科（Kyanoviridae）和尾病毒科（Peduoviridae）,平均占比为16.98% ±8.44%和16.19% ±10.79%,真核生物病毒为拟菌病毒科（Mimiviriae）和藻类DNA病毒科（Phycodnaviridae）,平均占比为10.37% ±12.68%和8.34% ±6.97%,均为对水体中藻类和致病菌的控制具有贡献的病毒科,经过半城子水库后,病毒组分发生剧烈变化,蓝病毒科、拟菌病毒科和藻类DNA病毒科的丰度显著增加. 潮河、白河和牤牛河水体中的病毒群落存在显著差异;致病菌主要包括脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）、猪布鲁氏菌（Brucella suis）、肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）和伯克霍尔德氏菌（Burkholderia pseudomalle）等,平均占比分别为19.17% ±3.63%、12.76% ±2.88%、11.22% ±1.95%和8.26% ±1.84%. 不同支流和位点中的致病菌组成和丰度存在显著差异,这可能受到水质、污染源、环境因素和人类活动的影响. 研究结果可为北京市郊区河流水安全管理和生物风险控制提供数据支撑.     

再生水补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系研究应用—以圆明园为例

提出了"再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系",并在圆明园开展了推广应用,设计建设了近70 hm2再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护示范区.结果表明,该技术可有效改善水体景观、水质及水生态状况:浊度明显降低,示范区浊度大多小于3NTU(饮用水浊度国家标准1NTU),感官效果明显优于修复前;总磷平均...     

基于稳定同位素的水生生物食物链结构特征分析

稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)技术是研究水生态系统中物质循环、能量流动的重要手段.应用水生生物摄食过程中碳、氮稳定同位素比率会伴随食物链传递过程中分馏作用而变化的特征,以北京地区永定河流域山区河道、永定河流域平原河道、潮白河流域山区河道、北运河流域平原河道为研究对象,共布设30个样点,探究不同流域河道水生生物食物网结构变化特征,定量反映其水生生物摄食关系、营养级、食物网的冗余程度,揭示水生生物食物网结构、物质循环特征.结果表明：(1)北京地区不同流域河道δ¹³C、δ¹⁵N具有显著的空间异质性,不同流域呈现不同上升趋势,永定河流域、潮白河流域山区河道均总体呈现“L”型阶梯上升趋势,永定河流域平原河道呈现■型上升趋势,北运河流域呈现“│”型上升趋势.(2)永定河流域、潮白河流域河道鱼类δ¹⁵N总体稳定在8‰～18‰之间,显著大于北运河流域δ¹⁵N(5‰～15‰).(3)不同流域鱼类δ¹⁵N、δ¹³C形成的矩阵...     

17β-雌二醇和炔雌醇在土壤中的吸附特性研究

通过吸附动力学试验和批平衡试验,研究17β-雌二醇(E2)和炔雌醇(EE2)在土壤中的吸附动力学、等温吸附线特征以及pH值对吸附过程的影响。结果表明:E2和EE2在土壤中的吸附过程可以分为快速吸附和慢速平衡过程。整个吸附阶段一级动力学模型拟合效果最好,吸附速率常数分别为2.32 h-1和1.97 h-1。E2和EE2的等温吸附线能够较好的符合线性、Freundlich和Langmuir模型,其中Langmuir模型拟合效果最好,最大吸附量分别为45.27~49.07μg/g和53.14~56.84μg/g。随着温度的增加,E2和EE2的吸附过程会受到抑制。在pH值为2~8时,土壤对E2和EE2的吸附量变化比较平稳;在pH值为8~12时,呈明显的下降趋势。     

再生水补给河道中内分泌干扰物壬基酚变化特征分析

通过监测再生水补给河道中壬基酚同分异构体的含量和分布,分析壬基酚在河道中的变化过程并对其进行综合评价,为再生水补给河道的生态风险评价提供科学支撑。结果表明,再生水中NP同分异构体的含量存在差别,其中含量最大的是NP10、NP9、NP4和NP2,含量最高的NP10是含量最低的NP8的6倍左右。再生水补水河道中壬基酚同分异构体的含量波动较大,壬基酚在河道中降解现象明显,但是不存在明显的同分异构体间的转化。河道中壬基酚含量的变化与季节关联性较弱,与补水壬基酚的含量关联性较强。基于因子加权法得出的壬基酚浓度能够较客观地表征河道中壬基酚的危害性,河道断面壬基酚的综合评价结果远小于将同分异构体数值几何相加的结果,直接几何相加检测浓度难免夸大河道中壬基酚的危害。结果为再生水安全回用提供参考。     

农村污水处理强化ABR污泥流变及微生物种群特性研究

研究了强化厌氧折流板反应器（强化ABR）在稳定运行期对农村污水的处理效果以及反应器不同格室内污泥的表观形态、流变及微生物种群特性.结果表明：强化ABR对进水COD的平均去除率达81.05%,其中第1、2格室对进水COD去除起主要作用.反应器不同格室内污泥表观形态存在一定差异,第1、2格室污泥表面微生物以球菌和杆菌为主,第3、4格室则以丝状菌为主;不同格室内污泥剪切应力随剪切速率呈指数增加趋势,而黏度则随着剪切速率的增加而减小,且逐渐趋近一定值.反应器不同格室内的优势细菌以水解、酸化菌为主,而优势古细菌以乙酸型产甲烷菌和氢营养型产甲烷菌为主,优势细菌和古细菌在不同格室内的分布均存在一定差异.研究结果可为强化ABR在农村污水处理中的应用提供科学依据.     

潜流人工湿地水力学特性及工程设计

以净化低污染水体的潜流人工湿地水力学特性工程设计为重点,系统开展了室内外实验研究,并利用Peelet数分析了水平潜流人工湿地碎石床渗流返混程度。结果表明,潜流人工湿地集水花管孔口出流计算、基质填料内渗流计算、碎石床平均水力停留时间计算可分别借鉴薄壁孔口恒定淹没出流、线性或非线性渗流、活塞流理论;但受工程实际条件及运行淤堵等影响,工程实测结果均小于理论计算值。基于室内外实验成果,提出一套包括集配水系统水力计算、填料内渗流计算、平均水力停留时间计算在内的潜流人工湿地水力学特性计算方法和参数选择,可为人工湿地技术的工程设计提供借鉴。     

冻融作用对土壤磷素迁移转化影响研究进展

磷素是生态系统中重要的生源要素之一,其在土壤中的丰缺变化制约着植物的生长状况,寒冷地区土壤的结构与理化性质常年受到冻结和融化的周期性影响,而冻融作用又强烈的影响着土壤磷的迁移转化途径,磷的生物地球化学行为是生态系统初级生产力的决定因素之一。系统的归纳分析了近年来国内外关于土壤吸附作用、土壤含水率以及土壤生物对磷素迁移转化过程影响的研究报道,主要研究结论认为：（1）冻融循环导致土壤颗粒粒径变小以及铁铝化合物形态改变,进而影响了磷在冻融土壤上的吸附行为;（2）土壤水在冻融作用下的固液相转换改变了土壤浸提液中磷的含量,而土壤含水率的高低与磷在土壤中的汇聚和释放存在密切关系;（3）土壤微生物和植物体内的磷在冻融过程中成为土壤中有机磷的主要来源之一。众多研究结果显示,同一制约因素在冻融作用驱动下对土壤磷的影响效果各不相同,这是因为冻融过程中土壤成分、水分含量、冻融时间、循环次数、植被类型和微生物状况等条件共同影响着磷的迁移转化行为,众多相互关联的因子产生的综合效应导致磷在冻融土壤中的迁移转化行为各异。总结分析当前的研究成果,提出冻融作用对土壤磷的影响应在土壤景观尺度、研究方法和手段、预防和治理措施方面进行深入的研究和探索。     

一种考虑水生态修复措施对污染物降解影响的水质模型

针对水域中生态修复措施对污染物降解规律的影响,建立了平面二维水流-水质计算模型.该模型通过采用特征有限元方法,在各种吸附性边界下均能保持污染物浓度变化的单调性;通过采用2阶龙格-库塔法求解上游源头浓度特征点的位置,使得模型在流线弯曲条件下的特征浓度计算精度得到明显改善;通过分区指定水流糙率与紊动粘滞系数、污染物扩散与降解系数,可以具体分析水域内各种水质改善措施的实际效果;通过典型算例,证明模型具有较好的适应性和可靠性,为今后水生态修复工程方案的设计提供了一种定量分析工具.     

北运河流域(北京段)沉积物中PAHs污染特征与风险评估

为探明北运河流域（北京段）多层沉积物中PAHs（多环芳烃）的污染状况,利用活塞式底泥取样器于2014年11月采集了9处沉积物样品,取样深度为30~80 cm,每处样品根据其垂向介质特征大致分成3~4层,分别测定各层样品的粒径、TOM（总有机质）及16种PAHs的质量分数,探讨PAHs在河道沿程与垂向上的分布特征、来源及生态风险评价.结果表明,北运河流域（北京段）沉积物以砂质壤土为主,w（TOM）（以干质量计,下同）为103.4~146.8 g/kg,w（∑₁₆PAHs）为598.1~28 730.6 ng/g,各层w（∑₁₆PAHs）为108.5~8 810.8 ng/g.沉积物中PAHs以高环为主,主要包括有Phe（Phenanthrene,菲）、Fla（Fluoranthene,荧蒽）、Pyr（Pyrene,芘）、BbF〔Benzo（b）fluoranthene,苯并[b]荧蒽〕.在河道沿程变化上,中下游沉积物的污染程度远高于上游.在垂向变化上,w（TOM）和沉积物粒径对PAHs的分布影响有限,PAHs的垂向分布主要受所处沉积环境与历史污染程度影响.根据主成分分析与同分异构体比值法推断,PAHs主要来源于化石燃料与生物燃料的燃烧,少部分为石油源.利用效应区间值得出的生态风险评价结果表明,北运河流域（北京段）沉积物中PAHs可能已对环境产生负面影响,其中BbF、BkF、InP与BgP已对环境产生毒副作用,需要给予关注与解决.