氢氧同位素交换动力学及其地质意义

氢氧同位素交换动力学是同位素地球化学学科的前沿。它使同位素地球化学的研究由静态向动态、定性向定量、封闭体系向开放体系发展 ;为各种天然地质过程的研究定量提供有关的时间、温度、作用机制、演化途径及地质体的冷却史等重要信息。本文概述了氢氧同位素交换动力学参数、同位素交换动力学模式、在地学研究中的应用及实验测试新技术等。     

不同磁黄铁矿自养反硝化脱氮除磷作用

氮磷排放标准日趋严格,开发高效廉价脱氮除磷材料已成为研究热点.采用黄铁矿与赤铁矿在管式炉中氮气气氛下600 ℃煅烧,得到硫化赤铁矿形成的磁黄铁矿、黄铁矿热分解形成的磁黄铁矿,构建磁黄铁矿-方解石体系处理含氮磷模拟废水,对比不同方式制备的磁黄铁矿、天然磁黄铁矿、黄铁矿、硫磺脱氮除磷性能,考察不同磁黄铁矿晶体结构和结晶度差异及其对脱氮除磷影响,探究不同体系中矿物结构和微生物群落变化.结果表明：黄铁矿热分解产物以六方磁黄铁矿为主;硫化赤铁矿产物以低结晶度的单斜磁黄铁矿为主,因而表现出优异的脱氮除磷活性,氮磷去除率分别为99.8%和96.8%.铁硫化物与微生物反应产物的XRD、SEM和FE-TEM分析结果表明,微生物能有效利用磁黄铁矿进行脱氮,磷酸盐主要以FePO₄形式被去除.群落分析结果表明铁硫化物脱氮除磷体系中的主要功能菌属为Thiobacillus和 Sulfurimonas,结晶度低的单斜磁黄铁矿更有利于Thiobacillus定向富集.     

不同种植模式下添加伊利石对污染土壤的修复

为了探究伊利石与种植模式在重金属污染修复中的应用效果,采用室内盆栽试验,测定了植物的生理生化指标和土壤、植物的重金属含量,评价了不同种植模式下植物对重金属的吸收富集能力。结果表明,添加伊利石可以显著提高土壤pH,枸骨(Ilex cornuta var.fortunei)与绿萝(Epipremnum aureum)间作模式有利于提高土壤的有机质含量,提高枸骨抗逆性。添加1%(质量分数)伊利石后,各处理Pb有效态含量显著低于空白对照,而Zn有效态含量无显著性差异。枸骨与绿萝间作模式下,土壤有效态Zn含量显著高于绿萝单种,而与枸骨单种无显著差异。间作模式下,绿萝地上部Pb含量高于单种107.92%,而地下部Pb较单种显著降低19.69%。因此,枸骨与绿萝间作可显著提高绿萝对Pb的转运能力。     

北京松山国家级自然保护区典型植被类型表层土壤碳密度及周转速率特征

为阐明不同植被类型下表层土壤有机碳的分布特征,本文选取北京松山国家级自然保护区内胡桃楸阔叶林、蒙古栎阔叶林、油松针叶林、针阔叶混交林、灌丛和草甸6种典型植物群落作为研究对象,基于野外调查、采样与实验室分析对不同植被类型下表层土壤有机碳含量、密度及周转速率进行了研究。结果表明：草甸表层土壤有机碳含量和密度最高,分别为188.5 g/kg和10.9 kg/m²,周转速率最低,为0.019 6/a;针阔叶混交林表层土壤有机碳含量和密度最低,分别为68.6 g/kg和5.7 kg/m²,周转速率为0.074 9/a;灌丛表层土壤有机碳周转速率为0.077 4/a。土壤有机碳含量整体上随土壤深度增加而逐渐减少。土壤水分的增加和土壤温度的下降使表层土壤有机碳含量及密度呈上升趋势,而使有机碳周转速率呈下降趋势。土壤有机碳密度随海拔升高呈逐渐上升趋势。海拔通过影响不同植被群落土壤水热条件来影响微生物活动及凋落物的分解,进而影响表层土壤有机碳含量、密度和周转速率。本文为松山国家级自然保护区典型植被类型土壤碳储量和周转研究提供了有效参考。     

不同玉米(Zea mays L.)品种根细胞壁多糖对Pb胁迫的响应

为了初步探究玉米(Zea mays L.)品种出现Pb累积差异的原因,采用低累积品种(会单4号)和高累积品种(路单8号)进行Pb胁迫水培试验,共设置3个处理组,Pb处理浓度分别为0、100、300 mg·L~(-1)。结果显示,Pb在两个玉米品种根的亚细胞分布中均呈细胞壁细胞器溶解态,其中玉米根细胞壁吸收了根部48.9%~55.8%的Pb,但同浓度Pb胁迫下,"会单4号"根细胞壁吸附Pb的量显著高于"路单8号"。两个玉米品种根细胞中的Pb均以较低活性的氯化钠提取态和醋酸提取态为主,分别占32.3%~48.1%和43.7%~56.0%,高活性的去离子水提取态和乙醇提取态占比很低,只占2.73%~5.04%;细胞壁中的纤维素、半纤维素1、半纤维素2、果胶在Pb吸附过程中都起到一定的作用,但果胶的贡献最大,其Pb吸附量可以达到细胞壁吸附总量的55.6%~79.5%。与对照组相比,Pb胁迫下2个品种玉米根细胞壁中的果胶都显著升高,半纤维素1出现下降,半纤维素2没有明显变化。相比对照组,100 mg·L~(-1) Pb胁迫下"会单4号"和"路单8号"的果胶浓度分别上升了23.5%、27.5%;300 mg·L~(-1) Pb胁迫下,两者分别上升了71.0%、67.0%。在同一浓度Pb胁迫处理下,"会单4号"根细胞壁中果胶的总糖和Pb质量分数均显著高于"路单8号",半纤维素和纤维素中的铅含量在品种间差异不显著。综上,玉米根细胞壁可以积累大量的Pb,其中细胞壁中的果胶在玉米根细胞壁吸附Pb的过程中有重要贡献,且"会单4号"根细胞壁吸附累积Pb的能力强于"路单8号",其中果胶可能是导致2个品种玉米根部Pb累积出现差异的重要因素。     

基于直觉模糊集TOPSIS的新冠疫情防控韧性评估

目前,新型冠状病毒肺炎疫情仍在肆虐全球,已经成为世界各国共同面临的巨大威胁.为评估不同国家与地区新冠肺炎疫情防控的能力,基于韧性概念建立新冠疫情防控韧性评估模型.结合韧性的"抵御能力、恢复能力和适应能力"3个重要特性,建立新冠疫情防控韧性评估指标体系,根据该体系构建基于直觉模糊集逼近理想解法的综合评估模型.并根据"围堵、压制、缓疫"3种疫情防控策略,以中国、日本、韩国、美国、德国与意大利6个国家为例,进行综合评估.结果表明:美国疫情防控韧性水平持续下降,日本疫情防控韧性水平则出现二次下降的现象,其他国家疫情防控韧性水平均呈现先下降后增长的态势,但截止到研究时段的最终时刻,各国疫情防控韧性依然没有恢复至疫情发生前的水平;六国疫情防控韧性水平损失最小的为中国,其后依次为韩国、德国、日本、意大利和美国.研究表明围堵策略能够有效控制疫情,压制策略也能够很好地减少病毒传播,而缓疫策略无法控制住疫情.评估结果与各国疫情防控实际情况基本相符,能够为新冠疫情防控策略的选取及韧性的提升提供参考.     

原位铁氧化物载铁活性炭的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除性能

针对水中三价砷As(Ⅲ)毒害大、难去除的问题,本研究采用FeSO4/K2FeO4组合处理方式以恒温浸润法对活性炭进行改性,制备获得原位铁氧化物载铁活性炭(AFPAC),利用负载的铁氧化物的吸附性能,耦合活性炭的吸附和有效的固液分离功能,实现了As(Ⅲ)的高效去除.结果表明,当AFPAC投加量1g·L-1时,对初始质量浓...     

黑柱石和水之间氢同位素平衡分馏的实验研究

在750-250℃温度范围内,对黑柱石-水之间的氢同位素平衡分馏进行了实验研究。研究中改进了氢同位素交换实验方法,从而保证了精度。研究结果表明,750-550℃温度范围内,黑柱石一水的分馏系数10~3lnα°_(黑柱石-水)=-30.51 10~6/T~2-59.86,550-350℃温度范围内,10~3lnα°_(黑柱石-水)与温度1/T~2间无依赖关系,其值为-105.0±0.7,.250℃时,交换率太低。文中讨论了黑柱石-水之间氢同位素分馏系数与温度、矿物晶体结构、矿物化学组成的关系及其地质意义。     

污水处理厂SNAD工艺小试

在污水处理厂室外,以A/O除磷工艺出水为基质,启动全程自养脱氮(CANON)生物滤柱反应器.反应器启动成功后,进水中投加葡萄糖作为有机碳源,启动同步短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(SNAD)工艺,研究SNAD生物滤柱处理城市生活污水的效果.结果表明,第119～128 d,CANON工艺氨氮去除率大于95%,最大出水总氮浓度为13. 0 mg·L~(-1),超过了北京市地标一级A排放标准.第129 d在进水中投加葡萄糖30 mg·L~(-1)启动SNAD工艺,第133～187 d时SNAD工艺总氮去除率在85%左右,出水总氮浓度为5. 5～7. 3 mg·L~(-1).第195d观察到滤柱出现堵塞现象,在第196 d对反应器进行反冲洗,反冲洗后的30d期间,反应器总氮去除率大于85%,出水总氮浓度维持在6. 2～7. 2 mg·L~(-1).与CANON工艺相比,SNAD工艺提高了总氮去除率,将出水总氮浓度降低了6 mg·L~(-1),使出水氨氮和总氮浓度达到北京市地标一级A标准.     

共代谢条件下荧蒽降解菌的差异蛋白质组学分析

以课题组筛选出的多环芳烃高效降解菌--蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DQ01菌株为研究对象,以荧蒽为目标污染物,以牛肉膏蛋白胨培养基(LB培养基)为共代谢基质,基于同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)比较细菌在无机盐培养基(MSM培养基)和MSM-LB培养环境中降解荧蒽的全蛋白表达水平,旨在揭示蜡样芽孢杆菌在共代谢过程中分子代谢水平上的变化.结果共检测到64个差异表达蛋白质,其中上调表达的蛋白质有28个,下调表达的蛋白质36个.鉴定到差异蛋白的功能集中在代谢、应激反应、信息传递和调控等方面,同时对比KEGG通路富集分析的结果,也显示细菌有关能量代谢和信息传递、调控的通路产生的变化.比较细菌在是否处于共代谢下的差异蛋白表达,推测细菌在降解多环芳烃过程中的关键环节是小分子代谢和适应外界环境的通路.