蚯蚓和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤五氯酚的影响

利用土壤五氯酚（PCP）污染模拟实验,研究两种不同生态型蚯蚓（赤子爱胜蚓Eisenia foetida和壮尾环毛蚓Amynthas robustus E.Perrie）和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤PCP的影响。在42 d培养期内,测试了不同处理下PCP质量分数、漆酶活性,以及土壤呼吸和微生物碳氮等微生物指标。结果表明：堆肥固定化漆酶降解土壤PCP的效果优于壳聚糖固定化漆酶和自由漆酶,主要原因是堆肥固定化漆酶能够有效地提高漆酶稳定性,减缓其活性下降速度。此外,堆肥还能提高土壤微生物的数量与活性,显著提升土壤漆酶的活性。添加两种生态型蚯蚓对漆酶活性影响不显著,但均可以显著提高土壤微生物的数量与活性,加速土壤中PCP的降解。壮尾环毛蚓对土壤微生物数量与活性的提升效果优于赤子爱胜蚓。     

水铁矿及其胶体对砷的吸附与吸附形态

采用吸附实验,通过吸附动力学和吸附等温模型,研究了水铁矿及其胶体对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附能力.在此基础上,使用连续提取和As化学形态提取技术分别对水铁矿及其胶体固相上吸附As的结合形态和化学形态进行提取分析.吸附动力学研究以及Langmuir和Freundlich两种吸附等温模型拟合结果表明,水铁矿及其胶体对As的吸附为多层吸附,且易于进行.水铁矿胶体对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量分别为194.8 g·kg~(-1)和107.3 g·kg~(-1),而水铁矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附能力分别为155.2 g·kg~(-1)和104.4 g·kg~(-1),均低于水铁矿胶体.水铁矿及其胶体吸附的As以专性吸附As、无定形铁氧化物结合As和晶型铁氧化物结合As形式存在,胶体上未形成残渣态As.因此,水铁矿胶体吸附As的牢固程度低于吸附As后形成残渣态As的水铁矿,且所吸附的As容易重新释放到环境中,增加环境风险.水铁矿单独存在时不具有将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)的能力.     

FACE试验对土壤有机质库组分及其激发效应的影响

以意大利的FACE(Free atmospheric CO2 enrichment)长期定位试验区和大气环境控制装置为研究对象,用化学分步酸提法将土壤有机质分离为活性库、慢库和惰性库,并培养测定土壤有机氮的矿化率,研究人工模拟大气CO2富集、施氮肥及植株类型对土壤有机质库及激发效应的影响.第一茬(POP FACE)试验产生了激发效应.但第二茬(Euro FACE)试验CO2处理区的总碳增加最显著高于对照处理区.即激发效应终止.主成分分析显示,有效氮的矿化水平已成为有机质降解的制约因素.据此推断,试验区巾活性碳和有效氮控制的激发效应阶段转变为氮利用受限所引起的碳积累阶段.CO2富集对N矿化率、慢库和惰性库均无显著性影响.研究结果表明,土壤的激发效应不仅受有机碳的活性库制约,氮的矿化率也是影响其发生的关键因子之一.     

含硫废水受控氧化及单质硫团聚过程研究

采用过氧化氢在常温常压下对模拟含硫废水进行受控氧化,探讨了受控氧化过程对单质硫收率的影响,并对氧化过程中固相产物的形态特性进行了研究.结果表明,在过氧化氢投加量为9 m L·L-1、初始p H为6、反应时间为10min条件下,将反应体系氧化还原电位(ORP)控制在(30±5)m V时能较好实现含硫废水的受控氧化,此时单质硫收率达76.35%,当体系ORP由(-50±5)m V升高至(50±5)m V时,副产物S2O2-3收率显著下降,由26.54%下降至5.32%.X射线衍射分析表明,氧化过程中的固相产物主要为正交晶系斜方硫;扫描电子显微镜分析表明,液相中的单质硫由多个极小的颗粒聚集而成,其粒径由纳米级逐渐增大至微米级.同时,通过向反应体系中加入分散剂证明了单质硫颗粒增大的主要原因是颗粒间发生了团聚.     

硅质钝化材料与促生菌剂组合施用对水稻累积镉效应研究

在镉污染土壤的钝化修复应用中,由于钝化材料一般不具有特异选择性,在钝化重金属的同时往往会同步钝化土壤中的养分,从而导致作物的生长受到抑制。基于课题组前期研发的对Cd具有强吸附能力的改性钼矿和改性泥岩等两种硅质材料和一种兼具解磷、促生长作用的促生芽孢杆菌菌剂在田间试验条件下验证其降低水稻累积Cd效应的影响,并对钝化材料和功能菌剂的组合应用效果进行评价。结果表明,未添加促生菌剂的处理下土壤有效磷含量与对照组之间无显著差异,而单施促生菌剂及其与改性泥岩组合处理均显著增加了土壤的有效磷含量,增幅分别为21.6%和37.8%。各修复处理对稻米产量的增产效果排序为:改性泥岩+促生菌剂促生菌剂改性泥岩改性钼矿,增产幅度为0.5%-8.8%,其中改性泥岩+促生菌剂的增产效果达到显著水平,而改性钼矿+促生菌剂未表现出增产效应。各修复处理均显著地降低了稻米中Cd含量,降低效果排序为:改性钼矿改性钼矿+促生菌剂改性泥岩改性泥岩+促生菌剂促生菌剂,降低幅度为35.3%-65.0%。除单独施用促生菌剂处理外,其他处理实施后水稻籽粒Cd含量均低于国家食品安全标准限量值(0.2 mg·kg~(-1))。采用的改性钼矿的作用机理主要是通过降低Cd从土壤向根系的迁移,而改性泥岩的作用机理处理降低Cd从土壤向根系的迁移外,还会通过增加Cd在茎叶中的滞留效应达到降低籽粒Cd累积的效果。综合组合处理对土壤养分的活化和对水稻的促生效果,在该研究试验用地上,具有弱碱性的改性泥岩与促生菌剂的技术集成是一种兼具促生和降低Cd在水稻中累积效应的Cd污染稻田安全利用技术模式。     

非均质条件下河流包气带水分运移的原位试验

围绕非均质条件下河流包气带水分运移,选择渭河河漫滩开展原位试验。在渭河原位试验点开挖7 m×1 m×2.8 m的探坑,以一侧剖面为研究面,刨光成垂直平面并对剖面做保护工作,方便观测。在不同层位按不同深度、在不同岩性的层位上打孔,分别安装MP-917时域反射仪与水银压力计,监测含水率及地下水压力势,并采用自制Bauwer渗水仪做持续5 d的有压入渗试验,研究非均质条件下河流包气带水分运移规律及入渗速度与水头高度的关系。结果表明,包气带介质含水率分布与包气带结构有关,受岩性渗透系数制约,其中弱透水层的存在阻滞了水分的运移,包气带很难达到饱和,在弱透水层以上形成上层滞水并以非饱和流形式入渗。入渗速度随水层的厚度增大而增大,且入渗速度与水头高度呈对数关系。     

P450酶系对污染物的生物指示和催化降解机制

细胞色素P450酶系是广泛存在于不同生物体内的含有多种超家族CYP450血红素蛋白或相同结构域的一系列酶,是多组分电子传递链的终端氧化还原酶。最新研究发现,利用P450在生物体内的含量/活性与污染物浓度的定量响应关系可实现环境污染的早期预警和诊断,对环境污染的监测和预报具有重要意义。更重要的是,P450酶系被认为是生物对内源或外生污染物代谢途径的启动催化因子。P450的脱卤化、羧基化、脱烷基化、环氧化等催化作用在诱导污染物的分解代谢过程中起核心作用。本文综述了P450酶系的结构、催化过程和诱导抑制机理,分析了其在环境污染物的生物指示和催化降解中的应用进展,以便为利用P450进行环境预警和生物修复提供系统的理论和技术支持。     

黄河三角洲自然保护区湿地生态服务功能价值评估

黄河三角洲自然保护区是世界上暖温带保存最完整、最年轻的湿地生态系统之一,具有多种重要的生态服务功能。通过山东省第二次湿地资源调查（2011-2013年）及其它统计数据,结合保护区湿地生态系统的特征、结构及过程,构建了生态系统服务功能价值评估体系,应用生态经济学的理论和研究方法,对保护区湿地生态系统的供给、调节、支持和文化四大类功能进行了全面评估。结果表明:保护区湿地生态系统提供的生态系统服务总价值为123.113×108元,单位面积服务价值为5.93万元/hm2,其中调节服务功能价值最大,为85.773×108元,占总价值的69.78%;其次供给服务功能价值为19.018×108元,占15.45%;文化服务功能和支持服务功能价值分别为11.992×108元和6.330×108元,占9.74%和5.14%。具体提供的15项服务功能价值大小依次为消浪护岸>调蓄洪水>食物>科教>固碳>生物多样性维持>气候调节>供水>保持土壤>大气组分调节>水质净化>原材料>旅游>航运>促淤造陆。货币价值的直观性突显了保护区湿地对当地经济及生态环境的重要性,可提高人们对保护区湿地生态系统的正确认识,为湿地生态系统的保护和管理提供科学的理论依据。     

土壤石油类污染物强化生物修复技术研究进展

通过对石油类污染土壤的危害进行分析,指出生物修复技术是土壤石油类污染去除的重要手段。由于石油类污染物组成的复杂性及难降解性,高效降解微生物的富集、驯化,特别是基于多种生物协同共生的高效降解菌群的构建,是实现强化生物修复的重要途径。降解过程中污染物种类及理化性质、温度和pH值、电子受体、营养元素等都对污染物的降解产生较大的影响。     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.