磁性聚吡咯的合成及其快速去除水中硝酸盐

在四氧化三铁表面采用原位化学氧化合成了磁性聚吡咯(Ppy/Fe_3O_4)吸附剂,并用FTIR、XRD、TGA、XPS以及VSM等对材料进行表征.结果表明,聚吡咯成功包覆到Fe_3O_4表面,且具有超顺磁性.吸附实验结果表明,Ppy/Fe_3O_4对水中硝酸盐(NO_3~-)具有较好的吸附性能,在NO_3~-初始浓度为50 mg·L~(-1)条件下,当pH值为4.2时,温度为25℃下吸附剂对NO_3~-的吸附效果最佳,最佳吸附量为37.57 mg·g~(-1),阴离子的存在对NO_3~-吸附具有抑制作用.Ppy/Fe_3O_4对NO_3~-的吸附可以通过Langmuir模型很好地描述,吸附过程服从拟二级动力学,并且吸附速率随着NO_3~-初始浓度的增加而增加.磁性聚吡咯通过表面质子化氮与NO_3~-之间的静电作用而达到去除的目的.吸附饱和的吸附剂可以很好地进行磁性分离,并可以在0.01 mol·L~(-1)的NaCl溶液中进行脱附再生.     

新疆喀什地区东部地下水“三氮”空间分布特征及影响因素

本文对新疆喀什地区东部地下水"三氮"空间分布特征及影响因素进行了研究.结果表明,该地区地下水"三氮"含量总体较低;NO_3-N含量范围为ND(未检出)—8.02 mg·L~(-1)、样点均值1.17 mg·L~(-1);NO_2-N含量范围为ND(未检出)—0.15 mg·L~(-1)、样点均值0.006 mg·L~(-1);NH_4-N含量范围为ND(未检出)—至0.28 mg·L~(-1)、样点均值0.04 mg·L~(-1);仅个别监测井NO_2-N和NH_4-N含量超标.水平分布特征表现为:NO_3-N含量总体呈南高北低,NO_2-N和NH_4-N含量总体呈南低北高.垂向分布特征表现为:潜水中NO_3-N含量(均值3.14 mg·L~(-1))高于浅层承压水(均值0.50 mg·L~(-1))和深层承压水(均值1.28 mg·L~(-1)),浅层承压水中NO_2-N(均值0.008 mg·L~(-1))和NH_4-N含量(均值0.05 mg·L~(-1))高于深层承压水(NO_2-N均值0.002 mg·L~(-1);NH_4-N均值0.02 mg·L~(-1))和潜水(NO_2-N均值0.001 mg·L~(-1);NH_4-N未检出);NO_2-N和NH_4-N超标点全部集中在浅层承压水中.该地区地下水"三氮"迁移和转化主要受氧化还原条件、地表水水质、包气带岩性、地下水径流条件、潜水埋深、土地利用类型和生活污染等因素的影响.     

几种可作固相碳源的硝酸根吸附剂的制备及其性能

研发具有既能吸附NO_3~-同时又能缓释碳源的材料对提高反硝化效率具有重要意义.本研究制备了3种不同的NO_3~-离子吸附剂:改性美人蕉(MCL)、改性稻秆(MRS)和改性花生壳(MPS),采用SEM、红外光谱和元素分析仪对其性能进行分析和表征,并考察了几种材料的NO_3~-吸附效果和释碳效果.研究结果表明,在20℃,pH值为6.72时,1 g·L~(-1) MCL、MRS和MPS对25 mg·L~(-1) NO_3~-的去除率分别可达56.5%、65.85%和65.72%;伪二级动力学方程能更好地描述吸附过程;Langmuir模型(R~20.99)能更好地拟合它们的等温吸附过程;MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附量随温度升高而降低,在25℃下最大吸附量分别为27.17、29.85、29.59 mg·g~(-1);通过热力学计算,MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附是放热、自发的过程;实验5 d后3种吸附剂的释碳量分别稳定在50、60、88 mg·(g·L·d)~(-1)左右.由此可见,3种吸附剂均具有作为反硝化固相碳源的潜力.     

鼎湖山典型森林土壤苯系物通量对模拟氮沉降的响应

苯系物(BTEX)是一类重要的挥发性有机化合物(VOCs),能参与大气光化学反应,并对人体健康有重要影响。土壤能释放或吸收BTEX,氮沉降会影响土壤生态过程,从而可能影响土壤BTEX通量。有关森林土壤BTEX通量对氮沉降响应的研究十分有限。运用静态箱采样、利用大气预浓缩仪-GC-MS研究了鼎湖山两种典型森林——马尾松林(Pine forest,PF)和季风常绿阔叶林(Monsoon evergreen broadleaf forest,BF)土壤BTEX通量对模拟氮沉降增加的响应。结果表明:自然氮沉降条件下,PF土壤吸收BTEX,乙苯吸收速率最大(-51.52±10.94)pmol·m-2·s-1,低氮抑制了PF土壤对BTEX的吸收,中氮主要使土壤由"汇"变为"源";BF土壤释放BTEX,甲苯释放速率最高(7.11±0.12)pmol·m-2·s-1,施氮降低了BF土壤BTEX释放量或使土壤由"源"变"汇",且低氮和高氮的影响效果更显著。施氮条件下,PF土壤甲苯与乙苯、间/对二甲苯、邻二甲苯通量显著相关,BF土壤苯与甲苯、间/对二甲苯、邻二甲苯显著相关。土壤BTEX通量无明显日变化规律,对照和高氮样地最大释放均出现在7:00,最大吸收出现在19:00(对照样地)和13:00(高氮样地)。自然氮沉降条件下,BF土壤CO2通量(29.46±3.27)mg·m-2·h-1显著高于PF土壤(11.02±0.96)mg·m-2·h-1,两个水平氮处理均促进了两种林型土壤CO2的释放。土壤BTEX通量与土壤温度、大气温度和CO2浓度无显著相关性;邻二甲苯和乙苯通量与土壤湿度呈显著相关。     

堆肥物以及堆肥物与铁屑联用原位修复硝酸盐污染地下水研究

针对地下水硝酸盐污染问题,借助柱实验开展堆肥物以及堆肥物与铁屑联用(以下简称堆肥物+铁屑)分别用于原位生物修复的动态模拟研究,考察生物反硝化的运行效果,探讨水化学参数的变化,分析硝酸盐的转化过程,确认地下水流速和进水硝酸盐浓度的影响,力求拓展纤维素类固体有机碳源的种类和提高纤维素固体有机碳源的反硝化速率。结果表明,堆肥物与堆肥物+铁屑引起的NO_3~-去除率分别为75.08%~79.57%和82.24%~86.48%。堆肥物用于原位生物反硝化可行且高效,而且堆肥物+铁屑通过氢自养反硝化更能增强NO_3~-的去除。堆肥物与堆肥物+铁屑引起的反硝化速率分别为9.69和11.30 g·m~(-3)·d~(-1),显著高于锯屑的反硝化速率(0.30g·m~(-3)·d~(-1))。25~100 d时,堆肥物引起的总有机碳(TOC)质量浓度增量始终≤18.34 mg·L~(-1)。在运行期间(0~100 d),堆肥物引起出水pH值始终低于进水值。堆肥物+铁屑引起TOC和pH值的变化展现出了与堆肥物相似的规律。运行10 d后,堆肥物以及堆肥物+铁屑将绝大部分NO_3~--N转化为气态氮。渗流速度和进水NO_3~-浓度显著影响堆肥物以及堆肥物+铁屑的生物反硝化效果。     

进水氮负荷波动下地下渗滤系统N_2O释放研究

地下渗滤系统(subsurface wastewater infiltration system,SWIS)是一种生态化的污水处理技术模式,在处理小水量、分散污水方面具有较为明显的技术优势,例如管理简单、运行费用低、兼具生态服务功能等。SWIS对污水中氮的去除主要依靠微生物硝化-反硝化作用,脱氮效果受内外部条件因子制约。当基质层内部溶解氧含量不足、NO_2~-积累、氧化亚氮还原酶活性受到抑制时,硝化和反硝化过程均可释放N_2O气体。进水水质、操作条件、温度等因素影响N_2O释放量和转化率。利用原位实验平台,采用静态箱-气相色谱分析方法,以实际生活污水为研究对象,分析了进水氮负荷波动条件下SWIS中N_2O产率、转化率和释放周期的变化规律。研究表明,进水氮负荷显著影响SWIS除污效率、N_2O产率和转化率。随着进水氮负荷由1.6 g·m~(-2)·d~(-1)增至7.2 g·m~(-2)·d~(-1),出水COD、NH_4~+-N、TN质量浓度分别由(9±3)、(0.4±0.1)、(1.5±0.11)mg·L~(-1)升高到(70±7)、(11.0±1.0)、(15.4±0.4)mg·L~(-1);N_2O产率与转化率表现出先升高后降低的趋势,其中,N_2O产率可高达(60.6±2.0)mg·m~(-2)·d~(-1),同时,进水总氮(转化率1.33%±0.03%)转化成N_2O逸出系统;随着系统落干时间的延长,N_2O产率呈下降趋势。综合考虑处理能力、出水水质和N_2O释放量,建议在工程应用中,选用具有一定脱氮能力的前处理工艺,控制SWIS进水氮负荷在4.0~5.6g·m~(-2)·d~(-1)之间,且适当延长SWIS干化周期。此时,出水水质满足城市景观地表水水质标准(GB/T18921—2002),N_2O产率和转化率均维持在较低水平。     

冰封期乌梁素海不同形态氮、磷和叶绿素a的空间分布特征及其响应关系

湖泊水体中氮、磷和叶绿素a空间分布特征及其响应关系对辨识水环境质量具有重要意义。尤其对于冰封期典型的水文气候条件,将表现出特殊的环境地球化学行为,冰封期结冰过程使水体不同形态的氮、磷由冰层向水体迁移,导致冰下水体中营养盐浓度、叶绿素a浓度大于冰层,冰下水体污染物浓度增加。为量化不同污染物质在冰-水介质中迁移规律,于2020年1月14日采集乌梁素海12个样点的冰样和冰体,检测了各采样点不同形态氮磷和叶绿素a浓度。结果表明:冰样中高值ρ_((TN)) 0.838 mg·L~(-1)、ρ_((NH_4~+-N)) 0.109 mg·L~(-1)、ρ_((NO_3~--N)) 0.347 mg·L~(-1)分别位于湖心区的Q8采样点和北湖区的J11采样点。TN、NH_4~+-N、NO_3~--N集中分布在中层冰、下层冰和上层冰,冰下水体中北湖区的ρ_((TN))、ρ_((NH_4~+-N))、ρ_((NO_3~--N))、ρ_((NO_2~--N))出现高值。在冰样和冰下水体中总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的分布规律均为北湖区最高,南湖区最低。并且TP和DTP集中分布在下冰层。冰样中Chl-a在北湖区、湖心区和南湖区的平均质量浓度分别为2.455、1.407和1.210 mg·L~(-1),41.6%采样点的中层冰和下层冰中含有高浓度的Chl-a。冰下水体中Chl-a的质量浓度范围是1.530—12.280mg·L~(-1),均值为7.874mg·L~(-1)。冰封期乌梁素海的氮、磷和叶绿素a集中分布在冰下水体中。线性回归分析表明冰层和冰下水体中不同形态的氮、磷对叶绿素a的响应存在不同程度的差异。研究结果可为乌梁素海进一步的污染治理提供参考和借鉴。     

牦牛排泄物输入对若尔盖高寒泥炭地土壤短期氮转化的潜在影响

牦牛放牧是若尔盖泥炭地一个普遍现象,牦牛排泄物直接返还于泥炭地.通过室内短期培养实验,利用~(15)N稳定同位素成对标记法结合马尔可夫链蒙特卡洛随机采样方法(MCMC)数值模型,研究牦牛排泄物输入对泥炭地土壤氮初级转化速率的影响.结果表明,施粪组土壤NH_4~+-N的总生产速率(17.49 mg kg~(-1) d~(-1))约为对照组的2倍(8.94 mg kg~(-1)d~(-1)),其中有机氮的矿化作用是其主要来源途径.两种处理土壤NH_4~+-N的总消耗速率均大于各自总生产速率,其中被微生物的同化作用固定于难分解有机氮库中的NH4+-N分别占其总消耗量的70%(对照组)和91%(施粪组).微生物的自养硝化作用是两种处理土壤NO_3~--N的主要产生途径,分别为5.31 mg kg~(-1) d~(-1)(对照组)和2.13 mg kg~(-1) d~(-1)(施粪组),均占各自NO_3~--N总生产量的80%以上.对照组和施粪组土壤NO_3~--N的主要利用方式均为NO_3~--N的异化还原作用,分别为0.20和0.24 mg kg~(-1) d~(-1).施粪组土壤N_2O累积排放量最高,为7.81 mg kg~(-1),对照组次之,为6.08 mg kg~(-1),施尿组最少,为3.04 mgkg~(-1).施粪和施尿使土壤CH_4累积排放量分别增加了2.08和9.49 mg kg~(-1).施粪组和施尿组土壤CO_2累计排放量分别为对照组(145.17 mg kg~(-1))的3.89倍和22.63倍.总体来说,牦牛粪便输入通过促进土壤有机氮的矿化作用、抑制微生物的自养硝化作用以及促进NO_3~--N的异化还原作用,提高了土壤的供氮能力和减少了NO_3~--N的淋溶风险.     

3种渔用药物对斜生栅藻的毒性效应研究

强力霉素、甲苯咪唑和替米考星是水产养殖业中的常用渔用药物,为了阐明这3种渔用药物对水环境中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的毒性效应,研究了强力霉素、甲苯咪唑和替米考星对斜生栅藻生长和叶绿素a含量的影响。结果表明,低质量浓度(2 mg·L~(-1))的强力霉素对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量均具有促进作用,高质量浓度(12、27和64mg·L~(-1))时则表现出明显的抑制效应,且质量浓度越高,抑制效应越强。质量浓度为5 mg·L~(-1)的强力霉素在48~72 h之间对斜生栅藻叶绿素a的含量具有促进作用,96 h后才开始表现出抑制作用。甲苯咪唑在低质量浓度(0.5 mg·L~(-1))时对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量便表现出抑制效应,且抑制效应随其质量浓度(1、2、3、4 mg·L~(-1))的增加而增强。替米考星在质量浓度为0.5 mg·L~(-1)时,48 h内对斜生栅藻的生长和叶绿素a的含量没有明显作用,48~96 h表现出抑制作用;而在1~8 mg·L~(-1)浓度范围则均表现出抑制作用。强力霉素、甲苯咪唑和替米考星对斜生栅藻24 h、48 h、72 h和96 h的半抑制质量浓度(EC50)分别为9.564、11.905、11.046、16.214 mg·L~(-1),1.198、3.979、5.118、3.940 mg·L~(-1),7.744、7.691、7.548、7.251 mg·L~(-1)。甲苯咪唑(0.5、1、2、3和4 mg·L~(-1))、强力霉素(2、5、12、27和64 mg·L~(-1))和替米考星(0.5、1、2、4和8 mg·L~(-1))分别处理斜生栅藻96 h后叶绿素a含量分别为空白对照组的89.8%、70.8%、26.6%、15.5%和7.5%,111.9%、94.1%、65.9%、58.5%和30.3%,81.5%、55.6%、47.4%、20.7%和13.3%。3种渔用药物对斜生栅藻的毒性效应表现为甲苯咪唑替米考星强力霉素。     

黑麦草在模拟人工湿地中对奶牛场污水高浓度氮的吸收转化

以土壤为基质,黑麦草(Lolium multiflorm)为植被,通过模拟间歇性人工湿地净化系统处理不同质量浓度的奶牛场污水试验,研究黑麦草对高质量浓度畜牧场污水中氮的吸收转化效果.结果表明,黑麦草在间歇性进水的污水质量浓度高达TN(816.8±125.1) mg·L~(-1),NH_4~+-N(443.6±97.9) mg·L~(-1),NO_3~--N(141.5±51.7) mg·L~(-1)都能较好的适应,生长良好.在不同浓度处理的净化系统中,水力停留时间为8d的条件下,NH_4~+-N的去除率为75.9%～88.3%;NO_3~--N的去除率平均为69.3%;TN的去除率74.5%～83.1%.该试验黑麦草对污水中氮的吸收转化在系统对氮净化中的贡献率平均为20.03%.     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

环甲基硅氧烷的环境分布、行为与效应研究进展

近年来,挥发性环甲基硅氧烷(cVMS)在生产和生活过程中的广泛使用导致其环境和人体暴露风险日益增加,由于其具有持久性、潜在的生物积累性和毒性而被受关注。目前,人们对cVMS在全球各种环境介质中的赋存、行为及效应有一定的了解。排入环境中的cVMS大部分进入大气,在水体、沉积物、土壤和生物体中也有一定的含量。研究表明,希腊室内空气降尘中总的环硅氧烷含量中位数最高(1 380 ng·g~(-1)),其次为中国(362 ng·g~(-1));中国污水处理厂总的硅氧烷年人均通量(10 g·y~(-1))低于英国(D4~D6 48.3 g·y~(-1))和美国(D4~D6 93.5 g·y~(-1)),其中大连市一家采用CWSBR工艺的污水处理厂进水中cVMS的总浓度(1.05μg·L~(-1))普遍低于希腊(5.14μg·L~(-1))、西班牙(9.2μg·L~(-1))、加拿大(44μg·L~(-1))和一些北欧国家(17μg·L~(-1));我国大部分废水处理厂污泥中甲基硅氧烷的含量(0.1~lμg·g~(-1)dw)比一些北欧国家(26μg·g~(-1)dw)、希腊(20μg·g~(-1)dw)和加拿大(64μg·g~(-1)dw)等要低得多。中国普通居民吸入+摄食D4~D6的PELs中位数(173 ng·d~(-1))远低于中国普通人群的皮肤暴露(中位数18.5μg·d~(-1)),更低于英国成人日暴露量(1.875 mg·d~(-1))和美国妇女对总硅氧烷的日暴露量(307 mg·d~(-1))。环境中cVMS的行为和效应取决于其理化性质和具体的环境条件。进入大气的cVMS会与·NO_3、O_3和·OH反应,而与·OH反应脱去甲基生成硅醇是其主要的消除机制。污水处理过程中,大部分cVMS被污泥吸附固定,D6吸附污泥的能力最强,其次为D5和D4。挥发、吸附和非生物降解是cVMS在土壤中主要的环境行为。D4和D5可能存在生物放大作用。评估cVMS的TMF(trophic magnification factor)研究结果相互矛盾,且与BCF、BMF和BSAF的评估结果相反。总之,国内外对污水处理过程中cVMS的赋存状态和迁移、转化行为的研究比较多,且以进、出水和剩余污泥为主,而对整个工艺流程中具体变化的细化研究很少,对其生物积累特征、降解机制和降解产物更缺乏深入研究。因此,今后需要补充对其他环境介质、尤其是和人们居住、工作密切相关环境中cVMS分布规律的研究,深入探索其在实际环境中的降解过程,包括其降解产物或中间产物的环境行为,进一步评估其生态环境效应和人类健康风险。     

垃圾渗滤液有机组分和氨氮在孔隙介质中的迁移特征

通过室内土柱淋滤模拟实验研究了垃圾渗滤液中有机组分(用CODCr表示)和氨氮在不同含水介质中的迁移规律和特征,并通过实验数据计算了延迟因子、COD衰减率和氨氮的单位质量介质吸附量等参数.结果显示,COD在中砂、细砂和粉土中迁移的延迟因子分别为1.13、1.23和1.24,表明有机物在三种实验介质中只发生轻微的延迟作朋;CODCr在三种介质中的自然衰减率分别为50.8%、55.2%和64.8%;氨氮的迁移由于吸附作用发生明显的延迟,其在上述三种介质中迁移的延迟因子和单位质量介质吸附最分别为3.30和194 mg·kg-1、3.91和223 mg·kg-1,以及5.12和280 mg·kg1;饱和条件下渗滤液中的氨氮较难发生硝化作用.上述结果可为评价垃圾渗滤液对地下水环境的影响提供技术参数.     

桂林市大气降水的化学组成特征及来源分析

为揭示桂林市大气降水的组成成分变化特征和来源,于2015年1—12月期间采集了桂林市大气降水样品,分析其中pH、电导率、主要阴阳离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-)及重金属元素(As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb)浓度的季节变化特征及湿沉降通量.研究结果显示,桂林市大气降水pH值分布范围介于4.13—7.37之间,其中pH值小于酸雨临界值5.6的占48.0%,表明桂林市降雨存在一定的酸化现象.电导率(EC)变化介于4.53—128.10μS·cm~(-1)之间,雨量加权平均值为16.44μS·cm~(-1).阴离子以SO24-和NO3-为主,雨量加权平均含量分别为94.50μeq·L~(-1)、30.48μeq·L~(-1),占阴离子总量的65.28%和21.06%,其次为Cl-,阳离子以Ca2+为主,雨量加权平均含量为97.67μeq·L~(-1),占阳离子总量的58.76%,其次为NH_4~+,占阳离子总量的/NO_3~-平均值为2.45,大气降水属于硫酸-硝酸混合型,具有逐步向硝酸型转变的趋势.阴阳离子三角图和pearson相关性分析表明,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自地壳源和人为源,Ca~(2+)对致酸阴离子NO_3~-、SO_4~(2-)的中和作用大于NH_4~+,桂林降水中可能存在以CaSO_4和Ca(NO_3)_2为主的化学物质,Na+主要来源于海洋输送,K~+则来源于人类活动.溶解态重金属元素的平均浓度为127.4μg·L~(-1)(0.349—443.8μg·L~(-1)),重金属湿沉降通量平均值为12.193 mg·(m~2·a)~(-1),其中Zn、Cu的年沉降通量较高,分别占总沉降通量的59.72%和28.80%.     

不同污染负荷对废砖垂直流人工湿地处理农村生活污水的影响

废砖垂直流人工湿地是采用农村废弃建筑垃圾和秸秆为填料的一种新型"以废治废、变废为宝"的人工湿地。农村生活污水水质波动大,污染负荷变化大,为了摸清在不同污染负荷变化情况下,废砖垂直流人工湿地系统的处理效果如何,以常规石灰石人工湿地为对照,选择不同污染负荷的农村生活污水为供试污水,研究废砖垂直流人工湿地在不同污染负荷下对污染物的处理效果。结果显示,不同污染负荷下,废砖人工湿地系统对污染物的去除存在显著差异(P0.05),在污染负荷1 [ρ(TN)=10 mg·L~(-1),ρ(TP)=1 mg·L~(-1),ρ(COD_(Cr))=10 mg·L~(-1)]和污染负荷2 [ρ(TN)=20 mg·L~(-1),ρ(TP)=3 mg·L~(-1),ρ(COD_(Cr))=200mg·L~(-1)]情况下,系统显示较好的污染物去除效果,出水TN和NH_4~+-N质量浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B类水质标准。废砖人工湿地系统对污染物的去除效果要优于石灰石人工湿地。废砖人工湿地的TP去除率在4个不同污染负荷下分别可达到86%、74%、64%、61%;在污染负荷为3[ρ(TN)=40mg·L~(-1),ρ(TP)=7mg·L~(-1),ρ(COD_(Cr))=300 mg·L~(-1)]情况下,废砖人工湿地系统对COD_(Cr)的去除率可达到83%。污染负荷变化,会影响系统微环境指标的变化。不同污染负荷的变化对系统的净化效果具有显著影响。该研究结果可为废砖人工湿地系统实际运行和进一步优化提供重要实际参考价值。     

多壁碳纳米管对铜绿微囊藻生长及生理特征的影响

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,其不可避免会进入水环境中,对水生生态系统造成潜在影响。本文以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为受试材料,通过暴露实验,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)单独作用对铜绿微囊藻的生物毒性和致毒机理。研究结果表明:低浓度(0.1 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1))的MWCNTs能刺激铜绿微囊藻的生长,超氧化物歧化酶(SOD)酶活增强;中低浓度(0.1～10.0 mg·L~(-1))范围内,MWCNTs促使光合色素合成,促进藻细胞增殖;高浓度(50mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1)) MWCNTs对蓝藻生长产生抑制,严重抑制叶绿素a,藻细胞生命活力下降; MWCNTs浓度高于1 mg·L~(-1)时,SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性逐渐降低,丙二醛(MDA)的含量则逐步上升;可溶性蛋白含量与MWCNTs浓度有关,MWCNTs浓度低于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量增加,MWCNTs浓度高于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量逐渐减少。     

海河入海口表层水体浮游生物群落特征及与环境因子的相关性研究

浮游植物是水域生境的初级生产者之一,浮游动物是水生食物网中承上启下的关键环节,它们都在水生生态系统的物质循环和能量流动过程中发挥着举足轻重的作用。研究浮游生物群落结构变化及其与环境因子的关系,对了解水生生态系统的变化、生态过程等有着重要意义。为了研究海河入海口浮游生物的群落特征以及与水环境因子的关系,于2014年6月(夏季)和2015年1月(冬季)进行了两次调查采样,分析了海河入海口区域表层水体的浮游动、植物丰度以及环境因子。结果表明,调查期间共发现浮游植物55种,浮游动物19种。夏季浮游植物平均丰度为2.98×107 cells·L~(-1),冬季为6.0×106 cells·L~(-1);夏季浮游动物平均丰度为53.56 inds·L~(-1),冬季为36.76 inds·L~(-1)。环境因子方面,夏季平均溶解氧质量浓度为4.10 mg·L~(-1),高于冬季的3.72 mg·L~(-1)。冬季平均盐度为18.98‰,略高于夏季的17.09‰,两个航次盐度的空间分布近乎一致。夏季平均p H为8.25,冬季为8.17,夏季略高于冬季。铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO_3-N)、亚硝态氮(NO_2-N)和总氮(TN)平均水平均为夏季高于冬季,但在构成上却表现出较大的时空差异,夏季NH_4~+-N和NO_2-N占优势,冬季NH_4~+-N居于主导。夏季总磷(TP)平均水平为14.03 mg·L~(-1),远高于冬季的0.03 mg·L~(-1)。相关性分析表明,温度对浮游动、植物群落发展均具有显著的促进作用。高盐度不利于浮游植物生长繁殖,但对浮游动物有一定的积极影响。冬季浮游动物对浮游植物的摄食压力增大,下行控制效应突出。     

冰雪灾害后的杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系

2008年1—2月,雨雪冰冻天气袭击广东粤北地区,造成大面积的杉木(Cunninghamia lanceolata)林被破坏。探讨粤北地区冰雪灾害后杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系,对杉木林的恢复具有重要的实际意义。采用实地调查、半球面影像技术和稀释平板法等方法,研究恢复期间杉木林内不同林隙的冠层结构与林下光照、林下土壤微生物多样性和酶活性的关系,旨在为杉木林的恢复提供科学依据。结果表明,随着林隙面积的增大,林冠开度从10.93%增加到18.36%,叶面积指数从2.70减少到1.88,直射光从3.21mol·m~(-2)·d~(-1)增加到9.29mol·m~(-2)·d~(-1),散射光从3.02mol·m~(-2)·d~(-1)增加到5.41mol·m~(-2)·d~(-1),总光照从6.23mol·m~(-2)·d~(-1)增加到14.70mol·m~(-2)·d~(-1)。林冠开度与所在林隙范围、直射光、散射光和总光照均呈极显著正相关(P0.01),与叶面积指数存在显著负相关(P0.05)。叶面积指数与直射光、散射光和总光照均呈显著负相关(P0.05)。各样方的细菌、真菌和放线菌数量分别为0.67~8.07×106、2.83~16.33×105和6.07~48.33×105CFU·g~(-1),脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别为.34~1.88mg·kg~(-1)、196.20~418.03mg·kg~(-1)和1.00~2.00 mg·L~(-1)。林冠开度与磷酸酶及过氧化氢酶活性之间呈显著二项式关系。综上可见,冠层结构与林下光照及土壤酶活性的关系密切,一定范围内,较大的林冠开度的有利于受灾杉木人工林林下光照条件的改善和土壤酶活性的提高,但当林冠开度超过一定范围时,土壤酶活性下降。因此,冠层结构在一定程度上能决定林内光分布和反映土壤环境质量,进而影响林木整体的光合性能和林木恢复的速度。     

不同施肥水平下菜地耕层土壤中氮磷淋溶损失特征

采用负压式土壤溶液取样器采集不同施肥水平(常规、减量20%和减量30%施肥处理,即N1、N2和N3)下城郊菜地耕层土壤(10、20和30 cm)的淋溶液,分析了总氮(TN)、硝态氮(NO_3~-)、铵态氮(NH_4~+)、总磷(TP)和溶解态磷(DP)浓度,旨在研究不同施肥水平下菜地不同耕层土壤中氮素与磷素的淋溶损失特征。研究结果:(1)不同施肥水平下,菜地耕层土壤TN、NO_3~-、NH_4~+、TP和DP淋溶质量浓度范围分别为5.24~292、3.47~271、0.16~9.47、1.66~20.6和1.63~17.7mg·L~(-1),平均质量浓度分别为38.9~113、36.0~105、1.01~2.13、3.75~12.7和3.55~11.8 mg·L~(-1);(2)氮素主要以NO3-形式发生淋溶损失,作物生长初期是菜地耕层土壤氮素淋溶损失的主要时期;减量施肥30%能有效降低耕层土壤氮素的淋溶损失,其TN和NO_3~-的淋溶质量浓度较常规施肥处理分别显著降低了58.4%和59.0%(P0.05);不同深度耕层土壤中TN和NO3-淋溶质量浓度没有显著性差异(P0.05);(3)磷素主要以DP形式发生淋溶损失,耕层土壤中TP和DP的淋溶质量浓度为20 cm10 cm30 cm(P0.05);减量20%和减量30%施肥均能有效降低耕层土壤中磷素的淋溶损失,减量20%施肥处理TP和DP的淋溶质量浓度分别显著下降了27.8%和27.6%(P0.05),而减量20%施肥处理TP和DP的淋溶质量浓度分别显著降低了44.6%和43.8%(P0.05)。结果表明,城郊菜地耕层土壤中氮素和磷素养分存在一定的淋失风险,减量施肥措施能有效降低菜地耕层土壤中氮素与磷素的淋溶损失,是降低耕层土壤氮磷淋失风险的有效措施。     

0,0-二甲基-(2,2,2-三氯-1-羟基乙基)磷酸酯对4种藻类生长的影响

0,0-二甲基-(2,2,2-三氯~(-1)-羟基乙基)磷酸酯(敌百虫)为广谱杀虫剂,用途广泛,但对藻类的毒理学效应研究还有待完善。采用4种受试藻样,设置5个敌百虫浓度组(1、5、10、50和100 mg·L~(-1))和对照组,实验周期40 d,藻细胞的初始接种密度106cells·m L~(-1),光暗比12 h/12 h,24 h曝气,24 h磁力搅拌,实验温度25℃,p H 6.8,每隔24 h取样。结果表明:5 mg·L~(-1)、10 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)浓度的敌百虫对铜绿微囊藻和小球藻的生长有促进作用,其中以50 mg·L~(-1)浓度组的促进作用最为显著,促进作用主要表现在生长峰值的延后以及生长对数期的延长,而高剂量(100 mg·L~(-1))的敌百虫则有抑制藻生长的作用。取50 mg·L~(-1)敌百虫浓度组以及铜绿微囊藻和小球藻作进一步深入研究,结果表明:50 mg·L~(-1)敌百虫浓度组的叶绿素a含量峰值比对照组高30%,细胞体内的SOD、ATP含量都高于对照组。敌百虫的使用浓度通常在0.1~1.0 mg·L~(-1),低于本实验最佳浓度。本实验中1 mg·L~(-1)敌百虫对藻生长影响效果不明显。