高温堆肥中微生物的生长特征及动力学建模

对高温好氧堆肥中微生物的生长特征和动力学进行了研究，发现微生物的生长受温度影响很大，随温度变化呈波动性变化．同时，基于Logistic模型和Malthus模型，对微生物生长进行分析，得到了描述堆肥过程中的微生物生长动力学模型和模型参数．用实验数据与模型计算值进行验证比较，模型计算与实验结果拟合良好，模型正确地反映了高温好氧堆肥中微生物的生长过程及其动力学机制．图3表1参12     

滇池不同水域凤眼莲生长特性及氮磷富集能力

在滇池草海和外海水域共选择6个试验点,采用围栏设施有控制地种养凤眼莲(Eichhornia crassipes),初始放养量为3 kg·m-2,每2周监测1次各试验点水质状况、凤眼莲生长特性指标和植株氮磷含量,对比研究滇池不同水域凤眼莲生长特性及氮磷富集能力差异.结果显示,外草海水域水体氮磷浓度较高,凤眼莲生物量增长速率最高,平均为542 g·m12·d-1,全年累积生物量最大,可达85.37 kg·m-2,植株TN、TP含量(以干质量计,下同)最高,分别为32.9和8.2 g· kg-1.外海白山湾水域水体氮磷浓度相对较低,凤眼莲生物量增长速率较低,平均为150 g·m-2·d-1,全年累积生物量较低,为27.00 kg·m-2,植株TN、TP含量较低,分别为15.0和6.4g· kg-1.水体pH值、氮磷含量和风浪是影响风眼莲生长的主要因素.     

凤眼莲净化城市污水厂二级出水中的氮和磷

本文系实验室小试及模拟河道中试情况,利用凤眼莲净化二级出水氮,磷,水力停留时间3～5日,TN、TP去除率分别可达40%和68%以上.凤眼莲净化TN负荷是密度及温度的函数.通过试验确定了凤眼莲在二级出水的Logistic增长计算参数r、k.     

构建限制性条件下微生物群体生长模型时的问题

Logistic生长模型在表征营养限制性生长条件下微生物群体生长时,遇到了种种困难．该模型未能明确给出微生物群体生长的“延迟期”和“代时”两个重要生长动力学参数,也忽视了方程中参数“r”应为平均生长速率,且不具有内禀生长率性质等诸多生物学特点．采用E．coli ATCC31343,37℃液体摇瓶培养下获得的实验数据,证实了Logistic模型存在的上述局限性．通过对E．coli以葡萄糖和山梨醇共作碳源时,表现出的“二峰生长”曲线与用Logistic方程拟合结果的比较,表明适合度分析（goodness—fit test）不能作为模型是否适合的唯一判据．并对构建微生物群体生长模型的策略进行了讨论．图5参31     

活性污泥动力学模型的建立及在完全混合式污泥系统中的应用

首先建立了微生物衰减系数和污泥浓度、底物浓度的函数关系式,带入Lawrence-McCarty第一方程式得到了Logistic方程形式的微生物生长方程式.在分析污泥泥龄和污泥停留时间关系基础上,引入Monod方程建立了活性污泥动力学模型,推导证明了Lawrence-McCarty方程式是模型静态条件下的表达形式.用建立的活性污泥动力学模型对完全混合式污泥系统进行了模拟,并分析了水力停留时间Hydraulic retention time(HRT)和污泥停留时间Sludge retention time(SRT)对完全混合式污泥系统的影响,表明模型能很好地对活性污泥系统的动态过程进行模拟.根据模型编程画出了污泥系统相关变量关于HRT和SRT变化的三维曲面图,通过编程将复杂模型看作一定输入输出的函数,使得模型更易于应用和推广.     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

不同水生植物的除氮效率及对生物脱氮过程的调节作用

选取漂浮植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)和大薸(Pistia stratiotes)、浮叶植物乌菱(Trapa bicornis)和沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)4种不同类型水生植物为供试植物,构建富营养化水体净化系统,在植物生长初期(6—7月)、快速生长期(7—8月)和缓慢生长期(9月)研究其吸收富集氮的能力、去除水体中氮的效率及对水体生物脱氮过程的影响。结果表明,4种水生植物去除水体氨氮、硝态氮、总氮的效率有所差异,凤眼莲、大薸在3个生长阶段对上覆水中各种形态氮的去除效率均较高,对氮的富集能力也较强,轮叶黑藻去除水体中氮的效率最低。快速生长期各类植物净化水体氮的速率最快,其次是生长初期。4种植物体内富集氮能力从大到小依次为凤眼莲、大薸、乌菱和轮叶黑藻,种植沉水植物的水体生物脱氮气体N2和N2O的释放通量以及气体释放总量明显高于其他类型水生植物。     

从上海市凤眼莲的生活史特征与繁殖策略探讨其控制对策

凤眼莲是上海地区水体中危害最严重的外来人侵种之一。通过对上海地区凤眼莲种群的连续监测，探究其生活史特征及其繁殖策略，结果表明，1）每年3～5月为凤眼莲的萌芽阶段，7月下旬为凤眼莲爆发起始时期，8～12月为凤眼莲爆发的高峰期，12月下旬凤眼莲开始枯萎死亡。但其腋芽能够存活越冬，是来年凤眼莲爆发的种源。2）上海地区凤眼莲主要以无性繁殖为主。导致该结果的内因是凤眼莲具有高的克隆生长潜力，外因是上海市水体富营养化严重。3）河道内其它水生植物的广泛分布是凤眼莲固着生长的主要机制，这些植物主要为：喜旱莲子草、菰、芦苇、牛筋草和千金子等。有鉴于此，根据上海市凤眼莲的生活史特征和繁殖策略，提出其综合防治对策为：1）最佳的打捞时期为12月至翌年6月，以去处种源为目标；2）清理河道内及堤岸上的水生杂草；3）开展生物防治的研究；4）加强与周边省份的协调合作。     

吉林蛟河针阔混交林林下蚊子草不同生长期生物量及其分配特征

研究林下草本植物不同生长期生物量分配及各组分相关生长关系对于揭示其生活史对策和生物量分配规律具有重要意义.利用2015年4月20日-8月30日11次生物量调查数据分析吉林蛟河地区针阔混交林下不同生长期蚊子草(Filipendula palmata)生物量及其分配、地上和地下生物量相关生长关系,并选取5种模型形式构建株高与地上、地下和整株生物量的拟合方程,根据拟合优度(R2和SEE)筛选最优模型并进一步对其进行检验.结果表明:根冠比R/S在生长初期达到最大值(2.73),并随生长期增加逐渐降低,从5月20日后到生长末期趋于稳定(约为0.6).整个生长期内,蚊子草地上和地下生物量相关生长关系表现为无相关生长关系(4月20日-5月10日)—异速生长(5月10日-6月15日)—等速生长(6月15日-30日)—异速生长(6月30日-7月30日)—等速生长(7月30日-8月30日)的趋势.地上、地下和整株生物量的最优模型分别为幂函数形式(y=0.0067x~(1.4303))、二次方程形式(y=0.0005x~2-0.0141x+0.4380)和指数函数形式(y=0.3364e~(0.0437x)),经检验地上、地下和整株生物量最优模型均基本符合建模标准.本研究表明林下蚊子草在不同生长阶段地上和地下生物量的分配规律及其相关生长关系是不一致的,这是植物对环境适应的结果,保证其在不同环境条件下维持正常的营养生长和生殖生长.     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。     

太湖重污染湖区和水源地水质概况及藻毒素污染环境风险

近年来太湖流域局部水质状况有所改善,但太湖藻型生境条件还未根本改变,水污染防治任务依然艰巨。确保太湖湖体水质稳定达标,尤其是加强对太湖重点湖区和水源地重点污染物的调查研究十分重要。在此背景下,本文调研了太湖重点湖区和水源地水质概况、藻毒素污染时空分布特征、环境影响因子和迁移转化规律,并总结了藻毒素的环境和健康风险研究的最新进展,指出了太湖西部湖区和饮用水源地的主要环境风险,以及未来太湖藻毒素污染相关研究需解决的关键技术问题,以期为促进太湖流域重点污染物的控制和治理,确保太湖饮用水源地安全提供有益借鉴。     

几种植物处理含重金属废水的适应性研究

试验采用蕹菜、油菜、美人蕉、水葫芦、水花生、水浮莲6种适应人工湿地的植物，在水培情况下研究了它们对Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn6种重金属的适应性，以综合考虑了植物的适水性与对重金属耐性的生物量为指标，得出了植物对6种重金属模拟废水综合耐性由强到弱的排序为美人蕉→水葫芦→油菜→水浮莲→蕹菜→水花生。不同植物对于其中一种重金属的单一耐性也有差异，美人蕉对Cr、Hg、Zn耐性较强，水浮莲对Pb、Cu、Cd耐性较强。植物对重金属的综合耐性和单一耐性的试验结果可为湿地处理含重金属废水提供参考。     

High cadmium adsorption on nanoscale zero-valent iron coated Eichhornia crassipes biochar

Environmental Chemistry Letters - Overgrowth of Eichhornia crassipes, or water hyacinth, in local waters is a major concern, which has caused severe ecological disasters. Moreover, once the E....     

Ecological risk assessment of pesticide residues in Taihu Lake wetland, China

As a major ecosystem type, wetland provides invaluable ecological services. Environmental pollution, especially pesticides pollution should be paid more attention to keep wetlands healthy. Based on the risk quotient method, coupled with a probabilistic risk assessment model, this paper proposed a methodology suitable for ecological risk assessment of pesticide residues for wetland ecosystems. As an important industrializing and ecologically vulnerable area in China, the Taihu Lake wetland was chosen for the case study. The risks of eight pesticides in Taihu Lake wetland were assessed, as single substances and in mixtures. The assessment indicates that risks of the representative species are not significant. In general, the herbicide is found to be more toxic for algae, whereas insecticides pose more risks to zooplankton, insect and fish. For each pesticide in the wetland, the ecological risk it poses is acceptable. But the combined ecological risk posed by mixture can harm more than 10% of species of the wetland ecosystem, mainly dominated by dichlorvos, dimethoate and malathion contributions. These results imply that pesticide residues have been posing pressures on the ecosystem of the Taihu Lake wetland. It is recommended that proper countermeasures should be implemented to reduce the risks.     

不同底质和透明度下马来眼子菜的表型可塑性研究

马来眼子菜(Potamogeton malaianusMiq.)是目前太湖沉水植物优势种之一。文章比较分析了3种不同底质和透明度情况下马来眼子菜的生长特征,探索其在太湖不断扩展的原因及其适应性。分别选取粘土质粉砂、粉砂和下蜀黄土底质上生长的马来眼子菜进行观察试验。结果表明,这3种底质在粒度组成、营养盐和分布特征上具有显著差异。在太湖粘土质粉砂和粉砂底质上马来眼子菜的生物量比下蜀黄土底质上的马来眼子菜高,其生物量随着底质营养盐的增加而增加。马来眼子菜与觅光相关的形态指标,如高度、节间距、节数、叶数、叶长及叶面积均随着底质营养盐的增加而显著增加。马来眼子菜的冠层高度与水体的透明度呈显著负相关,表明其对剧烈变化的湖泊光环境具有很强的适应能力。马来眼子菜在不同底质上的形态可塑性是其优先占据湖泊资源成为优势种的重要原因。     

蓝藻水华强度的显著相关环境因素识别模型

为识别蓝藻水华强度的显著相关环境因素,克服现有研究中因变量选择不合理、时间与空间精度较低等问题,构建了以蓝藻水华强度等级为因变量,以水质、水文和气象3类监测指标为自变量的多元线性回归模型,并将该模型应用于太湖蓝藻水华研究.基于水华面积和集聚强度数据,用7级量表生成水华强度等级值,使因变量具有宏观性,避免了仅使用叶绿素a浓度等类似指标表示水华强度所体现出的微观性不足.该数据集的时间精度达到每天采样2次,空间精度则达到太湖湖湾内的某个水域空间范围.因此因变量具有适度宏观性,而自变量的值则与因变量的值在较高的时间和空间精度基础上严格对应.模型的分析结果显示,太湖大贡山水域蓝藻水华强度与气温和硝酸盐浓度呈显著正相关,与风速、湿度和电导率呈显著负相关.上述结论与该研究领域的主流结论一致,验证了该模型的有效性.     

Perfluorocarboxylic acids (PFCAs) and perfluoroalkyl sulfonates (PFASs) in surface and tap water around Lake Taihu in China

Perfluorinated compounds (PFCs) are ubiquitously distributed in the environment mainly as perfluoro-carboxylic acids (PFCAs) and perfluoroalkyl sulfonates (PFASs). In this paper, six PFCAs and two PFASs were quantified in surface and tap water samples from 12 sites around Lake Taihu near Shanghai City in East China. Predominant PFCs were perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS), of which the concentration ranges were 6.8–206 and 1.2–45 ng·L⁻¹, the geometric means were 35.3 and 9.4 ng·L⁻¹, and the median (quartile range) values were 31.4 (34.4) and 10.4 (10.7) ng·L⁻¹, respectively. Other PFCs were also detected but in much lower concentrations than PFOA. The sources of the PFCs were expected to be direct industrial discharges in the Lake Taihu area, and this area was also a possible source of PFCs contaminations in Shanghai district in the downstream. PFCs distributions were found different in the upstream, downstream and north part of Lake Taihu. Occurrences of PFCs in the tap water in Lake Taihu area indicated their exposure to the local people. A brief estimation of the environmental risks by PFCs implied no acute or immediate risks from PFCs to local human health, but chronic risks from PFOA in the tap water should be considered in the downstream regions.