土壤石油污染对植物种子萌发和幼苗生长的响应

研究了不同质量分数石油污染土壤对4种植物种子萌发和幼苗生长的影响,并对幼苗叶片的丙二醛(MDA)含量对污染胁迫的响应进行了研究,以期筛选适合石油污染土壤的潜在修复植物。设置了4组不同质量分数的石油污染土壤处理,对玉米(Zea mays L.)、高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)、披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)和翅碱蓬(Suaeda hetroptera Kitag)4种供试植物进行了温室盆栽试验观测。结果表明,试验土属滨海盐渍土,在盐碱化和石油污染的双重胁迫下,不同的植物种子对石油污染表现出不同的耐受性;受试植物在10%(质量分数)石油污染处理下的发芽率均达80%以上,且石油的暴露水平越高,高粱、披碱草和翅碱蓬的种子发芽率越大;玉米和高粱的株高和根长均与土壤中石油浓度呈极显著正相关,而披碱草的根长则与之呈显著负相关;玉米的根冠比与土壤中石油浓度呈显著负相关,高粱和披碱草则与之相关性不明显;在石油污染土壤中生长的玉米和高粱,其叶片中MDA含量与空白对照组存在极显著差异,且随着污染土壤石油质量分数的升高呈现单峰响应特征;披碱草2个生长期(45、60d)叶片内的MDA含量均随土壤中石油浓度的升高而增加,土壤石油污染会对其造成毒害作用。总的来看,相比其他2种植物,高粱和披碱草具有较大的种子发芽率和石油污染耐受性,表明它们具有修复石油污染土壤的应用潜力。     

链霉菌WH63的抑藻效应

研究链霉菌WH63抑藻效应。以铜绿微囊藻作为受试对象,通过平板实验、液体发酵、链霉菌WH63发酵产物分析、藻毒素含量测定和水培青菜,探讨链霉菌WH63抑藻效应。结果发现,链霉菌WH63活菌和过滤除菌后的发酵液均有抑制铜绿微囊藻生长的能力,第4天时接种3%过滤除菌的链霉菌WH63发酵液抑藻率就达到了96.7%,且WH63菌株的发酵液具有很好的热稳定性,乙酸乙酯的萃取WH63菌株发酵液抑藻效果最好,其抑藻物质为脂溶性弱极性物质。进一步分析其第15天的抑藻水样,COD含量比正常生长的铜绿微囊藻下降了61.4%,BOD下降了13.4%,藻毒素含量比其低57.9%,继续培养到第40天时都没有回绿现象,且水样清澈。用杀藻后的水样直接浇灌青菜种子,观察种子萌发数,结果表明,处理后的水样发芽率为100%,发芽势、活力指数、茎长和幼苗鲜重比水对照分别提高10.2%、147%、121%和71.6%。实验表明,用链霉菌WH63抑藻后的水样具有很好的促植物生长和提高植物抗性的效果,为链霉菌以后运用到水培蔬菜抑藻剂的开发提供了一定的理论基础。     

乙二胺二琥珀酸和柠檬酸对黑土中外源重金属的活化效应

通过解吸实验和小麦盆栽实验,研究了生物可降解有机配体乙二胺二琥珀酸(EDDS)、柠檬酸(CIT)对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的活化效应.不同浓度EDDS﹑CIT对黑土中外源重金属解吸实验表明,EDDS对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的解吸远高于CIT.重金属/EDDS摩尔比为1∶1时,4种重金属的解吸率在50.8%～69.2%.小麦盆栽实验表明,EDDS为5 mmol/kg时,对小麦幼苗茎叶和根系中重金属含量影响较大,明显导致小麦幼苗茎叶和根系中Cd、Cu、Pb和Zn的富集量增加.EDDS处理组Cd、Cu、Pb和Zn的茎叶富集系数远高于对照组和CIT处理组.随时间的增加,EDDS处理组和CIT处理组重金属的根系富集量均增加,但对照组和CIT处理组大部分重金属14 d茎叶富集量略低于7 d茎叶富集量.因此,EDDS对黑土中外源重金属有较强的解吸和活化能力,可以较大程度地强化小麦幼苗根系对黑土中外源Cd、Cu、Pb和Zn的吸收并诱导这些重金属由根系向茎叶迁移.     

碳酸钙和粉煤灰对铅胁迫下小麦毒害的缓解效应

采用室内盆栽和网室盆栽的方法,研究了碳酸钙和粉煤灰对铅污染土壤的小麦幼苗生物效应、成熟期籽粒含铅量和蛋白质含量及生物产量的影响,探讨了碳酸钙和粉煤灰缓解铅毒害小麦的生理机制.结果表明,在轻度铅污染(铅为350 mg/kg)的小麦农田,1.0 g/kg碳酸钙或50 g/kg粉煤灰对小麦生长有明显的促进作用.能有效缓解铅对小麦的毒害;在重度铅污染(铅为600mg/kg)的小麦农田,1.0～2.0 g/kg碳酸钙或50～100 g/kg粉煤灰对小麦铅毒害缓解效果较好.     

壬基酚聚氧乙烯醚在印染废水处理工艺中的去除研究

为减少印染助剂壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphenol ethoxylates,NPEO)及其降解产物壬基酚(nonylphenol,NP)随印染废水进入水体造成的不利环境影响,对2种常规印染废水处理净水工艺处理含NPEO的模拟印染废水效率开展了研究。研究发现,结合厌氧水解和曝气氧化的生物处理工艺能迅速地将废水中NPEO去除,去除率达到90%以上,但排水中残余一定含量的NP、短链NPEO和短链壬基酚聚氧乙烯醚酸酯(nonylphenol polyethoxycarboxylate,NPEC),在减少排水中NP、短链NPEO和短链NPEC浓度方面,接触氧化法比活性污泥法效果更好。排水中的NP和短链NPEO来自厌氧水解阶段长链NPEO的降解;减少排水中NP、短链NPEO需要减少厌氧水解阶段产生的短链NPEO。     

壬基酚及其短链聚氧乙烯醚在污泥和土壤中的存在和降解

壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)是广泛使用的表面活性剂．在污水处理厂中会降解为具有内分泌干扰效应的短链产物和最终产物壬基酚(NP)。剩余污泥是其进入环境的重要途径。介绍了NP和短链NPnEO在污泥中的存在情况、污泥处理过程对其存在的影响、以及这些物质随污泥处置过程进入土壤后的降解。     

连续流反应器中污泥停留时间对剩余污泥碱性厌氧发酵生产短链脂肪酸的影响

在pH=10条件下,研究了连续流反应器中不同污泥停留时间(SRT)对剩余污泥厌氧发酵生产短链脂肪酸(SCFAs)的影响.结果表明,SRT在一定范围内延长有利于SCFAs产量的提高.不同SRT对乙酸和丙酸在SCFAs中所占比例也有一定的影响,但对其他脂肪酸影响甚微.在pH=10和SRT=12 d条件下,SCFAs的产量约为空白试验(不调节pH,SRT为12 d)的3.6倍;丙酸在SCFAs中的质量分数由11.7%上升到16.0%.对碱性条件下SRT影响剩余污泥生产SCFAs的原因进行了探讨.     

水葫芦压榨液厌氧发酵及其发酵液对青菜种子发芽和生长的影响

研究了水葫芦压榨液厌氧发酵过程物质的变化,分析了水葫芦压榨液的发酵液(简称发酵液)对青菜种子发芽及后续生长的影响.结果表明,厌氧发酵能显著降低压榨液中的COD,在厌氧发酵结束时,COD从5 377.0mg/L下降到730.0mg/L,下降86.4%;TN从126.6 mg/L下降到79.7 mg/L,氮素流失37.0%,且主要发生在厌氧发酵初期;TP从31.1 mg/L下降到25.0 mg/L,下降19.6%;发酵液中悬浮物(SS)和可溶性固体(DS)分别下降到719、600 mg/L.分别用蒸馏水、水葫芦压榨液和各阶段的发酵液(发酵时间分别为6、20、27、30 d)进行青菜种子发芽试验(历时10 d),平均发芽率分别达到79%、54%、51%、82%、87%、89%.在10 d的青菜苗生长时间内,平均苗高与发酵时间呈显著正相关,说明发酵液具有作为植物液体肥料使用的潜力.     

真空紫外光解SO_3~(2-)高效还原降解全氟辛烷磺酸

为消除全氟辛烷磺酸(PFOS)对环境水体带来的不利影响,采用真空紫外(VUV)光解SO_3~(2-)产生水合电子(e_(aq))还原降解PFOS。结果表明,在溶液初始pH为10.59,PFOS为20.0μmol/L,SO_3~(2-)为10.0mmol/L的条件下,反应180min,PFOS的脱氟率为53.5%,高于相同条件下紫外光解SO_3~(2-)体系(40.2%),通过刃天青探针实验证实与体系e_(aq)的生成量有关。动力学分析表明,PFOS脱氟满足平行指数动力学(PEK)模型,其快反应与慢反应分别对应于PFOS支链与直链异构体的降解。液相色谱—串联质谱(LC—MS/MS)监测发现,PFOS降解主要中间产物为短链全氟羧酸(PFCAs),且全氟丙酸(PFPrA)和全氟丁酸(PFBA)浓度较高,表明PFOS在e_(aq)的进攻下除了直接脱除α位氟原子及发生端基断裂外,还能通过中间碳碳键断裂的方式进行降解。     

添加小麦秸秆对猪粪高温堆肥腐熟进程的影响

选用猪粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥实验,研究添加小麦秸秆对猪粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、种子发芽指数、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求猪粪高温堆肥时的最佳秸秆配比,旨在为猪粪快速资源化利用提供科学依据。结果表明,猪粪高温堆肥时添加小麦秸秆可以缩短进入高温发酵阶段的时间,减少氮素损失,加快C/N的降低速率,加速有毒有害物质分解。其中猪粪和小麦秸秆6∶4处理各层温度在2~5 d内上升至50℃,并持续37~46 d,在堆肥结束时,有机质和速效氮含量较堆肥初期下降幅度最小,分别为33.90%和23.76%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量较堆肥初期提高幅度最大,分别为13.34%、20.24%、53.19%、41.53%和16.57%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,猪粪和小麦秸秆6∶4配比堆肥的腐熟速度比纯猪粪快18 d,36 d即可腐熟。综合判断,实际应用中,猪粪与小麦秸秆按体积6∶4进行堆肥较为适宜。     

电动-微生物修复过程中石油胶质结构和毒性变化

采用电动-微生物联合技术对石油胶质污染土壤进行60 d的修复,分析了修复后胶质的浓度、毒性和结构变化。实验结果表明,修复后胶质的降解率约为20%。施加电场后阴极区发芽率最高,达到97.5%,毒性最小。通过红外分析可知,阴极区胶质的羰基面积和nCH_2/nCH_3比值减小,表明阴极区胶质羰基数量减少,碳链支化程度较高,侧链长度变短。阳极区胶质的羰基面积和nCH_2/nCH_3比值增大,羰基数量增加。结合发芽率分析,胶质羰基面积和nCH_2/nCH_3比值减小,可能使胶质的毒性降低,从而影响发芽率。因此,电动-微生物联合修复虽然未能大幅度降低胶质浓度,却能通过改变胶质的结构来削减污染物毒性,且修复效果大于单独的微生物和电动作用。     

赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥(0%、1%、2%、3%、4%和5%)对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤p H值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥(即1%~3%)促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥(即3%)处理的重金属污染修复方案。     

四氯乙烯污染对小麦幼苗抗氧化酶系的影响

通过室内模拟试验,采用愈创木酚法、高锰酸钾滴定法、氮蓝四唑法分别测定了四氯乙烯(PCE)污染小麦幼苗的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物岐化酶(SOD)等抗氧化物酶系,研究了PCE污染对植物生物学指标的影响,以评价土壤PCE污染的生态毒性效应,为土壤性质的变化趋势提供依据.结果表明,PCE浓度较低时,POD、SOD活性被激活,表现出明显的抗氧化能力,但PCE浓度过高时则抑制POD和SOD的活性诱导作用;小麦幼苗中CAT活性只有在PCE为0.10mg/kg时被激活,其他浓度时CAT活性均受到抑制;随着时间的延长,POD、CAT的活性均呈激活态势,而SOD活性在PCE浓度较低时呈降低趋势,在PCE浓度较高时,SOD活性升高.     

丙烯腈废水及几种处理工艺出水的毒性

分别利用小麦、发光菌毒性测试技术研究了模拟丙烯腈废水以及几种处理工艺出水对小麦芽伸长、根伸长、发芽率和发光菌发光度的毒性效应差异。结果表明,丙烯腈对小麦芽伸长的毒性影响最大;各类物质对小麦根伸长和发芽率并未造成毒性影响;其他物质对发光菌发光度的毒性最大。模拟废水对小麦芽伸长、根伸长、发芽率和发光菌发光度的毒性效应分别为:部分相加、部分相加、协同和拮抗作用。几种处理工艺出水对上述指标的毒性影响顺序依次是:模拟废水加成出水活性炭吸附出水Fenton法出水;Fenton法出水模拟废水加成出水活性炭吸附出水;Fenton法出水活性炭吸附出水模拟废水加成出水;活性炭吸附出水加成出水Fenton法出水模拟废水。比较几种处理工艺出水的毒性发现,几乎每种废水的毒性都有所降低,这说明几种处理工艺能有效降低模拟废水的毒性,具有深刻的实际指导意义。     

PLA、PPC或PBAT与2次改性小麦秸秆全降解复合材料的力学性能与生态风险

制作复合材料是小麦秸秆资源化利用的有效途径之一。小麦秸秆的改性处理对制成的复合材料力学性能有很大影响,且不同的基体材料与小麦秸秆制成的复合材料性能也有所不同。以聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己二酸(PBAT)为基体材料,分别以改性前或碱处理及偶联剂方法 2次改性后的小麦秸秆纤维为增强材料,采用压缩成型工艺制备了6种全降解复合材料,并对制成的6种复合材料进行了力学性能测试与比对;分析了3种改性后小麦秸秆制成的全降解复合材料的降解性能,并通过种子发芽实验研究了它们的浸提液的潜在生态风险。结果表明,2次改性小麦秸秆与基体材料制成的复合材料,其力学性能较原始秸秆与基体材料制成的复合材料有明显的增强,其拉伸、弯曲、冲击强度均有20%~50%的提升。3种可降解材料降解率由大到小的顺序为:PLA全降解复合材料PBAT全降解复合材料PPC全降解复合材料。质量分数1%的3种全降解复合材料浸提液对种子发芽过程基本不造成影响。     

餐厨垃圾堆肥产物用于综合利用工程废弃料的试验研究

为积极响应国家循环经济发展与解决西部大开发过程中产生的大量工程废弃料处置问题,用有机质含量丰富的固体废弃物餐厨垃圾堆肥产物去综合利用渗透稳定性极差、有机质缺乏的工程废弃料粗砂土、砂石骨料脱水污泥,试验了3种材料不同质量比的混配方式,并以纯的粗砂土为对照。结果表明,在粗砂土∶砂石骨料脱水污泥∶堆肥产物=5∶3∶2(质量比)时,土壤容重、pH、有机质均满足《园林绿化种植土壤技术要求》(DB11/T 864—2020)的一般绿化要求,电导率也基本达到一般绿化要求,而种植黑麦草后的发芽势、发芽率、株高、茎粗、地上生物量以及土壤总孔隙度相对纯的粗砂土都显著提高,并且容重最低,发芽率最高,60 d的株高最高,茎粗最粗,地上生物量最大。因此,餐厨垃圾堆肥产物可以用来综合利用工程废弃料砂石骨料脱水污泥和粗砂土而制备园林用土。     

复合腐秆菌剂对稻草腐熟过程的影响

为了研究复合腐秆菌剂对稻草好氧堆肥的影响,采用好氧堆肥技术,设计了不接菌(对照)和接种复合菌剂2个处理,探讨堆肥过程中堆体温度、pH、有机质、C/N、发芽指数的变化。结果表明,接种复合腐秆菌剂堆体初期温度上升迅速,最高温度达到60℃,高温发酵阶段维持了12 d;与对照相比,接种复合腐秆菌剂对pH值、容重与孔隙度、有机质、C/N变化影响不大;但增加堆体全氮的含量,提高堆肥产品的质量,种子发芽率在第20天迅速上升,最大值为93%。显然接种复合腐秆菌剂促进好氧堆肥迅速起温,提高了堆肥的腐熟质量。     

城市污泥与促腐剂堆肥中壬基酚类物质的研究

城市污泥中富含具有内分泌干扰活性的壬基酚(NP)和短链壬基酚聚氧乙烯醚(NP2EO、NP1EO)。污泥堆肥土地利用是国内外城市污泥最重要的处置方式。通过在污泥中添加促腐剂后堆肥发酵,进行了壬基酚类物质的变化研究,研究发现:从壬基酚二氧乙烯醚(NP2EO)、壬基酚单氧乙烯醚(NP1EO)和NP这3种物质总量的降解效果来看,好氧发酵优于厌氧发酵;好氧发酵过程中添加促腐剂对消除壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚(长链NPnEO,短链NP2EO、NP1EO)类物质是有利的。对污泥中壬基酚类物质的污染控制具有一定的指导意义。     

酸-碱处理对剩余污泥水解酸化的影响

剩余污泥中富含有机质和营养元素可回收利用物质,污泥水解酸化液中的有机酸在去除或回收利用氨和磷后可作为进水化学需氧量(COD)不足的污水处理厂的补充碳源。通过控制pH,对比分析了不同处理方式(单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理)对污泥水解酸化的影响。结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8天,达到5 406.1 mg/L。采用先酸(pH 4.0,4 d)后碱(pH 10.0,4 d)预处理,乙酸产量达到74.4 mg COD/g VSS,占总SCFAs的60.5%,产量及其占总短链脂肪酸(SCFAs)百分比含量均高于其他预处理方式。且酸-碱处理方式下NO4+-N和PO34--P溶出要优于其他处理方式。而单独碱处理方式下污泥减量效果最好,VSS去除率为36.6%。     

用通用浸提剂Mehlich 3研究城市污泥重金属生物有效性

采用Mehlich3(M3)通用浸提剂对经稳定化处理的城市污泥中重金属元素Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu的有效态进行提取,同时进行了小麦盆栽试验,将M3通用浸提剂浸提所得的重金属元素有效态含量与该元素在小麦幼苗茎叶和根系中的元素的富集量进行相关分析.结果表明,城市污泥中不同元素的有效态含量明显不同.M3提取的有效态Cd、Cr、Cu与幼苗茎叶富集Cd、Cr、Cu极显著相关,但Pb、Ni、Zn的有效态含量与植物茎叶富集量相关性不明显,主要原因可能与元素从植物根系向茎叶迁移能力有关.M3提取的污泥中重金属的有效态含量与小麦幼苗根系富集的重金属元素的含量呈现显著的相关性.因而M3可用于污泥中重金属元素潜在的生物有效性评价.