巢湖十五里河沉积物磷平衡浓度对外源碳的响应及释放风险

2017年7月至2018年5月,在巢湖十五里河干流的城乡梯度方向,按照每两个月采样1次的频率,采集5个点位的表层沉积物样,分析沉积物磷形态,解析磷平衡浓度及对外源碳(乙酸钠)的响应,并对沉积物磷释放风险进行评估.结果表明,十五里河水体磷素污染严重,沉积物总磷含量平均为915. 04～1 205. 31 mg·kg~(-1),且沿城乡梯度方向缓慢下降,而生物有效性磷含量则保持稳定;外源碳降低了沉积物EPC_0值(下降约29%),也改变了各采样点EPC_0值大小排序;上覆水SRP浓度高于EPC_0值所占比例为66. 7%,而且磷吸附解吸平衡饱和度EPC_(sat)-20%所占比例约60. 0%,表明十五里河沉积物以磷吸附占优势,即沉积物总体上处于磷"汇"状态;外源碳的输入使得EPC_(sat)-20%所占比例由60. 0%上升为73. 3%,降低了沉积物磷释放风险水平.     

人为扰动背景下城郊溪流底质磷的生物-非生物吸收潜力分析

为揭示土地利用变化对城郊溪流底质磷吸收的影响,2016年6~11月在合肥市城市边缘某一源头溪流逐月采集溪流底质样,利用实验培养法分析人为扰动背景下溪流底质磷的生物与非生物吸收潜力及其变化特征.结果表明:底质磷的总吸收潜力和非生物吸收潜力都表现为夏季高于秋季;毗邻排污口的3号采样点沉积物磷的总吸收潜力和非生物吸收潜力明显高于其它各采样点;无论是夏季还是秋季,6个采样点位底质磷的生物吸收贡献率都低于相应的非生物吸收贡献率,而且彼此之间差异十分明显;各采样点底质磷的吸收潜力、吸收贡献率的逐月变化态势,表明土地利用变化引发的强烈人为扰动对溪流底质磷的生物吸收影响很大.     

海河流域典型重污染河流滏阳河沉积物氨化和硝化速率研究

为探究海河流域重污染河流高氨氮形成的原因,选择典型重污染河流滏阳河作为研究对象,分析了滏阳河上游邯郸与邢台段和下游石家庄与衡水段水-沉积物界面氨氮的分布特征和沉积物氨化及硝化反应速率.结果表明,滏阳河上覆水和孔隙水中氨氮呈现出下游高于上游的分布特征,其中上覆水氨氮平均浓度为15.72 mg·L~(-1),孔隙水氨氮平均浓度为21.10 mg·L~(-1),氨氮表现为从沉积物向水体扩散.滏阳河全河段表层沉积物氨化速率平均值为4.300μg·g~(-1)·h~(-1),其中上游氨化速率平均值为3.360μg·g~(-1)·h~(-1),下游氨化速率平均值为5.232μg·g~(-1)·h~(-1);滏阳河整体潜在硝化速率处于较低水平,范围在0.001~0.598μg·g~(-1)·h~(-1),平均值为0.152μg·g~(-1)·h~(-1),平均氨化速率约为平均潜在硝化速率的28倍.通过相关性分析可知,氨化速率与沉积物氨氮、总有机氮和全氮显著正相关,与硝氮显著负相关;潜在硝化速率与沉积物硝氮、总有机氮和全氮显著正相关,与总有机碳和碳氮比显著负相关.研究表明,滏阳河沉积物氨化速率远大于潜在硝化速率并形成氨氮累积是造成滏阳河高氨氮现象的重要原因之一,沉积物中累积的氨氮存在通过扩散作用向上覆水释放的风险.     

不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征

为了解不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征,对闽江河口芦苇和藨草湿地2种质地土壤(壤质土和砂土)的碳、氮、磷计量学及土壤厌氧碳分解特征进行测定与分析.结果表明:壤质土碳为14.61mg/g,氮为1.01mg/g,磷为0.64mg/g,高于砂土碳(9.02mg/g),氮(0.16mg/g)和磷(0.42mg/g).0~40cm壤质土C/N均值低于砂土,C/P、N/P高于砂土.0~40cm壤质土和砂土平均甲烷产生潜力分别为0.0072,0.0019μg/(g·d),CO2产生潜力分别为33.5134,4.9239μg/(g·d),CO2和CH4产生潜力均为壤质土高于砂土.土壤碳、氮、磷的计量学特征对厌氧碳分解具有一定的指示作用.     

碳源类型、温度及电子受体对生物除磷的影响

以中试氧化沟系统活性污泥为研究对象,开展了碳源类型、温度、电子受体和COD浓度对释磷、吸磷过程的影响研究.结果表明:25℃时,以生活污水、乙酸钠和葡萄糖为不同碳源,葡萄糖的释磷、吸磷速率最小,分别为5.12 mg·(g·h)-1和6.43 mg·(g·h)-1,生活污水和乙酸钠的释磷、吸磷速率数值相近.在12、16、20和25℃时,以乙酸钠为碳源,释磷、吸磷速率随温度的升高有不同程度的增加;且好氧吸磷速率随外加COD浓度的增大而减小.当以氧、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体时,吸磷速率的大小排序为:氧硝酸盐亚硝酸盐;缺氧吸磷过程的硝酸盐和亚硝酸盐的消耗量与吸磷量之间的化学计量关系(P吸收/N消耗,质量比)分别为0.96和0.65.     

长江口及其邻近海域沉积物磷的赋存形态和空间分布

采用SMT磷分级法研究长江口及其邻近海域沉积物中磷的赋存形态及分布特征,并探讨了其影响因子.研究结果表明,沉积物中总磷(TP)含量为476.91~980.04μg·g~(-1),有机磷(OP)含量为15.84~139.21μg·g~(-1);而无机磷(IP)为主要赋存形态,其含量为421.67~844.86μg·g~(-1),约占TP 72.9%~96.7%.IP中以钙结合态磷(HCl-P)为主,其含量为186.88~431.69μg·g~(-1),占IP的42.3%~57.79%;而铁/锰结合态磷(Na OH-P)的含量最少,其含量为4.17~52.76μg·g~(-1),仅占IP的2.0%~3.3%.空间分布上,不同形态磷含量具有明显的时空变化特征.夏季TP和IP的含量由咸水端到淡水端呈现出先降低后升高,冬季则先升高后降低的趋势.OP的含量在夏季时无明显分布规律,而在冬季时表现出由咸水端到淡水端降低的趋势.Na OH-P含量在冬夏季均表现为淡水端处较高;HCl-P含量在夏季无明显的变化规律,而冬季时近淡水端处较高.沉积物粒径大小影响磷的赋存形态,表现为夏季粘粒对OP影响较大;冬季粘粒和粉粒与IP存在着负相关性,与OP存在着显著的正相关性.此外,沉积物总有机碳、盐度和碱性磷酸酶活性也是影响磷赋存形态的主要因子.     

污水厂尾水受纳河段沉积物磷形态及释放风险效应

2018年10月～2019年4月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水厂尾水排放口上、下游河道4个采样点位,按照每两个月采样一次的频率采集沉积物和上覆水样,分析尾水排放对河道沉积物磷形态及磷平衡浓度(EPC₀)的影响,解析沉积物磷平衡浓度及磷释放风险的外源碳(乙酸钠)响应.结果表明,板桥河水体沉积物磷素受污水厂尾水影响较大,排放口上、下游沉积物总磷均值分别为789. 39 mg·kg^-1和854. 41 mg·kg^-1,生物有效性磷均值分别为157. 19 mg·kg^-1和173. 37 mg·kg^-1; 4个采样点的EPC₀值大小排序为:SP1> SP2> SP3> CP,表明尾水排入提高了河流EPC₀,致使河流沉积物磷释放风险增加;外源碳的添加明显降低沉积物的EPC₀值,特别是紧邻排放口的SP1下降最为显著,表明外源碳添加对降低沉积物磷释放风险有效.     

三峡库区小江支流沉积物硝化反硝化速率在蓄水期和泄水期的特征

三峡库区是新形成的生态系统,沉积物特征较之成库前有显著改变;研究库区小江支流——南河沉积物的硝化与反硝化过程可以为库区氮素管理提供科学依据,而反季节蓄水和泄水,沉积物-水界面硝化与反硝化速率特征鲜见报道.实验选取库区开县南河沉积物为研究对象,在2015年泄水期(8月)和蓄水期(11月)采集上、下游以及南河与小流域菁林溪交汇处沉积物样品,测定其理化指标;同时通过实验室模拟沉积物水环境,以乙炔抑制法测定泄水期与蓄水期沉积物的硝化反硝化速率.结果表明,蓄水期沉积物总氮(total nitrogen,TN)、铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)、硝态氮(Nitrate nitrogen,NO_3~--N)及总有机碳(total organic carbon,TOC)等理化指标均显著高于泄水期(P0.05),这说明蓄水期有外源物质入库;沉积物硝化速率在蓄水期[194.06μmol·(m~2·h)~(-1)]显著高于泄水期[16.52μmol·(m~2·h)~(-1)],且硝化速率与沉积物理化特征(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TOC)存在显著正相关;沉积物反硝化速率则与硝化速率相反,泄水期[647.20μmol·(m~2·h)~(-1)]高于蓄水期[24.04μmol·(m~2·h)~(-1)],其与沉积物理化指标(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N)呈显著负相关.     

农业排水沟渠硝态氮吸收动力学特征及相关性分析

为揭示农业排水沟渠NO_3~--N吸收动态变化特征,选择溴化钠(Na Br)为保守示踪剂、硝酸钾(KNO3)为添加营养盐,于2016年10月至2017年4月在合肥地区某一源头溪流开展5次示踪试验,并以TASCC方法和Michaelis-Menten(M-M)方程模拟NO_3~--N吸收动力学特征,结果表明,背景浓度条件下排水沟渠完全混合子渠段U_(amb)和V_(f-amb)的变化范围分别为11.40~69.13μg·(m~2·s)~(-1)[均值为34.45μg·(m~2·s)-1]、0.07~0.43 mm·s~(-1)(均值为0.24 mm·s~(-1)),相应地Sw-amb变化范围为92.51~405.74 m(均值为199.06 m),明显小于排水沟渠长度(也就是2.5 km),表明沟渠具有较强的NO_3~--N滞留潜力.M-M方程较好地拟合了NO_3~--N吸收动力学特征,参数Umax变化范围为158~1 280μg·(m~2·s)~(-1)[均值为631.13μg·(m~2·s)~(-1)],Km变化范围为0.16~5.52 mg·L~(-1)(均值为1.46 mg·L~(-1)).相关分析表明,Sw-amb与NO_3~--Namb呈显著负相关、Uamb与NO_3~--Namb呈极显著正相关,其它螺旋指标与NO_3~--N背景浓度的相关性均不明显;水文因素对NO_3~--N滞留影响也不显著,而沟渠槽道地貌特征指标Фw、ФA与大部分螺旋指标都呈显著相关性,表明槽道地貌特征对NO_3~--N滞留影响相对较为重要.     

巢湖十五里河河床地貌单元沉积物硝化速率及污染特征

2017年7月~2018年3月,在巢湖流域十五里河城市段河床地貌特征丰富的两处河段,就深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区等5种地貌单元类型,按季节采集表层沉积物样和水样,解析不同地貌单元沉积物硝化速率及其变化性,并开展不同地貌单元硝化速率的差异性和影响因素分析,结果表明:(1)十五里河中上游河段氮磷污染严重,且水体氧化还原电位(ORP)值基本都低于零,表明河水处于显著的还原状态。(2)5种地貌单元沉积物的PNR变化范围为0.002~0.079μmol·(g·h)-1,均值为0.023μmol·(g·h)-1,高低排序依次为:深潭点砂坝浅滩砾石滩流水区,相应的季节变化规律基本表现为:夏季春季秋季冬季。(3)5种地貌单元表层沉积物ANR变幅为0.140~13.543μmol·(m2·h)-1,均值为3.658μmol·(m2·h)-1,总体表现为浅滩最高,常规流水区次之,砾石滩和点砂坝大体相当,深潭最小,且季节变化规律与PNR相似。(4)差异性分析表明,深潭、浅滩与其他4种地貌PNR均存在显著差异性,超过半数的地貌单元ANR呈极显著差异性。(5)回归分析表明,5种地貌单元的PNR、ANR与上覆水水质指标的相关性相对较强,而与沉积物理化指标的相关性略弱。     

水网藻(Hydrodicty on reticulatum)对富营养化水样中氮磷去除能力的研究

研究了水网藻在天然水体水样中的生长及对氮磷（Ｎ，Ｐ）的去除能力，结果表明水网藻在富营养化水及重营养化的湖水水样中均生长良好；富营养化水库及重营养化湖水经水网藻处理２ｄ，４ｄ、６ｄ后，对氨氮，总氮，总磷去除率均在７０％以上。     

水网藻(Hydrodicty on reticulatum)对富营养化水样中氮磷去除能力的研究

研究了水网藻在天然水体水样中的生长及对氮磷(N，P)的去除能力，结果表明水网藻在富营养化水库水及重营养化的湖水水样中均生长良好；富营养化水库水(含TN 3.34—5.15mg/L、TP 0.10—0.19mg/L)及重营养化湖水(含TN33.86mg/L、TP 1.939mg/L)经水网藻(1g/L)处理2d、4d、6d后，对氨氮(NH4N)、总氮、总磷去除率均在70%以上.     

Uptake of isoprene, methacrylic acid and methyl methacrylate into aqueous solutions of sulfuric acid and hydrogen peroxide

Multiphase acid-catalyzed oxidation by hydrogen peroxide has been suggested to be a potential route to secondary organic aerosol formation from isoprene and its gas-phase oxidation products, but the lack of kinetics data significantly limited the evaluation of this process in the atmosphere. Here we report the first measurement of the uptake of isoprene, methacrylic acid and methyl methacrylate into aqueous solutions of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Isoprene cannot readily partition into the solution because of its high volatility and low solubility, which hinders its further liquid-phase oxidation. Both methacrylic acid and methyl methacrylate can enter the solutions and be oxidized by hydrogen peroxide, and steady-state uptake was observed with the acidity of solution above 30 wt.% and 70 wt.%, respectively. The steady-state uptake coefficient of methacrylic acid is much larger than that of methyl methacrylate for a solution with same acidity. These observations can be explained by the different reactivity of these two compounds caused by the different electron-withdrawing conjugation between carboxyl and ester groups. The atmospheric lifetimes were estimated based on the calculated steady-state uptake coefficients. These results demonstrate that the multiphase acid-catalyzed oxidation of methacrylic acid plays a role in secondary organic aerosol formation, but for isoprene and methyl methacrylate, this process is not important in the troposphere.     

多环芳烃在冬小麦体内的吸收与转运及富集研究进展

多年来以煤炭为主的能源消费结构和经济社会持续发展,导致我国PAHs(多环芳烃)排放量居高不下,直接造成土壤和大气PAHs严重污染.为了探明PAHs在冬小麦体内的积累过程和调控机制,在系统分析PAHs在冬小麦体内的吸收、转运和富集的基础上,重点阐述了冬小麦PAHs根系吸收和叶面吸收影响因素方面的最新研究进展.研究发现:① 小麦根系对PAHs的吸收包括主动吸收和被动吸收两种方式,其中主动吸收是一个载体协助、消耗能量、PAHs与H+共运的过程;被动吸收除了在高等植物中普遍存在的简单扩散外,水-甘油通道也参与了该过程. ② PAHs通过气态、颗粒态沉降到小麦叶面角质层或直接通过气孔进入叶片. ③ 影响PAHs根系和叶面吸收的主要因素包括PAHs理化性质、植物生理状况、环境因素等. ④ 小麦根系吸收的PAHs可以向地上部转运,并且与辛醇-水分配系数(K_OW)、蒸腾速率、土壤中氮的形态和浓度有关.主要问题:① 对于小麦叶片吸收的PAHs向基运输机理有待进一步研究. ② 农田生态系统中冬小麦往往遭受土壤及大气双重污染,根系吸收及叶面吸收分别对其体内积累PAHs的贡献尚不清楚.因此,需关注韧皮部、木质部在PAHs转运中所起的作用;利用同位素示踪、双光子激发显微镜等先进技术观察和跟踪PAHs如何进入小麦以及在小麦叶中的转移和分布,阐明PAHs叶面吸收的微观机理;注重大田试验研究,为揭示冬小麦对PAHs的吸收、积累及调控机理,同时也为有机污染地区生产安全农产品提供重要依据.      

INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd2+、Zn2+和Cr6+对活性污泥降解NH₄+-N和COD_Cr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况. 结果表明:重金属对活性污泥去除NH₄+-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH₄+-N去除率比COD_Cr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响. 通过NH₄+-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标. 对于Cd2+,INT-ETS活性的EC₅₀最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd2+抑制污泥活性的最佳指标;对于Zn2+和Cr6+,AUR的EC₅₀最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn2+和Cr6+抑制污泥活性的最佳指标. 由3种重金属的EC₅₀可以判断其毒性大小为Cd2+>Cr6+>Zn6+.      

Quantifying the adsorption and uptake of CuO nanoparticles by wheat root based on chemical extractions

This study screened out eluants for efficiently desorbing metal nanoparticles from plant root surface, and distinguished the proportions of CuO-nanoparticles uptake and adsorption.     

Laws of annual nutrient uptake in a Paulownia plantation

ＬａｗｓｏｆａｎｎｕａｌｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅｉｎａＰａｕｌｏｗｎｉａｐｌａｎｔａｔｉｏｎ￥ＷｕＧａｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂ...     

Algal uptake of dissolved organic nitrogen in wastewater treatment plants

The algal uptake of dissolved organic nitrogen(DON) in the anaerobic–anoxic–oxic(A_2O)process was investigated in this study. Anaerobic, aerobic and effluent DON samples from two wastewater treatment plants(WWTPs) were separated into hydrophilic and hydrophobic fractions using a DAX-8 resin coupled with an anion exchange resin and a nanofiltration(NF)pretreatment. Hydrophilic DON accounted for 66.66%–88.74% of the entire DON for the two plants evaluated. After a 15-day incubation, 16.95%–91.75% DON was bioavailable for algal growth, and untreated samples exhibited higher DON bioavailability, with 52.83% DON average uptake rates, compared with the hydrophilic and hydrophobic fractions(45.53% and 44.40%, respectively) because the pretreatment caused the inorganic salt to be resistant to algae. Anaerobic untreated samples, hydrophilic fractions and hydrophobic fractions showed higher DON reduction rates and higher biomass accumulation compared with the other DON fractions due to the decomposition of resistant organics by anaerobic and anoxic bacteria.DON in aerobic and effluent samples of plant A was more bioavailable than that of plant B with usages of 27.49%–55.26% DON. DON bioavailability in the anaerobic–anoxic–oxic process decreased in the following order: anaerobic effluent aerobic. The DON contents were reduced after anaerobic treatment in the two plants. The EEM-PARAFAC model identified three DON components, including two humic acid-like substances and one protein-like substance in plant A and two protein-like substances and one humic acid-like substance in plant B.     

香蒲吸收镉的途径及体内镉化学形态研究

香蒲(Typhaangustifolia L.)是一种重金属镉富集植物,通过水培实验,利用ATP酶抑制剂和离子通道抑制剂,探讨了香蒲根系吸收镉离子的途径,以及镉离子在香蒲根部的亚细胞分布特征和化学形态。研究结果显示:ATP酶抑制剂和非选择性阳离子通道抑制剂对香蒲吸收镉离子有显著的抑制作用(P细胞器>液泡,香蒲根细胞中镉形态以氯化钠提取态为主,香蒲根细胞可将大部分镉隔离在细胞壁中,香蒲的细胞壁是其体内累积镉的一个重要位点,香蒲根部细胞壁的区隔化作用是其对镉富集解毒的重要生理机制之一。