缺氧条件下土壤砷的形态转化与环境行为研究

采集张士污灌区0～100 cm深的土壤并在实验室里负载低浓度的砷,采用不加硫和加硫对比研究了厌氧条件下土著微生物对土壤中砷的形态转化、环境行为影响及其机制.结果表明,在不外加硫酸盐条件下厌氧培养8 d后,微生物还原作用造成砷的大量还原和释放,释放的砷70%以上是以As(Ⅲ)形式存在,尤其20～40 cm深度土壤砷的释放量明显高于其它层土壤,As(Ⅲ)和As(T)分别达到892.8μg.L-1和1 240.6μg.L-1.与非生物对照相比每层土中盐酸可提取的砷总量都大大降低,且盐酸提取的As(T)几乎全部转化为As(Ⅲ).伴随砷的释放,铁发生还原和释放,溶解态的亚铁基本都在40 mg.L-1以上,不同土层固相中亚铁离子的量都在9.0～13.4 g.kg-1范围内,固相盐酸可提取态总铁中亚铁离子所占的比例基本都在50%以上,说明微生物还原作用造成固相中铁氧化物发生还原性溶解和矿物结构转化.当体系中添加10 mmol.L-1的硫酸盐时,每层土的生物培养体系中铁的释放几乎完全被抑制,砷和铁浓度也减少了50%.与不加硫生物培养体系相比,固相中盐酸可提取的砷量减少了50%,一部分砷被转化为稳定的硫化物As2S3而固定.可见在硫酸盐不足条件下微生物还原作用可造成砷被还原、活化和释放,而补充土壤中硫酸盐的量可促使微生物还原/活化的砷转化成更加稳定的形态,稳定的硫化物矿物As2S3是土壤微生物固定砷的重要途径.     

大气污染排放窗口机制研究

以2种典型的污染排放源(点污染源和线污染源)为基础,提出排污窗口的概念,通过参数转换分解源强对污染扩散进行研究。首先在高斯污染扩散模型的基础上,对非持续性污染源强建模,然后以某烟囱的周期性排污分析,检验排污窗口设置的合理性。对于单双号限行的窗口性质的污染排放研究中,首先对交通流建立线污染扩散模型,然后融合元胞自动机(9元胞互影响)模拟区域多角度污染的扩散平衡,最后对"单双号限行"下北京市不同区域空气质量指标进行分析与仿真。分析结果表明,合理的排污窗口能够减轻污染程度及对人们日常生活的影响。     

反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析

为了研究反硝化脱硫工艺(denitrifying sulfide removal,DSR)中微生物群落与工艺运行的相关性,实验提取了反应器运行不同阶段污泥样品中微生物的全基因组DNA,利用高通量宏基因组学技术———基因芯片来解析各阶段功能微生物群落的结构特征及其演替过程.通过对功能基因的Simpson、Shannon多样性指数和聚类分析表明,微生物群落结构会随着反应器运行的阶段进行相应调整,且变化较大.在运行的前两个阶段,由于不适应环境,微生物群落的多样性指数比起始时明显减少,随着反应器的运行污泥逐渐成熟,多样性指数迅速增加,也标志着反应器进入稳定运行阶段.通过对反硝化脱硫过程中关键基因相对丰度的分析发现,功能基因的丰度不仅能反映功能菌群的活性,而且与工艺处理效果密切相关.     

基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究——以河北省唐山市为例

河道的最小控制流量和最大纳污控制量（简称“双总量”）是维系河流健康的决定性因子。论文初步建立了基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究技术框架,并对唐山市月尺度的“双总量”控制指标进行核算。通过水资源合理配置,除个别枯水年份和连续枯水年份外,唐山市河道的最小控制流量均可得到满足。在基准年、2010年和2020年3个规划水平年,唐山市规划河流COD的最大纳污控制量分别为16357．57、12659．19和11572．50t／a;NH3-N的最大纳污控制量分别为907．80、660．27和580．09t／a。在统一水资源配置平台上制定的“双总量”控制指标,从根本上保障了竞争用水条件下河流生态需水,客观确立了规划水平年河道纳污能力的年内分配,并整体上提高了河流的最大纳污能力。     

北京地区菜田土壤抗生素抗性基因的分布特征

为研究北京地区菜田土壤抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的污染状况和分布特征,采集了11个长期施用粪肥蔬菜基地的温室土壤和大田土壤,进行了抗生素以及ARGs种类和丰度的检测.结果表明,菜田土壤中四环素类抗生素残留量最高,其次为磺胺类抗生素,温室土壤抗生素残留普遍高于大田土壤.温室和大田土壤磺胺类抗性基因sul1、sul2和四环素类抗性基因tet L的检出率均为100%.温室土壤的Ⅰ类整合子(int I1)检出率比大田土壤高1.5倍.定量PCR的检测结果表明,菜田土壤中sul2和tet L的相对丰度介于10-4~10-2之间,温室土壤sul2和tet L的相对丰度普遍高于大田土壤.sul2的相对丰度与磺胺二甲嘧啶和强力霉素的含量显著正相关(P0.05),tet L相对丰度与抗生素含量无明显相关性(P0.05).本研究结果对于掌握北京地区农田土壤ARGs的污染现状,以及从ARGs角度评估农艺措施具有重要的指导意义.     

典型工业源VOCs治理现状及排放组成特征

基于长三角典型城市大气VOCs排放清单识别的8个VOCs主要排放行业,选择11家代表性企业,实测研究了VOCs治理装置、排放现状、排放组成特征,并计算相关行业排放的臭氧生成潜势.结果表明,不同净化技术对非甲烷总烃(NMHC)的去除效率差异大,存在净化后浓度增加的现象,目前的环保装置对废气的处理有待优化.本次采样的大部分企业存在NMHC、苯、甲苯、二甲苯超标现象,其中甲苯的超标情况最严重.对于筛选的8个主要行业,芳香烃和含氧VOCs,是最主要的排放化合物,芳香烃是对臭氧生成贡献最大的化合物.在不同行业中,VOCs组成存在显著差异,因此在制定VOCs减排控制措施时,应优先减排对臭氧生成贡献大的行业.     

乌鲁木齐树木叶片汞浓度时空特征及环境意义

城市大气环境由于受人为活动影响,具有较高大气汞浓度和时空分布不均一特征。植被叶片虽具有较强富集大气汞的能力,但能否指示城市大气汞时空变化,目前尚有存疑。本文通过连续监测新疆乌鲁木齐市区内6个采样点5种常见树种叶片,在生长季（2019年5～10月）内的汞浓度,分析树叶汞浓度的时空分布变化特征,进而寻找潜在的最优树种叶片,反演乌鲁木齐大气汞污染程度。结果表明,城市内的局地污染能够显著提高叶片汞浓度;树种叶片对大气汞浓度的敏感性存在明显差异（P<0.01）;落叶阔叶树的叶汞浓度与叶片生长时间呈显著正相关关系（P<0.01）,即叶片在整个生长期不断积累大气汞;而针叶汞浓度一年之内与生长时间无显著关系。考虑到圆冠榆叶片对大气汞浓度敏感性较高且分布范围更广,圆冠榆作为乌鲁木齐城市大气汞的生物监测器较为合适。本研究为研究城市大气汞浓度生物监测提供了典型的案例与借鉴。     

吸烟及吸二手烟对人体多环芳烃内暴露的影响

采用快速液相色谱-三重四级杆串联质谱仪对吸烟、吸二手烟和不吸烟的居民的尿样进行抽检,分析了10种多环芳烃羟基代谢物(OH-PAHs)的组成和含量,评估了吸烟及吸二手烟对人体OH-PAHs内暴露水平的影响.结果表明,吸烟及吸二手烟对居民尿液中OH-PAHs的浓度水平和组成特征均有影响,对萘和芴的代谢产物影响最为显著.OH-PAHs的浓度水平按照吸烟组>吸二手烟组>不吸烟组的顺序递减,吸烟组和吸二手烟组人群尿液中萘的代谢产物2-羟基萘和1-羟基萘所占的比例分别是不吸烟组人群的1.5、1.2倍和1.7、1.9倍;吸烟、吸二手烟和不吸烟人群体内各OH-PAHs之间的相关性分析表明,吸二手烟人群体内OH-PAHs来源最为复杂,受环境空气和香烟烟雾的双重影响.与同类研究结果相比,本研究吸二手烟人群体内OH-PAHs明显偏低,这可能与吸二手烟人群受到烟气的暴露时间和暴露量有关.     

基于WASP的湖州市环太湖河网区水质管理模式

为保障清水入湖,以我国富营养化最为严重的淡水湖泊之一——太湖为例,建立了基于水体纳污能力的流域水环境管理模式.同时,针对河网地区水流往复性特点,以水质分析模拟程序(WASP7.3)模型为基础估算了湖州市环太湖河道COD和氨氮的水环境容量,并建立了综合点源和非点源的COD、氨氮日最大排污量(TMDL)管理模式.结果表明,在90%水文保证率下,研究区域水体环境容量CODCr为30153.4kg·d-1,氨氮为5112.4kg·d-1;按照区域2005年排污状况,未达标河段的COD最高削减率达到70%,氨氮最高削减率达到87.5%,才能满足整个流域水体功能要求.     

粘土矿物比率对沙尘源区的指示

为了探讨中国北方沙尘源区矿物组成特征并建立沙尘气溶胶的矿物示踪指标,在亚太地区气溶胶特征实验(ACE-Asia)期间对新疆阿克苏、甘肃敦煌、陕西榆林和内蒙古通辽沙尘气溶胶的矿物组成进行了研究.结果显示,中国主要沙尘源区沙尘气溶胶中高岭石与绿泥石的比率存在明显差异,西部沙尘源区(以阿克苏站点为代表)高岭石与绿泥石的比值较小(平均值为0.3),而北部沙尘源区(以榆林站点为代表)高岭石与绿泥石的比值相对较高(平均值为0.7).沉降区长武尘暴样品的粘土矿物比率和气团轨迹分析证实,在区域范围,高岭石与绿泥石的比值为较好的沙尘源区矿物示踪指标.而亚洲沙尘与撒哈拉沙尘的对比显示,高岭石与绿泥石的比值在全球范围有着沙尘源区指示的意义.