生物炭复合青霉菌修复砷污染土壤对其微生物群落功能多样性的影响

真菌修复砷污染土壤是一种能够有效吸附固化环境中砷的重要措施.生物炭作为目前修复重金属的热点,其多空疏松的结构、较高的离子交换量、丰富的有机碳含量等都说明了其在土壤修复中的地位.为了探究生物炭与青霉菌在修复砷污染土壤的同时对土壤中微生物活性及其多样性的影响,在室内孵育条件下,运用Biolog法研究了3×3随机区组试验（3个生物炭梯度分别为0%、2%、4%,3个青霉菌梯度分别为0%、10%、20%）下土壤微生物对不同类型碳源的利用能力以及多种功能性指数的影响.结果表明:①添加青霉菌与生物炭后,土壤中有效砷含量较对照组显著下降,从而影响其微生物群落功能多样性.②砷污染土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰富度随生物炭浓度梯度的升高呈先升后降的趋势.③高接菌量（20%）与低接菌量（10%）对砷污染土壤中微生物群落功能多样性的影响没有显著性差异.④2%生物炭与10%青霉菌处理土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰度最高.⑤青霉菌对胺类及少部分酸类碳源的利用能力较弱（AWCD < 0.5,AWCD为Biolog微平板孔中溶液吸光值平均颜色变化率）,对氨基酸类中大部分碳源以及脂类碳源的代谢能力较强（AWCD>1.0）,对糖类、酚酸类的代谢能力稍弱（AWCD为0.3~1.0）,青霉菌对D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、L-丝氨酸、L-精氨酸、r-羟基丁酸这5种碳源的利用率最高（AWCD>1.2）.研究显示,低浓度生物炭可增加砷污染土壤中微生物群落多样性,生物炭含量的继续增加会对微生物产生抑制作用;青霉菌添加到砷污染土壤后,会显著提升砷污染土壤中微生物的群落功能多样性,改善砷污染土壤中微生的物群落结构;青霉菌的优势碳源大多为植物根系分泌物,可为后续青霉菌与超积累植物复合修复砷污染土壤提供参考.      

Toxicity assessing for chlorpyrifos-contaminated soil with three different earthworm test methods

Earthworm toxicity tests are useful tools for terrestrial risk assessment but require a hierarchy of test designs that differ in effect levels (behavior, sublethal, lethal). In this study, the toxicity of chlorpyrifos contaminated soil on earthworms was assessed. In addition to the acute and chronic tests, an avoidance response test was applied. Earthworms were exposed to sublethal and lethal concentration of chlorpyrifos, and evaluated for acute toxicity, growth, fecundity and avoidance response after a certain exposure period. The test methods covered all important ecological relevant endpoints (acute, chronic, behavioral). Concentration of 78.91 mg/kg, chlorpyrifos caused significant toxic effects in all test methods, but at lower test concentrations, only significant chronic toxic effects could be observed. In the present study, chlorpyrifos had adverse effect on growth and fecundity in earthworm exposed to 5 mg/kg chlorpyrifos after eight weeks. The avoidance response test, however, showed significant repellent effects concentration of 40 mg/kg chlorpyrifos. For chlorpyrifos, concentration affecting avoidance response was far greater than growth and fecundity, it seemed likely that earthworms were not able to escape from pesticide-contaminated soil into the clean soil in field and hence were exposed continuously to elevated concentrations of pesticides.     

保定市2013~2019年秋冬季污染物浓度变化特征

为深入了解保定市空气质量状况,揭示保定市空气污染变化趋势、多尺度变化特征和突变特性,综合利用Morlet小波分析和Mann-Kendall非参数检验方法,对保定市2013~2019年秋冬季PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、CO和O₃-8h 6种常规大气污染物年均浓度和秋冬季污染特征逐日数据进行分析.结果表明：除O₃-8h外保定市其它各污染物年均浓度逐年下降,全年重度污染天数占全年天数的比例从31%下降到6.6%,整体呈好转趋势,但2013~2019年秋冬季重度污染天数占全年重度污染天数的81%~97%,秋冬季污染依然需要重视;小波分析结果显示,保定市秋冬季各污染物浓度存在显著的周期性变化,周期震荡主要在20d准双周、50~90d左右的季节内震荡和90~110d的季节震荡3个时间尺度范围,污染物浓度存在的低频震荡与大气中存在的低频震荡密切相关;历年各污染物污染最严重的月份多集中在12月、1月和2月,主要与污染源排放强度和相对静稳的大气条件有关;各污染物污染序列突变点多集中于10月和3月;2019~2020年秋冬季NO₂呈极显著的下降趋势,且突变点较往年提前1个月,这与疫情期间车辆排放大幅降低有直接关系;SO₂和CO在2013~2014年和2015~2016年秋冬季的突变点时间相近,这可能与冬季居民取暖散煤的不完全燃烧有关,2015年后保定实施了煤改气、煤改电,劣质散煤专项治理等措施后,2种污染物突变点时间存在差异,说明清洁取暖措施对降低SO₂浓度,改善空气质量的效果明显.     

上海典型持续性PM2.5重度污染的数值模拟

本研究针对2013年1月23~24日的上海PM_(2.5)持续重污染过程,采用WRF-Chem大气化学模式以及PM_(2.5)质量浓度、能见度、气象要素等地面实测资料相结合的方式,揭示了造成上海冬季PM_(2.5)持续性重污染的一类"天气学必要成因",即一次弱冷空气活动过程导致了两种不利污染天气条件——"弱气压场(静稳形势)"和"弱冷空气扩散(输送形势)",两者先后影响上海造成PM_(2.5)浓度持续上升.主要过程如下:首先弱冷空气影响之前,上海处在不利的局地气象扩散条件下,受弱气压场控制10 h后本地PM_(2.5)质量浓度达到重度污染水平,之后夜间稳定边界层(地面静风和低层逆温)使得PM_(2.5)重度污染维持了7h,期间PM_(2.5)平均质量浓度为172.4μg·m~(-3).后期弱冷空气影响上海,虽然改善了局地扩散条件但是同时产生了明显的周边污染物输送,使得本地PM_(2.5)质量浓度升高并达到峰值(280μg·m~(-3)),继续加重污染水平,期间PM_(2.5)平均质量浓度为213.6μg·m~(-3).WRF-Chem模拟结果进一步表明,整个污染过程周边区域输送对上海PM_(2.5)平均贡献率为23%,其中两个阶段周边区域输送的平均贡献率分别为17.2%和32.2%,可见在不同的污染天气条件下周边污染源的贡献存在显著差异,因此可以根据对污染天气类型的预判制定应急减排方案.     

三江平原淡水湿地生态系统景观格局特征研究——以洪河湿地自然保护区为例

对我国所剩为数不多的淡水湿地植物生态系统原生景观结构特征进行定量分析对于湿地保护与恢复具有重要意义。论文以多年期遥感影像提取洪河国家级湿地自然保护区植物分类信息,在GIS支持下,进行了群落、植被型和景观带3个尺度的景观格局分析。结果表明,草甸灌丛景观是研究区的基质性景观,草甸和沼泽湿地共同占据了研究区植被型的核心地位,小叶章-苔草群落则是植物优势群落。植物生态系统空间格局特征表现为:草甸灌丛分布在广阔的河间干湿交替地带,沼泽湿地主要成条带延伸于河道与洼地带,岛状林则出现在地势较高的岗地段,呈断块分布。研究区典型沼泽湿地面积7年间缩小约10%,周边人类活动造成水资源缺失是退化主要驱动因素,应尽早实行以流域为管理单元的自然资源管理体制。     

北京地铁站灰尘中重金属污染特征及健康风险评价

采集了北京地铁16个站点灰尘的样本,测定了灰尘中7种重金属Cr、Cd、Cu、Ni、Hg、Pb、As的浓度,并采用地累积指数法、美国EPA风险评价模型和Spearman相关系数分析,对重金属污染程度、人体健康风险及来源进行分析.结果表明, Cr、Cd、Cu、Ni、Hg、Pb、As的含量分别为131.92,1.11,67.33,41.77,0.35,437.41,9.09mg/kg,均超过北京土壤背景值.地累积指数呈现Pb>Hg>Cd>Cr>Cu>Ni>As,其中Pb、Hg、Cd分别为3.77,3.12,2.16,达到严重污染.人体健康风险评价表明,存在的非致癌风险依次为Pb>Cr>As>Ni>Cu>Hg>Cd,除Pb外,均不构成明显的风险.Cr、Cd、Ni、As致癌风险均低于风险阈值,不会对人体造成健康危害.人类活动、刹车系统和轨道摩擦可能是造成地铁站灰尘重金属来源的原因.     

一种能同时固定CO2和N2的微生物——兼性固CO2、N2菌的分离鉴定及其验证实验

"温室效应"日趋严重,生物固碳特别是微生物固碳将发挥独特的作用.固定N2的微生物固氮菌和固定CO2的微生物固碳菌早已被研究和发现,但能同时固定大气中的CO2、N2并以CO2、N2分别为碳、氮源的微生物至今未见报道,本研究称之为兼性固CO2、N2菌.研究通过固碳菌、固氮菌培养基的优化组合出无碳、氮培养基(分别以空中的CO2、N2为碳源和氮源);通过无氮碳源的兼性固碳氮菌培养基进行分离,筛选分离到一株分别以CO2和N2为碳源和氮源.通过对该菌株的生长特性和固碳酶活性及固氮酶活性进行测定;利用PCR和琼脂糖凝胶电泳技术检测到该菌含有固碳酶RubisCO中cbbL基因及固氮酶nifH基因片段的特异性条带;对该菌进行对照验证实验证明该菌能同时固定空气中的CO2和N2并分别以CO2和N2为碳源和氮源;最后对其形态观察和16SrRNA全序列分析证明该菌株HSJ隶属于链霉菌.     

石油污染对牡蛎超显微结构毒性效应的研究

采用电子显微镜观察石油污染对牡蛎生殖腺和肝胰腺组织细胞的毒性作用。结果显示,石油污染对牡蛎具有明显的慢性毒害作用,50 mg／L浓度组,实验10 d的牡蛎,其组织细胞受石油污染不明显;当实验时间为30 d时,出现明显的毒性效应,细胞核核膜肿胀,染色质聚集并边际化,细胞核崩解,细胞坏死,组织萎缩,线粒体的变化较其他细胞器对石油污染较敏感,受损坏的程度较重。     

BAF去除氨氮关键影响因素研究

为探讨曝气生物滤池去除氨氮的关键因素,选取沈阳仙女河污水处理厂(40万t/d)现场进行实地研究。通过测定不同条件下(pH、进水COD浓度、溶解氧、温度、水力负荷)的氨氮去除率,并进行主成分分析结果显示,影响BAF工艺脱氮的关键因素是温度、溶解氧和水力负荷。当温度在14~30℃之间时,氨氮的去除率一直维持较高,当温度低于14℃时,氨氮的去除率较低;随着溶解氧浓度的增大,氨氮的去除率也随之升高,当溶解氧增加到5.6 mg/L时,氨氮的去除率达到80%~90%,接近饱和状态;在水力负荷为3.08~4.15 m3/(m.2h)之间时,氨氮的去除率上升,超过该值,则氨氮去除率下降。     

基于景观生态学的生态功能区划研究——以重庆市长寿区为例

针对目前生态功能区划仅从区域生态要素、生态敏感性与生态服务功能空间分异规律等方面考虑,而很少涉及景观格局特征与景观稳定度等景观生态学的内容;文章在景观生态学理论基础上,提出一套基于景观生态学的区域生态功能区划理论;一方面有助于生态功能小区的划分;另一方面可以弥补原有生态保育措施只考虑生态敏感性和生态服务功能重要性的不足,从景观生态学角度提出具有针对性的生态保育措施。文章将所建立的理论与方法用于重庆市长寿区生态功能区划,区划结果为:将重庆市长寿区划分为3个生态亚区,9个生态功能区和21个生态功能小区,与未考虑景观稳定度的生态功能区划相比,考虑景观稳定度的生态功能区划多了四个生态功能小区,而这四个生态功能小区的划出,有助于进一步针对具体问题,从生态学和景观生态学的角度提出生态保育措施,对重庆市长寿区环境保护和生态建设具有重要的指导意义。