Photosynthesis and related metabolic mechanism of promoted rice (Oryza sativa L.) growth by TiO2 nanoparticles

• The rice growth was promoted by nano-TiO₂ of 0.1–100 mg/L. • Nano-TiO₂ enhanced the energy storage in photosynthesis. • Nano-TiO₂ reduced energy consumption in carbohydrate metabolism and TCA cycle. Titanium dioxide nanoparticle (nano-TiO₂), as an excellent UV absorbent and photo-catalyst, has been widely applied in modern industry, thus inevitably discharged into environment. We proposed that nano-TiO₂ in soil can promote crop yield through photosynthetic and metabolic disturbance, therefore, we investigated the effects of nano-TiO₂ exposure on related physiologic-biochemical properties of rice (Oryza sativa L.). Results showed that rice biomass was increased >30% at every applied dosage (0.1–100 mg/L) of nano-TiO₂. The actual photosynthetic rate (Y(II)) significantly increased by 10.0% and 17.2% in the treatments of 10 and 100 mg/L respectively, indicating an increased energy production from photosynthesis. Besides, non-photochemical quenching (Y(NPQ)) significantly decreased by 19.8%–26.0% of the control in all treatments respectively, representing a decline in heat dissipation. Detailed metabolism fingerprinting further revealed that a fortified transformation of monosaccharides (D-fructose, D-galactose, and D-talose) to disaccharides (D-cellobiose, and D-lactose) was accompanied with a weakened citric acid cycle, confirming the decrease of energy consumption in metabolism. All these results elucidated that nano-TiO₂ promoted rice growth through the upregulation of energy storage in photosynthesis and the downregulation of energy consumption in metabolism. This study provides a mechanistic understanding of the stress-response hormesis of rice after exposure to nano-TiO₂, and provides worthy information on the potential application and risk of nanomaterials in agricultural production.     

Metagenomic analysis reveals the effects of cotton straw–derived biochar on soil nitrogen transformation in drip-irrigated cotton field

Environmental Science and Pollution Research - Biochar has been widely accepted as a soil amendment to improve nitrogen (N) use efficiency, but the effect of biochar on N transformation metabolic...     

Manganese-modified biochar for highly efficient sorption of cadmium

Environmental Science and Pollution Research - In this study, corn stalk was modified by manganese (Mn) before (MBC1) and after (MBC2) pyrolysis at different temperatures (400~600 °C)...     

3种喹诺酮类抗生素在骆马湖饮用水源地沉积物上的吸附特征

为探究喹诺酮类抗生素(QNs)在饮用水源地的吸附特征,2019年6月于江苏骆马湖饮用水源地采集沉积物样品,用5种动力学方程拟合沉积物对诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程,并用Langmuir和Freundlich模型拟合以上3种QNs的吸附热力学过程,分析了pH、水土比和不同Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)浓度对吸附过程的影响。结果表明:骆马湖沉积物对3种QNs的吸附在8h达到平衡,准二级动力学方程和Langmuir模型能更好地描述3种QNs的吸附动力学和热力学过程。酸性条件下,3种QNs的吸附效果更好,且在pH=5时平衡吸附量最大。平衡吸附量随着水土比的上升而下降。Na~+对吸附的抑制作用不明显,Ca~(2+)和Mg~(2+)的抑制作用较强,而Al~(3+)对吸附表现为促进作用。应在枯水期和南水北调时期加强对骆马湖饮用水源地(尤其是东北部)QNs污染的关注。     

啤酒行业涉氨环境风险特征、评估及防控对策

为了解和掌握啤酒行业涉氨环境风险状况,分析了啤酒行业液氨在运输、贮存和使用过程中的环境风险单元和特征。以典型啤酒厂为例,对其环境风险进行评估,确定环境风险等级,并利用环境风险评价系统(RiskSystem)模型对其在不同风速条件下发生液氨泄漏的环境风险进行了预测分析,进而提出有针对性的环境风险防控对策。研究结果表明:啤酒行业在液氨贮存和运输环节存在较大的环境风险,阀门、法兰、接口等连接部位腐蚀和操作不当是氨泄漏的主要原因。根据典型案例环境风险评估和模拟预测结果,在受体敏感区域环境风险较大,风速对氨泄漏事故的影响范围有较大作用,需要严格预防和加强风险控制。建议国家和地方尽快出台相应的环境风险防范技术规范;涉氨单位应以预防为主,加强环境风险单元和重点环节的隐患排查力度,严格落实风险防控措施和要求。     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。     

临安区不同功能区道路降雨径流重金属污染特征及源解析

于2017—2018年对临安区不同功能区的道路进行道路降雨径流采样,分析降雨量、季节变化和街尘对临安区道路降雨径流重金属污染特征的影响,并运用主成分分析法进行重金属源解析。结果表明,临安区道路降雨径流污染较严重;降雨强度越大,重金属浓度下降更快且末期浓度更低;道路降雨径流中Cu呈现春夏季大于秋冬季,Zn、Cr呈现秋冬季大于春夏季,Pb、Ni呈现冬春季大于夏秋季的季节变化趋势;临安区街尘与道路降雨径流重金属污染存在一定的相关性;主成分分析表明重金属污染源主要为以电线电缆为主的工业活动和汽车损耗。     

水洗碳氢溶剂废气的废水生物降解效能及影响因素研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)/连续搅拌反应器(CSTR)组合工艺,通过构建共基质体系对水洗碳氢溶剂废气的废水(简称水洗废水)进行处理研究,探讨了共基质体系可行性,考察了水力停留时间(HRT)、硝化液回流比(R,%)、COD和氨氮质量比(C/N)、pH等对水洗废水处理效率的影响。结果表明:(1)共基质体系对去除水洗废水中难降解有机物效果显著。水洗废水占总废水的体积分数≤60%时共代谢效果最佳,COD平均去除率高于84%,氮污染物的去除受该体系影响小。(2)HRT=12h时碳污染物去除效果最佳,COD平均去除率为89.40%。较长的HRT利于脱氮,HRT=24h时氨氮平均去除率达98%,平均出水氨氮为0.87mg/L。R=300%(体积分数)时碳氮污染物去除效果最优。(3)C/N=10时组合装置对废水的脱氮除碳性能最好,COD、总有机碳(TOC)、氨氮和TN平均去除率分别为87.93%、93.11%、95.94%和77.29%。除碳最适pH为6.7,脱氮偏好碱性环境(pH=8.6)。     

反硝化生物滤池中生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性的关系

采用自主研发的中试反硝化生物滤池处理传统活性污泥法的二沉池出水,研究了稳定运行下生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性之间的关系。结果表明:根据VSS/SS=0.78、VSS/SS0.78、VSS/SS0.78,将SS分为3个区域,分别为区域1(232.5～1 246.6 mg·L~(-1))、区域2(1 246.6～2 542.7 mg·L~(-1))、区域3(2 542.7～3 523.9 mg·L~(-1))。在区域2内能获得最大的NO_3~--N和TN去除能力,去除率分别为95.0%和85.7%及最大的总脱氢酶活性(TDHA),为112.5 g;单位质量生物膜脱氢酶活性(DHA)与SS和VSS之间显著负相关,R~2分别为0.822和0.876;TDHA随SS的增加而增加,直至VSS/SS开始减小时随之减小。DHA能较好地从微观层面反应微生物的活性,TDHA可从宏观层面反映整个反应器的生物活性,为反硝化生物滤池运行提供参考。