Pilot-scale experiments on multilevel contact oxidation treatment of poultry farm wastewater using saran lock carriers under different operation model

A pilot-scale multilevel contact oxidation reactors system, coupled with saran lock carriers,was applied for the treatment of poultry farm wastewater. The removal efficiencies of CODcr, ammonia, and the total nitrogen as well as the elimination performance of CODcr and total nitrogen along the three-level contact oxidation tanks under six designed operational models were investigated. Based on the performance of the nitrogen removal of the saran lock carriers and the distribution of anoxic–aerobic interspace under the suitable operation model, the mechanism of nitrogen removal of the system was also explored. The results revealed that the intermittent aeration under parallel model is the most suitable operation model, while the removal efficiencies of CODcr, ammonia, and the total nitrogen were 86.86%, 84.04%, and 80.96%, respectively. The effluent concentration of CODcr,ammonia, and the total nitrogen were 55.6 mg/L, 8.3 mg/L, and 12.0 mg/L, which satisfy both the discharge standard of pollutants for livestock and poultry breeding industry(GB18596–2001) and the first grade of the integrated wastewater discharge standard(GB 8978–1996). Moreover, the mechanism for the nitrogen removal should be attributed to the plenty of anoxic–aerobic interspaces of the biofilm and the three-dimensional spiral structure of the saran lock carriers, where the oxygen-deficient distribution was suitable for the happening of the simultaneous nitrification and denitrification process. Therefore, the multilevel contact oxidation tanks system is an effective pathway for the treatment of the poultry farm wastewater on the strength of a suitable operation model and novel carriers.     

Three-dimensional biogenic C-doped Bi2MoO6/In2O3-ZnO Z-scheme heterojunctions derived from a layered precursor

Novel 3D biogenic C-doped Bi_2 MoO_6/In_2O_3-ZnO Z-scheme heterojunctions were synthesized for the first time, using cotton fiber as template. The as-prepared samples showed excellent adsorption and photodegradation performance toward the hazardous antibiotic doxycycline under simulated sunlight irradiation. The morphology, phase composition and in situ carbon doping could be precisely controlled by adjusting processing parameters. The carbon doping in Bi_2 MoO_6/In_2O_3-ZnO was derived from the cotton template, and the carbon content could be varied in the range 0.9–4.4 wt.% via controlling the heat treatment temperature. The sample with Bi_2 MoO_6/In_2O_3-ZnO molar ratio of 1:2 and carbon content of1.1 wt.% exhibited the highest photocatalytic activity toward doxycycline degradation,which was 3.6 and 4.3 times higher than those of pure Bi_2 MoO_6 and Zn In Al-CLDH(calcined layered double hydroxides), respectively. It is believed that the Z-scheme heterojunction with C-doping, the 3D hierarchically micro–meso–macro porous structure, as well as the high adsorption capacity, contributed significantly to the enhanced photocatalytic activity.     

草海湖沉积物中重金属污染现状及生态风险评价

贵州草海湖是典型的高原天然淡水湖泊,属于长江上游金沙江支流的上源湖泊,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域及下游的水质监控与污染防治具有重要意义. 2017年7月采集贵州草海湖柱状沉积物,采用电感耦合等离子发射光谱仪法和双道原子荧光光度计法分析沉积物中Zn、Cd、Ni、Fe、V、Cr、Pb、Cu、As等9种重金属元素的质量分数,并利用地累积指数法、富集系数法和潜在生态风险指数法进行重金属污染评价.结果表明:草海湖表层沉积物各重金属质量分数平均值表现为w（Fe）（31 400.00 mg/kg）> w（Zn）（219.18 mg/kg）> w（V）（59.76 mg/kg）> w（Cr）（56.16 mg/kg）> w（Pb）（54.01 mg/kg）> w（Ni）（33.58 mg/kg）> w（Cu）（20.35 mg/kg）> w（As）（15.41 mg/kg）> w（Cd）（0.84 mg/kg）.表层（0~10 cm）沉积物中w（Fe）、w（Cr）、w（V）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）分布较均匀,其元素主要来源于岩石风化、土壤侵蚀等自然源;w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）分布相对离散,主要来源于农业、炼锌业和交通运输等人为源;在垂直（0~25 cm）方向上,w（Pb）、w（Cu）、w（V）、w（Ni）以波动型为主,w（Zn）、w（Cd）、w（As）主要为稳定型,w（Cr）和w（Fe）为富集型.重金属污染评价结果显示,草海湖沉积物中元素Zn、Pb均为偏中度污染、Cd为中度污染,其潜在生态风险高低表现为下游 > 上游 > 中游.研究显示,草海湖下游区域为中等潜在生态风险,Cd为主要的潜在生态风险因子,重金属的质量分数主要受土法炼锌和农业施肥等人为活动的影响.      

上海市大气污染对感冒疾病相对危险度的影响

探讨上海市主要大气污染PM₁₀、PM_2.5、NO₂和O₃的日平均浓度变化以及上海市大气污染对感冒疾病的影响.本文汇总了2008年1月1日~2010年12月31日上海市大气污染、气象要素,以及感冒日就诊人数数据,采用时间序列的Possion半参数广义相加模型,通过平滑样条函数控制长期趋势、"星期几效应"及气象因素等混杂因素的影响,分析上海市大气污染物与居民健康的暴露-反应关系,并按年龄进行分层分析,定量评估上海市大气污染对感冒日就诊人数的影响及滞后效应.结果表明,上海市大气污染物PM₁₀、NO₂、O₃、PM_2.5浓度每增加一个IQR,感冒疾病发生的相对危险度为1.0240（1.0233~1.0246）、1.0206（1.0201~1.0212）、0.9393（0.9384~0.9402）、1.0080（1.0069~1.0086）,大气污染物PM₁₀、NO₂、O₃、PM_2.5浓度每增加10 μg·m^-3,感冒日就诊人数分别增加0.5%、1.0%、-2.0%、0.2%.在多污染模型中,在引入其他污染物后,NO₂和PM_2.5的结果较单污染模型是基本减小的,PM₁₀和O₃的结果是基本增大的.上海市大气污染对感冒疾病的发生有影响.     

农业文化遗产地“三产”融合度评价——以云南红河哈尼稻作梯田系统为例

工业化和城市化过程中,城乡经济差距日益拉大,农村衰落已成为城市化过程中各国面临的共同问题。2015年中央政府提出了“农村一二三产业融合发展”推动农村经济发展的政策,引起了众多学科研究者从不同角度开展研究,但相关研究多以理论探讨为主。农业文化遗产地作为一个以遗产保护为前提的特殊农村地区,如何推动一二三产业（下称“三产”）融合发展,如何量化“三产”融合度,研究尚待深入。基于对农业文化遗产特点、资源特征以及农业文化遗产保护要求等方面的分析,阐释了农业文化遗产地“三产”融合发展的概念和内涵,并构建了由产业融合度与劳动力融合度组成的农业文化遗产地“三产”融合度评价方法体系及具体核算方法。以云南红河哈尼稻作梯田系统十大片区所在的8个乡镇为对象进行评价,结果表明,产业融合度分项指数间越均衡则产业融合度越高;各乡镇分项指数和产业融合度的数值皆很小,有巨大的“三产”融合发展空间;新街镇一二三产业的劳动力融合度领先,其中第三产业贡献率最大;农业文化遗产地“三产”的产业融合与劳动力融合有较高的正相关性（r=0.67）,显著水平在10%以下（P=0.069<0.1）。推动“三产”融合发展可以有效促进农民在本地就业,对于保护农业文化遗产有着重要意义。     

信号分子在好氧颗粒污泥形成过程中的作用

采用人工配水成功培养好氧颗粒污泥,针对絮状污泥颗粒化过程中污泥的理化性质、污染物去除效率、胞外聚合物和信号分子变化进行相关分析.结果发现,在好氧颗粒污泥的形成过程中,污泥对污染物去除能力明显提高.与接种污泥相比,成熟的好氧颗粒污泥对COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P去除率分别提高20%、36%和57%.好氧颗粒污泥中胞外蛋白质和多糖含量分别增加了116和31mg/gMLVSS.采用激光共聚焦扫描显微镜对接种污泥和好氧颗粒污泥进行空间表征,发现后者蛋白质含量明显增加,说明蛋白质在污泥颗粒化过程中具有重要作用;磷酸二酯酶活性总体呈现上升趋势,第二信使环二鸟苷酸（cyclic diguanylic,c-di-GMP）含量先增加后降低,与胞外聚合物中蛋白质和多糖的变化规律相似.通过SPSS软件进一步分析得知,c-di-GMP与蛋白质相关系数R²=0.92871,呈极显著相关性;与紧密结合型胞外聚合物中蛋白质相关系数R²=0.89025,呈显著相关性,推测c-di-GMP可能是通过指导紧密结合型胞外聚合物中的蛋白质合成以促进好氧颗粒污泥的形成.     

c-di-GMP在低温好氧颗粒污泥形成过程中的作用

在低温条件下运行好氧颗粒污泥反应器,絮状污泥颗粒化过程中信号分子可通过传导作用引起各层物质之间的组分变化,通过研究胞外聚合物及污泥相关疏水性的变化规律,并观察此过程中微生物菌群的群落演替特点,揭示环二鸟苷酸（c-di-GMP）在低温好氧颗粒污泥形成过程中的变化规律与影响作用.结果表明：接种污泥在颗粒化过程中,胞外聚合物含量从48mg/gMLVSS增长至139mg/gMLVSS,其中以TB层蛋白质增长为主,在颗粒化过程中,c-di-GMP含量由62μg/gMLVSS增至600μg/gMLVSS,始终影响微生物运动及生物膜形成,促使具备胞外聚合物分泌功能的菌群加快分泌胞外聚合物,促进好氧颗粒污泥的形成.各个阶段污泥中微生物种群存在较大差异,在反应器运行初始阶段与c-di-GMP合成相关的菌群占据优势,同时在后期表现出较好的脱氮除磷能力,在低温条件下好氧颗粒污泥微生物菌群发生演替并最终形成稳定的菌群结构.     

Contribution of the Kodama and 4S pathways to the dibenzothiophene biodegradation in different coastal wetlands under different C/N ratios

Dibenzothiophene (DBT) degradation mechanisms and the transformation of pathways during the incubation of three types of coastal sediments with C/N ratios ranging from 1 to 9 were investigated. The DBT degradation efficiencies were clearly improved with increasing C/N ratio in reed wetland sediments, tidal wetlands sediments and estuary wetland sediments. The quantitative response relationships between DBT degradation rates and related functional genes demonstrate that the Kodama pathway-related gene groups were dominant factors at low C/N ratios, while the 4S-related gene groups mainly determined the degradation rate when the C/N ratio was up to 5. Network analysis also shows that the pathway shifts from the Kodama pathway to the 4S pathway occurred through changes in the connections between functional genomes and rates. Furthermore, there were competition and collaboration between the Kodama and 4S pathways. The 4S pathway-related bacteria were more active in estuary wetland sediments compared with reed wetland sediments and tidal wetland sediments. The higher degradation efficiency in estuary wetland sediments may indicate the greater participation of the 4S pathway in the DBT biodegradation reaction. And the effects of ring cleavage of Kodama pathway caused more complete metabolizing of DBT.     

自然生境中厌氧氨氧化功能微生物生态学研究进展

自然生境中发生的厌氧氨氧化过程是继反硝化和好氧氨氧化后的又一条氮损失途径,对全球生态系统氮循环具有重要意义,但不同自然生态系统中存在不同种类的厌氧氨氧化微生物.通过阐述厌氧氨氧化反应发生的生理机制,并对不同自然环境中发现的厌氧氨氧化功能微生物进行梳理,分析了厌氧氨氧化菌分布的空间异质性成因.结果表明,适量的无机氮可以促进厌氧氨氧化的发生,有机碳含量低和低氧条件更有利于厌氧氨氧化菌的生存且厌氧氨氧化的活性较高,这与厌氧氨氧化菌的化能自养代谢途径有着紧密的联系,低养分条件下反硝化菌的活性受到短暂抑制,促进了厌氧氨氧化的发生.同时,适当的高盐环境会提高厌氧氨氧化活性并促进厌氧氨氧化菌群落结构转变,高盐度环境下Scalindua属占优势,低盐度环境下Brocadia属更占优势.厌氧氨氧化菌对温度变化有很好的适应性,大部分厌氧氨氧化菌（如Scalindua属、Kuenenia属和Brocadia属）对于极端环境均有较强的环境适应性;此外,悬浮颗粒物浓度、含水量等因素也会影响厌氧氨氧化菌的分布及其代谢活性.建议今后从基因组学、蛋白组学和转录组学相结合的角度对自然环境中的厌氧氨氧化菌开展生理生态机理的研究,并探明厌氧条件下Fe3+、Mn4+、SO₄2-等电子受体与厌氧氨氧化过程的生物化学联系,以更好地应用于工程技术研究,并为生态环境修复提供理论依据.      

万山群岛海域网采浮游植物与环境因子的关系

根据2014年5月万山群岛海域生态环境调查数据,利用聚类分析和冗余分析等方法分析了网采浮游植物群落分布特征,探讨了珠江口盐度锋面生境对浮游植物群落的影响。结果表明:共发现网采浮游植物93种,硅藻门种类占73.1%。在冲淡水和外海水汇聚形成盐度锋面的混合区,水温、化学耗氧量、溶解氧、pH、叶绿素a和N:P均高,网采浮游植物丰度也最高,平均丰度为5.96×108/m3,数值达到其他两个区域平均丰度的4000倍以上,小个体硅藻中肋骨条藻丰度比例大于90.2%。在低盐区硅藻门丰度仍占80.6%,大个体硅藻门种类如锤状中鼓藻、巨圆筛藻、哈德半盘藻和美丽漂流藻等丰度呈上升趋势。在高盐区甲藻门丰度增至40.7%,形成硅藻门和甲藻门丰度联合占优势的群落结构,大个体甲藻门种类如短角角藻、纺锤角藻、大角角藻和夜光藻等丰度呈上升趋势。由于盐度变化大,网采浮游植物种类多样,且以广盐种种类和丰度占优势。万山群岛海域的水体营养特征使小型硅藻中肋骨条藻优势特别突出,而种类多样并且单一种类占主导优势的网采浮游植物群落特征,支撑了海域的高初级生产力。