上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn共5种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析,并利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤重金属的污染程度.结果表明:土壤样品Cu、Pb、Zn、Cr、Mn这5种重金属平均含量分别为27.80、28.86、99.36、87.72、556.97 mg.kg-1.表层土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,Mn、Cr呈正态分布,Cu、Pb、Zn呈对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示Cu、Pb、Zn、Cr符合线状模型,Mn符合指数模型.通过泛克里格插值得到城市样带表层土壤重金属含量空间分布图,发现Cu呈条带状,Cr、Mn呈岛状,Pb、Zn呈条带和岛状分布相结合的特点.土壤污染评价结果说明土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重.土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间呈显著相关,土壤重金属之间表现为复合污染.土壤重金属污染城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化与城市土壤重金属空间分布密切相关.     

氧化石墨烯对亚甲基蓝和铜离子的共吸附行为研究

氧化石墨烯(GO)具有高比表面积和丰富的含氧官能团,表面存在着大量的吸附点位,被认为是去除水体污染物的高效吸附剂,而其在有机物-重金属复合污染环境中的吸附行为却鲜有报道.因此,本文采用改良Hummers法制备出GO,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)等物理表征方法对GO的形貌结构和表面官能团进行了表征.随后,侧重研究了GO对有机物及重金属污染物的单独和共吸附行为,选取亚甲基蓝(MB)与Cu(Ⅱ)作为复合污染水体的特征污染物,探讨了不同浓度Cu(Ⅱ)对MB及不同浓度MB对Cu(Ⅱ)的吸附性能的影响.结果表明,不同类型的污染物单独存在时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附量分别为29.13和424.16mg·g-1;而当上述两种污染物共存时,GO对MB和Cu(Ⅱ)的吸附性能均明显下降,这说明MB与Cu(Ⅱ)在GO表面的吸附点位存在着竞争吸附关系,并且MB对Cu(Ⅱ)吸附的抑制作用明显高于Cu(Ⅱ)对MB吸附的影响.     

成团泛菌MFC-3的分离鉴定及其腐殖质/Fe(Ⅲ)呼吸特性研究

从地下古森林沉积物样品中富集分离到1株腐殖质/Fe(Ⅲ)还原菌MFC-3菌株,经16S rDNA基因序列分析,该菌与成团泛菌Pantoea agglomerans WAB1951的相似性为99%,确定为成团泛菌.通过序批式厌氧实验考察了MFC-3的腐殖质呼吸活性、电子利用情况以及对4种铁氧化物的还原活性.结果表明,MFC-3能够以AQDS为唯一电子受体进行厌氧胞外呼吸,可利用的电子供体有:甲酸、乳酸、丙三醇、柠檬酸、葡萄糖和蔗糖,且AQDS还原速率顺序为:蔗糖葡萄糖柠檬酸乳酸丙三醇甲酸;以葡萄糖作为电子供体时,48 h内0.3 mmol.L-1的AQDS被还原,同时4.5 mmol.L-1葡萄糖被消耗,菌数增殖近7倍,证明MFC-3能够进行腐殖质呼吸;MFC-3还能以多种Fe(Ⅲ)氧化物为电子受体进行厌氧呼吸,25 d内分别有2.5 mmol.L-1水铁矿、2.1 mmol.L-1纤铁矿、2.3 mmol.L-1针铁矿及0.8 mmol.L-1赤铁矿被还原溶解.本研究为胞外呼吸研究与应用提供1株适宜的模式菌株.     

二价铜离子对川蔓藻(Ruppia maritima)的毒害作用研究

采用室内培养试验方法,研究了水体中二价铜离子(Cu2 )对耐盐沉水植物川蔓藻的毒害作用.试验针对叶绿素、可溶性蛋白和POD活性3项指标进行分析.结果表明,川蔓藻对低浓度铜离子的胁迫会产生一定的适应性,在Cu2 ≤1 mg·L-1的情况下对川蔓藻生长不会造成明显影响.Cu2 达到或超过5 mg·L-1就会使川蔓藻植株的生理生化指标出现明显变化,生长也会受到抑制.在试验条件下,铜离子浓度越高,植株受到的伤害越严重.     

长江口潮间带大型底栖动物次级生产力及其影响因子

根据2010年8月至2011年5月在崇明东滩潮间带进行的大型底栖动物定量采集样品资料,利用Brey(1990)的经验公式分析了调查区域内大型底栖动物栖息密度、生物量、次级生产力和P/B值.结果表明:以去灰干质量(AFDM)计,5月、8月和11月总平均栖息密度、总平均生物量、总平均次级生产力和总平均P/B值分别为637.83 ind m-2、6.82 gm-2、6.71 g m-2a-1和1.01 a-1.纵向梯度上,总平均栖息密度、总平均生物量、总平均次级生产力三者大小排序均为东旺沙≥捕鱼港>团结沙.分析表明,潮间带次级生产力受软体动物影响明显,其中河蚬(Corbicula fluminea)、黑龙江河蓝蛤(Potamocorbula amurensis)、缢蛏(Sinonovacula constricta)、光滑狭口螺(Stenothyra glabra)、泥螺(Bullactaexarata)和中华拟蟹守螺(Cerithidea sinensis)这6种优势种贡献了崇明东滩潮间带65.24%的次级生产力.调查区域总平均P/B值为1.01 a-1,推测东滩大型底栖动物平均一年更替一代,群落结构不稳定,受外界影响较大.运用主成分分析(PCA)对断面环境状况进行分析,显示团结沙生境状况最稳定,捕鱼港次之,东旺沙最剧烈.对次级生产力影响因子进行相关性分析,发现除生物量、栖息密度外,水体总氮、总磷对其也存在较大影响.采用典范对应分析(CCA)解析断面各季节大型底栖动物群落次级生产力与环境变量的关系,显示断面群落次级生产力环境影响因子不尽一致,东旺沙影响因子为Sal、TP、TOC及DO;捕鱼港影响因子为TN、TOC、Chla及DO;团结沙生境状况极稳定,受环境因子影响极小,分析其次级生产力影响因子可能更偏向于沉积物理化因子.     

微生物全细胞传感器在重金属生物可利用度监测中的研究进展

传统的物理化学方法主要用于测定环境重金属的总量,微生物全细胞传感器可以对土壤及水体环境的重金属生物可利用度进行监测.此外,微生物全细胞传感器还具有操作简单、快速、经济的特点,适用于污染事件的应急监测.微生物全细胞传感器的生物学元件主要由MerR、ArsR、RS等家族的金属调控蛋白和gfp、lux、luc等报告基因组成.调控蛋白、报告基因与微生物全细胞传感器的灵敏度、特异性和监测特点有关.受pH、金属螯合物及检测条件等因素的影响,不同的环境条件下的重金属生物可利用度是不同的.增加重金属在微生物细胞内的累积,进行调控蛋白的分子生物学改造,优化检测条件是提高传感器灵敏度、特异性和准确性的可行方案.实现污染物的原位和在线监测是微生物全细胞传感器的主要发展方向.     

珠江口西岸冬季海陆风背景下羰基化合物的初步研究

于2008年12月7~9日对珠江三角洲新垦的大气环境进行连续加强观测,采用DNPH-HPLC/UV分析方法测量了冬季海陆风条件下大气挥发性羰基化合物的组成及浓度水平,研究了污染特征和来源.结果表明,新垦大气中共检测到17种挥发性羰基化合物,浓度变化范围为7.78′10-9~31.78′10-9,大多数物质地面浓度高于楼顶.其中浓度最高的污染物是丙酮,其次是甲醛和乙醛,三者占总羰基化合物浓度的比例高于70%.大气挥发性羰基化合物的浓度分布呈现出以12月8日为代表的受城区污染物长距离输送影响的变化规律,以及以12月7日和12月9日为代表的受海陆风影响的变化规律.甲醛/乙醛和乙醛/丙醛的特征比值及各成分相关性分析表明它们主要来自城区人为污染源的排放,其组成和含量的变化与污染物长距离输送过程和海陆风影响有密切关系.大气光化学反应生成的二次产物和当地植被排放亦是重要来源.     

钙镁对垃圾渗滤液处理中微生物过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是影响微生物生命活动的关键酶,为揭示混合污染物对垃圾渗滤液中微生物过氧化氢酶活性的影响及其相互作用关系,选取垃圾渗滤液中常见的钙镁离子作为污染物,利用直接均分射线法设计3种浓度配比的钙镁离子混合物,钙离子占比分别为0.27、0.52、0.77;然后,根据抑制效应的变化分析钙镁离子对过氧化氢酶活性的抑制作用,并利用等效线图法分析钙镁离子对垃圾渗滤液中过氧化氢酶活性作用的相互关系. 结果表明:①钙镁离子及其混合物对过氧化氢酶活性的抑制效应具有相同的规律,在同一周期下抑制效应随着钙镁离子浓度的增加而增大,在同一浓度下抑制效应随着周期的增加而增大. ②当钙离子占比为0.27时,钙镁离子混合物对过氧化氢酶活性作用的相互关系主要表现为协同作用;当钙离子占比为0.52、0.77时,钙镁离子混合物对过氧化氢酶活性作用的相互关系主要表现为拮抗作用. 研究显示,随着钙离子占比的增加,钙镁离子混合物对过氧化氢酶活性作用的相互关系由以协同作用为主变为以拮抗作用为主.      

黄河(清水河段)沉积物中锰、钴、镍的化学形态研究

建立了黄河(清水河段)沉积物中锰、钴、镍的化学形态分析方法,系统地研究了它们在其有效态中的聚集能力及在各种粒径沉积物中的分布.      

小溪港浮游植物群落特征及水质评价

2012—2013年于春、夏、秋、冬四季对小溪港进行4次水环境质量调查,利用种类组成、种群数量、优势种、Shannon-Weiner多样性指数和SI(污生指数)等指标分析小溪港浮游植物群落特征,并对小溪港水环境质量状况进行评价. 结果表明:小溪港浮游植物共8门51种,其中绿藻门的种类数最多,共26种,占总种数的50.98%;其次为硅藻门,共9种,占17.65%;蓝藻门5种,占9.80%. 浮游植物数量年均值为184.16×104 L-1,主要为蓝藻门、绿藻门和硅藻门;峰值出现在夏季,为292.43×104 L-1,之后为春、秋和冬季. 小溪港的优势种共4门7种,分别为蓝藻门的微囊藻(Microcystis spp.),绿藻门的星芒衣藻(Chlamydomonas stellata)、丝藻(Planctonema sp.)、小球藻(Chlorella vulgaris),硅藻门的小环藻(Cyclotella spp.),隐藻门的啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta). Shannon-Weiner多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均显示出明显的季节变化规律,其年均值分别为1.81、1.55、0.51;SI年均值为2.44. 总体上,小溪港水质污染状况为中污染.