浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

上海城市生态系统健康评价

从城市生态系统健康的内涵出发,采用压力、状态、响应机制构建出城市生态系统健康指标体系框架;运用主成分分析确定出主要指标及权重;并针对目前此类研究中指标评价标准的不确定性问题,建立模糊优选评价模型,从时间纵向上判断城市生态系统的走势;利用所建立的评价方法,以上海城市生态系统为例,最终筛选出3大类25项敏感性评价指标体系进行评价。评价结果表明：从1996-2002年间,上海城市的生态系统健康指标由0.37缓慢上升至0.46,表明上海城市自然生态环境与社会、经济发展的协调性在逐渐加强,但健康改善的程度并不显著,部分指标有所恶化,与2005年城市规划目标值0.72相比,系统现阶段离社会期望值还有很大的差距。本研究为上海城市进一步的生态规划提供可靠的背景状况和研究依据。     

氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

不同作物对土壤中Ni的富集特征及低累积品种筛选

为探究镍(Ni)污染土壤中农作物食用安全性并筛选出低累积作物品种,以青椒(Capsicum annuum L.)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、豇豆(Vigna unguiculata L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.)、花菜(Brassica oleracea L.)、青菜(Brassica chinensis L.)、水稻(Oryza glaberrima L.)、小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤中不同质量分数(126、200、350、500、650、800mg·kg~(-1))Ni作用下不同作物生物量变化及可食部分Ni富集特征,建立不同种类作物与土壤Ni含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Ni安全限量值,筛选Ni低累积作物品种。结果表明:(1)随着土壤中Ni含量增加,作物地上部分生物量表现为先增加后减少,黄瓜、青菜耐受性最强,花菜耐受性最差;(2)不同作物可食部分Ni富集系数表现为:小麦(0.032)花菜(0.026)青菜(0.021)水稻(0.020)豇豆(0.014)菠菜(0.006 5)青椒(0.005 4)黄瓜(0.004 2);(3)作物可食部分Ni含量与土壤中Ni含量都呈极显著正相关(P0.01),相关系数大小表现为:豇豆(0.972)花菜(0.965)青椒(0.948)菠菜(0.938)黄瓜(0.926)小麦(0.728)青菜(0.721)水稻(0.700);(4)不同作物对应的土壤Ni安全限量值大小为:黄瓜(561 mg·kg~(-1))菠菜(513 mg·kg~(-1))青椒(439 mg·kg~(-1))花菜(203 mg·kg~(-1))豇豆(196 mg·kg~(-1))青菜(190 mg·kg~(-1))水稻(147 mg·kg~(-1))小麦(105 mg·kg~(-1))。依据作物对土壤中Ni的耐受性、富集能力及土壤安全限量值,筛选出黄瓜、青椒、菠菜为Ni低累积品种。该研究为通过农艺技术措施调控作物Ni积累提供依据,对上海轻中度Ni污染复垦土地实施作物替代种植,保障作物食用安全具有重要意义。     

水溶性农药稻田流失特性研究

通过大田试验和测坑试验,研究了水溶性农药的稻田流失特性及其影响因素,在此基础上得到了杀虫单和乐果的稻田流失量。结果表明:杀虫单的稻田排水流失量为208.0g·hm-2,渗漏流失量为222.0g·hm-2,总流失量为其稻季用量的14.3%;乐果的稻田排水流失量为238.5g·hm-2,渗漏流失量为160.8g·hm-2,总流失量为其稻季用量的13.4%。     

功能化金属有机骨架材料对水中痕量磺胺氯哒嗪的吸附行为及其机理

近年来,抗生素的大量使用对生态环境和人类健康构成了严重威胁.抗生素去除技术开发引起了人们的广泛关注.本研究制备了4种具有良好水热稳定性的锆基金属骨架有机材料(UiO-66,UiO-66-NH_2,UiO-66-Cl和UiO-66-NO_2),通过比较4种材料对水中痕量磺胺氯哒嗪(SCP)的吸附性能,从中筛选出最佳吸附剂,进而探究了温度、pH、共存阴离子、腐殖酸和可再生性等因素对其吸附性能的影响,探讨了作用机制.研究结果表明,功能基团的引入提升了金属骨架有机材料对SCP的吸附性能,其中氨基的引入效果最为显著(去除率从11.62%提升至71.12%),这主要是由于氢键的作用;UiO-66-NH_2对SCP的吸附符合拟二级动力学,温度的升高抑制了吸附的进行,pH=6时吸附效果最好;Cl-和SO_4~(2-)对UiO-66-NH_2吸附性能起到了抑制作用,而腐殖酸影响较小;CO_3~(2-)的水解导致路易斯酸碱反应,从而极大地干扰了SCP的吸附过程;UiO-66-NH_2经过四次循环使用后,SCP去除率下降不到10%.本研究为采用功能化金属有机骨架材料去除水中污染物提供了新思路.     

青霉素G钾在蔬菜地土壤中的降解动力学研究

为确定青霉素G钾(penicillin G potassium,PG)在土壤中的半衰期和降解动力学,选择灭菌与未灭菌、施肥与未施肥蔬菜地土壤作为基质,研究了PG在不同基质中的降解曲线,并拟合了降解动力学方程。结果表明,PG在蔬菜地土壤中的半衰期为1.61～1.67 d,最终降解率均达到99.7%以上,但PG不会完全降解,仍会以较低的水平(21～73μg·kg-1)在土壤中长期存在。降解动力学方程拟合结果表明,PG的初始浓度会对降解速率产生影响,初始浓度越高,降解速率越快。在灭菌与未灭菌土壤中降解曲线显示其降解过程受生物和非生物作用共同影响,但添加有机肥的降解过程和未添加组没有显著差异。由于PG在土壤中不能被完全降解,从而增加了诱导抗性基因产生及转移的风险。     

菲和铬(Ⅵ)单一及复合暴露对土壤微生物多样性的影响

有机物和重金属已成为我国土壤环境中常见的2类污染物质,二者间复合污染引起的土壤生态环境风险不容忽视。本研究以多环芳烃模式物菲和典型重金属铬(VI)作为受试物质,采用PCR-DGGE分子指纹图谱技术,探讨这2种污染物单一及复合暴露对土壤微生物群落多样性的影响,并选用主成分分析、聚类分析和戴斯系数3种算法对微生物群落相似性进行了比较。结果表明,在暴露实验第1天,菲单一暴露低浓度组中微生物群落相似性产生了极为明显的变化,而到第7天时,菲和铬(VI)单一暴露高浓度组均对微生物群落结构相似性产生最大程度的影响;采用香农指数法评价微生物群落的多样性,发现在暴露实验第7天,菲和铬(VI)单一暴露高浓度组对微生物群落多样性的影响比复合暴露高浓度组更强,二者复合暴露的相互作用方式表现为拮抗效应。本研究证明低浓度菲短期暴露的效应高于高浓度暴露结果,因而多环芳烃菲自身及其在复合暴露中所扮演的角色尤其值得关注。     

抗侵蚀型生态沟渠构建及其稻田应用效果

根据沟渠水力学和工程力学特征,通过引进三维植物网护坡技术,构建了一种抗侵蚀型稻田生态沟渠,横断面0.9 m2,沟壁和沟底水生植物覆盖度分别为62.8%和35.3%,沟壁抗坡面侵蚀强度较土质沟渠可提高2倍以上,在优化污染物拦截去除功能的同时,大大延长了其使用寿命。稻田应用实验表明,径流排水停留时间超过48 h后,SS、TN和TP去除率分别达59.5%、57.8%和45.3%,配置比例按照1 hm2水稻田配300 m该型生态沟渠实施,则超过80%以上的稻田径流排水能够得到有效处理。该型生态沟渠工程造价约245元/m,接近传统混凝土排水渠单价,经近2年的运行观测,沟渠系统结构稳定,净化植物长势良好。     

上海郊区农田氮磷养分平衡现状评价

通过对上海郊区具有代表性的青浦区某镇农田肥料施用情况的实地调查，评价分析了上海郊区目前农田氮磷养分平衡现状。结果表明：上海郊区农田氮磷养分平衡均处于盈余状态，而且氮磷养分实际平衡盈亏率均高于允许平衡盈亏率，水稻、小麦、蔬菜氮素实际平衡盈亏率分别高出允许平衡盈亏率68．16％、79．21％、126．78％，而磷素实际平衡盈亏率分别高出允许平衡盈亏率58.11％、52.67％、605．19％。其中，蔬菜农田氮磷养分平衡大大超过了合理范围，存在多余的氮磷养分进入水体而污染环境的潜在威胁。