氧化石墨烯的水环境行为及其生物毒性

氧化石墨烯是一类石墨烯衍生物,性质独特,应用广泛,生产量急剧增加,其环境风险日益引起关注.氧化石墨烯具有高亲水性和表面活性,在水中易分散,易随水流发生迁移转化,可能对水环境和水生生物造成不利影响.因此,明确氧化石墨烯的水环境行为及其生态效应,对于正确理解和评估其环境风险,合理规划其使用和回收具有重要意义.目前,该领域的研究涵盖了氧化石墨烯在水环境中的分散/团聚、吸附、还原、降解、沉积等行为,及对微生物、浮游动物、藻类和鱼类等水生生物的毒性表现.本文综述了相关研究成果,分析了当前研究面临的挑战并展望其研究前景.     

夏季太湖浊度分布特征及其在水－沉积物界面识别中的应用

基于2014年8月对太湖61个采样点的浊度和各物理化学指标的测定,分析夏季太湖浊度空间、垂直分布特征及其影响因素,利用实测的湖泊底层浊度垂直分层对水－沉积物界面进行定量识别.结果表明,夏季太湖浊度表、中、底层浊度平均值分别为(28.3±21.4), (23.0±13.3), (31.7±15.0) NTU,总体分布趋势为太湖北部贡湖湾、梅梁湾最大,其次为西部及湖心区,较低值出现在胥口湾及东太湖;线性回归分析表明,表、中、底层浊度分别与叶绿素a、无机悬浮物、总悬浮物浓度的拟合关系最好;基于浊度垂直分层定量识别的太湖水－沉积物界面厚度均值为(156.4±53.5) mm,其中贡湖湾及太湖西部厚度最大,其次为湖心区及梅梁湾,东太湖、胥口湾、竺山湾界面厚度最小,界面厚度与中层浊度存在显著的正相关(R2=0.552),风浪引起的频繁的沉积物再悬浮将增加水－沉积物界面厚度.太湖浊度的垂直分层可用于水－沉积物界面的定量识别,为水－沉积物界面营养盐交换和物质循环研究提供科学依据.     

一株Tl~+抗性菌株的鉴定及吸附特性

为了获得吸附铊(Tl)的功能菌株以应用于实际工业废水处理,从某矿区土壤中分离筛选出一株抗Tl+细菌BSA-68,对其进行了初步鉴定,并对其Tl+吸附特性和初步机理进行了研究.16S rDNA序列分析表明,该菌株属于假单胞菌,命名为Pseudomonas sp.BSA-68(登录号:JF901709).该菌株最大抗Tl+浓度为30 mg/L,溶液初始浓度、pH值、吸附时间、摇床转速及菌体生物量对Tl+吸附具有一定的影响,菌株在Tl+初始浓度20 g/L,吸附时间30 min,pH 6.0,摇床转速150 r/min,生物量2.0 g/L时,吸附效果最佳,在该条件下,BSA-68菌株对Tl+的吸附率可达93.77%.红外光谱分析表明,该菌株细胞壁中的羟基、羧基及氨基是对Tl+吸附起主要贡献的官能团.研究结果表明,BSA-68菌株可作为经济、高效、环境友好的生物材料进行Tl+废水处理.     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

海河流域草地生态系统服务功能及其价值评估

草地生态系统为人类提供了畜产品和生命支持两个方面的多种服务功能,但人们常关注产品提供功能而忽视生命支持功能。研究采用联合国千年生态系统评估框架,构建了海河流域草地生态系统服务功能的评估指标体系,并以2005年为基准年,运用市场价值法、影子价格法等多种方法对海河流域草地生态系统进行经济价值评估。结果表明,海河流域草地面积为6.67×10¹⁰ m²,提供产品、固碳、保持土壤、净化环境等8项服务功能的总价值为2 216.28×10⁸元,单位面积价值为3.32元/(m²·a)。其中,提供产品的价值量最大,占总价值的31.3%,其次是固碳和营养物质保持功能的价值,分别占总价值的26.8%、22.2%。海河流域草地生态系统除了具有重要的产品提供功能外,固碳、营养物质保持等生命支持功能的巨大经济价值也不容忽视,平衡兼顾草地生态系统的产品提供功能和生命支持功能有助于促进海河流域经济社会发展与生态保护的协调。     

城、郊能量及辐射平衡特征观测分析

城市化发展导致城、郊能量平衡及辐射平衡存在明显差异。利用城、郊夏季涡度相关系统观测数据,分析了南京城、郊在晴天条件下的辐射平衡、能量平衡、反照率以及储热项变化特征。结果表明：（1）夏季晴天条件下,城、郊辐射收支分配有显著不同。城市辐射陷阱作用导致城区向上短波辐射日均值小于郊区,城、郊分别为246 W/m2和395 W/m2,城市辐射陷阱效应导致截留的短波辐射日平均值可达237 W/m2。同时城市地表向上长波辐射日均值大于郊区自然地表,城、郊分别为5051 W/m2和4883 W/m2,这与城、郊地区不同的地表温度直接相关;（2）城、郊能量平衡分配的方式有显著不同,城市地表储热及感热为能量分配的主要方式,感热全天为正,始终处于不稳定层结。郊区潜热为能量分配的主要方式,夜间存在稳定层结条件;（3）城区总体日平均反照率为011,郊区草地日平均反照率为017,城区水泥楼顶日平均反照率为023。城区铁塔上日均反照率代表整体城市下垫面反照率的特征,城市辐射陷阱作用导致其小于郊区反照率。而水泥楼顶的反照率代表水泥板单一下垫面城市特征,因此大于前2者的反照率日均值。另外,郊区日平均反照率的日变化比城区表现出更明显的不对称性;（4）白天城区储热项占净辐射的56%,而郊区仅占净辐射的7%,并与已有试验中夏季白天储热项数据进行了比较,城市储热项特征与观测所处站点的水泥（硬地）面积所占比重以及是否考虑人为热的影响密切相关     

模拟海平面上升和氮负荷增加对河口感潮沼泽湿地CO2垂直交换的影响

海平面上升和氮负荷增加是入海河流河口面临的两个主要全球性环境问题.揭示河口潮滩沼泽湿地CO₂垂直通量对二者及交互作用的响应,对于科学评估全球变化背景下的河口潮滩沼泽湿地生态系统蓝碳功能具有重要的科学意义.本研究以闽江河口鳝鱼滩中潮滩短叶茳芏湿地为研究对象,在野外原位实施模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用的实验处理近1年后,在2019年冬季各月的大潮日白天涨潮前、平潮期及落潮后3个阶段,运用透明静态箱（或遮光布遮光）+Li-6800光合作用仪对短叶茳芏湿地生态系统净CO₂交换（NEE）和生态系统呼吸（ER）进行测定.结果发现,与对照处理相比,冬季尺度3种处理下短叶茳芏湿地生态系统NEE均显著增加;模拟海平面上升影响下短叶茳芏湿地生态系统ER无显著变化;氮负荷增加及二者交互作用下,短叶茳芏湿地ER均显著增加.模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用情景下,短叶茳芏湿地生态系统总初级生产力（GPP）均明显增加.研究表明,在未考虑甲烷排放的情景下,即使在冬季,海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用将可能增加亚热带河口潮滩半咸水沼泽湿地的碳汇功能.     

钐染毒对小鼠脏器系数和睾丸酶活性的影响

为了研究稀土元素钐对雄性小鼠脏器系数和睾丸内酶活性的影响,将小鼠分组分别自由饮用含硝酸钐0,4,20,100,500mg/L的水,3个月后处死小鼠,称量体重和主要脏器重量,并测定睾丸内乳酸脱氢酶(LDH)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(ALP)和三磷酸腺苷酶(ATP酶)活力.结果表明,20,100mg/L剂量组小鼠附睾脏器系数明显低于对照组;100,500mg/L剂量组LDH酶活力明显受到抑制,且染毒剂量与LDH酶活力呈剂量-反应关系;各处理组ALP酶活力明显升高,而ACP酶活力不受影响;3种ATP酶活力都随钐浓度的增加有“低促高抑”的趋势.钐亚慢性染毒对小鼠生殖性腺具有一定的毒性作用,其中LDH和ALP可作为稀土元素钐作用于睾丸的标志酶.     

松花江流域冰封期水体中多环芳烃的污染特征研究

在松花江流域的3个主要江段：嫩江、第二松花江和松花江干流,于2010年冰封期采集了21个水体样品,分析了多环芳烃的污染特征.结果表明,15种PAHs的浓度范围为23.4～85.1 ng·L-1,平均浓度为（50.3±17）ng·L-1,与我国其它地区地表水中PAHs的污染程度相当.松花江流域水体中PAHs具有明显的空间分布特征,城市下游浓度高于上游,说明沿岸城市的污水排放可能是松花江水体中PAHs的主要污染源,主成分分析表明,PAHs的主要来源是化石燃料的燃烧源.商值法生态风险评价结果显示,相对分子质量高的PAHs造成的生态风险可以忽略,相对分子质量低的PAHs对松花江水体会造成一定的危害.     

重金属对硫酸盐还原菌影响

含重金属硫酸盐废水是我国工业水污染的突出问题,利用硫酸盐还原菌的生物去除重金属的方法具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,没有二次污染等优点而成为研究的热点。文章以混合培混养物作为接种污泥,考察不同浓度的重金属离子(Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+)对硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)的抑制作用。研究表明:10 mg/L的Cu2+、Cd2+和20 mg/L的Hg2+对SRB还原硫酸盐的影响较小,硫酸盐最大去除率可分别达到94.1%、94.6%、91.3%,与空白(93.9%)相近;20 mg/L的Cu2+对SRB的抑制最为强烈,硫酸盐最大还原率仅为48.2%,剩余金属离子(Cd2+、Ni2+、Hg2+)都分别随着浓度的增大而对SRB的抑制作用增强;相同浓度的重金属离子对SRB的抑制顺序为Ni2+>Cu2+>Cd2+>Hg2+,抑制浓度分别为10、20、30、60 mg/L。最后阐述了各个反应器中硫酸盐还原率最大时,(WCOD/WSO42-)与硫酸盐还原率的关系。