植物篱对土壤养分流失的控制机理研究

植物篱是一种能有效减少地表径流、保土蓄水的水土保持措施,但其控制土壤养分流失相关机理的研究甚少。2001年在长江上游支流吒溪河的二级支流王家桥小流域设立的6个香根草(Vetiveriazizanioides)植物篱试验小区中进行地形测量及采样分析,拟通过局部地形变化、土壤颗粒和养分在小区内的空间分布变化来分析植物篱对紫色土区土壤养分流失的控制机理。坡型测量结果表明,植物篱带前出现泥沙堆积,说明植物篱能有效阻止侵蚀泥沙的向下搬运;机械组成分析结果表明,侵蚀影响下的土壤颗粒粒径在空间上出现分布差异,侵蚀剧烈的局部>0.2mm土壤颗粒明显富集,而植物篱对不同粒径的土壤颗粒的流失均有控制效果,但对粒径较大的颗粒的流失控制效果更明显;全量养分和速效养分含量空间分布的分析结果则表明,植物篱对土壤养分流失具有明显的控制作用。     

典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险.本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估.结果 表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115 μg·L-1、423 μg·kg-1(湿质量)和57 μg· kg-1(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L-1、1.78x104 μg·kg1(湿质量)和3.16×103μg·kg-1(湿质量).淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险.研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据.     

Catalytic fast pyrolysis of walnut shell for alkylphenols production with nitrogen-doped activated carbon catalyst

• N-doped activated carbon was prepared for catalytic pyrolysis of walnut shell. • Alkylphenols were selectively produced from catalytic pyrolysis process. • The alkylphenols yield increased by 8.5 times under the optimal conditions. • Formation mechanism of alkylphenols was proposed. Alkylphenols are a group of valuable phenolic compounds that can be derived from lignocellulosic biomass. In this study, three activated carbons (ACs) were prepared for catalytic fast pyrolysis (CFP) of walnut shell to produce alkylphenols, including nitrogen-doped walnut shell-derived activated carbon (N/WSAC), nitrogen-doped rice husk-derived activated carbon (N/RHAC) and walnut shell-derived activated carbon (WSAC). Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) experiments were carried out to reveal the influences of AC type, pyrolytic temperature, and AC-to-walnut shell (AC-to-WS) ratio on the product distributions. Results showed that with nitrogen doping, the N/WSAC possessed stronger capability than WSAC toward the alkylphenols production, and moreover, the N/WSAC also exhibited better effects than N/RHAC to prepare alkylphenols. Under the catalysis of N/WSAC, yields of alkylphenols were significantly increased, especially phenol, cresol and 4-ethylphenol. As the increase of pyrolytic temperature, the alkylphenols yield first increased and then decreased, while high selectivity could be obtained at low pyrolytic temperatures. Such a trend was also observed as the AC-to-WS ratio continuously increased. The alkylphenols production achieved a maximal yield of 44.19 mg/g with the corresponding selectivity of 34.7% at the pyrolytic temperature of 400°C and AC-to-WS ratio of 3, compared with those of only 4.67 mg/g and 6.1% without catalyst. In addition, the possible formation mechanism of alkylphenols was also proposed with the catalysis of N/WSAC.     

通过式固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中18种农药残留

建立了超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS;MS)快速测定蔬菜中18种农药残留的方法.样品经乙腈提取后,经Oasis PRiME HLB固相萃取柱净化,采用ACQUITY UPLC HSS T3 C18(50 mm×2.1 mm,1.8μm)色谱柱进行分离,以0.1%甲酸水溶液和乙腈作为流动相进行梯度洗脱.采用电喷雾电离源、正离子模式下以多反应监测(MRM)进行定性和定量分析.结果表明,18种农药在0.5—50μg·L^-1范围内线性关系良好(r2>0.995),方法最低检出限为0.4—1.5μg·kg^-1,最低定量限为1.4—5.0μg·kg^-1.在韭菜、芹菜、番茄、白菜基质中,5、10、50μg·kg^-1添加水平下的加标回收率为60.2%—126.9%,相对标准偏差(RSD)为0.4%—21.6%(n=3).     

京津冀及周边地区秋冬季大气污染物排放变化因素解析

基于大气污染源排放清单技术方法,定量分析2016~2017年秋冬季"跨年霾"至2019~2020年秋冬季"疫情霾"期间京津冀及周边地区主要大气污染物排放量变化,解析大气污染防治政策实施带来的减排和疫情造成的活动水平下降对主要污染物排放的贡献,并利用空气质量模型模拟分析不利气象条件下措施减排和疫情影响对空气质量改善的贡献.结果表明,从"跨年霾"（2016-12-16~2017-01-14）至"疫情霾"（2020-01-22~2020-02-14）该区域主要大气污染物排放量大幅下降50%左右,不利气象条件下,区域PM_2.5平均浓度可削减40%以上.措施减排主要来自火电、钢铁等重点工业行业提标改造和工业锅炉、民用燃煤等燃煤源治理,对SO₂和PM_2.5排放量的削减贡献较大,贡献率分别为67.1%和53.4%;疫情主要影响移动源和轻工业活动水平,对NO_x和VOCs排放量的削减贡献较大,贡献率分别为71.9%和68.2%.措施减排对区域空气质量改善贡献突出,有效抑制了重污染过程的强度和范围.在"跨年霾"的不利气象条件下,措施减排使区域PM_2.5平均浓度下降26%,重度及以上污染天数减少44%.受疫情影响,区域PM_2.5平均浓度继续下降24%,重污染持续时间和范围进一步缩减.     

煤矸石在新型动态循环淋溶装置中的淋溶特性

采用新型循环淋溶装置对煤矸石进行连续240h的淋溶实验,研究了煤矸石中重金属在淋溶过程中的溶出规律,通过向淋溶液中添加聚丙烯酰胺（CPAM）考察了固体颗粒物的沉降特性.结果表明： 随着淋溶反应时间延长,煤矸石中碱金属Na元素溶于水,形成碱性溶液,这两种因素导致淋溶反应初期淋溶液pH值升高.As、Zn离子浓度在淋溶时间为1~24h时呈上升趋势,而在24~72h,离子浓度呈下降趋势.淋溶液中Cr、Pb、Ba离子浓度在120h内均呈现上升趋势,而在120~240h,对于Cr离子来说,淋溶液的碱性环境促使Cr离子溶出率增大,但取样次数的增多也对Cr离子的浓度降低起到促进作用;淋溶液稀释和Ba离子的沉淀化合物形成,导致淋溶液中Ba离子浓度降低.120~240h,淋溶液中有机物被微生物的生化作用分解以及取样后外加塌陷区水体对淋溶液中COD和BOD起到稀释作用,使COD和BOD降低.在淋溶反应24h内,淋溶液中TON和NH₃-N出现波浪式变化,淋溶时间大于24h时,TON和NH₃-N总体呈升高趋势.随着淋溶时间延长,淋溶液中的固体颗粒物沉降速度逐渐变慢,延长了沉降时间.煤矸石中一些含氮化合物溶解于水中,使淋溶液中电离出 NH₄⁺离子,形成碱性环境.     

直井油管柱扶正器间距设计研究

为了避免生产过程中直井的油管柱受井底的轴向载荷失稳变形从而导致油管柱与井筒发生磨损,防止油管柱发生失稳变形引发事故,安装扶正器是有效的措施。针对扶正器的安装主要依靠经验,缺乏理论分析指导,既容易导致事故发生又增加成本的问题,基于封隔器—油管柱的实际受力及变形分析,建立了油管柱失稳力学模型,推导了直井中相邻扶正器临界失稳长度的计算公式,得出了扶正器的合理间距,并利用MATLAB进行实例的分析计算。结果表明:从中和点到井底,扶正器的布置间距呈现减小趋势;井口油压的降低导致油管柱临界失稳长度变小,使得扶正器的布置间距更加密集。该间距设计对油管柱扶正器的现场布置有实际的指导意义。     

三唑磷作用下翡翠贻贝抑制性消减杂交文库构建与分析

采用抑制性差减杂交技术,构建了三唑磷农药急性胁迫下翡翠贻贝雌贝性腺正反向消减杂交cDNA文库.正反向文库共有117个表达序列标签（expressed sequence tags,ESTs）与NCBI数据库中已知功能蛋白具较高同源性,假定蛋白12种,另有195个ESTs未检索到同源序列.正向文库中含有细胞周期蛋白、性激素合成蛋白、DNA修复蛋白、能量代谢相关蛋白等一系列与生殖、应激适应和代谢相关的转录本信息,而反向文库中的差异ESTs主要涉及DNA复制、转录和翻译调控基因以及骨架蛋白.结果表明三唑磷对翡翠贻贝的毒性涉及到生殖调控、能量代谢、应激适应、转录翻译调控等生理代谢的多个方面,正向文库中发现的几种生殖调控基因（细胞周期蛋白、周期蛋白依赖性蛋白激酶、合子DNA复制许可因子、精子特异性蛋白、雌激素硫酸转移酶和卵黄膜卵透明带域蛋白）可能是三唑磷生殖干扰毒性作用过程中的关键基因,这为有机磷农药的生殖毒性探索提供了基础数据.     

高效纤维素降解菌分离筛选、复合菌系构建及秸秆降解效果分析

从川西高原贡嘎山区杜鹃林下土壤中分离纤维素降解菌,构建具有高效降解纤维素能力的复合菌系,并对秸秆降解效果进行分析,为农业废弃物的循环利用提供菌种资源和理论依据.样品及经风干、高温等预处理后,采用平板涂布法进行分离,共获得79株菌株;通过刚果红实验对分离获得的菌株进行初步筛选,运用DNS法测定各菌株的羧甲基纤维素酶活(Carboxymethyl cellulase,CMCase),复筛得到15株具有CMCase活能力的菌株.经滤纸条崩解实验、秸秆崩解实验及降解率测定,最终确定了各菌株的纤维素降解能力,进一步经拮抗实验,选取相互无拮抗的菌株构建5个复合菌系:A(112、146、156、171),B(145、147、150、153),C(110、116、174),D(147、154、171),E(145、146、150、152、153).复合菌系的滤纸酶活(Fpase)与秸秆降解率测定结果显示,组合C对秸秆的降解率较单菌株116提高了50.71%,组合D对秸秆的降解率较单菌株154提高了41.54%.经形态学和分子生物学鉴定,纤维素降解能力比较好的两个组合中的菌株分别被鉴定为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、不动杆菌属(Acinetobacter sp.)以及链霉菌属(Streptomyces sp.).本研究表明,复合菌系纤维素降解能力优于单一菌株,C、D两组复合菌系表现出较高的纤维素降解能力,具有进一步开发的价值.     

荸荠对铜绿微囊藻的化感抑制作用研究

采取植物种植水培养、植物浸提液培养及植物共培养3种培养方式研究了荸荠对铜绿微囊藻生长的影响.结果发现:荸荠植株种植水、荸荠浸提液以及荸荠与铜绿微囊藻共培养均对铜绿微囊藻的生长产生了化感抑制作用.100%浓度的荸荠浸提液对铜绿微囊藻生长抑制率达到91.40%,而荸荠与铜绿微囊藻共培养时对铜绿微囊藻生长的抑制率为86.83%.这两者之间的差异并不显著,直接验证了荸荠能够通过不断地向水体中释放化感物质来长久、有效地抑制铜绿微囊藻的生长.