生态环境的脆弱性对垃圾不适当处置的响应

垃圾的不适当处置,对生态环境的负面影响是多方面的。在上海、北京和石家庄等地研究表明,垃圾的随意处置,已经造成了许多环境污染问题:垃圾的污染成分包括“三氮”、COD、BOD、重金属离子、有机污染物等,这些污染物在包气带砂性土的侧向迁移距离约15 m,而在地下水中则可达到120 m/a,在地表水中影响距离可达200 多m,在粘性土中的垂向迁移一般在3 m以浅;Cd、Hg、As、F、Pb等有毒离子在垃圾处置场附近高梁粒的综合污染指数可达192-238,超过国家食品卫生标准高达650倍,在西瓜和甜瓜中,这些离子超标少的几倍,高的达100多或1300多倍;垃圾中COD、Cl-、NH4+、NO3-、NO2-等对地表水的单项污染指数高的达100多倍,并在静止的地表水呈现指数函数衰减;对地下水的单项污染指数高的可达340多倍,高出地下水三类标准100多倍,综合污染指数少的60,高的达170。     

崇明东滩海三棱藨草生物硅分布及季节变化

利用Na2CO3连续提取法,分析了崇明东滩海三棱藨草(Scirpus mariqueter)体内生物硅(BSi)含量与分布特征.结果表明,BSi在海三棱藨草体内的分布存在明显的季节变化差异,在生物体中连续积累是BSi的一个主要特征.地上部分BSi含量变化范围为0.26% ~ 0.93%,地下部分为0.31% ~ 0.92%,果实中则为0.24% ~0.43%.地上部分含量明显高于其他部分,说明BSi主要沉积在蒸发强烈的叶片中,植株个体生长阶段是决定地上部分BSi含量的主要因素.统计分析显示,根际沉积物BSi和植物各器官BSi相关性均显著,说明海三棱藨草依从主动吸硅机制,从根际沉积物获取所需的Si.地上、地下部分BSi含量与有机氮(ON)、C/N、土壤温度、植株高度也存在明显的相关性.     

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

长江口潮滩表层沉积物中多环芳烃分布特征

长江口滨岸潮滩14个表层沉积物中多环芳烃(PAHs)分析表明,PAHs总量分布范围在0.263~6.372mg/kg.多环芳烃含量随取样位置发生明显的变化,主要特征是在近排污口处含量最大,而远离排污口含量趋于降低.依据荧蒽/芘之比以及2+3环与4环以上PAHs化合物分布特点,表明长江口近岸潮滩沉积物中PAHs主要来自石油类污染物的输入.通过与国内外河口潮滩沉积物中PAHs含量的对比,研究区处于低-中等水平,但已有个别PAHs化合物(如蒽、芴)超过基于生物毒性试验的沉积物质量标准,对潮滩生态将构成一定的潜在危害.     

低温下丝状菌膨胀污泥的微生物多样性

为探究低温下丝状菌污泥膨胀过程中微生物多样性的变化特征,实验采用低温-SBR反应器成功诱发污泥膨胀,并借助Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了不同沉降性能下活性污泥微生物群落的整体变化特征、各特定菌群及特定菌属的变化特征.结果表明,在系统运行温度降至(14±1)℃后可成功诱发丝状菌污泥膨胀,SVI可恶化至663.99 mL·g~(-1),且膨胀后COD去除率和TN去除率仍能维持在90%和86%左右.低温下污泥膨胀的发生不仅会导致系统内微生物整体多样性和均一性的降低,使特定菌群中丝状菌群的丰度由0.49%增至26.04%,还会使脱氮菌群的丰度由21.04%减少至13.99%、除磷菌群的丰度由4.25%减少至1.93%.发现的5种丝状菌属中,以Thiothrix为代表的3种菌属的丰度递增,仅Haliscomenobacter的丰度递减;发现的19种脱氮菌属中,以Nitrosomonas为代表的5种菌属的丰度递增,以Nitrospira为代表的7种菌属的丰度递减;发现的8种除磷菌属中,Pseudomonas和Tetrasphaera的丰度递增,以Candidatus_Competibacter为代表的5种菌属的丰度递减.虽然污泥膨胀对微生物菌群结构产生较大影响,但不同泥样中始终存在的477个OTUs和227个菌属说明膨胀过程中反应器内主体微生物仍呈相对稳定状态.     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

基于GF-1 WFV影像和BP神经网络的太湖叶绿素a反演

叶绿素a浓度是可直接遥感反演的重要水质参数之一,常用来评价湖泊水体的富营养化程度.太湖是典型的二类水体,光学性质复杂,应用一类水体线性反演模式拟合较为片面且难以找到最佳拟合模型.BP神经网络模型具有模拟复杂非线性问题的功能.为研究高分一号卫星16m多光谱相机WFV4结合BP神经网络进行太湖叶绿素a浓度监测的可行性,实验利用GF-1 WFV4影像和实时的地面采样数据,建立了BP神经网络模型,同时采用波段比值经验模型进行对比.经精度检验,BP神经网络模型预测值与实测值之间的可决系数R2高达0.9680,而波段比值模型的R2为0.9541,且均方根误差RMSE由波段比值模型的18.7915降低为BP神经网络模型的7.6068,平均相对误差e也由波段比值模型的19.16%降低为BP神经网络模型的6.75%.结果证明,GF-1 WFV4影像应用BP神经网络模型反演太湖叶绿素a浓度较波段比值模型精度有所提高.将经过水体掩膜的GF-1 WFV4影像用于训练好的BP神经网络反演太湖叶绿素a浓度分布,结果显示,叶绿素a高浓度区集中分布在湖心区北部、竺山湾、梅梁湾区域,与之前的研究一致.本文研究结果验证了采用BP神经网络模型对GF-1 WFV4影像进行太湖叶绿素a浓度反演的可行性.     

基于概率方法的中国居民饮水途径砷暴露健康风险评估

通过文献调研收集我国3类主要饮用水类型的总砷浓度.通过回归模型获得不同年龄段人群饮水暴露参数分布模式.基于概率方法评价不同水体和不同人群由于砷暴露造成的致癌风险和非致癌风险.结果发现,全国各类水体的总砷浓度几何均值为（13.0±38.1）μg·L^-1.其中饮用水中的最高砷浓度出现在内蒙古,广西和山西饮用水中也有较高总砷检出.与相关标准中的砷浓度标准相比,未经处理的井水和未经处理的地表水源水超标的概率分别为23.2%和18.4%.非致癌风险评估发现,井水和地表水源水饮用人群超过单日暴露剂量阈值的概率分别为24.0%和19.5%.致癌风险评估发现,我国全人群终生饮水砷摄入导致的致癌风险（LCR）中位数为3.22×10^-5,处于可接受水平.其中18~45岁人群有最大的风险贡献,LCR中位数为1.37×10^-5.井水和地表水源水饮用人群LCR仍有一定概率超过美国环保署（US EPA）规定的严重风险水平.综上所述,我国居民存在潜在的饮用水砷暴露健康风险,需要进一步加强饮用水砷污染控制以降低砷引发的健康风险和保障饮水安全.同时建议加强风险阈值研究以期真实反映砷暴露风险,为保护居民健康提供科学依据.     

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.     

施肥及种植作物对汞污染土壤中微生物生态的修复

以中性紫色土为材料，通过向土壤添加氯化汞的模拟培养试验、施肥试验以及作物栽培试验，研究了汞对土壤中微生物区系和重要微生物生理群繁育的毒害效应。结果表明，向土壤中添加HgCl2，总体上抑制了细菌、真菌、放线菌及氨化细菌的繁育，硝化细菌、自生固氮菌、纤维素降解菌在一定质量分数范围内被汞刺激增长，在另一定质量分数段则被汞抑制。施肥和栽种作物削弱了汞对微生物的毒害，使土壤微生物生态得到一定程度的修复，说明利用农业措施修复汞污染的土壤是可行的。栽种作物时，汞对微生物的抑制效应受到掩蔽，作物产量和植株体内汞含量是汞污染程度的良好指标。以微生物和植物对汞污染的反应，基本一致的HgCl2危害质量分数指标是5mg．kg^-1。