黄河下游垦利站溶解N2O浓度和通量的季节变化及其调控因子分析

于2012年3月至2014年3月每月在黄河下游垦利站采集表层河水,测定其溶解氧化亚氮(N_2O)浓度并估算了其水-气交换通量,并于2012年10月至2013年12月每月对表层河水和沉积物进行了受控培养实验以认识其产生过程.结果表明:黄河下游表层河水中溶解N_2O浓度范围为11.63~27.23 nmol·L~(-1),平均值为(16.29±4.23)nmol·L~(-1).N_2O浓度呈现出较为明显的季节变化,具体表现为冬季和春季高于夏季和秋季,但全年变化幅度不大.溶解N_2O浓度主要受到温度、黄河径流量和溶解无机氮等因素的影响.N_2O饱和度范围为101.1%~343.0%,平均值为190.8%±72.3%,黄河下游N_2O全年处于过饱和状态,是大气N_2O的净源.利用LM86、W92和RC01公式估算出其平均水-气交换通量分别为(10.2±12.3)、(17.3±18.8)、(25.8±26.6)μmol·m-2·d~(-1).初步估算了2012—2013年黄河向河口及其邻近海域输入N_2O的量约为5.8×105mol·a~(-1).培养实验表明:水体和沉积物整体表现为净产生N_2O,其中潜在反硝化速率均明显高于硝化速率,反硝化作用在黄河N_2O的产生过程中有重要作用.水体中的潜在反硝化速率(以N计)的变化范围为(0.18~332.20)nmol·L~(-1)·h~(-1),平均值为(52.74±95.63)nmol·L~(-1)·h~(-1),沉积物中潜在反硝化速率的变化范围为0.37~187.60 nmol·kg~(-1)·h~(-1),平均值为(29.61±56.91)nmol·kg~(-1)·h~(-1).     

施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.     

优化热脱附技术对十溴联苯醚污染土壤的适用性及修复效果

为了探索绿色、高效、环保的修复PBDEs污染土壤的技术,在热脱附技术基础上将木炭同时作为尾气吸附剂和燃烧热源,处理不同十溴联苯醚污染水平的PBDEs(多溴联苯醚)污染土壤,通过14种不同溴代PBDEs同系物分析十溴联苯醚的降解产物组分并计算其去除率. 结果表明:在热脱附技术处理后,十溴联苯醚初始污染水平分别为500、800和1 000 μg/kg,污染土壤中PBDEs的去除率分别为63%、81%、94%. 14种不同溴代PBDEs同系物在热脱附反应后的残留产物中均有检出,其中热脱附处理后的土壤中以三溴和四溴PBDEs产物占优势,而尾气中则以四溴和五溴PBDEs产物为主. 根据热脱附试验前后土壤中PBDEs的结构组成对比及分析可知,降解和脱溴反应在整个热脱附反应过程中发挥了重要作用. 另外,XAD树脂吸附柱中虽有少量的氯代和溴代二英类物质(PCDD/Fs和PBDD/Fs)被检出,但其毒性当量浓度均小于0.1 ng/m3,符合欧盟、日本及我国所规定的二英物质排放标准. 研究显示,在利用优化的热脱附技术修复十溴联苯醚污染土壤过程中,PBDEs的去除率与污染土壤中其污染水平相关,并且热脱附过程以降解及逐级脱溴反应为主.      

回归模型法推导油菜田土壤Cd限值的不确定性

为研究土壤-作物迁移模型推导农田土壤环境基准的不确定性,以油菜为例,通过贵州省4种典型微酸性土壤——红壤、黄壤、石灰土和黄棕壤进行Cd盐添加的盆栽试验,除全量Cd外,选择5种有效态提取剂,分别与油菜籽w(Cd)建立土壤-作物迁移模型. 参照GB 13078—2001《饲料卫生标准》w(Cd)限值(0.5 mg/kg),采用模型预测中位值和95%预测上限进行土壤Cd限值推导并分析模型的不确定性. 结果表明:全量和各提取态Cd质量分数与油菜籽w(Cd)均能建立极显著的一元(R2为0.907~0.946)或多元(考虑pH)回归模型(R2为0.875~0.962). 5.550(以多元模型中位值推导的农田安全种植油菜的Cd限值)随pH的升高从0.93 mg/kg增至1.45 mg/kg,HNO₃提取态、HCl提取态、DTPA提取态的Cd的质量分数也分别从0.81、0.97、0.73 mg/kg升至1.39、1.79、1.66 mg/kg. 基于CaCl₂提取态Cd的一元模型对pH不敏感,SEQS₅₀不受其影响. 对所有模型而言,SEQS₅₀是SEQS₉₅(基于模型95%的预测上限推导的限值)的1.1倍左右. 其中,CaCl₂提取态Cd的SEQS₅₀和SEQS₉₅分别为0.052和0.049 mg/kg,小于福建省CaCl₂提取态Cd标准限值(0.15 mg/kg). 为降低不确定性,需要选择合适的提取剂,使用全量Cd,HNO₃、HCl或DTPA 3种提取态Cd建模时须兼顾pH的影响. 研究显示,SEQS₉₅能够降低土壤Cd限值达标而作物Cd含量超标的可能性.      

苏州市人为源氨排放清单及其分布特征

通过调研分析苏州大市范围内的农业、工业、生活及交通等相关活动水平数据,采用排放因子法建立了2013年苏州市人为源氨排放清单. 结果表明:2013年苏州市人为源氨排放总量为22 020.18 t,排放强度为3.06 t/km2;畜禽养殖、工业源、氮肥施用是苏州市氨排放的主要来源,排放量分别为8 080.99、7 103.50、4 841.23 t,共占氨排放总量的90.94%. 其中,工业源的氨排放分担率为32.25%,高于全国平均值,火电行业和化肥制造行业的氨排放占工业源排放总量的90.14%,烟气脱硝过程的氨逃逸值得关注;在畜禽源中,肉鸡和生猪是最大的氨排放源,二者排放量分别占畜禽养殖氨排放总量的42.59%和37.14%. 太仓、张家港、常熟依次为苏州市氨排放量和排放强度最大的3个地区,共占氨排放总量的69.02%,苏州市区氨排放量位列第四但排放强度最低. 空间分布特征表明,苏州市东北部氨排放较集中,中部排放量较小,周边地区特别是沿江县级市的排放量较大. 研究显示,氨排放清单的建立可为苏州市氨排放控制提供基础数据.      

高炉共处置固体废物低温段Pb Cd的吸附/冷凝动力学特征

利用管式回转炉和控温立式炉联用装置模拟炼铁高炉,对Pb、Cd在共处置过程中低温段的吸附/冷凝特性进行了研究,通过建立吸附/冷凝动力学模型,分析共处置过程中Pb、Cd在非热力学平衡状态下的迁移转化规律.结果表明:高炉共处置固体废物低温段对Pb、Cd的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属去向分三部分:①冷凝在管壁上,这部分的Pb、Cd分别占Pb、Cd入炉总量的42%～49%、45%～50%;②吸附在炉料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的23%～26%、23%～25%;③随烟气释放到空气中,这部分Pb、Cd分别占各自入炉总量的25%～35%、25%～32%.Pb、Cd在炼铁炉料上的吸附/冷凝量均随时间的增加而升高,随温度的升高而降低.炼铁炉料对Pb、Cd的吸附/冷凝动力学可采用双常数速率方程拟合,研究得到Pb、Cd的吸附/冷凝表观活化能分别为6.813、5.839 kJ/mol.      

液相色谱-串联质谱法检测甲醛暴露产生的两种DNA加合物

针对两种甲醛-DNA加合物,N~6-羟甲基腺嘌呤(N~6-HOMe-d A)和N2-羟甲基鸟嘌呤(N_2-HOMe-d G),本实验室建立了基于液相色谱串联质谱的分析方法,以便从DNA分子水平上探讨甲醛暴露对DNA的损伤作用机理,其中[~(15)N_5]N~6-Me-d A和[~(13)C_(10)~(15)N_5]N_2-Me-d G为内标;液相分离所用色谱柱为Thermo Polar Advantage II C_(18);方法的精密度较好(RSD5%)、灵敏度较高(检出限分别为0.014和0.0064 ng·m L~(-1))、回收率良好(94.9%~111%).后用小牛胸腺DNA进行体外染毒实验,设置甲醛染毒的浓度梯度(0.001,0.01,0.05,0.1,0.5和1 mmol·L~(-1))和染毒时间组(0、2、4、8、12、16、24 h),利用建立的LC-MS/MS方法检测了DNA中N~6-HOMe-d A和N_2-HOMe-d G的含量.结果表明,两种甲醛-DNA加合物N~6-HOMe-d A和N2-HOMe-d G的量与甲醛暴露存在剂量-反应和时间-反应关系.     

In vitro evaluation of inorganic and methyl mercury mediated cytotoxic effect on neural cells derived from different animal species

To extend the current understanding of the mercury-mediated cytotoxic effect,five neural cell lines established from different animal species were comparatively analyzed using three different endpoint bioassays:thiazolyl blue tetrazolium bromide,3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide assay(MTT),neutral red uptake assay(NRU),and Coomassie blue assay(CB).Following a 24-hr exposure to selected concentrations of mercury chloride(HgCl_2) and methylmercury(Ⅱ) chloride(MeHgCl),the cytotoxic effect on test cells was characterized by comparing their 50%inhibition concentration(IC_(50)) values.Experimental results indicated that both these forms of mercury were toxic to all the neural cells,but at very different degrees.The IC_(50)values of MeHgCl among these cell lines ranged from 1.15±0.22 to 10.31 ± 0.70 μmol/L while the IC_(50) values for HgCl_2 were much higher,ranging from 6.44 ± 0.36 to 160.97±19.63 μmol/L,indicating the more toxic nature of MeHgCl.The IC_(50) ratio between HgCl_2and MeHgCl ranged from 1.75 to 96.0,which confirms that organic mercury is much more toxic to these neural cells than inorganic mercury.Among these cell lines,HGST-BR and TriG44 derived from marine sea turtles showed a significantly high tolerance to HgCl_2 as compared to the three mammalian neural cells.Among these neural cells,SK-N-SH represented the most sensitive cells to both chemical forms of mercury.     

Estimating emissions from crop residue open burning in China based on statistics and MODIS fire products

With the objective of reducing the large uncertainties in the estimations of emissions from crop residue open burning, an improved method for establishing emission inventories of crop residue open burning at a high spatial resolution of 0.25°× 0.25° and a temporal resolution of1 month was established based on the moderate resolution imaging spectroradiometer(MODIS) Thermal Anomalies/Fire Daily Level3 Global Product(MOD/MYD14A1). Agriculture mechanization ratios and regional crop-specific grain-to-straw ratios were introduced to improve the accuracy of related activity data. Locally observed emission factors were used to calculate the primary pollutant emissions. MODIS satellite data were modified by combining them with county-level agricultural statistical data, which reduced the influence of missing fire counts caused by their small size and cloud cover. The annual emissions of CO_2, CO, CH_4,nonmethane volatile organic compounds(NMVOCs), N_2O, NO_x, NH_3, SO_2, fine particles(PM2.5),organic carbon(OC), and black carbon(BC) were 150.40, 6.70, 0.51, 0.88, 0.01, 0.13, 0.07, 0.43,1.09, 0.34, and 0.06 Tg, respectively, in 2012. Crop residue open burning emissions displayed typical seasonal and spatial variation. The highest emission regions were the Yellow-Huai River and Yangtse-Huai River areas, and the monthly emissions were highest in June(37%).Uncertainties in the emission estimates, measured as 95% confidence intervals, range from a low of within ±126% for N_2O to a high of within ± 169% for NH_3.     

春季东海营养盐跨陆架输运通量的初步估算

利用2011年5月的调查资料,分析了春季东海营养盐分布特征。受长江冲淡水影响,表层长江口附近营养盐浓度较高; 外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。计算并分析了跨200 m等深线的营养盐输运通量,结果表明黑潮在台湾东北部和九州岛西南部入侵陆架并将营养盐输运到陆架上,中段(26°N~29°N)则是营养盐向外输运。春季黑潮跨过200 m等深线向东海陆架的体积输运净通量为0.44 Sv,DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为8.93 kmol/s、0.46 kmol/s、8.22 kmol/s。春季通过台湾海峡的营养盐DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为6.65 kmol/s、0.41 kmol/s、6.52 kmol/s。表明春季台湾暖流对东海陆架海域营养盐的贡献与黑潮的贡献相当。