厌氧氨氧化工艺的抑制现象

厌氧氨氧化(Anammox)工艺因其高效低耗优势,在废水生物脱氮领域中具有广阔的应用前景.然而,基质、有机物、盐度、重金属、磷酸盐及硫化物等物质对Anammox工艺产生的抑制作用制约了工艺的推广应用.基质主要通过游离氨和游离亚硝酸对Anammox产生抑制,而温度和pH是基质抑制的重要调控参数.非致毒性有机物对Anammox的作用因其种类跟浓度而异.在较低的浓度条件下对Anammox的抑制作用不显著,而高于抑制阈值将严重抑制Anammox.其抑制机制尚无定论.部分研究证明致毒性有机物(醇、醛、酚及抗生素等)对Anammox具有抑制作用,但研究有待拓展深化.超过抑制阈值的盐度会抑制Anammox活性,但合适的盐度(3~15 g L-1NaCl)却能够促进Anammox生物颗粒的形成.重金属对Anammox的抑制报道较少.因试验条件及菌种等的差异使得磷酸盐及硫化物对Anammox的抑制在不同试验中存在很大差异.Anammox抑制是可控的,通过pH和温度调节、基质浓度及负荷控制、污泥驯化以及添加辅助剂等方法可解除或缓解抑制.建议今后在特种废水的Anammox脱氮、复合抑制以及Anammox抑制的分子生态学机理等方面开展深入研究.     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

Urban fractionation of polycyclic aromatic hydrocarbons from Dalian soils

This report evidences the fractionation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from urban to rural areas, and a higher contribution of coal and wood combustion in rural areas. PAHs are persistent semi-volatile organic pollutants in the environment. PAHs originate from the incompleted combustion of fossil fuel and biomass. Cities are usually considered as primary sources of PAHs. Due to different types and loads of fuel consumption in various functional areas of a city, the levels and composition profiles of PAHs are expected to be different. We, therefore, studied the mechanisms ruling PAH distributions in soils from a major Chinese city. Seventeen soil samples were collected in urban traffic areas, residential and park areas, suburban areas and rural areas of Dalian, northeastern China. PAHs were analyzed using a high-performance liquid chromatography. The composition profiles and seasonal variation of PAHs were investigated. Results show that the proportions of low-weight molecular PAHs to total PAHs increased with urban-suburban-rural gradient. This trend is explained by the “urban fractionation” of PAHs. Furthermore, the spring/autumn ratios of PAH concentrations were higher than 1. Specifically, the spring/autumn ratio was 1.79 for two ring PAHs, 1.42 for three ring PAHs, and lower than 1.20 for five and six ring PAHs. The spring/autumn ratios of phenanthrene were higher than 1 and increased with increasing distance from the urban areas. The results imply that the contribution of coal and wood combustion PAHs increases with the urban-suburban-rural gradient.     

程海藻类植物种群结构和数量的周年变化特征

2009年10月—2010年9月,在程海湖设置了3个断面9个采样点,对程海藻类植物进行了逐月采样调查。结果表明：程海藻类植物种类175种（变种）,种类组成结构特点以硅藻、绿藻、蓝藻为主;数量组成结构特点则是蓝藻占绝对优势,表现出典型的富营养化蓝藻型特征。细胞丰度为390.16×104~51 435.0×104个.L-1之间,年平均4 851.75×104个.L-1。年内时间分布呈现出3次波峰与3次波谷,每一次高峰的出现都伴随着不同种类为主的蓝藻水华暴发;水平分布在种类上无明显差异,数量上则表现出南部断面最低,中部断面次之,北部断面最高;垂直分布以表层最多,底层最低,5.0~20.0 m水柱中差异不明显。与1985年相比,种类组成中硅藻比重下降而蓝绿藻比重上升,一些对环境敏感的种类消失,优势种群发生演变,年内数量变动由单峰型发展为多峰型,湖泊富营养化进一步发展。提出了大力削减入湖污染物、增强湖泊生态系统的功能等控制富营养化的对策建议。     

纳米Fe3O4对小鼠肺细胞的氧化损伤

纳米Fe3O4作为一种功能材料,在生物医药、生物靶向材料、微波吸收材料和高梯度磁分离器等方面应用前景广阔,其潜在的生物毒性也备受关注。为研究纳米Fe3O4对生物体可能造成的氧化损伤,以昆明小鼠为受试体,设置5、10、20和40mg·kg-14个染毒组,腹腔注射染毒7d后,测定小鼠肺组织中活性氧(reactive oxygen species,ROS)、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量。结果显示,随着纳米Fe3O4染毒剂量的升高,肺组织ROS和MDA含量逐渐上升,GSH含量逐渐降低,各指标均呈一定的剂量-效应关系。剂量≥10mg·kg-1,肺组织ROS含量与对照组相比有显著差异(p<0.05);剂量≥20mg·kg-1,肺组织MDA含量与对照组相比有显著差异(p<0.05);剂量≥40mg·kg-1,肺组织GSH含量与对照组相比有显著差异(p<0.05)。研究表明,较高剂量(≥20mg·kg-1)的纳米Fe3O4颗粒材料会引起小鼠肺细胞的氧化损伤。     

砂柱对济南城市屋面雨水径流净化效果的试验

针对屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层要求快速量大和水质要求高的特点,设计了相适宜的砂滤柱.采用室内砂滤试验研究了济南市屋面雨水径流回灌裂隙岩溶含水层之前的雨水净化效果.结果表明,砂柱对屋面雨水径流污染物有明显的去除效果,浊度的平均去除率达到87%,悬浮物的平均去除率达到70%以上,对色度、挥发酚、Pb和Zn也有一定的去除效果,对NH3-N、NO2-N的去除效果较差.浊度、色度和悬浮物等大部分污染物的去除主要集中在上层完成,因此,砂柱的上层需要定期更换.     

钛对聚合硫酸铁制备与性能的影响

研究了由FeSO4制备聚合硫酸铁过程中,钛对聚铁聚合态分布和稳定性的影响,并进一步考察了含钛聚合硫酸铁的絮凝性能.应用络合比色法对聚铁中不同水解形态聚铁的含量进行了分析测定,并通过沉淀实验考察了不同钛含量对聚铁稳定性的影响;随后,通过出水浊度、TOC、金属离子残余量和出水pH等指标测试,研究了钛对聚合硫酸铁混凝性能的影响.结果表明,较低的钛含量(<0.025)在一定程度上有利于中聚态聚铁的形成,提高了聚铁絮凝剂的混凝效率;反之,钛含量超过0.025时不仅聚铁的稳定性显著下降,而且处理后出水的钛残留增加,pH降低.     

太岳山油松人工林干湿交替时期土壤呼吸特征

为了解在温度升高和干湿交替的复合影响下森林生态系统土壤呼吸的动态特征,以太岳山地区油松人工林土壤为研究对象,应用Li-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统原位、全天候、高频率地连续监测土壤呼吸速率及环境因子,基于原始数据、小时均值数据和日均值数据3种研究尺度,利用已有的单因子模型、双因子模型对土壤呼吸速率与5 cm土壤温度和容积含水量的关系进行了拟合.结果表明:(1)在太岳山地区的干湿交替时期,降雨总体上促进了油松人工林的土壤呼吸;土壤呼吸速率和5 cm土壤容积含水量的小时动态规律非常相似;5 cm土壤容积含水量存在明显的消长,5 cm土壤温度在波动中整体上升,两个土壤环境因子之间存在负相关关系(r=-0.37,R2=0.30,P<0.01).(2)不同的研究尺度下,日均值数据拟合模型的效果最好,小时均值数据次之,原始数据最差.(3)相同的研究尺度下,双因子模型优于单因子模型,非线性模型要优于线性模型.综上所述,太岳山油松人工林土壤呼吸对该地区干湿交替现象的响应明显,所拟合的模型中,日均值数据尺度下的双因子指数-幂函数模型的解释力最好.     

土壤和沉积物中有机质对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附行为

研究了土壤和沉积物原始样品bulk及其有机质组分(非水解性有机质NHC、碳黑BC和腐殖酸HA)对17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA)的吸附行为.所有的吸附等温线都很好地拟合了Freundlich模型,除HA和bulk外,所有的吸附等温线都为显著的非线性(n值为0.46—0.76).对于EE2和BPA的吸附非线性因子n值都存在这样的关系:HA>NHC>BC.EE2以有机碳归一化的Freundlich吸附能力(lgKOC)有BC>NHC>bulk>HA的关系,说明有机质成熟度越高,对EE2或者BPA的吸附能力越高.在土壤和沉积物有机质SOM(NHC、BC和HA)对吸附BPA和EE2的贡献上,NHC、BC和HA对沉积物和土壤对BPA总吸附贡献上要明显弱于它们对EE2的贡献.除了内分泌干扰物(EDCs)的疏水性影响EE2和BPA的吸附能力的差异外,分子大小和带电子苯环数也影响它们的吸附能力差异.     

洋河水库微囊藻空间分布特征及其影响因素分析

通过野外调查及现场风速实时监测,对2010年夏季我国河北洋河水库微囊藻的空间分布特征及其影响因素进行了研究.结果表明,在水平空间上,西洋河口(主要入湖河口)微囊藻细胞密度最高,库心、北库心、坝前西、东洋河口等位置次之,坝前东(取水口)处微囊藻细胞密度最低,整体呈由水库西北向东南方向降低的趋势.Pearson相关性检验表明,洋河水库微囊藻细胞密度与ρ(TP)显著相关(P<0.05),但与ρ(DTP)、ρ(TN)及ρ(NO3--N)相关性不显著(P>0.05).风场分析表明,洋河水库水华发生季节东南风风频明显大于西北风,说明洋河水库微囊藻水平空间分布主要受入湖河流氮、磷污染及风场分布共同影响.西洋河口和库心的微囊藻昼夜垂向分布特征表现为早晨主要集中在水体的表层(10 cm),中午主要分布在水体0～3.5 m的水层,而傍晚时则可能下沉至底层,昼夜变化规律明显,并且其垂向分布特征主要受藻细胞的光合作用和风浪的混匀作用共同影响.