石油污染对土壤-植物系统的生态效应

伴随着石油的工业化生产和利用,石油污染已经成为一个严重的环境问题.本文从土壤、植物个体、植物群落与生态系统等层次对石油污染的生态效应进行了系统总结.含有多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、苯系物(Benzene、toluene、ethylbenzene和xylene,BTEX)等多种有毒物质的石油及其化工产品进入土壤-植物系统后会发生迁移.这不仅对土壤-植物系统的组成、结构、功能和服务产生影响,也会通过食物链危害人类健康.石油污染影响土壤水分状况、孔隙度等物理性质,土壤碳含量、养分含量等化学性质,以及土壤微生物群落组成和多样性、土壤酶活性等生物学性质.通常,石油污染会对大多数植物形成氧化胁迫,影响细胞膜透性,影响光合作用等生理活动,抑制植物生长,影响植物萌发、开花和结实.由于石油污染对植物个体的不同效应以及植物个体对石油污染的不同响应,石油污染对植物群落的影响存在3种基本模式,并最终导致植物群落生物量下降,物种多样性降低,植被盖度降低.进一步影响生态系统的生产力、稳定性和健康,最终危及生态系统的功能和服务.利用微生物、植物及其联合体菌根可以对石油污染物进行生物修复和降解,添加外源营养物质和通气等措施可以强化生物修复过程.应用植被指数和红边效应等遥感方法进行石油污染的生态效应监测具有较大的潜力.总之,如何把土壤-植物系统各水平上不同指标对石油污染物的响应与石油污染的生态效应联系起来,是目前石油污染生态效应研究的重点和难点之一.因此,亟需开展多尺度的系统研究,把室内控制实验、野外控制实验和野外调查有机地结合起来,构建多层次的石油污染标志物体系,全面认识石油污染对土壤-植物系统的生态效应,为石油污染的生态风险评价、治理和控制提供理论基础和实践指导.     

沈抚灌渠污水构筑湿地修复模拟实验研究

为确定沈抚灌渠下游生态修复技术方案,响应生态修复的总体目标.首先对现场场地条件进行调查.现场采样分析,并进行湿地构筑物模拟试验研究,考查了温地构形、基质与水力停留时间对COD,NH4+-N,TP去除效果的影响.模拟实验表明:表面流和垂直流构筑湿地污水处理技术可以有效的去除污水中的COD,NH4+-N,TP,采用构筑湿地作为核心技术修复沈抚灌渠污水是可行的.     

基于Biolog解析添加酶液对堆肥化过程中微生物群落代谢的影响

以Biolog方法为主要监测手段,结合聚类分析以及PCA分析方法,考察了添加酶液对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响.结果表明,添加酶液使得堆料中有机质的降解率提高了4.90%;微生物群落代谢聚类结果表明,添加酶液可以改善堆肥微生物对中间代谢产物类碳源的代谢能力.通过PCA发现,添加酶液提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,由此可导致有机质被更高效降解;此外,堆肥各时期群落代谢聚类结果表明,酶液对堆肥进程的影响主要表现在一次发酵的第6 d和二次发酵的第30 d,从而有效地加速了堆肥进程.     

铁炭微电解预处理ABS凝聚干燥工段废水

采用铁炭微电解系统对ABS凝聚干燥工段废水进行预处理研究,研究了不同进水pH对铁炭微电解处理效果的影响. 为了研究铁炭微电解系统分解转化有毒难降解有机污染物的电化学作用,分别建立了活性炭对照试验和海绵铁对照试验. 结果表明,铁炭微电解系统能高效分解转化废水中的有毒难降解有机污染物,使废水的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.32提高到0.60以上,极大地提高了废水的可生化性;不同进水pH对铁炭微电解系统处理该废水的影响相对较小;在保障铁炭微电解高处理效率的前提下,为了降低铁屑的消耗速率,提高铁炭微电解的使用寿命,降低其运行成本,最佳进水pH为4～6.      

生物活性炭厌氧氨氧化反应器启动过程研究

采用生物活性炭反应器进行厌氧氨氧化启动实验,以考察生物活性炭对该启动过程的加速作用.在3个相同的UASB反应器中接种由厌氧颗粒污泥和厌氧絮状污泥组成的混合污泥,以含NH4+-N和NO2--N的人工配水为进水,连续运行,并分别在反应器运行的第0、33、56 d添加颗粒状活性炭载体.结果表明,第0 d添加载体的反应器在运行90 d后脱氮性能无显著提高,暂停运行1个月后,经过33 d(累计123 d)二次启动成功.而第33 d、56 d添加载体的反应器分别历经49 d、85 d成功启动,实现了厌氧氨氧化反应器的快速启动.3个反应器启动后总氮的平均去除率分别为89.8%、86.7%、86.7%.反应器启动运行过程可分为菌体自溶期、停滞期、活性提高期和稳定脱氮期,最适宜加入GAC载体的时间为停滞期开始之后.     

木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

采集方法对氯化物沉积速率测试结果的影响

空气中氯化物的沉降速率是环境因素法评估大气腐蚀严酷度的一个重要因素,ISO9223标准规定的测试方法是使用湿烛法采集空气中的氯化物,而我国目前采用的方法是挂片法。文中同时使用湿烛法和挂片法采集万宁试验站近海暴露场大气中的氯化物并计算其沉积速率,每月采集一次,每次采集时间为1个月,连续采集11次,对这两种方法的测试结果是否一致进行了研究。研究表明：当显著水平为0．01时,湿烛法和挂片法具有明显的差异,挂片法确定的氯离子沉积速率等级可能要比湿烛法所确定的高一级。     

Citrobacter sp.EBS8对施氏矿物和黄钾铁矾的还原溶解及相转化行为的影响

铁硫酸盐次生矿物广泛存在于酸性矿山废水（AMD）污染流域沉积物中,是多种有毒有害重金属的沉淀库.硫酸盐还原菌对矿物的还原作用可破坏矿物的稳定性从而引起共沉淀重金属的释放.在前期研究中发现柠檬酸杆菌Citrobacter sp.存在于AMD流域沉积物中,且在还原条件下具有较强的硫酸盐还原能力.因此,探究其对铁硫次生矿物的还原溶解及矿物晶相转化行为的影响尤为重要.本研究选取矿区沉积物中典型的铁硫次生矿物施氏矿物和黄钾铁矾为研究对象,在实验室条件下考察了从AMD污染沉积物中筛选到的菌株Citrobacter sp.EBS8对矿物的还原溶解及相转化的影响.结果表明,在缺氧、中性pH及电子供体足量时,在EBS8的作用下施氏矿物和黄钾铁矾均出现了明显的还原溶解现象.菌株EBS8可利用乳酸盐作为电子供体还原SO₄^2-和Fe（III）.SEM结果显示,施氏矿物在反应初期出现表面毛刺不平现象,黄钾铁矾发生由外向内的逐层溶解,矿物转化过程中都出现空壳形貌.XRD检测到施氏矿物组的主要转化产物为菱铁矿和蓝铁矿,黄钾铁矾体系中主要是蓝铁矿和马基诺矿.这些结果有助于了解AMD污染沉积物中铁硫酸盐矿物的转化行为及为AMD污染治理提供理论支撑.     

氨氮负荷的变化对部分硝化的影响及部分亚硝化的快速启动

部分硝化的稳定运行在一体式部分硝化-厌氧氨氧化工艺(PN/A)中至关重要。探索了在内循环接触氧化型膜生物反应器(ICCOMBR)中改变进水氨氮负荷(ALR)后,反应器中部分硝化过程受到的影响及恢复过程。结果表明：在HRT为24 h,DO为2.0~2.5 mg·L⁻¹时,系统进水ALR降为0.10 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为100 mg·L⁻¹),部分硝化过程迅速破坏;当系统进水ALR升至0.40 kg∙(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),部分硝化过程在3 d内迅速恢复;部分硝化恢复稳定后,再提高ALR至0.60 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),并通过调整HRT和DO,最终在HRT为16 h、DO为0.5~1.0 mg·L⁻¹时成功实现部分硝化;通过改变曝气量(AR),在AR为0.9 L·min⁻¹时,控制DO为(0.76±0.11) mg·L⁻¹,系统pH为9.7~8.2,可成功启动部分亚硝化。     

无机阴离子对热活化过硫酸盐体系中降解MDEA模拟废水的影响

采用热活化过硫酸盐技术处理MDEA模拟废水,阐明了降解过程中Cl-、CO32-、HCO3-对降解过程的影响。结果表明：无机阴离子的存在会抑制MDEA的降解过程,其中 CO32-与HCO3-单独存在于体系中对MDEA的抑制作用与其浓度呈正相关,离子浓度较高时（0.3 mol·L-1）,反应3 h,抑制率分别达到19%与11.5%,而Cl-单独存在于体系时,浓度小于0.1 mol·L-1时,抑制作用呈正相关;浓度在0.1~0.3 mol·L-1时,其抑制作用与浓度呈负相关;氯离子浓度为0.1 mol·L-1时为最大抑制浓度,其抑制率为15%。共生抑制响应曲面分析表明,3种无机阴离子之间交互作用显著,受与SO4-·的反应速率常数控制,抑制的显著性大小为Cl->CO32->HCO3-。