基于高通量测序的流化床生物滤器细菌群落结构分析

为了解流化床生物滤器内部细菌群落组成及其净水机制,通过高通量测序方法,研究了不同时期滤器中表层和底层滤料的细菌群落结构,分析了滤器不同床层的营养盐变化情况及水处理性能.结果表明,滤器的硝化作用主要发生于床层下部,表层对其的贡献率不显著.稳定工况下,流化床生物滤器对NH_4~+-N、TN、BOD_5和SS的去除率达到(68.3±2.24)%、(49.54±3.56)%、(60.35±4.98)%和(45.21±2.11)%,对氨氮的去除负荷达到(343.28±75.5)g·(m~3·d)~(-1),其硝化性能优于常规生物滤器.试验共筛选31个门,490个细菌属,其生物多样性显著高于常规生物滤器.自清洗装置的启停对滤器中不同区域载体表面细菌的多样性没有影响,对各样品的优势菌群略有影响.在滤器稳定运行时,表层区域的优势细菌基本维持不变,主要包括厌氧绳菌科、黄杆菌科、红杆菌科、硝化螺菌属、暖绳菌科.而底层区域的优势细菌随着时间的推移有所变化,主要包括硝化螺菌属、微丝菌属、Muricauda、Defluviimonas、红杆菌科.     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

滏阳河河系表层沉积物重金属污染特征及其风险评价

采集滏阳河表层沉积物,分析了6种重金属的污染特征,并采用富集系数法和Hankanson潜在生态危害指数法分析了重金属的来源,进而评价其环境风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的平均含量分别为340.09、90.28、1.28、65.87、760.71、48.62 mg·kg-1,均在一定程度上超过了河北省土壤元素背景值.重金属富集系数分析结果显示,元素Cd、Zn在整个流域尺度内主要源于人为输入,Cr在邵村排干河段及Cu、Pb、Ni在汪洋沟上游河段受人为排放源影响较大,主要是由于河流沿线城市生产和生活污水的排放造成.单一金属的潜在生态危害指数评价结果显示,沉积物中Cd污染达到极强生态危害,其次为Cu、Pb和Zn,而重金属综合生态危害指数(RI)评价表明,滏阳河沉积物重金属总体处于强生态风险,其中,汶河河段达到很强生态风险.     

毒死蜱对斜生栅藻急、慢性毒性效应的研究

为了解有机磷农药毒死蜱污染对本土水生敏感性物种斜生栅藻的毒性效应,在实验室条件下采用静态毒性实验,研究了毒死蜱对斜生栅藻96 h急性毒性效应,并在急性试验基础上进行慢性试验,分析了不同浓度毒死蜱存在14 d后斜生栅藻叶绿素含量、可溶性蛋白以及丙二醛含量。结果表明,毒死蜱96 h EC50为8.4 mg/L;毒死蜱对斜生栅藻叶绿素a无明显毒性效应;但在前期短时间,低浓度作用下能促进可溶蛋白、MDA含量的上升,但在后期长时间胁迫作用下,总体可溶蛋白、MDA含量呈下降趋势;这说明,可溶蛋白和MDA这两个指标对毒死蜱敏感,可作为生物标志物来指示有机磷农药污染物对水生生物的影响,研究结果可为本土水生敏感性物种的保护和农药安全使用标准的制定提供理论依据。     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

多重环境因子对氟胺磺隆在土壤中降解的影响

氟胺磺隆作为普遍使用的一种磺酰脲类除草剂,已经对土壤和作物造成了危害,其环境行为受很多物理化学或生物因素的影响.为探明不同环境因素对氟胺磺隆在土壤中降解程度的影响,通过实验室内模拟培养的方法,研究了土壤微生物、不同土壤类型、水溶性有机物（dissolved organic matter,DOM）、温度、土壤含水量等因素对氟胺磺隆在土壤中降解的影响.结果表明,各种环境因子：温度、湿度、土壤微生物和土壤类型等均在不同程度上影响了氟胺磺隆的土壤降解速率.土壤微生物量、土壤有机质和DOM的增加均有利于氟胺磺隆在土壤中的降解,并且土壤pH的降低,也会促进氟胺磺隆在土壤中的降解.其中,土壤微生物是影响氟胺磺隆土壤降解的主要因素.该研究结果将为一些生物和物理化学因子调节氟胺磺隆在土壤中消散提供初步数据.     

北运河源头区沙河水库沉积物重金属污染特征研究

选取北运河源头区沙河水库为研究对象,建立沙河水库沉积物年代学序列,分析其中6种重金属（Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn）的时空分布特征,并从重金属富集系数、与区域经济发展的关联分析等方面探讨其来源.研究表明,沉积物30 cm深度处对应年代为建坝时间1960年.库心区沉积物Pb和Mn的含量比较恒定,平均含量分别为30.6 mg.kg-1、735.1 mg.kg-1;重金属Cr、Cu、Ni、Zn则明显出现累积,与北京市土壤背景值相比均超过2倍以上.1960年至80年代中期,沉积中Cr、Cu、Ni和Zn含量随时间变化平缓,平均含量依次为51.2 mg.kg-1、36.0 mg.kg-1、31.5 mg.kg-1和121.6 mg.kg-1;而从80年代中期至2000年,其含量随时间呈明显增加趋势,该期间4种重金属平均含量分别是80年代中期之前含量1.4、2.1、2.8和4.3倍,累积现象严重.重金属含量的空间分布为水库中央含量及富集程度高于出、入水库口.对重金属的来源分析表明Cr、Cu、Ni和Zn主要是由人为源输入,而Mn和Pb是由自然源输入的.     

溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段发育和内分泌干扰毒性

采用半静态水体暴露方式研究了水中溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段的发育毒性与内分泌干扰效应.结果表明,影响稀有鮈鲫胚胎孵化的LOEC (最低可观察效应浓度)>3.0μg/L;影响稀有鮈鲫仔鱼发育畸形和死亡指标的LOEC和NOEC (无可观察效应浓度)分别为1.0和0.33μg/L.低至0.04μg/L的溴氰菊酯暴露便可显著下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)表达量并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.11μg/L的溴氰菊酯暴露可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)和芳香烃受体基因(AhR1a)的表达量,并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.33μg/L的溴氰菊酯可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)、芳香烃受体基因(AhR1a、AhR1b、AhR2)的表达量,并诱导甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量的上调.上述作用浓度水平已经处于多个天然水体中溴氰菊酯的检出浓度范围,因此,关于水体残留溴氰菊酯对鱼类的内分泌干扰效应必须予以重视.     

小球藻强化餐厨废水处理效果及机理

利用小球藻对混凝出水进行处理,考察小球藻接种量对COD、DTP和TN去除率的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱、比表面积微孔分析仪分析小球藻形貌和组成结构的变化,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱研究餐厨废水中有机物成分的变化,探究小球藻降解餐厨废水的机理.结果表明:当小球藻接种量为25%时,COD和TN去除率最高(分别为79.73%和78.28%);当小球藻接种量为35%时,DTP去除率最高(85.55%).反应前的小球藻细胞表面相对光滑,反应后的小球藻细胞表面粗糙,比表面积增大,并粘附大量颗粒态物质;小球藻细胞表面的羧基、氨基和磷酸基团等官能团参与污染物的吸附沉淀;小球藻破坏了腐殖质结构,降低了腐殖质芳香性;小球藻在降解可溶性微生物副产物和类腐殖酸的同时,产生芳香类蛋白物质.     

外源碳氮输入对沟道底泥反硝化潜势与阈值影响——以宁夏引黄灌区排水沟为研究对象

采集宁夏引黄灌区排水沟道底泥,开展上覆水土柱培养试验,分别模拟0,5,10,20mg/L 4种外源氮输入梯度和0,100mg/L 2种外源碳输入梯度处理下沟道水质的变化情况.在水力停留培养47d内对上覆水NO₃^--N、NH₄⁺-N、DOC及反硝化速率进行测定,并计算氮素消纳量以评估底泥反硝化脱氮潜势与阈值.结果表明：上覆水NO₃^--N浓度随时间延长而降低（P<0.01）,且同时段内上覆水NO₃^--N浓度在外源碳添加较无碳源条件下显著降低（P<0.05）,试验末期NO₃^--N浓度在无碳源和添加碳源条件下分别下降52.1%,93.6%;添加碳源条件下上覆水NO₃^--N浓度在20d时已稳定至较低水平,而未添加碳源处理NO₃^--N浓度在试验47d后仍有较大消纳空间;无碳源和添加碳源条件下底泥反硝化氮素消纳量阈值分别为263.7,865.6μmol/L,氮素累积消纳量占培养柱体系内总氮量的比率随外源碳氮的增加而增大（P<0.05）,未添加碳源条件下反硝化过程可以消纳培养土柱体系内10.3%~11.4%的氮量,而在添加碳源后提高至17.7%~37.3%本研究可为引黄灌区农业面源污染高效治理提供科学依据.