Heavy metal availability and impact on activity of soil microorganisms along a Cu/Zn contamination gradient

All the regulations that define a maximum concentration of metals in the receiving soil are based on total soil metal concentration. However, the potential toxicity of a heavy metal in the soil depends on its speciation and availability. We studied the effects of heavy metal speciation and availability on soil microorganism activities along a Cu/Zn contamination gradient. Microbial biomass and enzyme activity of soil contaminated with both Cu and Zn were investigated. The results showed that microbial biomass was negatively affected by the elevated metal levels. The microbial biomass-C （Cmic）/organic C （Corg） ratio was closely correlated to heavy metal stress. There were negative correlations between soil microbial biomass, phosphatase activity and NH4NO3 extractable heavy metals. The soil microorganism activity could be predicted using empirical models with the availability of Cu and Zn. We observed that 72% of the variation in phosphatase activity could be explained by the NH4NO3-extractable and total heavy metal concentration. By considering different monitoring approaches and different viewpoints, this set of methods applied in this study seemed sensitive to site differences and contributed to a better understanding of the effects of heavy metals on the size and activity of microorganisms in soils. The data presented demonstrate the relationship between heavy metals availability and heavy metal toxicity to soil microorganism along a contamination gradient.     

8种常见农药对海胆胚胎各发育期的急性毒性

为初步探讨农药对海胆胚胎的急性毒性效应,以虾夷马粪海胆(Strongylocentyotus internedius)为实验材料,研究了8种常见农药--草甘膦(Glyphosate)、百草枯(Paraquat)、异菌脲(Iprodione)、代森锰锌(Mancozeb)、三唑醇(Triadimenol)、霜霉威(Propamocarb)、百菌清(Chlorothalonil)和速克灵(Procymidone)对海胆胚胎各发育期(二细胞期、四细胞期、上浮囊胚期、原肠期、棱柱幼体期、四腕幼虫期)的半数效应浓度(EC50),并分析了正辛醇/水分配系数(LogP)与EC50的关系.结果显示:1)8种农药对海胆胚胎各发育期均具有一定的急性毒性,以四腕幼虫期为例,8种农药的EC50值分别为草甘膦(3.99mg·L-1)>百草枯(10.38mg·L-1)>代森锰锌(20.77mg·L-1)>速克灵(55.42mg·L-1)>霜霉威(56.09mg·L-1)>异菌脲(86.29mg·L-1)>三唑醇(273.20mg·L-1)>百菌清(647.38mg·L-1).2)LogP与EC50呈现一定的正相关性,即随着LogP的增加,各农药对海胆胚胎的抑制率逐渐降低.     

需求视角的中国能源消费氮氧化物排放研究

基于经济投入产出生命周期评价(EIO-LCA)模型构建了中国1990—2010年能源消费氮氧化物完全排放矩阵,从需求的角度分析了氮氧化物排放在部门和不同需求间的分布结构,并通过情景模拟深入探讨了最终需求结构变化对氮氧化物排放的综合影响和拉动效应,以期探索中国氮氧化物减排的多元化途径.研究结果显示,1990—2010年中国氮氧化物排放总量从878万t上升到2398万t,历年来由工业部门拉动产生的氮氧化物占总量的比重高达70%左右;由最终消费拉动的氮氧化物排放比重逐年下降,资本形成和出口拉动的氮氧化物排放比重逐年上升.氮氧化物排放强度则从47.0 kg·万元-1降至6.0 kg·万元-1,其中,能源和交通部门的排放强度最高.通过情景模拟可以看出,提高最终消费比重,扩大内需有利于氮氧化物总量减排,尤其是对工业部门的减排效果显著.实现氮氧化物总量减排目标,要求在技术进步之外,积极寻求多元减排措施,以强化减排效果,突出能源和交通等重点部门的氮氧化物防治体系建设,并通过扩大内需优化最终需求结构以促进工业部门氮氧化物减排.     

矿山强酸性多金属污染土壤修复及麻疯树植物复垦条件研究

采用温室盆栽实验,研究了在不同剂量(质量分数分别为0、0.10%、0.25%、0.5%和1.0%)石灰石改良条件下,大宝山矿强酸性多金属不同污染程度土壤中麻疯树的生长状况和吸收金属特征,并探讨了麻疯树在酸性土壤中生长的抑制因素和石灰石改良适宜剂量.研究表明,在低污染酸性土壤中,Cu和Pb的高活性可能是抑制麻疯树生长的主要因素;而在高污染酸性土壤中,Cd、Cu、Zn等金属的高活性及由强酸引起的Al毒也可能是抑制麻疯树生长的主要因素;石灰石通过提高土壤pH值和降低多金属的生物有效态含量,促进了麻疯树在低污和高污土壤中的生长,其最佳剂量分别为0.25%和0.5%;石灰石可以不同程度地降低麻疯树地上部和地下舔的Cd、Cu、Pb、Zn和Al含量,同时随石灰石用量的增加,其金属含量基本呈降低趋势;麻疯树地下部金属含量高于地上部,且石灰石对麻疯树地下部金属(除Cd外)含量降低幅度较地上部大.因此,种植麻疯树与石灰石改良是联合修复大宝山矿酸性多金属污染土壤的有效措施之一.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

三江平原泥炭沼泽孔隙水甲烷浓度变化动态及其影响因子

湿地土壤孔隙水甲烷浓度变化动态对于揭示湿地碳循环过程具有重要作用.于2012年和2013年对三江平原毛苔草泥炭沼泽不同土壤深度孔隙水甲烷浓度的季节变化动态进行监测,并分析了其关键影响因子.结果表明:植物生长季孔隙水甲烷浓度呈单峰变化趋势,不同土层甲烷浓度峰值(80.45~490.95μmol·L-1)主要集中在湿润的生长季末,但年际间存在显著差异;从土壤剖面来看,土壤融通之后,孔隙水中甲烷浓度随着土壤深度的增加而增加;土壤表层(5 cm和10 cm)甲烷浓度主要受到株高(R2=0.6,p=0.005)和土壤充水孔隙率(R2=0.36,p=0.01)的影响,而深层(20~40 cm)甲烷浓度主要受到土壤温度等因素的综合影响.研究还表明,表层土壤孔隙水甲烷浓度能够解释生长季甲烷排放通量变化的26%~60%,而且短期的极端降雨事件可能不会对甲烷浓度以及甲烷排放产生即时影响,而是出现大约一周的延迟(time lag)现象,这主要取决于实际土壤湿度.     

生活垃圾填埋场甲烷自然减排的新途径:厌氧与好氧的共氧化作用

采用暴雨过后垃圾填埋表层30～60 cm的覆土、表层1.5 m以下的垃圾,以及刚刚开挖出来的9年矿化垃圾进行硫酸盐还原菌阳性反应试验,结果表明生活垃圾填埋体不同填埋层都存在不同数量级的硫酸盐还原菌,且底层矿化垃圾中的硫酸盐还原菌的数量最多,表层覆土中最少.颗粒大小比例为50%:50%的垃圾样品表现出最佳的甲烷好氧与厌氧...     

微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的研究之二——以聚合氯化铁(PFC)为絮凝剂

试验研究了微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的工艺特征和效果.试验结果表明,微涡旋絮凝-逆流气浮工艺去除水中腐殖酸时,在聚合氯化铁(PFC)的最佳投药点0.62 mmol·L-1(Fe3 )下,出水水质符合纳滤膜系统预处理单元的要求,而且该工艺需要PFC絮凝剂的量较低.该预处理系统与纳滤系统组合的集成工艺可以使水中的腐殖酸有机物浓度大大降低,且含TQ56-36FC型纳滤膜的流程1比含M-N1812A型纳滤膜的流程2效果好.前者出水的TOC值可达0.48 mg·L-1,CODMn值为0.64～0.69mg·L-1,UV254值为0,且有95%以上的脱盐率.后者出水的TOC值为0.61～1.00mg·L-1,CODMn值为0.72～0.97mg·L-1,UV254值为0～0.0109,脱盐率很低.另外,尽管保安过滤/活性炭预处理有利于纳滤膜出水水质的提高,但活性炭柱的存在也降低了纳滤膜对有机物的去除率.动态实验结果表明,该集成工艺在本试验中运行周期为72h.水中颗粒物粒度分布表明,原水、絮凝后和气浮出水中颗粒物粒度分布的中位直径(d50)分别为2～5 μm、21 μm和16μm;经过保安过滤器或保安过滤器/活性炭柱,水样中的颗粒物的d50为0到几个μm;经过纳滤膜后,出水基本无颗粒物.初步研究表明,微涡旋絮凝过程中投药量对絮体的分形维数有着显著影响.     

内蒙古某灌域表层土壤六氯环己烷空间分布特征及影响因素

为修复灌区内土壤有机氯农药污染,降低六氯环己烷对土壤环境的危害,对内蒙古某灌域表层土壤进行采样,利用气相色谱测定50个土壤样品中六氯环己烷及其异构体的含量,并利用ArcGIS空间分析技术确定表层土壤中六氯环己烷的分布状况。样本中六氯环己烷的检出率为96%,各样本中六氯环己烷的浓度范围为未检出～23.0 ng/g,平均浓度为4.4 ng/g。4种异构体含量平均值顺序为γ-六氯环己烷>δ-六氯环己烷>β-六氯环己烷>α-六氯环己烷。灌域东北部和西南部残留浓度较高,并由这2个方向向中部地区逐渐递减,表层土壤中的六氯环己烷分布受土壤黏粒量、不同种植种类和灌溉水源的影响较大。虽受人类耕作的影响,但表层土壤中的六氯环己烷污染水平相对较低。     

地下岛式地铁站台火灾时全封闭屏蔽门开启模式研究

为研究4种屏蔽门开启模式下地下岛式站台火灾时排烟效果,本文采用大涡模拟进行计算,研究的开启模式包括开启两侧共4个端门、开启两侧首尾活动门及中间活动门和开启一侧所有活动门、开启两侧所有活动门。着重研究站台危险高度和楼扶梯口处烟气温度、CO浓度、可见度以及顶棚烟气温度。研究发现火灾发展阶段开启两侧屏蔽门首尾及中间活动门的排烟效果最好,火灾稳定阶段开启一侧所有活动门排烟效率较高,开启两侧所有活动门虽然能够加大烟气流出开口,但是排烟效果最差。