藻毒素降解菌CQ5对MC-LR粗提液的降解动力学

针对近年来采用微生物法降解水体中的微囊藻毒素（microcystins,MCs）这一研究热点问题,以本课题组前期从太湖芦苇荡底泥中筛出的耐硼赖氨酸芽孢杆菌CQ5（Lysinibacillus boronitolerans）为考察对象,研究微生物对MC-LR的降解动力学.分别采用Logistic生长方程和Monod动力学方程构建菌株CQ5细胞生长动力学模型和MC-LR降解动力学模型.结果表明,菌株CQ5在以MC-LR粗提液为碳、氮源的无机盐培养基中的生长曲线符合Logistic生长模型,其中菌株生长环境承载量K为1.306,菌株生长平均速率r为0.1685,无量纲参数a为1.688;该菌株在6 d内可使MC-LR的浓度由14.12 μg·L-1降至1.57 μg·L-1,降解率达88.86%,其一级反应速率常数k为0.3698,半衰期t1/2为1.88 d;该降解过程中MC-LR浓度、菌株细胞密度和MC-LR降解速率3者间的偶合关系符合低浓度下的Monod模型,其中υmax/Ks为0.342;一级反应动力学方程式S=e2.648-0.3698t和Monod模型方程式S=14.12e-0.342Nt（N=1.08）均可模拟预测降解体系中的MC-LR浓度,二者的模拟结果高度一致.本文可为研究微生物降解MC-LR的机理和推动MC-LR降解菌的工程应用提供理论参考.     

北京地区PM2.5浓度影响因素及估算模型

为研究PM2.5与大气污染物浓度之间的关系以及气象条件对PM2.5浓度的影响,本文运用数学统计方法,对北京顺义区2016年1月—12月PM2.5及大气污染物和气象要素的数据资料进行分析并建立了北京顺义区PM2.5浓度的估算模型.双变量相关性分析的结果表明,PM2.5浓度与PM10、SO2、NO2、O3以及CO等大气污染物浓度与温度、湿度、压强和风速风向等气象条件间呈现强的相关性.建立了PM2.5与单因素拟合模型,其中PM10、NO2和CO与PM2.5浓度拟合模型的R2均大于0.6.识别了对PM2.5浓度有显著影响的二阶、三阶交互作用的因素交叉项.综合考虑单个影响因素与影响因素间交互作用的对PM2.5浓度的影响,采用因子分析方法并对提取的主成分进行回归分析,建立了拟合度R2为0.887的PM2.5浓度估算模型.     

芜湖市交通区表层土壤多环芳烃与黑碳研究

采集芜湖市交通区和对照绿地共40个表层土壤（0~5cm）样品.应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定样品中26种多环芳烃（PAHs）及甲基多环芳烃的浓度,应用化学热氧化法（CTO-375,BC_CTO）、湿化学氧化法（K₂Cr₂O₇/H₂SO₄,BC_Cr）分别测定样品中黑碳（BC）的含量,分析交通区表层土壤PAHs、BC的分布特征、影响区域、相互关系,并利用石油污染指标、多特征比值、正定矩阵因子分解法（PMF）对表层土壤样品中的PAHs进行来源解析.结果表明：表层土壤中PAHs、BC_Cr、BC_CTO的含量均值分别为3.63μg/g,10.23g/kg,2.93g/kg,浓度范围分别为0.075~28.76μg/g,3.78~27.13g/kg,1.07~10.36g/kg.土壤中PAHs、BC的浓度受距路远近影响,距路越近,浓度越高;且呈现出重要交通节点、路口 > 干路、支路 > 绿地的趋势,干支路无显著差异;车流量不是影响交通区土壤PAHs、BC浓度的决定因素,车辆的运行状态是其主导因素.土壤中PAHs以中高环为主.表层土壤中PAHs与两类BC都具有较好的相关性,对照绿地相关性不显著,表明BC对PAHs在土壤中的累积有重要影响,但受其他因素干扰.源解析表明表层土壤样品中PAHs主要来源于交通源.     

重复再生混凝土性能和环境影响研究

基于生命周期评价方法,考虑混凝土重复再生利用的环境影响分配,对重复再生混凝土的性能和环境影响进行研究,并基于功效系数法优化出混凝土最佳重复再生次数.研究结果表明,再生混凝土的坍落度,强度和电通量随着重复再生循环次数的增加而下降,经3次重复再生后,混凝土28d立方体抗压强度为33.3MPa,满足设计要求,而坍落度和电通量与普通混凝土相比,分别减小和增大了38.9%和85.7%;混凝土材料的生态效率随着混凝土重复再生次数的增加而提高,混凝土材料的GWP、CED和CMR的值均随着混凝土重复再生次数的增加而降低,降低幅度从高到低依次为：CMR > GWP > CED;综合考虑混凝土的坍落度,混凝土抗压强度、电通量、GWP、CED和CMR等6个指标,4种混凝土配合比情景中,混凝土总功效系数从高到低依次为：一次再生混凝土 > 二次再生混凝土 > 三次再生混凝土 > 普通混凝土.     

分层型水源水库沉积物需氧量特性

为探明分层型水源水库沉积物需氧量(SOD)特性及其影响因素,选取西安金盆水库主库区上覆水体流速较低的库心区及流速较高的入库口两处沉积物进行对比实验,估算水体不同扰动条件下沉积物需氧量,利用Biolog-Eco平板和三维荧光光谱(EMMs)技术从底栖微生物群落代谢活性和沉积物有机质两方面对取样点沉积物需氧量的差异性进行分析.结果表明,静止条件下,入库与库心沉积物在较高溶解氧时(约5 mg·L-1)的沉积物面积需氧量SOD5area分别为0.13 g·(m2·d)-1和0.36g·(m2·d)-1,库心约为入库的2.69倍.动态条件下,沉积物-水界面上覆水扰动增加使沉积物需氧量增加,沉积物耗氧动力学由一阶动力学方程逐渐向零阶动力学方程转变.入库与库心沉积物有机质含量分别为44.43 mg·g-1和45.12 mg·g-1,库心沉积物的可溶解性有机质(DOM)的总荧光强度约为入库的1.5倍.有机质含量更高的库心沉积物细菌群落代谢活性(以AWCD表征)更强,表明高含量有机质和较强细菌代谢活性是引起库心沉积物需氧量大的主要因素.将深层水库水体耗氧过程的研究结果与现有充氧曝气技术进行结合,可为提高曝气器充氧效率提供科学依据.     

蓄水期三峡水库香溪河沉积物-水系统营养盐分布特征

为研究蓄水期香溪河沉积物-水系统中氮磷营养盐的分布特征,于2016年在香溪河布点采样,分析沉积物-水系统氮、磷及有机质含量,探讨沉积物间隙水和上覆水营养盐\"源-汇\"特征,并对采样点位进行了聚类分析.结果表明,沉积物中ρ(TN)在河口处含量较高,在中下游区域较接近;ρ(TP)在上游区域明显高于中下游及河口;ρ(O.M.)呈现下游高上游低的分布特征,且各采样点在深度10cm的范围内,ρ(O.M.)的最大值超过了临界点(1.5%),存在一定的释放风险.上覆水的分布上,ρ(DTN)和ρ(DTP)均在干支流交汇处最大,且ρ(DTN)从河口至上游沿程递减,ρ(DTP)沿程变化不大,而间隙水中ρ(DTN)和ρ(DTP)的分布和上覆水体相反,在上游处最大,并从上游向河口处递减.研究期间5个采样点位的DTN、NH_4~+-N、DTP(除CJ点位外)均以\"源\"的方式向上覆水释放营养盐,而NO_3~--N和PO_4~(3-)-P则是一部分点位呈现为\"源\",一部分点位呈现为\"汇\",且氮素的\"源-汇\"过程较磷素更为强烈,这是因为蓄水期底部的氧化环境和干流水体的倒灌潜入深度和方式差异所致.结合聚类分析结果发现对于沉积物-水系统,CJ、1号、2号采样点特征相近,而3号和4号采样点特征相近.     

包埋活性污泥反硝化性能的快速提高及群落分析

为了快速提高以污水厂反硝化池污泥为菌源的反硝化包埋填料的活性,实现包埋固定化的工程化应用,探究包埋填料的微生物群落特性,采用批次实验研究不同碳氮比、温度、pH对包埋填料活性的影响,并采用高通量测序研究包埋填料的生物群落特性.结果表明,C/N为10、温度为30℃、pH为7.5±0.3时,经过7 d即可恢复5.37 mg·(g·h)~(-1)的初始活性.在C/N为10,温度为25℃,pH为8.0的最优培养条件下,15 d后比反硝化速率即增大15倍至80.17 mg·(g·h)~(-1)并实现稳定运行.SEM结果显示包埋填料内部存在大量利于传质的通道,内部的细菌呈团簇状生长良好.高通量测序表明,包埋填料中具有反硝化功能的Thauera和Thermomonas为优势菌属,所占比例分别为24.27%和8.23%,保证了反硝化填料脱氮的高效性.Thauera优势菌属和Thermomonas菌属在最优培养条件下快速增殖是填料活性快速提高的主要原因.     

基于高质量分辨率质谱仪研究上海城区秋季大气亚微米级颗粒物化学特性

利用先进的高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(High Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer,HR-To F-AMS),于2017年9月8日—2017年10月8日对上海市城区开展了亚微米级颗粒物化学组分、粒径及其污染来源的在线测量.结果表明,观测期间上海城区亚微米颗粒物质量浓度平均为(22.0±17.2)μg·m-3;其中,有机物是PM1的主要贡献者,平均占总颗粒物浓度的49.3%,硫酸根、硝酸根和铵根的占比分别为24.2%、10.5%和9.7%.上海城区亚微米级颗粒物中无机盐组分类(硝酸根,硫酸根和铵根)具有较为一致的粒径分布,峰值粒径主要集中在空气动力学粒径500~600 nm.有机物的粒径分布峰值位于空气动力学粒径400~500 nm,且在小粒径范围内有较高的有机物浓度,表明存在一定程度的一次排放.观测期间有机气溶胶呈现明显的多峰分布,硫酸根、铵根和氯离子呈白天低、夜间高的特点,而硫酸根和黑碳的日变化并不明显.基于高分辨率有机质谱计算得到上海城区有机气溶胶氧碳比(O/C)的平均比值为0.37;有机物与有机碳(OM/OC)的平均比值1.65.利用正矩阵因子解析(PMF)模型对有机气溶胶高质量分辨率质谱进行来源解析,得到4类有机气溶胶:HOA(还原态有机气溶胶)、COA(餐饮源有机气溶胶)、MO-OOA(高氧化性有机气溶胶)和LO-OOA(低氧化性有机气溶胶),分别占有机气溶胶总量的15%、20%、32%和26%,说明观测期间上海城区有机气溶胶主要来自二次气溶胶的贡献.     

林冠特征对城市森林斑块消减空气PM2.5质量浓度的影响

研究城市森林斑块消减空气PM_(2.5)质量浓度的能力,以及这种能力的主要影响因素,对改善城市空气环境具有重要的意义.本研究测定了南昌市典型城市森林斑块消减PM_(2.5)质量浓度的能力(PM_(2.5)AC),并分析了PM_(2.5)AC对城市森林斑块林分组成、冠层特征的响应.研究表明:南昌市城市森林斑块具有显著消减空气PM_(2.5)质量浓度的能力,其中针叶林斑块PM_(2.5)AC最高,达到9.15%,阔叶纯林最低3.82%;整体上春季PM_(2.5)AC最高,达到7.34%,冬季最低3.76%.城市森林斑块PM_(2.5)AC与林冠特征中的LAI(叶面积指数)显著正相关,与DIFN(天空开度)显著负相关,与斑块特征中的斑块面积、林分结构、斑块总叶面积显著正相关.通过综合分析,城市森林斑块总叶面积是主导PM_(2.5)AC的主要影响因素.     

鼠李糖脂强化生物滴滤塔去除乙苯废气效能及菌群结构研究

对添加表面活性剂鼠李糖脂后生物滴滤塔(BTF)去除乙苯废气的效能及滴滤塔中微生物16S r DNA高通量测序结果进行分析,探讨了鼠李糖脂对生物滴滤塔处理有机废气效能的影响机理.结果发现:鼠李糖脂在浓度为21.6 mg·L~(-1)时对微生物生长的促进作用尤为明显,BTF2(添加鼠李糖脂)和BTF1(对照)在挂膜启动期间生物量都呈现出逐渐增加的趋势,添加鼠李糖脂的BTF2在第35 d时生物量比BTF1增加了39.62 mg·g-1.BTF2的挂膜启动时间比BTF1缩短了5 d,并且系统挂膜稳定后对乙苯废气的去除率提高了12%.BTF1和BTF2的微生物群落组成基本相同,主要优势菌群是变形杆菌门.在BTF1系统中,变形杆菌门占62.3%;在BTF2系统中,变形杆菌门占81.9%.在属水平上,BTF1下层系统的主要优势菌属占45.7%,在BTF2下层系统主要优势菌属占73.4%.研究表明,在BTF系统中添加鼠李糖脂可以促进优势菌的富集生长,缩短系统启动挂膜时间,强化BTF系统对乙苯的降解,并提高BTF的去除效率和稳定性.