环境生物技术

环境生物技术作为一门新兴边缘学科在解决环境污染问题上具有很大的潜力。主要介绍了环境生物技术在各方面的研究应用进展 ,并指出环境生物技术的发展趋势和应用前景     

电力行业水-能耦合关系研究综述

电力行业消耗了全球约8%的水资源,电力生产与输配过程中消耗的能源与水资源之间的相关关系被定义为电力行业水-能耦合关系.本文从电力行业水耗和节水潜力研究、电力生产与水资源空间分布匹配研究、电力行业水-能耦合关系与其他环境问题的关系研究三个角度对国际上相关文献的研究内容、研究方法和主要结论进行梳理.研究结果表明：冷却技术选择对电力行业的水-能耦合关系影响较大,电力生产的需水量与各地水资源禀赋在空间上不匹配,电力行业水-能耦合系统管理体系尚未建立且面临迫切的实际需求.     

20世纪初以来沂蒙山区森林植被动态及其对气候变化的响应——基于遥感和树轮的研究

遥感能够直接反映植被生长信息,但目前观测时间较短;树轮资料可以弥补遥感手段的不足,但往往缺乏与植被生长状况（如植被生产力）的直接关联。已有研究往往计算不同植被指数指标和树轮指数的相关性,并基于此来重建长时间尺度的植被动态信息。但基于相关性所选取的指标在不同地区存在较大差异,不利于空间对比研究。以沂蒙山区为研究区,选取能够有效表征植被年初级生产力的生长季NDVI累积值指标,利用Bootstrap法建立了其与树轮宽度的关系,重建了20世纪初期以来植被动态时间序列,并分析了变化特征及其与气候变化的关系。结果表明：沂山地区生长季NDVI累积值的多年平均值为7.36,低于蒙山和塔山地区;蒙山地区植被状况呈现好转趋势,特别是20世纪90年代之后植被好转趋势更加明显,而塔山和沂山地区植被无显著变化。小波分析结果表明研究区植被动态存在较显著的2 a、4 a或8 a尺度的周期变化,与生长季帕尔默干旱指数及平均温度的周期变化相一致,但干旱指数与植被动态具有更高的相关性。本研究综合运用树轮与遥感技术发展了长时间尺度植被动态时间序列重建方法,有助于更好地理解植被动态及其对气候变化的响应。     

黄河兰州段沉积物对水体中萘的吸附行为及影响

为研究典型有机污染物在黄河兰州段沉积物的吸附规律及影响,以黄河兰州段的沉积物为供试样品,选择萘（naphthalene）为代表性有机污染物,采用批量试验法研究了污染物萘在黄河沉积物上的吸附动力学、吸附热力学、初始质量浓度、pH、离子强度、粒径等影响因素以及解吸动力学.结果表明:黄河沉积物对萘的吸附动力学更符合准二级动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附（0~4 h）和慢吸附（4~8 h）两个阶段,在8 h左右达到平衡;Freundlich模型能较好地拟合热力学吸附特征.在25~45℃的温度范围内,E（吸附平均自由能）为0.288~0.316 kJ/mol（< 8 kJ/mol）,吸附过程中,ΔGθ（吉布斯自由能）小于0,ΔSθ（熵变）与ΔHθ（焓变）均大于0,说明萘在黄河沉积物上的吸附是一个自发的混乱度增大的吸热过程,且以物理吸附为主.影响因素分析结果显示,随着沉积物粒径的增大,萘在其上的吸附量逐渐减小;增大吸附体系中的离子强度时,萘在沉积物上的吸附过程受到抑制;当萘初始浓度增大时,吸附量增加;酸性条件抑制吸附过程,碱性环境促进吸附过程;黄河沉积物对萘的解吸量远小于吸附量,存在解吸滞后现象.研究显示,萘在黄河沉积物中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程同时受到沉积物粒径和溶液的pH和离子强度的影响.      

纳米银对胶州湾西北部海区及河口区沉积物反硝化能力和功能基因丰度的影响

在胶州湾西北部海区和大沽河河口区选择S站和E站2个研究站位,现场采样带回实验室进行模拟培养,研究纳米银对沉积物反硝化能力、反硝化酶活性及功能基因丰度的影响.将不同剂量(0、135、1 350 mg·L~(-1))的纳米银添加至由表层沉积物和原位底层海水组成的培养体系中培养6 d,测定其在不同时间内NO_3~-和NO_2~-含量、NO_3~-还原酶和NO_2~-还原酶活性、反硝化功能基因narG和nirS相对丰度的变化,探讨纳米银对不同区域沉积物反硝化过程的影响和可能的作用途径.结果表明,纳米银胁迫对2个站位沉积物NO_3~-和NO_2~-的还原能力、NO_3~-和NO_2~-还原酶活性及narG和nirS的基因丰度均具有明显的抑制效应,纳米银浓度越高,抑制程度越强,并会导致NO_2~-累积量的增加;纳米银对NO_2~-还原酶的抑制程度明显大于NO_3~-还原酶,对功能基因nirS的抑制程度明显大于narG;纳米银胁迫对NO_3~-还原过程的影响主要通过对功能基因的抑制作用,而对NO_2~-还原过程的影响主要是通过对还原酶活性的抑制作用;纳米银对胶州湾西北部海域反硝化能力、NO_3~-还原酶和基因丰度的抑制程度大于大沽河河口区.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

Co(Ⅱ)活化过氧乙酸降解有机染料研究

采用Co(Ⅱ)活化过氧乙酸(PAA)降解有机染料,主要评估了Co(Ⅱ)/PAA体系的氧化性能并考察不同因素对酸性橙(AO7)脱色的影响.结果表明:Co(Ⅱ)/PAA体系能有效脱色有机染料,其氧化能力与Co(Ⅱ)/PMS体系相当并优于Fenton体系. AO7的脱色效果随PAA和Co(Ⅱ)浓度的升高而升高,其中,[Co(Ⅱ)]_0为0.01 mmol·L~(-1)、[PAA]_0/[AO7]_0为4/1时,反应60 min可使92%的AO7脱色.弱酸或中性的环境有利于AO7的脱色,存在Cl-和HA时不利于AO7的脱色.采用抑制剂抗坏血酸、叔丁醇、甲醇等实验方法,推测Co(Ⅱ)/PAA体系中产生的CH_3COO·和CH_3COOO·是对AO7起主要降解作用的自由基.紫外可见光谱分析表明,该自由基主要攻击AO7分子中的偶氮键及萘环结构,从而达到AO7脱色效果.     

基于眼动试验的煤矿禁止类安全标识位置有效性研究

安全标识作为一种安全管理手段已得到普遍应用,但在煤炭企业实际应用中并未完全发挥其应有作用。为了研究煤矿禁止类安全标识放置的有效性,首先,通过构建眼动试验平台进行试验,选取煤矿井下皮带运输、井口等图片作为模拟场景;其次,将场景中安全标识区域作为兴趣区域,采集不同被试的注视点个数、首次进入时间等数据;最后,运用SPSS 20.0软件和统计方法分析试验采集的数据。结果表明,安全标识有效的设置位置为编号(2)(上中)和编号(5)(正中)。     

高锰酸盐复合药剂预氧化缓解超滤膜藻类污染的中试研究

通过中试试验考察了高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化强化混凝/沉淀/超滤的组合工艺的除藻效能以及PPC预氧化对藻类引起的膜污染的缓解作用,并对其机理进行了探讨.试验结果表明,投加0.6mg·L-1PPC能使预处理阶段对藻类的平均去除率提高约28%.组合工艺处理高藻水时,PPC预氧化通过强化预处理,降低膜表面的污染负荷,对藻源污染物引起可逆和不可逆污染均具有一定的缓解作用.化学清洗试验结果表明,碱洗对超滤膜TMP恢复效果远远强于酸洗,因而有机物是超滤膜处理高藻水时的主要污染物质.     

青鱼ERRα的克隆、序列分析、组织表达及其对不同EDCs暴露的响应

内分泌干扰物质(EDCs)可以通过多种通道影响鱼类的生长、发育和繁殖, 而雌激素相关受体(ERR)是一类目前没有引起足够重视的潜在致毒信号通道. 本研究克隆了青鱼(Oryzias latipes)ERRα mRNA全序列, 并通过实时定量RT-PCR方法对其在不同组织中的表达和不同EDCs暴露下的响应进行了分析.发现青鱼ERRα与其它脊椎动物ERRα氨基酸序列有较高的同源性,特别是DNA结合结构域(DBD)在从鱼类到哺乳类动物的进化过程中高度保守, 配体结合结构域(LBD)序列与哺乳动物的LBD有66.4%～67.0%的序列相同. 青鱼ERRα与青鱼雌激素受体ERα、ERβ和雄激素受体ARα、ARβ的DBD氨基酸数相同, 且有较高序列相似性, 但LBD的长度和序列差异较大. 青鱼ERRα基因有5个外显子组成,位于第14号染色体. 青鱼ERRα基因在各组织中广泛表达,其中在性腺、脑、脾脏、眼和肠中表达较高,且在雌雄性腺中差异表达,表明其在雌雄性别分化和性腺发育中发挥调控作用. 暴露200 ng/L炔雌醇(EE2)、200 ng/L雌酮(E1)、200 ng/L己烯雌酚(DES)、 100 μg/L阿特拉津(AT)和200 ng/L雌二醇(E2)后, 青鱼精巢中ERRα mRNA水平分别显著下降至对照组的0.54、　0.56、　0.61、　0.63和0.65倍(p<0.05), 但暴露1 μg/L三丁基锡和1 μg/L三苯基锡后上升至对照组的1.34和1.35倍(p>0.05),表明ERRα可能参与外源EDCs影响鱼类性别分化和性腺发育的过程. 此外,在青鱼ERRα基因上游没有发现类似哺乳动物ERRα基因上游的类固醇激素反应元件半位点, 说明鱼类ERRα基因的调控模式与哺乳类存在差异.