流域水质目标管理技术研究(Ⅰ)——控制单元的总量控制技术

对国内外水污染防治技术体系进行了归纳总结,系统地介绍了美国水质管理技术——TMDL计划的技术框架和特点,指出TMDL对我国水质目标管理的借鉴意义. 在“以人为本,保护水生态”以及“分类、分区、分级、分期”理念的指导下,构建了以保持水生态系统健康为目标的流域水质目标管理技术体系,阐述了该体系的内涵和特点,研究了面向控制单元的总量控制技术方法,对水环境生态分区、水质标准体系的建立、水污染控制单元的选取、实际和允许负荷量的计算、污染负荷分配等关键技术进行了探讨,最后就如何实现流域水质目标管理体系提出了建议.       

微氧条件下自养-异养联合反硝化工艺的电子平衡分析

自养-异养联合反硝化(integrated autotrophic and heterotrophic denitrification,IAHD)工艺可以同时进行硫化物,硝酸盐和有机物的降解,作为工业废水处理的关键单元近年来受到广泛关注.引入微量氧气作为电子受体的微氧技术已被证明是强化IAHD运行效能的有效策略.本研究关注于IAHD工艺的电子平衡计算并发现了IAHD生物反应器在微氧条件下运行时利用有限的硝酸盐可将硫化物和乙酸盐完全转化去除.在IAHD序批实验中,当电子缺失率达到峰值55. 1%时,硫化物、硝酸盐和乙酸盐去除效率和去除速率均最高.进一步的硫化物氧化间歇实验表明,电子得失不平衡现象发生在生物硫化物氧化过程中,当氧气含量为5 m L和10 m L时,电子缺失率分别为18. 7%和38. 2%. Illumina微生物群落测序结果表明,Thiobacillus、Thauera、Mangroviflexus和Erysipelothrix为硫氧化过程的主要占优属,其中Thiobacillus的相对丰度随着电子缺失率的增加而增加.本研究揭示了微氧条件下电子受体缺失现象与强化的IAHD运行效能之间的潜在联系,并为深入探讨硫、氮和有机碳的代谢机制提供了新的研究视角.     

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

富阳地区水资源自然支持力分析评价

以富阳地区为例,采用主成分分析法,寻找出影响水资源自然支持力的主要驱动因子;再根据富阳地区某一时段内的水资源量(因变量)与其驱动力(自变量)之间存在的线性关系,利用统计资料,对可能引起水资源自然支持力变化的各种驱动力因子进行多变量分析。得出,对富阳地区水资源自然支持力影响较大的指标是水资源可利用量、地表水资源量、地下水资源量、水资源的剩余开采程度和化学需氧量。从计算结果可以看出:富阳地区的水资源自然支持力总体来看在逐年减弱,原因在于近年来富阳地区造纸行业异军突起,用水量急剧加大,总污水排放量增多,使得水资源支持力系统变得越来越脆弱。最后,针对目前的水资源现况提出了一些提高富阳地区水资源自然支持力的措施。     

西南岩溶地区生态系统完整性分析

生态系统完整性不仅反映了环境干扰下生态系统维持最优化运作和良性发展的能力,也反映了为人类社会提供有价值产品和服务的能力。本文以生态系统完整性的视角,从耗散结构和生态系统结构、过程、服务功能方面分析了岩溶生态系统的特点,表明岩溶生态系统完整性也是潜在脆弱的,随着生态的逐渐退化,生态系统完整性逐渐损失。作为人类作用胁迫下的终态,岩溶土地石漠化的发生和加剧代表着岩溶生态系统完整性的丧失,石漠化治理及生态恢复过程则是生态系统完整性逐渐恢复的过程。     

稀土/Y分子筛多相催化电解氧化深度去除渗滤液中难降解有机物

采用浸渍和焙烧法制备了以Y分子筛为载体的几种稀土催化剂,并用玻璃纤维包埋催化剂形成反应床体,构建稀土多相催化电解氧化体系,探索这一体系对垃圾渗滤液中难降解有机物的去除效果.同时,以COD值为控制指标,考察了焙烧温度、浸渍液金属离子浓度、稀土元素种类对电催化活性的影响.最后,用SEM和XRD等手段对催化剂的微观结构、表面形貌进行了表征,并与稀土/γ-Al2O3催化剂的电催化活性和结构进行了比较.结果表明,Y分子筛中引入稀土元素后没有破坏Y分子筛的晶体结构,稀土/Y分子筛催化剂的表面并没有检测到稀土氧化物的物相,稀土/γ-Al2O3催化剂的表面形成了明显的稀土氧化物衍射峰;稀土/Y分子筛催化剂的最佳制备条件为焙烧温度400℃,浸渍液中金属离子质量分数1%～3%,负载金属为铈;所制备的稀土/Y分子筛催化剂具有良好的电催化活性和稳定性,其活性高于稀土/γ-Al2O3催化剂.     

长期定位施肥对土壤生理转化菌群的影响

针对哈尔滨黑土28 a长期定位施肥现状进行土壤生理转化菌群测试分析,采用稀释平板法和MPN法测定不同施肥处理土壤的微生物各生理群的数量.结果表明:施肥处理的土壤微生物多样性指数最高,微生物种类多,群落结构较复杂,同不施肥处理之间的土壤微生物群落结构组成存在显著差异.     

乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在室外天然水中的非生物降解及其影响因素

在亚热带冬、夏两季室外自然光照和温度条件下,研究了环境浓度下乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在河水和海水基底中的非生物降解(水解+光解)行为,并结合室内实验研究了非生物降解的影响因素.室外实验结果表明,冬季(气温12.30—26.98℃,平均17.47℃)乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在河水中的非生物降解半衰期(t1/2)为64—131 d、水解t1/2为105—346 d、光解t1/2为159—410 d,海水中非生物降解t1/2为89—193 d、水解t1/2为77—277 d、光解t1/2为417—630 d;夏季(气温20.77—30.37℃,平均27.22℃)3种目标农药在河水中非生物降解t1/2为4—20 d、水解t1/2为7—54 d、光解t1/2为7—32 d,海水中非生物降解t1/2为10—50 d、水解t1/2为23—67 d、光解t1/2为17—192 d.目标农药在海水中的残留持久性远高于河水;超纯水条件下,光解在目标农药的非生物降解中占主导地位;河水中的光解速率快于海水.室内实验发现,硝酸盐促进了3种目标农药的水解,同时对乙草胺和丁草胺的光解也起到促进作用;p H升高促进了异丙甲草胺的水解和光解速率,但是抑制了丁草胺的水解和乙草胺、丁草胺的光解;腐殖质添加浓度为10 mg·L-1和20 mg·L-1时促进了3种目标农药的水解,但在浓度达30 mg·L-1时则抑制了乙草胺的水解及异丙甲草胺的光解.总体而言,3种目标农药在实际水环境中的降解半衰期均较长,其降解机理和毒性效应值得进一步研究.     

Characteristics of plankton Hg bioaccumulations based on a global data set and the implications for aquatic systems with aggravating nutrient imbalance

• Hg bioaccumulation by phytoplankton varies among aquatic ecosystems. • Active Hg uptake may exist for the phytoplankton in aquatic ecosystems. • Impacts of nutrient imbalance on food chain Hg transfer should be addressed. The bioaccumulation of mercury (Hg) in aquatic ecosystem poses a potential health risk to human being and aquatic organism. Bioaccumulations by plankton represent a crucial process of Hg transfer from water to aquatic food chain. However, the current understanding of major factors affecting Hg accumulation by plankton is inadequate. In this study, a data set of 89 aquatic ecosystems worldwide, including inland water, nearshore water and open sea, was established. Key factors influencing plankton Hg bioaccumulation (i.e., plankton species, cell sizes and biomasses) were discussed. The results indicated that total Hg (THg) and methylmercury (MeHg) concentrations in plankton in inland waters were significantly higher than those in nearshore waters and open seas. Bioaccumulation factors for the logarithm of THg and MeHg of phytoplankton were 2.4–6.0 and 2.6–6.7 L/kg, respectively, in all aquatic ecosystems. They could be further biomagnified by a factor of 2.1–15.1 and 5.3–28.2 from phytoplankton to zooplankton. Higher MeHg concentrations were observed with the increases of cell size for both phyto- and zooplankton. A contrasting trend was observed between the plankton biomasses and BAF_MeHg, with a positive relationship for zooplankton and a negative relationship for phytoplankton. Plankton physiologic traits impose constraints on the rates of nutrients and contaminants obtaining process from water. Nowadays, many aquatic ecosystems are facing rapid shifts in nutrient compositions. We suggested that these potential influences on the growth and composition of plankton should be incorporated in future aquatic Hg modeling and ecological risk assessments.     

乙草胺对蛋白核小球藻的毒性效应研究

乙草胺是我国使用量最大的除草剂之一,在水体中广泛存在。已有研究证明,乙草胺对人类、老鼠和鱼类具有毒害效应,而关于其对浮游植物影响的研究较少。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为模型,使用1～10 000μg·L~(-1)的乙草胺对其进行7 d的暴露实验,考察小球藻生长性能、叶绿素含量、光合作用产氧量以及光合作用相关基因(pbsA、rbcL和rbcS)表达的变化。结果表明,较低浓度的乙草胺可刺激蛋白核小球藻生长,而较高浓度乙草胺则会抑制其生长;并且乙草胺会通过影响小球藻叶绿素的含量而影响光合作用产氧量;小球藻光合作用相关基因pbsA、rbcL和rbcS表达大多显著上升,这可能是对乙草胺胁迫响应的反馈调节。研究表明,乙草胺会对蛋白核小球藻的生长及光合作用产生影响。