土壤团聚体制备方法对其稳定性及固碳潜力评价的影响研究

为探讨不同土壤团聚体制备方法对评价城市土壤固碳潜力的影响,本研究采集北京市两种典型的不同利用类型土壤—城市绿地土壤和城郊农田土壤,分别采用干筛法和湿筛法制备土壤团聚体,对其团聚体组成、有机碳含量以及稳定碳同位素特征进行了解析.结果表明:干筛法制备的机械稳定性团聚体均以>0.25mm的大团聚体为主(城市绿地土壤:69.80%;农田土壤:71.36%);而湿筛法制备的水稳性团聚体均以<0.25mm微团聚体为主(城市绿地土壤:57.70%;农田土壤:52.14%).红外光谱解析发现,不同制备方法下,两类土壤中微团聚体中均是稳定有机碳比活性有机碳相对含量高;北京城郊农田土壤中稳定芳香碳的相对含量较多,而脂肪碳相对含量较少;城市绿地土壤则具有相反特征,说明城市绿地土壤中有机碳具有更高活性易在一定条件下被释放.结合稳定碳同位素比值解析发现,湿筛制备方法下¹³C在<0.053mm团聚体颗粒组中富集,更符合土壤团聚体胚胎发育模型,说明在土壤固碳潜力研究中,湿筛法比干筛法制备团聚体更具有实际评价价值,本研究为进一步评价我国城市土壤的固碳潜力具有参考意义.     

Understanding the risks of mercury sulfide nanoparticles in the environment: Formation, presence, and environmental behaviors

Mercury (Hg) could be microbially methylated to the bioaccumulative neurotoxin methylmercury (MeHg), raising health concerns. Understanding the methylation of various Hg species is thus critical in predicting the MeHg risk. Among the known Hg species, mercury sulfide (HgS) is the largest Hg reservoir in the lithosphere and has long been considered to be highly inert. However, with advances in the analytical methods of nanoparticles, HgS nanoparticles (HgS NPs) have recently been detected in various environmental matrices or organisms. Furthermore, pioneering laboratory studies have reported the high bioavailability of HgS NPs. The formation, presence, and transformation (e.g., methylation) of HgS NPs are intricately related to several environmental factors, especially dissolved organic matter (DOM). The complexity of the behavior of HgS NPs and the heterogeneity of DOM prevent us from comprehensively understanding and predicting the risk of HgS NPs. To reveal the role of HgS NPs in Hg biogeochemical cycling, research needs should focus on the following aspects: the formation pathways, the presence, and the environmental behaviors of HgS NPs impacted by the dominant influential factor of DOM. We thus summarized the latest progress in these aspects and proposed future research priorities, e.g., developing the detection techniques of HgS NPs and probing HgS NPs in various matrices, further exploring the interactions between DOM and HgS NPs. Besides, as most of the previous studies were conducted in laboratories, our current knowledge should be further refreshed through field observations, which would help to gain better insights into predicting the Hg risks in natural environment.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱除废手机PCB表面元器件的方法研究

通过微生物法实现废手机PCB基板与其表面元器件分离,并探究最佳的工艺条件.采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,以下简称A.f菌）脱除废手机PCB表面元器件,研究结果表明,经接种处理,浸出3d后,PCB表面元器件有少量脱除;浸出5d后,PCB表面元器件大部分可被脱除,仍有个体较大的元器件未被脱除;浸出7d后,PCB表面元器件被完全脱除;未接种对照组中PCB表面元器件未发生脱除.通过ICP-OES测得A.f菌作用7d的浸出液中含有大量的金属离子,而这些金属离子是构成元器件与PCB衔接处焊脚的主要组成成分,其中Ni、Zn、Al通过A.f菌作用后以离子形态进入浸出液中,焊脚中的单质Sn通过A.f菌作用后转化为离子态进入浸出液中,在浸出液中又迅速形成含锡沉淀物,在浸出第1d浸出液中Sn离子含量急速下降.通过设置不同浸出条件的单因素实验,结果表明：当培养基初始pH值为1.0,固液比为3：50,接种量为15%,温度为30℃,转速为125r/min时,A.f菌脱除手机PCB表面元器件效果最佳.浸出7d后,PCB表面元器件可被完全脱除.     

不同城市PM2.5对易感小鼠线粒体损伤的影响

采集太原市冬季大气细颗粒物（PM_2.5）,选取4周、4月、10月龄C57BL/6雌性小鼠,采用咽后壁滴注的方法用3mg/kg（体重）PM_2.5暴露4周.此外,分别采集太原市、北京市、杭州市和广州市4个城市的冬季PM_2.5,将10月龄小鼠暴露其中.采用荧光定量PCR技术检测心脏组织中细胞色素C氧化酶亚基I（co1）、IV（co4）和ATP合酶（ATP6）以及核转录因子pgc-1α、nrf1和tfam的mRNA转录水平.结果发现,太原市PM_2.5暴露后,10月龄小鼠心脏组织中co1、co4和ATP6以及核转录因子pgc-1α、nrf1和tfam的mRNA水平与对照组相比均显著升高.但4周和4月龄小鼠中上述基因表达则未见明显差异.10月龄小鼠暴露于不同城市PM_2.5后,杭州PM_2.5暴露可引起小鼠心脏组织中co1、co4、ATP6、pgc-1α、tfam的mRNA表达上升.北京PM_2.5暴露可引起小鼠心脏组织中co1、ATP6和tfam的mRNA表达显著上升;广州PM_2.5暴露则未见上述任何基因表达的显著改变.研究表明,太原市PM_2.5对易感小鼠心脏线粒体氧化磷酸化的影响最大,其次是杭州市和北京市,而广州市的影响最小.     

长江经济带生态系统格局特征及其驱动力分析

为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力,采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征,并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明:①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主,三者共占92.63%;上、中游以林地为主;下游城镇化率最高,分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表,快速城镇化特征显著;贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大,农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力,贡献率为65.49%,表现出“下游为重心,向中上游蔓延”的特征,下游贡献率为77.51%,但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游;生态保护与恢复政策为第二大驱动力,贡献率为17.64%,上游贡献为25.90%.研究显示,保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.      

基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为,于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究,并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明:辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39,属于中等变异,高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs;利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为,Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放,沉积物是二次释放源;Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（?）在海水-沉积物之间接近平衡状态,5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集,沉积物是汇;有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示,7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1,2,3-cd]芘）和DbA（二苯并[a,h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.      

准东煤炭产业区周边土壤重金属污染与健康风险的空间分布特征

以新疆准东煤炭产业区周边土壤重金属为研究对象,土壤按照0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm分层取样,共采集156个土壤样品,测定了Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As共6种重金属含量,采用污染负荷指数（PLI）和美国环保署的健康风险模型评价了不同土壤深度重金属污染程度和对人体的健康风险,进一步利用多元统计分析、地统计分析和GIS技术研究了评价结果的差异显著性、空间变异结构和分布格局,并利用交叉验证方法检验了预测精度. 结果表明,Zn、Cu、Pb的含量范围为46.06~48.00、18.37~19.271、11.30~13.29 mg·kg^-1,与新疆背景值相比均未超标;Cr、Hg、As的含量范围为80.29~85.42、0.06~0.07、30.64~31.52 mg·kg^-1,与新疆背景值相比均超标,且超标率为60%以上;研究区土壤污染负荷（PLI）大小顺序为PLI_{0~10 cm}（1.35）> PLI_{20~30 cm}（1.28）> PLI_{10~20 cm}（1.25）,属于轻度污染;非致癌风险（HI）大小顺序为HI_{0~10 cm}（2.53E-01））> HI_{20~30 cm}（2.48E-01）> HI_{10~20 cm}（2.43E-01）,不存在非致癌健康风险;致癌风险（TCR）大小顺序为TCR_{0~10 cm}（2.81E-05）> TCR_{20~30 cm}（2.80E-05）> TCR_{10~20 cm}（2.74E-05）,存在可接受的致癌风险;方差分析得出不同土壤深度PLI、HI和TCR显著性水平分别为0.863、0.134、0.056,表明差异不显著;地统计分析表明,0~10 cm土壤深度Zn、Cu和As含量高值区位于产业区附近及其北部,Pb含量高值区组合成明显的“V”形高值带,Hg含量高值区位于中南部,Cr含量高值区以各产业区为中心向四周辐射状递减;PLI、HI和TCR高值区均位于研究区西北和东北方向,PLI随土壤深度增加中度污染区域逐渐减小,HI和TCR随深度增加高值区面积无明显变化. 总之,人口聚集的6个产业区附近及北部为重金属污染程度和人体健康风险高值区,特别是Cr、Hg、As污染程度较严重,As对人体健康风险贡献率最大,应当引起重视.     

日本污水处理厂的监测探讨

探讨了日本滋贺县湖南中部净化中心化验室水质分析管理、在线仪表管理、监测数据分析利用和相关监测试验.介绍了化验室水质分析项目,常用水质分析仪器的维护管理,工艺在线仪表监测管理,以及常用在线仪表的维护管理等内容.揭示了溶解氧、氧化还原电位、五日生化需氧量污泥负荷、污泥龄、好氧污泥龄和PAC添加量等监测数据的综合分析利用有助于提高脱氮除磷效率和节约运行成本.指出相关监测试验是提升运行管理水平的重要手段.     

北京市冬季雾霾天人体呼吸高度PM2.5变化特征对气象因素的响应

依据实测北京冬季人体呼吸高度PM_(2.5)质量浓度、湿度、风速、风向、温度数据,利用相关性分析、非线性回归分析、统计分析,分别探讨轻中度空气污染天、一次重污染过程,气象因子对PM_(2.5)质量浓度生成、变化的影响.结果表明:1轻中度污染天,若温度较低、日平均风速较小,湿度大时,湿度是影响PM_(2.5)质量浓度变化的决定性因素;而温度、风速、湿度均较大时,PM_(2.5)质量浓度变化受三者共同作用;当风速、湿度、温度均较小时,PM_(2.5)质量浓度变化主要受前两者影响.这反映出,人体呼吸高度的PM_(2.5)质量浓度变化对气象因子微小变化响应极为敏感.2一次空气质量从良到重度污染的过程中,PM_(2.5)质量浓度积累主要是由于空气湍流较弱、加之湿度大导致的,此外白天西北风、东北风较大,但持续时间短,而夜间东南风、西南风风速较小,持续时间长,也有利于污染物的累积.3短时微小量降雪使温度降低、空气湿度增加,不仅不能降低PM_(2.5)质量浓度,反而使其上升了72%,造成颗粒物浓度的跃升现象.4短时风速较大,风速达到2.0 m·s~(-1),持续2 h,虽然在一定程度上降低局地PM_(2.5)质量浓度,但并不能彻底改变空气质量状况.只有当风速大于3.5 m·s~(-1),且持续4 h以上,才能够迅速地扩散空气中的细颗粒物,空气质量由重度污染转变为优.     

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.