上海郊区稻田氮素流失研究

通过测坑和大田小区试验，研究了上海郊区稻田氮素排水流失和渗漏流失的特征、相关因素和流失负荷。结果表明，稻田综合排水TN为6.55mg／L，流失负荷为16．68kg／hm^2，以铵态氮为主，稻田氮素的排水流失负荷为16．68kg／hm^2。稻田渗漏水氮浓度与前茬作物有关，草莓和蔬菜高，麦茬低，TN为5．73mg／L，渗漏负荷为22．92kg／hm^2，其中硝态氮占50％左右。稻田氮素总流失负荷占稻季化肥用量的13．23％。测坑和大田试验都证明，施用有机肥可较多地减少稻田氮素流失量。     

浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

上海城市生态系统健康评价

从城市生态系统健康的内涵出发,采用压力、状态、响应机制构建出城市生态系统健康指标体系框架;运用主成分分析确定出主要指标及权重;并针对目前此类研究中指标评价标准的不确定性问题,建立模糊优选评价模型,从时间纵向上判断城市生态系统的走势;利用所建立的评价方法,以上海城市生态系统为例,最终筛选出3大类25项敏感性评价指标体系进行评价。评价结果表明：从1996-2002年间,上海城市的生态系统健康指标由0.37缓慢上升至0.46,表明上海城市自然生态环境与社会、经济发展的协调性在逐渐加强,但健康改善的程度并不显著,部分指标有所恶化,与2005年城市规划目标值0.72相比,系统现阶段离社会期望值还有很大的差距。本研究为上海城市进一步的生态规划提供可靠的背景状况和研究依据。     

典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移

兽用抗生素的广泛使用以及畜禽粪污还田资源化利用是农田土壤抗生素污染的重要来源,而抗生素在土壤中的迁移特性对生态环境具有潜在风险.为分析典型磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,采用室内土柱淋溶实验研究了磺胺甲基嘧啶(SM)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和甲氧苄啶(TMP)在稻田土中的淋溶规律,模拟了不同淋溶时间、不同污染程度和不同降雨p H对3种磺胺类抗生素在稻田土中纵向迁移的影响.结果表明,在雨水冲刷下,3种磺胺类抗生素的淋溶迁移性为TMPSMSM2.随淋溶时间的增长和污染程度增加,磺胺类抗生素纵向迁移能力增强,进而增加其向地下水迁移的风险.3种磺胺类抗生素在酸雨作用下更容易在土壤中吸附.     

典型雌激素在水稻土中的吸附特征及高岭土和猪粪DOM对吸附的影响

畜禽粪污还田资源化利用的同时,带来了雌激素类物质污染风险,而吸附特性决定了雌激素的土壤环境风险和生物可利用性.为掌握雌激素在土壤中的吸附特性,采用批吸附室内模拟实验研究了典型雌激素雌酮(E1)、雌二醇(E2)和炔雌醇(EE2)在水稻土中的吸附动力学和热力学特征,以及掺杂高岭土和添加猪粪溶解性有机质(DOM)对土壤吸附雌激素的影响.结果表明,E1、E2和EE2的吸附动力学均符合拟二级反应动力学方程(R20.997),热力学特征可用Freundlich吸附等温式描述(R20.990).总体水平上,高岭土掺杂比例与3种雌激素土壤吸附能力呈显著正相关(P0.05),且随掺杂比例的增加,拟合曲线趋于线性.随猪粪DOM添加量增加,E1和EE2的吸附系数(KF)减小,而E2的KF值出现先增大后减小的现象.综合分析表明,高岭土能促进土壤对雌激素的吸附,且氢键作用和游离羟基是增强吸附的重要原因;而猪粪DOM会降低土壤对雌激素的吸附,从而增加雌激素从土壤迁移到地表水和地下水中的风险.     

氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

不同作物对土壤中Ni的富集特征及低累积品种筛选

为探究镍(Ni)污染土壤中农作物食用安全性并筛选出低累积作物品种,以青椒(Capsicum annuum L.)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、豇豆(Vigna unguiculata L.)、菠菜(Spinacia oleracea L.)、花菜(Brassica oleracea L.)、青菜(Brassica chinensis L.)、水稻(Oryza glaberrima L.)、小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了土壤中不同质量分数(126、200、350、500、650、800mg·kg~(-1))Ni作用下不同作物生物量变化及可食部分Ni富集特征,建立不同种类作物与土壤Ni含量相关关系,探讨不同作物对应的土壤Ni安全限量值,筛选Ni低累积作物品种。结果表明:(1)随着土壤中Ni含量增加,作物地上部分生物量表现为先增加后减少,黄瓜、青菜耐受性最强,花菜耐受性最差;(2)不同作物可食部分Ni富集系数表现为:小麦(0.032)花菜(0.026)青菜(0.021)水稻(0.020)豇豆(0.014)菠菜(0.006 5)青椒(0.005 4)黄瓜(0.004 2);(3)作物可食部分Ni含量与土壤中Ni含量都呈极显著正相关(P0.01),相关系数大小表现为:豇豆(0.972)花菜(0.965)青椒(0.948)菠菜(0.938)黄瓜(0.926)小麦(0.728)青菜(0.721)水稻(0.700);(4)不同作物对应的土壤Ni安全限量值大小为:黄瓜(561 mg·kg~(-1))菠菜(513 mg·kg~(-1))青椒(439 mg·kg~(-1))花菜(203 mg·kg~(-1))豇豆(196 mg·kg~(-1))青菜(190 mg·kg~(-1))水稻(147 mg·kg~(-1))小麦(105 mg·kg~(-1))。依据作物对土壤中Ni的耐受性、富集能力及土壤安全限量值,筛选出黄瓜、青椒、菠菜为Ni低累积品种。该研究为通过农艺技术措施调控作物Ni积累提供依据,对上海轻中度Ni污染复垦土地实施作物替代种植,保障作物食用安全具有重要意义。     

接种量对猪粪与稻秸混合厌氧发酵的影响

以新鲜沼液为接种物,研究了接种比(接种物与发酵原料TS比例)分别为1.2%、2.4%和4.8%条件下猪粪和稻秸混合干法厌氧发酵的产气特性,分析了发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、p H、TS、SCOD的变化情况。结果表明:各处理发酵过程中均出现两次产气高峰,沼液接种处理组比对照组提前12 d迎来第二次产气高峰;接种比为1.2%的处理组平均单位TS产气率最大,达到315 m L/g-TS,分别比对照组、接种比为2.4%和4.8%的处理组高6.06%、11.31%和3.62%;各处理发酵体系稳定时甲烷含量均达到80%以上。总体来说,适量的接种物能够提高单位TS产气率,增大产气峰值,并加速产气过程,但对总产气量无显著影响。     

水溶性农药稻田流失特性研究

通过大田试验和测坑试验,研究了水溶性农药的稻田流失特性及其影响因素,在此基础上得到了杀虫单和乐果的稻田流失量。结果表明:杀虫单的稻田排水流失量为208.0g·hm-2,渗漏流失量为222.0g·hm-2,总流失量为其稻季用量的14.3%;乐果的稻田排水流失量为238.5g·hm-2,渗漏流失量为160.8g·hm-2,总流失量为其稻季用量的13.4%。     

功能化金属有机骨架材料对水中痕量磺胺氯哒嗪的吸附行为及其机理

近年来,抗生素的大量使用对生态环境和人类健康构成了严重威胁.抗生素去除技术开发引起了人们的广泛关注.本研究制备了4种具有良好水热稳定性的锆基金属骨架有机材料(UiO-66,UiO-66-NH_2,UiO-66-Cl和UiO-66-NO_2),通过比较4种材料对水中痕量磺胺氯哒嗪(SCP)的吸附性能,从中筛选出最佳吸附剂,进而探究了温度、pH、共存阴离子、腐殖酸和可再生性等因素对其吸附性能的影响,探讨了作用机制.研究结果表明,功能基团的引入提升了金属骨架有机材料对SCP的吸附性能,其中氨基的引入效果最为显著(去除率从11.62%提升至71.12%),这主要是由于氢键的作用;UiO-66-NH_2对SCP的吸附符合拟二级动力学,温度的升高抑制了吸附的进行,pH=6时吸附效果最好;Cl-和SO_4~(2-)对UiO-66-NH_2吸附性能起到了抑制作用,而腐殖酸影响较小;CO_3~(2-)的水解导致路易斯酸碱反应,从而极大地干扰了SCP的吸附过程;UiO-66-NH_2经过四次循环使用后,SCP去除率下降不到10%.本研究为采用功能化金属有机骨架材料去除水中污染物提供了新思路.