人工湿地系统对不同分子量有机物的去除研究

以超滤膜法分析了生物预处理+人工湿地工艺系统对不同分子量有机物的去除效果。结果表明,系统进水中有机物分子量分布呈现"两头大,中间小"且以大分子量有机物为主的特点,该工艺对进水中各分子量区间的有机物均有良好的去除效果,尤其对常规污水处理工艺难以去除的0.5kD的小分子有机物去除效果显著,平均去除率达80%以上,这使出水中产生致突变物和消毒副产物的机率降低,从而使出水水质的安全性大大提高。     

利用改进的SOS/umu方法检测水处理过程中污染物的遗传毒性效应

SOS/umu遗传毒性测试方法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,但是目前已报道方法的实验周期长达17 h,给实验操作带来了不便,因此亟需对常规方法进行改进。建立了测试周期可小于8 h(2 h预培养,4.5 h暴露培养) 的SOS/umu快速测定方法之后,应用改进后的方法对5种典型遗传毒性物质, 4-硝基喹啉1-氧化物(4-NQO)、丝裂霉素C(MMC)、甲磺酸甲酯(MMS)、2-氨基蒽(2-AA)和苯并芘(BaP)进行测定,结果表明,改进后的SOS/umu方法对4-NQO、MMC、MMS、2-AA和BaP的检测限分别为0.013±0.0031、0.031±0.0028、229.18±60.51、2.29±1.22和1.28±0.0698 μmol·L^-1,优于或者相当于报道方法。采用经典方法和改进后的方法对全国两个地区6个环境水样的遗传毒性进行测定,结果表明,两种方法检测出的6个环境水样的遗传毒性强度无显著性差异。另外,将研究方法应用于北方某市甲乙两个水厂原水、出厂水和管网水的遗传毒性评价,结果表明,两个水厂的原水、出厂水和管网水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO当量浓度(TEQ4-NQO)在0.0012 μg·L^-1至0.0129 μg·L^-1之间;加入鼠肝微粒体酶系统(S9)后,仅有乙水厂的管网水检测出极其微弱的遗传毒性效应。以上研究结果表明,改进后的SOS/umu快速测定方法能够实现在短时间（8h）内完成环境化合物及环境样品的遗传毒性检测,为筛选和评价化合物和复杂环境样品的遗传毒性提供了更为快捷的手段。     

老化玉米秸秆生物炭对碱性农田土壤氨氧化作用的影响

为探明老化(自然老化、高温老化、冻融循环老化)玉米秸秆生物炭对黄土高原碱性农田土壤氨氧化作用的影响,以玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭为对照,在分析不同材料基本特性的基础上,将其按2%(质量比)与土壤充分混匀,开展为期85 d的室内静态土壤培养实验,研究土壤氨氧化速率、氨氧化细菌数量、无机氮含量和p H的动态变化。结果表明,将玉米秸秆400℃热解制成生物炭后,其p H增大4;与新鲜玉米秸秆生物炭相比,老化作用(自然老化、高温老化和冻融循环老化)使生物炭的p H分别降低0.30、0.50和0.99,表面羧基数量分别增加0.031、0.236和0.376 mmol·g~(-1),比表面积分别增大3.43、2.19和0.99 m~2·g~(-1)。室内培养实验表明,碱性农田土壤的氨氧化作用主要源自微生物氧化。土壤培养1周以后(稳定期),同一采样时间点,与玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭相比,自然老化、高温老化和冻融循环老化玉米秸秆生物炭均提高了土壤的氨氧化速率(分别介于95.4~138.1、112.6~152.0和137.8~167.8 nmol·g~(-1)·h~(-1))和氨氧化细菌数量(分别介于3.16×10~5~6.65×10~5、3.55×10~5~7.06×10~5和3.35×10~5~8.01×10~5 g~(-1)),促进程度表现为冻融循环老化生物炭高温老化生物炭自然老化生物炭。在整个培养过程中,各处理土壤NH_4~+-N含量随培养时间延长呈降低趋势,NO_3~--N和NO_2~--N含量呈增加趋势。该研究有助于加深理解老化玉米秸秆生物炭还田对碱性农田土壤氨氧化作用的影响,对土壤氮肥生物有效性的提高有指导意义,可为生物炭在黄土高原地区的农业工程应用提供理论借鉴。     

SMBR-IVCW系统处理高浓度综合污水

为了提高污水处理的质量和效率,将高效的生物处理技术--膜.生物反应器(SMBR)与生态净化技术--复合垂直流人工湿地(IVCW)进行有效复合而成的SMBR-IVCW复合系统应用于高浓度综合污水的高效处理与回用中.通过对不同水力负荷组合条件下SMBR-IVCW系统对污染物净化效果的比较,得到了该复合系统的较好水力组合条件.结果表明,SMBR-IVCW具有良好的净化功效及稳定性,SMBR单元在有机物的去除、硝化作用中起到主要贡献,而IVCW单元在反硝化脱氮、深度除磷等方面进一步补充,两者的有机结合能充分发挥各自的优势,并得到了较优的水力负荷组合条件:SMBR为1000L·d-1,IVCW为375mm·d～;在该条件下.SMBR-IVCW系统总停留时问为19.22h.处理后出水中CODcr、TP、NH 4-N浓度分别为11.0、0.086、0.44mg·L-1,均可达地表水环境质量Ⅲ类标准(GB 3838.2002).SMBR-IVCW系统在此类污水处理方面具有良好的潜力.     

能值分析理论在耕地可持续利用评价中的应用研究——以南京市为例

评价指标体系是耕地可持续利用评价研究的难点,正确选择评价理论与方法,构建科学、合理的评价指标体系,为正确认识耕地利用的可持续性及制定相应政策提供理论与实践依据。文章引入能值理论,在传统评价方法基础上对耕地利用中物流、能流等以太阳能值为统一衡量标准,建立新的指标体系,并对南京市1995~2004年的耕地利用进行评价。结果表明,研究时段内南京市耕地利用是向可持续方向发展的,且其可持续利用经历了两个阶段:①1995~1998年可持续性下降阶段,综合系数从1995年的1逐渐下降到1998年的0.9570;②1998~2004年可持续性上升阶段,综合系数逐年上升到2004年的1.1123。与传统评价方法相比,引入能值理论后的评价结果更能全面、客观地反映耕地利用的可持续状况。     

优化施肥模式对我国热带地区水稻-豇豆轮作系统N2O和CH4排放的影响

选择海南典型的水稻-豇豆轮作系统进行氧化亚氮(N_2O)和甲烷(CH_4)排放的原位监测,探究不同施肥模式下该系统土壤温室气体排放特征.试验设当地常规施肥对照(CON)、优化施肥量(OPT)、有机无机配施(ORG)、缓控肥替代优化(SCOPT)及不施氮对照(CK)共5个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个种植季土壤N_2O和CH_4排放,并估算增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,各处理水稻季N_2O累积排放量为0. 19～1. 37 kg·hm~(-2),相较于CON处理,优化施肥处理N_2O减排50%～86%;豇豆季N_2O累积排放量为1. 29～3. 55 kg·hm~(-2),除ORG增加14%,其他处理减排16%～59%.各处理水稻季CH_4累积排放量为4. 67～14. 23 kg·hm~(-2),CK、OPT和ORG处理分别较CON增加116%、22%和102%,而SCOPT减少了29%;豇豆季CH_4累积排放量为0. 03～0. 26 kg·hm~(-2),期间出现CH_4吸收.比较两个作物季和休闲期对农田土壤直接排放的温室气体GWP的贡献率,豇豆季在CH_4排放极低的情况下,仍有44. 7%～54. 5%的占比;两种温室气体比较中,N_2O对GWP的贡献率为66. 7%～77. 2%. SCOPT处理的GWP和两季作物GHGI均显著低于CON处理.3个优化施肥处理中,SCOPT的增产减排效果最显著,为最优的施肥方案.     

毛细管柱气相色谱法测定环境空气中1,2-二氯乙烷

采用毛细管柱气相色谱法测定环境空气中的1,2-二氯乙烷,用活性碳吸附,二硫化碳解析,FID检测器分析.方法在0 mg/L～311mg/L范围内线性良好,当采样体积为20 L时,最低检出质量浓度为0.006 mg/m3,标准溶液平行测定的RSD≤2.2%,加标回收率为98.4%～101%.     

天津典型河流沉积物潜在毒性的离体生物效应评价

采用成组离体生物效应标记方法,包括鼠肝癌细胞H4IIE 测试、双杂交酵母测试和SOS/umu 测试,对天津地区的北塘排污河、永定新河和大沽排污河沉积物样品进行潜在的生物毒性筛选和评价.结果表明,3 条河流沉积物中芳烃受体效应以2,3,7,8-四氯代二毒性当量(TEQ)表示为19~1227ng/kg;类雌激素效应以17β-雌二醇当量表示为40~6203ng/kg;直接、间接遗传毒性以诱导率表示分别为1.1~3.7 和1.0~2.2.与国内外相关研究比较发现,3 条河流均存在芳烃受体活性物质、类雌激素物质和遗传毒性类物质相当水平的累积,重点污染河段为北塘排污河出口闸、永定新河的唐津高速路桥河段、大沽排污河的巨葛庄和唐港桥2 个河段.同时,永定新河的上游和北塘排污河的上游分别存在较高的芳烃受体效应和类雌激素效应.     

密云水库不同封育年限灌丛群落结构及演替规律

灌丛群落为华北土石山区常见的次生植被类型,揭示其演替规律对明确北京区域森林动态及经营管理具有重要意义.采用样线调查方法,选择封育5、7、10和15 a的4个地段,进行10 m×10 m样地调查.运用空间代替时间数据处理方法,分析了灌丛群落的物种重要值、生物多样性指数、群落均匀度指数、生态优势度指数以及单位面积生物量变化情况.结果表明:随着封育年限的递增,灌丛先锋阳生性优势种重要值下降,阴生性和乔木树种重要值上升;封育到第7年时,乔木加入演替序列,到第15年时开始构建乔木层片;群落生态优势度指数降低,均匀度指数上升,灌丛植被向生物多样化和生态稳定的方向演替;研究区内植被潜在演替序列为:荆条Vitex negundo var.heterophyllax酸枣Ziziphus jujuba var.spinosa灌丛→三裂绣线菊Spiraea trilobata灌丛→山杨Populus davidiana×椴树混交林→蒙古栎Quercus mongolica林.