An approach to calculating allowable watershed pollutant loads

To improve the management of discharge pollutants loads in the reservoirs’ watershed, an approach of the allowable pollutants loads calculation and its allocation, based on the water environment model, was proposed. Establishment of the approach framework was described at first. Under the guidance of this framework, two major steps were as follows: modeling and scenario analysis were involved and should be applied to support the decision of discharge loads management; Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) model was selected as the kernel model in this framework. In modeling step, spatial discretization for establishing cell map in model, data preprocessing, parameter calibration and uncertainty analysis (which is considered as the significantly relevant factor of the margin of safety (MOS)), were conducted. As a result of the research, the model-based approach presented as a combination of estimation and precise calculation, which contributed to scenario analysis step. Some integrated modules, such as scenario simulation, result analysis and plan optimization were implemented as cycles in the scenario analysis. Finally, allowable pollutant loads under various conditions were calculated. The Chaihe Reservoir in Liaoning Province, China was used as a case study for an application of the approach described above. Results of the Chaihe reservoir water quality simulation, show good agreement with field data and demonstrated that the approach used in the present study provide an efficient and appropriate methodology for pollutant load allocation.     

草甘膦与镉复合胁迫对玉米幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

为了探讨草甘膦(PMG)与重金属镉(Cd)复合胁迫对作物(玉米幼苗)生长的影响作用机制。通过温室盆栽试验,分别进行了不同浓度的PMG单一处理(浓度分别设计为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))和不同浓度的PMG(浓度分别为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg~(-1))与浓度5 mg·kg~(-1)Cd2+的复合处理。采用分光光度法和连续激发式荧光仪分别对玉米幼苗抗氧化酶(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量、荧光动力学曲线及相关参数进行了测定。结果表明,单一和复合胁迫分别在PMG浓度为1.25~5 mg·kg~(-1)、1.25~2.5 mg·kg~(-1)时,玉米幼苗通过增大抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,清除积累过多的活性氧自由基,提高叶绿素含量的合成,加大光合作用速率,促进玉米幼苗的生长;单一和复合胁迫分别在PMG浓度为5~20 mg·kg~(-1)、2.5~20 mg·kg~(-1)时,由于玉米幼苗积累了过多的膜脂过氧化物,导致抗氧化系统损坏,阻碍叶绿素含量的合成,同时也损害了PSII的功能(MO、φPO、ΨO、φEO、φDO、ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、DIO/RC、PIABS),导致玉米幼苗光合作用受到抑制,阻碍幼苗的生长。研究表明,草甘膦单一胁迫和与重金属镉复合胁迫,对玉米幼苗酶活性及光合作用的影响,均随处理浓度的升高表现为双阶段性,低浓度促进,高浓度抑制;与同浓度的PMG单一处理相比,Cd2+的存在,加大了PMG单独存在时的损害作用,使得玉米幼苗对PMG胁迫的敏感浓度点从5 mg·kg~(-1)降低到2.5 mg·kg~(-1)。     

微囊藻毒素-LR对雄性黑斑蛙精巢中CYP46A1,CYP2H2和CYP2G1 mRNA表达的影响

微囊藻毒素-LR(microcystin-LR,MC-LR)是分布最广泛和毒性最强的一种微囊藻毒素,对水生动物造成潜在的健康威胁。大量科学研究证实,动物体中的细胞色素P450酶(CYP)参与内源性物质及外源毒性物质的代谢过程。为探究两栖动物生殖器官中的CYP酶对低剂量MC-LR生殖毒效应的调节作用,选择雄性黑斑蛙(Rana nigromaculata)为受试动物,采用静态置换法和体内暴露方法,分别暴露于0、0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR溶液0、7和14 d;用实时荧光定量PCR方法检测精巢中CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1的mRNA表达水平。结果表明,暴露于0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR 14 d后,CYP46A1在mRNA水平分别上调了1.86、1.65和1.22倍,CYP2H2在mRNA水平分别上调了4.62、1.80和1.04倍,CYP2G1的mRNA水平分别上调了2.63、2.16和1.56倍。MC-LR在1μg·L~(-1)剂量下暴露7 d后,CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1 mRNA水平均出现显著上调。上述研究表明,微囊藻毒素对黑斑蛙精巢3种CYP基因在mRNA水平上都存在低剂量刺激效应。低剂量MC-LR能诱导黑斑蛙精巢中CYP46A1转录水平变化,促进胆固醇转化为24S-羟化胆固醇,潜在破坏雄性黑斑蛙精巢中胆固醇水平的平衡; MC-LR也能够诱导精巢中CYP2H2和CYP2G1转录水平的变化,潜在调节CYP2H2和CYP2G1转录水平,进而影响MC-LR的代谢作用。     

FRP约束钢筋混凝土柱中钢筋屈曲行为研究

通过FRP约束钢筋混凝土柱的单向和往复轴压试验,研究了外包FRP的断裂应变、刚度、以及加载方式对钢筋屈曲性能的影响。采用了两种不同的纤维材料:CFRP和PET FRP,二者具有不同的断裂应变(CFRP1.5%;PET FRP5%)。在试验分析的基础上,发展了考虑FRP侧向约束作用的弹性地基梁模型,该模型能够较好地分析FRP约束钢筋混凝土柱中钢筋屈曲行为。基于弹性地基梁模型和试验数据,提出了考虑FRP侧向约束作用的钢筋屈曲经验模型。并将该模型通过二次开发的方法写入OpenSees数值分析平台,对FRP约束RC柱的往复轴压行为进行数值分析,分析结果与试验结果吻合较好。研究成果可为精确分析FRP约束钢筋混凝土结构的抗震性能提供有力的工具。     

植物根系分泌物研究方法评述

根系分泌物是植物与土壤微环境进行物质、能量和信息交流的重要媒介,对根系分泌物数量、种类的研究是植物营养、化感作用、环境修复等研究领域的重要内容。目前,根系分泌物研究中应用的收集方法主要有溶液培收集、土培收集、基质培收集和连续性根系分泌物收集系统等;分离纯化方法主要有树脂法、衍生化与萃取法、层析法和分子膜与超速离心法;检测方法有生物活性测定方法和仪器分析方法。文章结合实例综合论述了这些根系分泌物收集、分离纯化以及测定的方法,为研究者找到合适的根系分泌物研究方法提供参考。     

Development of pretreatment protocol for DNA extraction from biofilm attached to biologic activated carbon (BAC) granules

The biologic activated carbon (BAC) process is widely used in drinking water treatments. A comprehensive molecular analysis of the microbial community structure provides very helpful data to improve the reactor performance. However, the bottleneck of deoxyribonucleic acid (DNA) extraction from BAC attached biofilm has to be solved since the conventional procedure was unsuccessful due to firm biomass attachment and adsorption capacity of the BAC granules. In this study, five pretreatments were compared, and adding skim milk followed by ultrasonic vibration was proven to be the optimal choice. This protocol was further tested using the vertical BAC samples from the full-scale biofilter of Pinghu Water Plant. The results showed the DNA yielded a range of 40 μg·g^-1 BAC (dry weight) to over 100 μg·g^-1 BAC (dry weight), which were consistent with the biomass distribution. All results suggested that the final protocol could produce qualified genomic DNA as a template from the BAC filter for downstream molecular biology researches.     

江安河水质特征分析及治理对策研究

采用综合评价与分类评价相结合的方法,分析江安河水质特征,旨在发现影响河流水质的主要污染物和污染源,为江安河水污染防治争水责源利用提供科学依据.2011年10月对江安河全段水质进行了统一标准监测,监潮项目有氨氮、总磷、COD、浊度,共4个项目;2012年4月再一次对江安河全段进行监测,并增加测量其水体中几种重金属含量.总体上,上游和中游断面均属清洁水质,下游断面属污染水质.河流综合污染指数、营养盐类污染指数、重金属污染指数均沿流程顺序增高.主要污染物为化学需氧量、氮磷类污染物.上游多为农业灌溉区,中下游污染较为严重,其中生活源、工业源排放的污水是影响江安河水质的主要污染源.     

水质总磷总氮在线自动监测技术的研究

通过优化国内外水质总氮总磷的手工和自动监测方法及设计参数,研究了基于紫外催化-过硫酸钾氧化分光光度法的在线监测技术,设计了紫外线加强氧化-消解反应器和20通道自动校准与自动进样集成控制系统。该技术与国家标准监测方法相比大大提高了总磷总氮氧化率和消解速度,实现了在较低温度和常压条件下水质总磷总氮的快速、安全和稳定的在线自动监测,具备了良好的市场推广应用前景。     

浑河沈阳段“十一五”水环境建设技术对策的探讨

浑河是沈阳市水系的水脉,也是沈阳市建设与发展的命脉。“十一五”期间,沈阳市对浑河实施的大规模综合整治,实现了浑河水环境由“厌氧型严重污染水体”向“好氧型轻度污染水体”的转变。对于“十一五”浑河水环境的建设,则应以水质升级达标和生态环境建设为目标,重在“污染控制与水质改善”“水资源保护与开发利用”和“生态环境保护与建设”三个方面取得新突破和新成果。     

土壤重金属污染及其修复研究

土壤重金属污染是环境和土壤科学研究者近年来研究的热点问题。在此综述了土壤重金属污染的来源及其赋存形态,介绍了各种修复方法,提出生物修复是今后重金属污染治理技术的发展方向。