北京市4种不同污水处理系统中病原菌变化研究

采用定量PCR技术,对北京市4种不同污水处理系统中大肠杆菌、军团菌和沙门氏菌随工艺及四季的数量变化进行了追踪研究,以评估病原菌的去除效果及污水回用的健康风险.结果发现,大肠杆菌在夏季进水和出水中的浓度分别在107~108copies·m L-1和105copies·m L-1左右;G-A/O系统对大肠杆菌的去除率最高,平均去除率达99.88%.军团菌在4个污水处理系统中进水浓度为104~105copies·m L-1,出水浓度约为104copies·m L-1,其在剩余污泥样品中浓度较高,达到105~106copies·m L-1.沙门氏菌进水浓度较低,为102~103copies·m L-1,且其在多个工艺段样品中未检出.季节变化对于病原菌的去除具有较大影响.研究表明,大肠杆菌在各污水处理系统中均可检出,且其分布具有一定的季节性,夏季的进出水中浓度相对较高;而军团菌和沙门氏菌浓度在各工艺中则并未呈现出明显的季节性变化.G-A/O系统对3种细菌的整体去除效果最为稳定,去除率较高.大肠杆菌在污水处理厂的出水及剩余污泥中浓度仍然较高,此外,冬季出水中也能检测到沙门氏菌的存在,因此,污水处理厂的出水和污泥排放仍存在一定的生态和健康风险.     

近30a气候变暖对宁夏植被的影响

研究气候变暖对中国北方农牧交错带植被活动的影响,将有助于地方政府在气候变化背景下科学开展植被恢复和生态保护。利用1982—2013年NOAA-VHP数据,基于Mann-Kendall检验、重新标度极差分析和集合经验模态分解等方法,研究了气候变暖对宁夏植被活动的影响。结果表明,宁夏近30 a的辐射亮温增温趋势明显,温度状态指数在1995年前后发生突变,由气候波动期转向持续增暖期;归一化植被指数的线性增长趋势显著(P0.01),上升幅度为0.012/10 a,植被状态指数在1990年前后发生突变,由植被退化转向持续恢复。植被状态指数与温度状态指数的相关性分析得出,在1995年之前气候变暖对宁夏植被活动的影响不明显,但1995年之后气候变暖对宁夏植被活动有明显促进作用,影响强度由强到弱依次是秋季、冬季、春季和夏季;引起这一变化的原因有两点,一是1995年为气候转向暖干的突变点,二是宁夏从20世纪90年代中后期开始实施了一系列的扬黄灌溉开发和生态治理工程,明显地改变了区域植被的分布格局与类型。     

鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降典型藻类的动力学研究

为了探讨鄱阳湖水动力条件改变引起的悬浮颗粒物浓度变化可能导致的鄱阳湖浮游植物群落结构的变化,本文研究了鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降3种典型藻类的动力学过程.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象、鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,使用混凝试验搅拌仪模拟动力学条件,在颗粒物投加量为20 mg·L-1时分别研究了静置沉降时间、扰动强度和扰动时间对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.结果表明,絮凝沉降效率:蓝藻绿藻硅藻.在扰动强度为20 s-1、扰动时间为30 min时,0.5~4 h静置沉降时间均促进3种藻类的絮凝沉降.绿藻和硅藻的絮凝沉降效率随着静置沉降时间的延长而降低,前0.5 h的絮凝沉降效率最大;而蓝藻的絮凝沉降效率变化无明显规律.扰动时间和静置沉降时间均为30 min时,随着扰动强度在2~40 s-1增加时,3种藻的絮凝沉降效率逐渐增大.扰动强度为20 s-1、静置沉降时间为30 min时,5~60 min扰动时间均促进藻细胞的絮凝沉降,并且随着扰动时间的增加,絮凝沉降效率呈先增大后降低的趋势.30 min为蓝藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率为12.56%;45 min为绿藻和硅藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率分别为11.93%和7.54%.因此,水动力条件的改变可以引起悬浮颗粒物与藻类的絮凝沉降效率发生变化,从而对藻类的群落结构以及水华发生规律产生影响.     

基于生活垃圾分类的厨余垃圾采样方法研究

与复杂的混合生活垃圾相比,厨余垃圾成分较单一,需要针对性的采样方法.本研究基于生活垃圾分类背景,在《生活垃圾采样和分析方法》(CJ/T 313—2009)的基础上,就采样位点和采样节点数对分类存放的厨余垃圾采样的影响展开研究.研究结果表明,仅采集垃圾桶中间位点的样品不具有代表性,不同情景应有不同的采样策略.当厨余垃圾流节点数少于2时需采集所有节点,当厨余垃圾流节点数为3~7时需采集2个节点,而当厨余垃圾节点数为8~18时需采集3个节点,均少于CJ/T 313—2009中要求的采样节点数.厨余垃圾的总量增大,则其最少采样节点数相应上升,但最少采样点受到厨余垃圾流节点数的制约.     

土壤颗粒对纳米TiO_2悬浮稳定性作用机制的实验研究

在不含表面活性剂和含有表面活性剂两种条件下,研究了土壤颗粒对纳米TiO2(nTiO2)悬浮稳定性的影响.结果表明,土壤颗粒降低了nTiO2在水相中的悬浮稳定性.当体系中不含表面活性剂时,nTiO2在土壤大颗粒上的沉积是导致nTiO2脱稳沉淀的主要原因.在含有表面活性剂的溶液中,土壤颗粒降低nTiO2悬浮稳定性的作用变得更加明显了.一方面,表面活性剂加速了土壤颗粒本身的沉降从而增强了nTiO2在其中的沉降,另一方面,表面活性剂在土壤上的强烈吸附促进了表面活性剂-nTiO2在土壤上的沉积.扫描电镜显示,nTiO2不仅吸附在土壤大颗粒上,还会吸附在土壤小颗粒表面.3种表面活性剂中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)悬浮的nTiO2与土壤颗粒共沉淀现象最明显.除了土壤对CTAB的吸附作用之外,XDLVO/DLVO能量计算显示CTAB体系中土壤颗粒与nTiO2之间存在显著第二极小值,表明nTiO2能够在第二极小值位置与土壤颗粒结合,从而与土壤颗粒一起快速沉淀.     

预测沉积物-水微宇宙系统中化学品浓度变化的多介质模型

沉积物-水微宇宙系统是经济合作发展组织(Organisation for Economic Co-Operation and Development,OECD)颁布的化学品测试准则中推荐的试验系统之一,可用来测试化学品对底栖生物的慢性毒性。为了在试验前对化学品的浓度变化进行预测,进而确定试验方法,以摇蚊慢性毒性试验系统为例,采用环境多介质模型的建模方法,构建了一种可通过化学品理化性质和试验系统参数,对化学品在沉积物-水试验系统中浓度变化进行预测的模型。结合试验数据和文献资料,给出了模型中试验系统参数的推荐取值,并使用Matlab软件中的Simulink工具对模型进行编程和求解。以此模型为基础,给出了模型在3个方面的应用,即预测蓄积时间、预测平衡时间以及拟合试验数据。对80种已有或假想化学品的蓄积时间和平衡时间进行了计算,得出的范围分别为1~204 d和1~73 d。此外,适当修改模型结构和模型参数,也可将其应用于其他暴露场景中。但使用模型对化学品浓度进行预测时发现,模型仅对沉积物中化学品浓度的预测结果较为准确,而对水中化学品浓度的预测结果与实测值相差1~2个数量级。模型对浓度的预测精度未来仍需进一步提高。上述研究结果完善了沉积物-水微宇宙系统试验方法。     

烧结机共处置危险废物过程中重金属Pb、Zn的挥发特性

利用化学试剂PbCl2、ZnCl2来模拟危险废物,研究了烧结机共处置危险废物过程中Pb、Zn的挥发特性.首先选取PbCl2、ZnCl2两种化合物的纯化学试剂分别进行了热重分析实验,然后对掺有一定比例PbCl2、ZnCl2的烧结矿原料进行煅烧,采集分析煅烧烟气和煅烧所得烧结矿中Pb和Zn的总量.实验结果表明,在刚开始煅烧的一段时间内,Pb、Zn两种重金属挥发特性相似,均是随着时间的增加以及温度的升高而挥发率逐渐上升,而当煅烧超过一定时间后,其挥发和固化反应会达到平衡,当煅烧的温度为1200℃时,Pb和Zn的挥发率分别为97.13%和65.04%.运用化学反应动力学理论对Pb、Zn两种重金属在烧结机共处置过程中的挥发规律进行动力学模拟,模拟结果表明,PbCl2中Pb挥发的动力学方程可表示为α=f(T,t)=1-exp[-7.90exp(-5595/T)t];而ZnCl2中的Zn为α=f(T,t)=1-exp[-0.534exp(-3210/T)t].     

黄姜皂素废酸液在均相离子膜中渗析规律的研究

为了研究皂素水解废液在离子交换膜中的渗析规律,实验考察了废液中电导率、含盐量、氢离子浓度、硫酸盐浓度、Ca离子浓度、Mg离子浓度和有机物浓度随渗析时间的关系。研究结果表明:渗析时间进行100 h后,处理效果达到稳定状态;废液与渗析液的电导率几乎相等;含盐量、H+浓度、SO2-4浓度的分离效率分别为71%、62%、78%;Ca去除效果优于Mg去除效果;大部分有机物无法通过离子交换膜。     

Enhanced bio-decolorization of 1-amino-4-bromoanthraquinone-2-sulfonic acid by Sphingomonas xenophaga with nutrient amendment

Bacterial decolorization of anthraquinone dye intermediates is a slow process under aerobic conditions. To speed up the process, in the present study, effects of various nutrients on 1-amino-4-bromoanthraquinone-2-sulfonic acid (ABAS) decolorization by Sphingomonas xenophaga QYY were investigated. The results showed that peptone, yeast extract and casamino acid amendments promoted ABAS bio-decolorization. In particular, the addition of peptone and casamino acids could improve the decolorization activity of strain QYY. Further experiments showed that L-proline had a more significant accelerating effect on ABAS decolorization compared with other amino acids. L-Proline not only supported cell growth, but also significantly increased the decolorization activity of strain QYY. Membrane proteins of strain QYY exhibited ABAS decolorization activities in the presence of L-proline or reduced nicotinamide adenine dinucleotide, while this behavior was not observed in the presence of other amino acids. Moreover, the positive correlation between L-proline concentration and the decolorization activity of membrane proteins was observed, indicating that L-proline plays an important role in ABAS decolorization. The above findings provide us not only a novel insight into bacterial ABAS decolorization, but also an L-proline-supplemented bioaugmentation strategy for enhancing ABAS bio-decolorization.     

IKK inhibition prevents PM2.5-exacerbated cardiac injury in mice with type 2 diabetes

Epidemiological studies have found that individuals with diabetes mellitus(DM) display an increased susceptibility for adverse cardiovascular outcomes when exposed to air pollution.This study was conducted to explore the potential mechanism linking ambient fine particles(PM2.5) and heart injury in a Type 2 DM(T2DM) animal model. The KKay mouse, an animal model of T2DM, was exposed to concentrated ambient PM2.5 or filtered air for 8 weeks via a versatile aerosol exposure and concentrator system. Simultaneously, an inhibitor of IκB kinase-2(IKK-a)(IMD-0354), which is a blocker of nuclear factor κB(NF-κB)nuclear translocation, was administrated by intracerebroventricular injection(ICV) to regulate the NF-êB pathway. The results showed that ambient PM2.5 induced the increase of, NF-êB, cyclooxygenase-2(COX-2) and mitogen activated protein kinase(MAPK) expression in cardiac tissue, and that IMD-0354 could alleviate the inflammatory injury. The results suggested that the NF-êB pathway plays an important role in mediating the PM2.5-induced cardiovascular injury in the T2DM model. Inhibiting NFκB may be a therapeutic option in air-pollution-exacerbated cardiovascular injury in diabetes mellitus.