锦州市生态环境问题及保护对策

本文阐述了锦州市生态环境存在的主要问题,并结合锦州市实际情况及自然概况,提出针对性的保护措施。     

水中轮状病毒实时定量PCR外标准品的构建

采用细胞培养和T-A克隆技术,在轮状病毒主要结构蛋白VP7基因序列上设计合成引物,经PCR扩增后将特异性产物连接入pGEM-T-easy载体中,经过酶切鉴定和测序分析获得轮状病毒cDNA标准品.利用常规PCR和实时定量PCR方法对所获得的cDNA标准品进行特异性、稳定性和重复性指标的检验.结果表明,利用此标准品制备的标准曲线具有较高的扩增效率和良好的线性关系(斜率为-3.353,R2=0.995);实时定量PCR熔解曲线分析表明,温度在81℃±0.5℃的PCR产物是轮状病毒VP7序列上的特异性产物,表明此标准品是轮状病毒特异性的;同时,所制备的标准品在实时定量PCR检测中具有较大的线性范围(9×100～9×1011 copies/μL,每个反应最低可以检测到9个拷贝数的轮状病毒cDNA,表明利用该标准品进行实时定量PCR分析时具有较高的检测灵敏性;此外,该标准品具有较高的稳定性和重复性(3次独立实验CV值在0.2%～0.9%之间),可长期稳定保存.构建的标准品可用作检测水环境中轮状病毒的实时荧光定量PCR的外标准品.     

基于平面波导传感器的恩诺沙星与诺氟沙星同时检测方法

为了实现对于环境中抗生素恩诺沙星与诺氟沙星的同时快速灵敏检测,本研究基于间接竞争免疫反应模式及荧光全内反射原理,以本课题组自主研发的平面波导生物传感器为平台,建立了恩诺沙星和诺氟沙星的同时快速检测方法.通过对抗体浓度、pH及钙离子浓度的优化,提高了检测方法的灵敏度,结果表明,恩诺沙星的检测限为0.34μg·L~(-1),诺氟沙星的检测限为0.14μg·L~(-1).在单物质检测的基础上,首次实现了基于平面波导传感器的两种抗生素同时检测,检测周期仅15 min,检测限为0.06μg·L~(-1).本研究从理论上分析了同时检测时检测限下降、灵敏度提高的原因,为利用生物传感器法同时检测抗生素提供了理论指导及技术支撑.     

溶解性有机质在红壤水稻土碳氮转化中的作用

溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的C、N库,在土壤有机质分解转化等过程中有着重要的作用。但其在水田土壤C、N转化过程中究竟起多大作用仍不明确。本研究采用室内恒温培养法观测了DOM和红壤水稻土C、N矿化的关系。结果表明,去除DOM显著降低了培养期间土壤有机质的累计矿化量。其中土壤有机碳的累计矿化量下降了11.4%～20.8%(平均15.4%),且其影响主要体现在培养前期;土壤有机氮的累计矿化量下降了16.4～22.9%(平均19.2%)。研究结果初步表明,虽然DOM只占土壤有机质的很少一部分,但在红壤水稻土C、N矿化中起重要作用。     

基于SVM的通风系统故障诊断惩罚系数与核函数系数优化研究

使用支持向量机（SVM）方法对矿井通风系统进行故障诊断,存在惩罚系数（c）和核函数系数（g）,通过人工方法选取效率低、难以达到较高准确率并且出现过拟合的问题。为了提高矿井通风故障诊断的效率、准确率,同时避免过拟合现象,提出了一种改进遗传算法（GA）,在故障诊断过程中对支持向量机的c,g参数进行优化。经过多组试验分析,研究结果表明:用遗传算法优化的SVM矿井通风故障诊断系统相比于未优化系统的故障诊断准确率有所提升,参数未优化前故障诊断的准确率为60%,优化后的准确率为97.894 7%,并且优化参数经过大数据样本验证,未出现过拟合现象,证明了本文提出方法的有效性。     

淡水沉积物中重金属对底栖生物毒性及其生物有效性研究

以淡水单孔蚓(Monopylephorous limosus)、伸展摇蚊(Chironomus tentans)为受试生物,以生长抑制率、死亡率、自断率为测试终点,研究了沉积物中5种重金属(Cu、Cd、Ni、Pb、Zn)对底栖生物的毒性效应,探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(Acid Volatile Sulfide,AVS)和同时提取金属(Simultaneously Extracted Metals,SEM)与生物毒性之间的关系.结果表明:5种金属加标沉积物对淡水单孔蚓和伸展摇蚊的毒性顺序分别是Cd(LC50281 mg·kg-1)Ni(LC50646 mg·kg-1)Cu(LC50830 mg·kg-1)Pb(LC501040 mg·kg-1)Zn(LC501320 mg·kg-1);Cd(LC5026.3 mg·kg-1)Pb(LC50248 mg·kg-1)≈Cu(LC50256 mg·kg-1)Ni(LC50343 mg·kg-1)Zn(LC501400 mg·kg-1).当SEM/AVS1时,除Cd外其他4种金属对淡水单孔蚓、伸展摇蚊幼虫均表现出较为明显的毒性效应,而且Pb、Ni、Zn对两种生物的毒性效应与SEM/AVS值之间表现出良好的一致性,说明SEM/AVS可以较好的反映沉积物中重金属的生物有效性.     

2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果

为研究2种组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)和HZ(羟基磷灰石+沸石)对土壤重金属的生物有效性以及水稻吸收累积重金属的影响,在湘南某矿区附近污染稻田中施用了不同添加量(0,2,4,8g/kg)的两种组配改良剂,并进行了水稻种植的田间试验.结果表明,施用2~8g/kg组配改良剂LS和HZ均能使土壤pH值和CEC含量显著增加,有机质含量变化不明显,LS比HZ更能提高土壤pH值和CEC含量.施用2~8g/kg组配改良剂LS能使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低25.7%~52.2%、12.7%~25.7%、6.4%~17.2%和8.6%~23.4%,施用2~8g/kg HZ使土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的TCLP提取态含量分别降低57.6%~80.1%、7.0%~40.9%、2.3%~22.7%和4.5%~33.2%.两种组配改良剂能显著降低土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的生物有效性,抑制水稻植株对Pb和Cd的吸收,土壤Pb、Cd和Cu的TCLP提取态含量与水稻根系和糙米中Pb、Cd和Cu的含量之间存在显著或极显著的正相关关系,TCLP提取态含量能较好的表示重金属在土壤中的生物有效性.     

恩诺沙星完全抗原的合成及间接竞争ELISA方法的建立

为了建立环境新型抗生素类污染物恩诺沙星的免疫检测方法,采用间接竞争ELISA方法,用酶标仪测定酶标二抗与底物反应生成的有色产物量来确定恩诺沙星含量.研究了恩诺沙星完全抗原的合成方法,以及间接竞争ELISA的优化条件和实际水样的检测效果.结果表明,通过碳二亚胺法(EDC+NHS)成功合成了恩诺沙星的理想完全抗原,采用BCA法测定完全抗原浓度,紫外吸收法和MADLI-TOF MS法测得完全抗原的偶联比为14~16.建立的恩诺沙星间接竞争ELISA检测方法,检测限为1.92μg·L~(-1),定量检测区间为7.33~238.24μg·L~(-1).采用优化后的实验条件测定了清华大学地下水和饮用水配制的恩诺沙星加标样品,发现所有样品的变异系数和回收率分别为3%~11%和82%~122%,表明建立的间接竞争ELISA方法适用于实际水样中恩诺沙星的快速简便检测.     

硫酸锰化工厂遗址周围水体重金属污染健康风险评价

对某典型废弃硫酸锰化工厂周围水体中重金属进行检测. 结果表明:水样pH为2.56～8.33,总体呈酸性. 饮用水中ρ(Mn)和ρ(Pb)偶尔超出《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),ρ(Cu),ρ(Zn)和ρ(Cd)均未超标. 地表水中部分重金属含量超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)(Ⅴ类),其中ρ(Mn)严重超标,超标率达100%. 应用健康风险评价模型对饮用水进行分析,非致癌物的个人年风险顺序为Mn>Pb>Zn>Cu,饮用水由饮水途径和皮肤接触途径所致健康危害的个人年风险以靠近厂区的2号采样点为最高,虽低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平,但高于瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的最大可接受风险水平,建议暂不把该类井作为饮用水源. 由健康风险评价可知,该硫酸锰化工厂虽关停多年,但附近水体仍存在风险,建议政府采取可行的修复措施使该地区的环境质量得到改善,以保障人民生活.      

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对cu2＋耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。