基于不同能源底物和营养水平的酸性矿山废水产生机制研究

硫化矿物在氧气、水和铁氧化细菌的共同作用下会形成pH值极低、富含可溶性Fe、SO₄^2-和重金属离子等的酸性矿山废水.本研究选取黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿作为能源底物,以及0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基作为营养水平,在氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）的参与下,从能源底物和营养水平角度探索不同硫化矿物酸性废水的产生特点和机制.结果表明,3种硫化矿物的生物产酸能力依次为黄铁矿>磁黄铁矿≈黄铜矿.经过38 d的生化反应后,黄铁矿体系的pH值达到1.41,总Fe （TFe）和SO₄^2-浓度分别达到771.82 mg·L^-1和357.25 mg·L^-1.水体营养水平在黄铁矿的生物产酸过程中起着至关重要的作用.经过16 d的生化反应后,0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基处理的终点pH值分别为1.68、1.44、1.30、1.29.根据各营养体系中Fe²⁺和TFe浓度的变化趋势,以及反应终点收集矿物的X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）,分析认为充足的营养会提高Acidithiobacillus ferrooxidans的活性或密度,加快Fe²⁺生物氧化形成Fe³⁺并通过水解产酸作用合成黄钾铁矾等次生铁矿物,从而导致溶液的pH值更低.本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

青海乐都县30a来农田表层土壤有机碳储量变化特征

青海省地处高寒区,近几十年来针对这一区域农田生态系统中土壤有机碳(SOC)库变化及其影响因素的研究较少.研究利用第二次土壤普查数据(1982 年),结合近期(2011 年)重复采集的田间土壤样品,以土壤类型为单元,对县域尺度(青海乐都县)农田表层(0~20 cm)SOC库的时空变化特征进行分析.结果表明:① 乐都县1982 年表层有机碳密度(SOCD)为3.8kg·m^-2,2011 年降低至2.8 kg·m^-2,30 a 间降幅达26%,且呈东北部和南部降低、西北地区增加的趋势;② 乐都县1982 年表层SOC储量1.8×10⁶ t,2011 年1.4×10⁶ t,30 a 间降幅达24%;③ 土壤类型中,草甸土、栗钙土和黑钙土表现为丢碳,速率分别为-137.3、-35.0、-91.0 g C·m^-2·a^-1,潮土和灰钙土表现为固碳,速率分别为9.7、7.3 g C·m^-2·a^-1,且30 a 来各土类SOCD变化率与1982 年SOCD呈负线性相关(y=0.35-0.13x).     

蒽和菲的酶促降解条件及动力学特征

研究了蒽和菲酶促降解的最佳反应条件及其动力学特性.结果表明,利用黄杆菌FCN2产生的胞内酶降解蒽、菲时的最佳pH为6,而且在弱酸性介质中胞内酶的活性较高;在30℃-35℃之间胞内酶能保持较好的降解活性,32℃时胞内酶活性最高.对蒽和菲酶促降解的米氏常数分别为3×10-4 mol·l-1和4×10-4 mol·l-1,相同实验条件下,对蒽降解的最大反应速率为2×10-6mol·l-1·min -1,对菲的最大反应速率为1×10-6mol·l-1·min -1.酶促降解蒽的反应级数接近于0.93,表观速率常数的对数lgk为-1.86,而降解菲的反应级数接近于0.76,表观速率常数的对数lgk为-2.05.     

沈阳市丁香地区土壤重金属污染及生态风险评价

在丁香公园内设置5个点对土壤中的Cr、Hg、As、Cd、Pb进行含量分析,并用单因子指数法评价土壤污染程度,用Hakanson生态风险指数法对土壤潜在的生态风险进行评价。结果表明,丁香湖公园局部地区Hg、As、Cd超过GB15618-1995一级标准;从总的污染程度看,各污染物从大到小的顺序为:Cd>Hg>Pb>As>Cr,各点位从大到小顺序为:大转弯村>小韩村>丁香苗圃>丁香湖湖区>丁香园小区;从总的潜在生态危险程度看,各个点位的风险程度从高到低依次为:大转弯村>小韩村>丁香苗圃>丁香湖湖区>丁香园小区。     

三种次生矿物固定A. ferrooxidans的Fe2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水（AMD）治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe²⁺氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下（pH=2.30、Fe²⁺浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10⁶cells/mL）生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前（固定态）和溶解后（游离态）A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物（0.24g） < 黄铵铁矾（0.35g） < 黄钾铁矾（0.67g）,但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物 > 黄铵铁矾 > 黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10⁷~ 5.33×10⁸,5.72×10⁶~5.72×10⁷,6.35×10⁶cells/g（干基）.次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe²⁺氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.     

基于总量及形态的土壤重金属生态风险评价对比:以龙岩市适中镇为例

以龙岩市适中镇为例,在蓝田-洋东一带采集110个表层土壤样品和61件农作物样品,测试了其中重金属元素Pb、Cd、As的总量,分析了土壤中3种重金属的形态分布规律,结合研究区特定农作物吸收重金属的特征,以重金属赋存形态及其生物可利用性为评价指标,根据地球化学统计学分析原理,建立了基于形态的土壤重金属生态风险评价的新方法,利用新方法评价了土壤重金属的生态风险,并与传统的潜在生态风险指数法(RI)的评价结果进行了对比.结果表明,蓝田-洋东一带的土壤重金属是以自然地质成因为主,人为干扰作用较弱的典型区域.全区基本无重金属Pb、As污染,Cd是最主要的污染因子,污染强度较低.Pb、Cd、As主要以残渣态形式赋存,除残渣态以外的4种生物可利用形态的占比排序为Cd(53.28%)Pb(43.28%)As(30.71%).工作区土壤重金属总量-形态-作物吸收量三者之间的相关分析和回归分析表明,土壤重金属的总量与活动性高的离子交换态、碳酸盐结合态等形态的相关度低,甚至表现为非线性相关关系.离子交换态是对薏米和水稻吸收重金属Pb、Cd、As影响最大的形态.从生物可利用的角度来说,基于形态的生态风险评价新方法相比于传统的基于总量的潜在生态风险方法,评价结果更加准确.     

化肥减量与有机物料添加对华北潮土微生物氮循环功能基因丰度和氮转化遗传潜力的影响

有机物料作为生态友好型的化肥替代品为农业生态系统带来了巨大的经济和环境效益.然而,在化肥减量的基础上添加有机物料会对土壤氮（N）循环产生何种影响依旧知之甚少.在此,设置了常规施肥（NPK）、化肥减量（NPKR）、化肥减量配施秸秆（NPKRS）、化肥减量配施有机肥（NPKRO）、化肥减量配施秸秆和有机肥（NPKROS）共5种施肥处理,采用实时定量PCR方法测定微生物N循环功能基因丰度,并估算微生物N转化遗传潜力.结果表明,与NPK处理相比,有机物料添加显著增加了参与有机N分解、N固定和N还原的异养微生物数量,而降低了执行氨氧化的自养微生物丰度.因此,异养微生物的比例增加,自养微生物的比例降低.施肥措施变化显著提高了微生物N存储和气态N排放潜力,降低了NO₃^-淋溶潜力,N₂ O还原潜力也有所提升.基于距离的冗余分析（db-RDA）表明,5种施肥处理间N循环功能基因丰度差异显著（PERMANOVA,P=0.002）,NH₄⁺是驱动这种变化的关键因子,施用有机肥有利于异养N循环功能微生物,并且同时加入秸秆增强了这种影响.Pearson相关分析表明N存储潜力和气态N排放潜力均与NH₄⁺含量显著负相关;NO₃^-淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH₄⁺含量显著正相关.综上所述,在化肥减量基础上添加有机物料有利于增加农田土壤N库,降低土壤N淋溶损失,甚至在特定环境下可以降低N₂ O排放的环境风险.     

一种水质污染生物监测的新方法——蝌蚪肠细胞染色体畸变分析

发展了一种水生脊椎动物蝌蚪肠细胞染色体畸变的分析方法,可作为诱变剂污染水源的早期报警系统。该方法的优点:1)灵敏度高;2)蝌蚪在我国分布广、数量多、捕捉方便、费用低、易饲养管理。尤其是蝌蚪的核型由22条大的中部和亚中部着丝点染色体所组成,适于毒理遗传学研究;3)蝌蚪具有转化前诱变剂或前致癌剂为活性成份的微粒体活化系统。     

A.ferrooxidans对高硫煤矸石去除酸性水体中Cr(VI)的强化作用

本研究考察了Acidithiobacillus ferrooxidans（A.ferrooxidans）联合高硫煤矸石（富含FeS₂）对模拟煤矿酸性水体中Cr（VI）的去除效果.结果表明,处理Cr（VI）初始浓度为50mg/L的模拟煤矿酸性废水（pH=2.5）时,投配率为6.67~33.33g/L高硫煤矸石可使Cr（VI）去除达到良好效果.50mg/LCr（VI）在24h内即可完全被高硫煤矸石中的FeS₂还原成Cr（III）,且在反应终点时（120h）,6.67,13.33,33.33g/L高硫煤矸石对还原产物Cr（III）的吸附去除率分别为7.1%、20.2%、29.1%.然而,在高硫煤矸石的还原和吸附作用下,大部分的Cr仍以Cr（III）形式残留在酸性水体中,且高硫煤矸石的大量投加也给水体带来了Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等二次污染物.在高硫煤矸石-Cr（VI）体系中引入A.ferrooxidans和9K培养基后,A.ferrooxidans介导的Fe²⁺生物氧化及产物Fe³⁺水解矿化过程可促进部分Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等向次生铁矿物（包括施氏矿物和黄钾铁矾）转变,从而使模拟酸性水体中残留的Cr（III）通过次生铁矿物的吸附或共沉淀作用被清除.在A.ferrooxidans强化作用下,模拟煤矿酸性废水中Cr（VI）在96h即可达到99.4%的去除率.     

海洋微藻释放的他感物质及其研究进展

他感物质是浮游植物产生他感作用时向环境释放的化学物质,是浮游植物产生他感作用的媒介,尽管浮游植物他感作用的研究日益广泛,但以往的研究大都集中在他感现象的描述上,而对于他感物质的结构以及性质等的认识仍然存在很多未知。本文结合最新的研究成果,对他感现象和他感物质进行了综述,就目前微藻中主要发现的他感物质如酯类、酚酸类和萜类等,探讨了他感物质的特点、作用机理和影响因素,并重点介绍了他感物质的提取分离与鉴定等方面的研究进展,同时分析了当前海洋微藻中他感物质研究的不足,提出了新的研究思路,今后的研究重点是建立系统的分离鉴定海洋微藻释放的他感物质的方法,最终实现现场海域他感物质的分析。