Phosphorus utilization and microbial community in response to lead/ironaddition to a waterlogged soil

Constructed wetlands have emerged as a viable option for helping to solve a wide range of water quality problems. However, heavymetals adsorbed by substrates would decrease the growth of plants, impair the functions of wetlands and eventually result in a failureof contaminant removal. Typha latifolia L., tolerant to heavy metals, has been widely used for phytoremediation of Pb/Zn mine tailingsunder waterlogged conditions. This study examined e ects of iron as ferrous sulfate (100 and 500 mg/kg) and lead as lead nitrate (0,100, 500 and 1000 mg/kg) on phosphorus utilization and microbial community structure in a constructed wetland. Wetland plants (T.latifolia) were grown for 8 weeks in rhizobags filled with a paddy soil under waterlogged conditions. The results showed that both theamount of iron plaque on the roots and phosphorus adsorbed on the plaque decreased with the amount of lead addition. When the ratioof added iron to lead was 1:1, phosphorus utilized by plants was the maximum. Total amount of phospholipids fatty acids (PLFAs)was 23%–59% higher in the rhizosphere soil than in bulk soil. The relative abundance of Gram-negative bacteria, aerobic bacteria, andmethane oxidizing bacteria was also higher in the rhizosphere soil than in bulk soil, but opposite was observed for other bacteria andfungi. Based on cluster analysis, microbial communities were mostly controlled by the addition of ferrous sulfate and lead nitrate inrhizosphere and bulk soil, respectively.     

Optimization of gasoline hydrocarbon compositionsfor reducing exhaust emissions

Effects of hydrocarbon compositions on raw exhaust emissions and combustion processes were studied on an engine test bench. Theoptimization of gasoline hydrocarbon composition was discussed. As olefins content increased from 10.0% to 25.0% in volume, thecombustion duration was shortened by about 2 degree crank angle ( CA), and the engine-out THC emission was reduced by about 15%.On the other hand, as aromatics content changed from 35.0% to 45.0%, the engine-out NOx emissions increased by 4%. An incrementin olefins content resulted in a slight increase in engine-out CO emission, while the aromatics content had little e ect on engine-out totalhydrocarbon (THC) and CO emissions. Over the new European driving cycle (NEDC), the THC, NOx and CO emissions of fuel with25.0% olefins and 35.0% aromatics were about 45%, 21% and 19% lower than those of fuel with 10.0% olefins and 40.0% aromatics,respectively. The optimized gasoline compositions for new engines and new vehicles have low aromatics and high olefins contents.     

冬季大气中苯系物污染特征及人体暴露水平分析

2007年冬季对乌鲁木齐市空气中苯系物(BTX)进行了网格布点监测,并用气相色谱仪进行样品分析. 结果表明:冬季大气中苯(B)、甲苯(T)和二甲苯(X)的质量浓度分别为5.62~20.57,3.40~122.82和2.20~129.15 μg/m3. 与欧洲标准相比,该地区ρ(苯)较高,且部分地区高于欧洲控制标准;而ρ(甲苯)和ρ(二甲苯)较低,达到欧洲目标限值水平. 苯系物质量浓度和空间分布特点较显著,ρ(甲苯)与ρ(二甲苯)的空间分布较为一致,但与ρ(苯)的分布特点不同. 最后通过对苯系物的人口加权大气污染暴露水平进行分析可知,乌鲁木齐市ρ(苯),ρ(甲苯)和ρ(二甲苯)的污染暴露水平在空间分布上较为均匀,但人口密度空间分布不均匀,故与ρ(苯)分布没有显著的相关性. 城区的ρ(苯),ρ(甲苯)和ρ(二甲苯)的人口加权平均值均略低于全市人口加权平均值,说明虽然城区人口密度较高,但其ρ(苯),ρ(甲苯)和ρ(二甲苯)的人口加权污染暴露水平相对较低.      

地球系统工程与区域环境问题调控的原则

论述了地球系统科学和工程研究的发展历史、研究对象和方法,及其在解决全球性环境危机中的作用;阐述了提高共识、言行一致、保护全球公共资源、实现可持续性目标等地球系统工程的基本原则. 论述了区域性与地球系统环境问题间的关系,提出区域环境问题调控的4条基本原则:系统性调控、区际公平、多方合作、综合手段和共同约束. 指出应注重应用地球系统科学与工程的理论与方法解决区域环境与生态问题;应深入探讨地球系统及区域环境与生态压力在中国现阶段的特征,统筹全局与长远调控区域环境问题;应开展长期连续观测和信息共享,创新调控全球与区域环境与生态的技术、方法.      

基于高光谱特征提取的藻类叶绿素a反演模型

选取自然界中分布较广泛的小球藻和铜绿微囊藻为研究对象,进行室内藻类光谱试验,同步测定其ρ(叶绿素a),并分别建立基于混合高斯函数的小球藻和铜绿微囊藻高光谱信息模型. 在此基础上,利用模拟退火算法实现模型的非线性参数拟合,提取这2种藻的高光谱特征,通过非线性回归分析,反演得到分解后的高光谱信息模型的峰高(h_i)与ρ(叶绿素a)的定量模型,实现对水体中小球藻和铜绿微囊藻ρ(叶绿素a)的预测. 结果表明:藻类高光谱特征提取算法能有效揭示小球藻和铜绿微囊藻的光谱本质特征,并得出相应的小球藻和铜绿微囊藻叶绿素a反演模型.      

南京市内河道沉积物中重金属元素形态及Pb稳定同位素组成

采集南京市居住和商业区内的河道沉积物,研究重金属元素的形态分布及Pb稳定同位素组成,探讨城市河道沉积物中重金属的迁移潜力和推断污染特征. 沉积物中重金属改良的BCR三步顺序提取研究表明,沉积物中Cd和Zn主要分布于酸溶态;Pb和Cu主要分布于可氧化态;Ni和Cr主要分布于残渣态. Cd和Zn的环境效应最值得关注,而Ni和Cr环境影响最小. 沉积物中m(208Pb)/m(206Pb)和m(206Pb)/m(207Pb)分别为2.102 4～2.123 9和1.159 3～1.184 5. 居住和商业区内的河道沉积物Pb稳定同位素组成相近,具有相似污染源. 居住和商业区内沉积物的Pb稳定同位素比率与文献中南京大气、城市土壤Pb稳定比率相似,因而河道沉积物重金属富集与城市重金属污染密切相关.      

嘉兴农村不同土地利用方式下沟渠底泥中的氮磷形态分布特征

沟渠是农田氮、磷营养物质排入地表水体的通道. 对嘉兴大田、集约化菜地、集约化果园、集约化养殖场4种土地利用方式下的农村沟渠0～5 cm表层底泥氮、磷的形态分布特征进行了研究. 结果表明:67个沟渠底泥样品的w(全氮)为1 560～7 480 mg/kg,其中w(交换态氮)为31.15～704.38 mg/kg,占w(全氮)的1.29%～10.01%;交换态氮中以铵态氮为主,占w(交换态氮)的62.15%～100%. 沟渠底泥样品的w(全磷)为580～6 420 mg/kg,w(碳酸氢钠溶解磷)为19.53～359.72 mg/kg,占w(全磷)的2.05%～18.96%;w(水溶性磷)为0.29～18.88 mg/kg,占w(碳酸氢钠溶解磷)的1.11%～14.63%. 土地利用方式对沟渠底泥氮、磷的形态分布有显著影响(P<0.01),集约化养殖场沟渠底泥中的w(全氮), w(交换态氮),w(铵态氮), w(硝态氮), w(交换态氮)/w(全氮), w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)均显著高于其他土地利用方式. 底泥w(全氮), w(交换态氮), w(铵态氮)和w(硝态氮)两两间以及w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)两两间均在α0.01时显著相关,w(全磷)与w(碳酸氢钠溶解磷)的相关性(r0.81,P<0.01)好于与w(水溶性磷)的相关性(r0.51,P<0.01).      

酚类化合物气相色谱保留指数的定量结构相关性研究

应用偏最小二乘回归技术建立了102种酚类化合物气相色谱保留指数与分子全息结构间的相关模型,在最佳建模条件下得到非交叉验证相关系数(r2)为0.965,交叉验证相关系数(q_LOO2)为0.963. 从102种酚类化合物中随机选出68种作为训练集,其余作为测试集,来验证分子全息QSRR模型的预测能力和稳健性. 在最佳建模条件对训练集进行偏最小二乘回归分析,r2为0.967,q_LOO2为0.927. 用训练集数据所建立的QSRR模型预测测试集中酚类化合物的色谱保留指数,结果表明,基于训练集所建立的QSRR模型具有很高的预测能力和稳健性,可以对测试集酚类化合物的气相色谱保留指数进行很好的预测. 此外,利用最佳全息定量结构保留关系(HQSRR)模型的色码图,探讨酚类化合物中的不同侧链基团对其色谱保留性质的影响,及其在固定相上的色谱保留机理.      

凹凸棒石/γ-Fe2O3/碳纳米复合材料的制备及其对苯酚的吸附作用

为获得同时具有有机亲和性和磁分离特性的吸附材料,以凹凸棒石黏土和废活性白土为原材料,通过铁盐水解共沉淀和在氢气气氛下程序升温煅烧的方法,制备廉价的凹凸棒石γ-Fe2O3/碳纳米复合材料.运用磁化率分析,红外吸收光谱,透射电镜,X射线衍射分析和碳含量分析对其进行了表征,并研究了复合材料吸附去除水中苯酚的动力学、吸附试验中pH的影响及同等条件下与其他吸附材料吸附性能的对比.结果表明,复合材料的磁化率值为2 769×10-8m3/kg,用磁分离工序即可把该吸附材料从溶液中快速分离出来;铁的磁性氧化物以γ-Fe2O3的形态负载到凹凸棒石表面,颗粒直径为10～60nm;碳以无定形的形态负载在凹凸棒石晶体表面;复合材料中的ω(碳)为7.4%,材料中出现了有机官能团-CH3和-CH2-.对苯酚的吸附试验表明,复合材料对苯酚的去除率是凹凸棒石原矿的3倍.     

零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥

通过序批试验研究了零价铁修复对底泥中1,3-二氯苯的去除效果,分析了零价铁修复过程中pH和铁离子质量浓度以及修复后底泥土壤酶的恢复情况. 结果表明:添加占底泥干质量2%的还原铁粉,1,3-二氯苯的去除率可达72.3%〔初始w(1,3-二氯苯)为500 　mg/kg,培养时间为20 d〕,较未添加零价铁修复处理高52.0%. 零价铁有效地促进了底泥中1,3-二氯苯的去除,土著微生物在自然恢复中起一定的作用. 在修复过程中零价铁并未使底泥pH发生明显变化,底泥水体中的总铁质量浓度(低于0.3 mg/L)始终符合地表水环境质量标准(GB3838—2002). 1,3-二氯苯污染使底泥过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶的酶活性显著降低,使脲酶的酶活性显著升高. 零价铁修复使1,3-二氯苯抑制的底泥过氧化氢酶的酶活性恢复到未污染对照水平.