洱海流域稻油轮作农田土壤水解酶活性特征

土壤酶是驱动土壤碳氮素转化的重要生物因素。该研究在滇西洱海流域油菜-水稻水旱轮作农田设置5个处理(1个不施肥对照,1个施化肥对照,3个有机物料配施化肥处理)的长期定位试验,考察土壤碳氮水解酶活性特征及有机碳源物料施用条件下土壤碳氮水解酶活性动态变化特征,结合Pearson相关性分析和RDA冗余分析,解析土壤酶活性对有机碳输入的响应特征。结果表明,单施化肥处理对β-1,4-葡萄糖苷酶(GC)活性的影响不显著(P≥0.05),但显著提高β-1,4-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05);有机碳源物料配施化肥各处理则均显著提高2种土壤碳氮水解酶活性(P<0.05)。GC酶和NAG酶的活性与土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量呈极显著正相关(P<0.01);土壤GC和NAG酶活性均与土壤碳氮比(C/N)极显著正相关(P<0.01);土壤OM和TN对碳氮水解酶活性影响的解释度最高。基于酶活性和土壤养分及碳氮比关系分析,需要施用适宜C/N的有机碳源配施氮肥,通过调控GC酶和NAG酶活性,提高土壤碳氮转化速率,从而维持土壤C/N在适宜范围。     

垃圾填埋场垂直防渗帷幕综合检测方法研究

以某城市垃圾填埋场防渗帷幕为研究对象,采用高密度电阻率法、孔间声波透射法以及孔内电视成像等手段,借助多元回归分析方法,探讨地球物理无损检测结合钻孔探测在垃圾填埋库区防渗帷幕实体检测中的适用性。研究表明:高密度电阻率法因其快速高效,可实现对防渗帷幕的全面探查,圈定疑似质量缺陷区域。在此基础上,孔间声波透射法和孔内电视成像因其直观准确,可进一步判定缺陷具体形态、位置等,缩小处理范围。该综合检测方法通过多尺度搭配、多参数印证,可实现对防渗帷幕不同检测范围和精度要求的有效检测。     

响应面法优化O3/US-混凝耦合去除皮革废水中的磷

采用O₃/US-混凝法去除皮革废水中的磷.结果表明,废水中的磷90%以上是以有机磷形式存在,无法通过单一条件的混凝法去除废水中的磷,臭氧氧化可以将大部分有机磷转为无机磷,该过程在超声的强化下转化率更高.在单因素试验的基础上,以总磷的去除率为响应值,采用Box-Behnken响应曲面法考察了氢氧化钙投加量、臭氧反应时间、聚丙烯酰胺（PAM）投加量、超声波功率4个因素之间的单独及交互作用.结果表明,4个因素影响顺序为：氢氧化钙投加量 > PAM投加量 > 超声波功率 > 臭氧反应时间,数学模型拟合度高（R_adj²=0.995）,利用该模型预测总磷的最大去除率为95.56%,在最佳反应条件：氢氧化钙投加量为718.35 mg·L^-1,臭氧反应时间为50.87 min,超声波功率为337.74 W,PAM投加量为22.27 mg·L^-1时验证实验结果的总磷去除率为93.68%,与模型预测值偏差1.88%.     

菹草对湖泊水质及浮游植物群落结构的影响

沉水植物的季节性死亡分解会引起水体环境的巨大改变,如大量释放有机碳和氮磷等植物营养素,进而可能引起浮游植物群落结构的显著变化.本文以菹草为例,调查了我国江淮中下游平原14个浅水湖泊中该物种春季生长期和夏季衰亡期水环境物理化学指标和浮游植物相关参数,并量化了菹草衰亡对水质和浮游植物群落结构的影响.结果表明,在春季,菹草的生长显著抑制了沉积物的悬浮,提高了水体的透明度,同时菹草在生长过程中,吸收了水体中的营养元素并将其储存在植株体内或输送到沉积物中,菹草的光合作用还显著提高了水体的溶解氧和pH.然而,夏季菹草的衰亡使得湖水变得十分浑浊,水体有机质含量显著上升.此外,本研究还发现夏季有草区与无草区浮游植物组成和蓝藻生物量差异显著,对应的蓝藻占总藻生物量的比值分别为18.96%和34.05%.菹草衰亡区的蓝藻表现出更大生物量的原因如下:一是植株体的分解为蓝藻提供了充足的有机质和氮磷物质,为蓝藻的增殖提供了营养来源;二是夏季菹草衰亡导致水体浊度增加,使得蓝藻在竞争中占据了更好生态位,使其具备更大的氮、磷营养盐利用效率.     

水泥粉尘对农田土壤污染的环境磁学响应

为了探索水泥工业生产与厂周围农田土壤环境变迁之间的关系,在安徽省凤阳县水泥工业区周围农田内采集了麦地土壤和3条测线(EW、N-W、N-S)上稻田土壤,对土壤样品及水泥粉尘的磁学参数和金属元素(Al、Fe、K、Ca、Mg、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量.结果显示,两类土壤样品的磁学性质主要由磁铁矿控制,磁性矿物含量高于土壤母质参考值、低于水泥粉尘,磁性矿物粒径介于土壤母质和水泥粉尘之间.麦地土壤样品中Ca、Zn含量的平均值(85.4 g·kg~(-1)、101.0 mg·kg~(-1))高于3条测线上稻田土壤的平均值(10.6 g·kg~(-1)、51.0 mg·kg~(-1)(E-W);11.0g·kg~(-1)、68.0 mg·kg~(-1)(N-S);8.9 g·kg~(-1)、55.6 mg·kg~(-1)(N-W)),且大幅高于土壤母质参考值(5.9 g·kg~(-1)、29.9 mg·kg~(-1)),但低于水泥粉尘的值(344.0 g·kg~(-1)、110.3 mg·kg~(-1)).内梅罗指数PN结果显示,麦地土壤样品呈现出重度污染(5PN20),3条测线上稻田土壤样品呈现出轻度污染到中度污染的特征(1PN3),离水泥厂越近污染越严重.所有土壤样品的磁学参数χ、SIRM、χARM与PN存在显著正相关关系(r=0.918、0.944、0.968).因此,磁学参数χ、SIRM、χARM可以作为农田土壤被水泥粉尘污染程度的指示.     

大气环境监测结果空间代表性的一个分析实例

通过计算石家庄西北郊大气环境监测站2014年的逐时浓度印痕,系统分析影响当地空气质量的潜在污染来源区域.使用实际气象观测资料和CALMET风场诊断模式获得当地区域边界层风场;使用反向拉格朗日粒子扩散模式计算印痕,分析其平均分布和日变化,以及与主要污染物(PM_(10))浓度变化的关系.结果表明,(1)石家庄地区山地-平原局地环流对风场有重要影响.(2)西北郊站监测结果代表的污染源区域有明显的日变化,午后主要为偏南和东南方向的污染来源,夜间至次日上午主要为西北山前和山地区域的来源.(3)PM_(10)浓度与污染来源区域具有同步的日变化关系,午后浓度下降,夜间浓度升高并维持到次日早上和正午.从夜间至次日上午时段西北方向的污染来源决定了该站的空气质量.(4)监测结果代表的主要污染物来源区域远超出其行政属地范围,外部来源的贡献率超过60%,当地影响不足40%.(5)造成西北郊站监测浓度整体偏高的主要原因是地形和位置因素,及测站以西的实际污染排放源.     

介孔铁锰双金属氧化物对Pb2+的吸附及其机理研究

采用高温热解金属草酸盐的方法制备了介孔铁锰双金属氧化物(MFMBO),通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(HRTEM)和比表面测定仪等表征,证实合成的材料为类蠕虫状的介孔结构,比表面积为218.68 m~2·g~(-1).MFMBO对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温曲线符合Langmuir模型,热力学参数表明对Pb~(2+)的吸附过程是非自发和吸热的.实验条件下最大吸附量为250mg·g~(-1),吸附性能优于大多无机吸附剂.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析结果表明MFMBO对Pb~(2+)的吸附机理主要为Pb~(2+)对MFMBO表面羟基中H~+的替换,从而形成内层表面络合物.     

湿地植物-沉积物微生物燃料电池阳极微生物群落多样性研究

阳极微生物种类及群落结构都会对微生物燃料电池的产电及底泥修复效果产生显著影响,因此,对微生物燃料电池阳极微生物群落多样性进行研究分析显得尤为重要.本研究利用风车草(Clinopodium Urticifolium)或短叶茳芏(Cyperus Malaccensis)两种植物结合受污染河涌底泥构建了湿地植物-沉积物微生物燃料电池(P-SMFC),同时构建无植物的沉积物微生物燃料电池(SMFC)作为对照,共3个电极处理组,每组3个平行.系统运行7个月后,分析其产电特性,并利用高通量测序对3个电极处理组生物膜微生物群落多样性进行分析,以探讨P-SMFC产电特性、阳极生物膜群落多样性及不同处理组之间群落结构的差异.结果表明,3个处理组中微生物群落结构存在明显差异,风车草和短叶茳芏两种植物的引入均会对微生物燃料电池系统中的细菌及古菌群落结构产生影响.植物的存在一方面有助于阳极生物膜各类细菌及古菌的生长,另一方面植物也有助于产电系统中阳极生物膜细菌及古菌群落多样性的增加,且风车草相比短叶茳芏而言,更能增加系统的古菌群落的多样性.在细菌群落分析中,3个处理组中都以变形菌门Proteobacteria为优势菌群,其次为绿弯菌门Chloroflexi,在所有菌属中以土杆菌属Geobacter的相对丰度最高,分别为PSM1处理组11.50%、SM处理组14.33%、PSM2处理组8.53%,为其优势菌属,但P-SMFC中该菌属的丰度相对较低.在古菌群落分析中,3个处理组中都以广古菌门Euryarchaeota的相对丰度最高,分别为PSM1处理组79.83%、SM处理组80.20%、PSM2处理组81.67%,成为优势菌门,其中以甲烷八叠球菌目Methanosarcinales的Methanosaeta属、甲烷杆菌目Methanobacteriales的Candidatus Methanoregula属的相对丰度最高,为其优势菌属.且Methanosaeta的相对丰度分别达到PSM1处理组21.43%、SM处理组25.00%、PSM2处理组23.16%,P-SMFC处理组的丰度相对较低;Candidatus Methanoregula的相对丰度分别为PSM1处理组13.05%、SM处理组11.73%、PSM2处理组16.02%,P-SMFC处理组的丰度相对较高.     

PM2.5水溶性和有机组分对肺上皮细胞损伤及COPD相关基因和蛋白表达影响

为了检测大气PM_(2.5)对正常肺上皮细胞(BEAS-2B)的损伤作用和慢性阻塞性肺病(COPD)相关基因及蛋白的表达变化,将PM_(2.5)的不同组分对肺上皮细胞进行染毒24 h后,通过MTT、荧光探针、Western Blot、单细胞凝胶电泳、实时荧光定量PCR、ELISA等方法检测细胞损伤、COPD相关基因和蛋白表达的变化情况.结果发现,PM_(2.5)可造成肺上皮细胞活性降低,且呈剂量依赖性,PM_(2.5)的不同组分对细胞造成的损伤也不同,有机相组分在细胞凋亡、紧密连接蛋白表达量、DNA损伤和炎症反应等方面造成的影响都比水相组分严重,而水相组分在氧化应激反应和COPD相关蛋白变化程度方面的作用都高于有机相组分.由此可见,PM_(2.5)可对肺上皮细胞造成多种不同程度、不同水平的损伤作用,其中,氧化应激可能是影响COPD相关基因和蛋白表达的重要因素.     

河口潮滩湿地CH4、CO2排放通量对氮硫负荷增强的响应

以闽江河口区高、中潮滩短叶茳芏湿地为研究对象,于2014年6—11月植物生长季进行氮硫负荷增强实验,利用静态箱-气象色谱法测定土壤CH_4、CO_2排放通量,并同步观测相关环境因子.结果表明,氮硫负荷增强对潮滩湿地CH_4、CO_2排放通量的影响不尽一致.与对照相比,NH_4~+-N输入使高、中潮滩CH4排放通量分别提高了(107.53%,7.19%),使高潮滩CO_2排放通量增加了3.39%,中潮滩减少了3.00%;NO_3~--N输入使高潮滩CH4、CO_2排放通量分别增加了(29.99%,16.99%),使中潮滩分别减少了(3.45%,4.77%);SO_4~(2-)-S输入使高、中潮滩CH4排放通量分别减少了(8.99%,7.67%),使高潮滩CO_2排放通量减少了3.87%,中潮滩增加了5.44%;N-S复合输入使高、中潮滩CH4排放通量分别提高了(72.48%,25.66%),CO_2排放通量提高了(13.32%,13.48%).氮硫负荷增强改变了短叶茳芏沼泽生长季CH_4、CO_2排放通量变化规律,但除了NH+4-N处理对高潮滩CH4通量的影响显著外,其他处理影响均未达到显著性水平.相关分析显示,高、中潮滩湿地CH_4、CO_2排放通量与土壤温度,含水率具有显著的正线性相关关系,与土壤电导率相关性不显著.在全球环境问题日益严重背景下,系统研究湿地生态系统温室气体排放的机制与规律,对于准确估算全球温室气体排放量具有重要而直接的意义.