江苏省代表性水源地抗生素及抗性基因赋存现状

抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）是环境中重要的新兴污染物,为探明江苏省代表性水源地多种环境介质中抗生素和ARGs的污染水平及影响因素,于2018年12月和2019年6月采集苏北、苏中和苏南的5处代表性集中式饮用水水源地取水口处水体、表层沉积物和石相附着生物膜样品,对3种介质中10种代表性抗生素浓度、1类整合子酶基因intl1和7种代表性ARGs的绝对丰度进行检测分析.结果表明,5处水源地中目标抗生素和ARGs处于较低赋存水平.磺胺类抗生素在水体、表层沉积物和附着生物膜中的赋存量分别为NF（未检出）~37.4 ng·L^-1,NF~47.3 ng·g^-1和NF~3759.1 ng·g^-1.喹诺酮类抗生素在3种介质中的浓度和含量分别为NF~5.3 ng·L^-1、0.4~32.5 ng·g^-1和NF~4220.9 ng·g^-1.目的ARGs中,sul1、sul2、tetW和tetQ的检出率为100%,其中磺胺类抗生素ARGs,即sul1和sul2基因丰度最高.表层沉积物和附着生物膜中的ARGs丰度相当,高于水体中ARGs的丰度.网络分析结果表明,所属拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门和放线菌门的细菌最有可能成为代表性水源地中ARGs的潜在宿主,在ARGs的扩散和转移过程中起重要作用.研究结果对于江苏省集中式饮用水源地水环境质量状况评估和水质安全保障具有一定的科学指导意义.     

淡水系统中4种塑料颗粒的老化过程及DOC产物分析

淡水系统中的微塑料污染及其生态效应已经引起国内外学者的广泛关注,但关于不同类型微塑料在自然环境中的老化研究较少.为探究不同类型微塑料的老化过程,分析老化产物,以4种水体中常见的微塑料聚丙乙烯（polystyrene,PS）、低密度聚乙烯（low-density polyethylene,LDPE）、聚丙烯（polypropylene,PP）和聚羟基丁酸（polyhydroxybutyrate,PHB）为研究对象,进行了40 d的自然光老化实验.结果表明：①在老化过程中,4种不同类型塑料老化析出液水质指标pH、ORP、EC和DO均产生不同程度的上升或下降趋势.②经扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）观测发现LDPE表面形态变化最大,已经形成裂纹和孔洞.傅立叶红外检测发现,实验中LDPE的羰基指数增加程度最大,增加了31.48%.③微塑料老化会产生溶解态产物,即溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）,DOC质量浓度随老化时间增加而增加,与本底值相比,老化40 d的PHB、PP和LDPE微塑料析出液中DOC质量浓度增加显著,分别增加了61.29%、69.49%和89.15%.以上结果表明经自然光照射,塑料会在自然水体中出现明显的老化,并释放出有机物,由此带来的生态效应应受到更多的关注和研究.     

木屑生物炭在雨水径流中的氮磷淋出和吸附特性

现阶段生物滞留系统的填料存在氮磷营养素淋出及吸附净化效果不稳定的问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统过滤层填料的可行性,选用传统填料（椰糠、堆肥、陶粒和火山石）作为对比材料,通过理化性质测试、批量淋洗实验、等温吸附和解吸实验,研究木屑生物炭的基本性质、淋出特性和吸附特性,探究木屑生物炭对生物滞留系统的优化效果与改良机制.结果表明,经高温热解生成的木屑生物炭具有疏松和多孔的特性,饱和含水率为195.65%,持水效果好;热解后木屑生物炭表面的氮磷元素转换为稳定的化合物,在批量淋洗实验中其氮素淋出量低、淋出速度快,磷素淋出滞缓但在人造雨水径流的淋洗中保持线型负值增长,吸附效果稳定;在典型雨水径流浓度（2mg·L^-1的NH₄⁺及2mg·L^-1的PO₄^3-）下,木屑生物炭可吸附34.6mg·kg^-1的NH₄⁺和59.5mg·kg^-1的PO₄^3-,具有突出的综合吸附能力;NH₄⁺及PO₄^3-吸附平衡后的木屑生物炭在去离子水中的平均解吸率为21.23%和17.43%,吸附效果稳定.综上所述,木屑生物炭的施用可解决填料营养盐过剩淋出的问题,且具有较好的氮磷吸附效果,可用作生物滞留系统的填料解决雨水径流污染问题.     

营养盐比例对硅藻水华优势种小环藻生长和生理的影响

近年来,一些淡水水体如河流、水库等暴发了以小环藻为优势种的硅藻水华,对水生态系统健康产生了不利影响.为探究不同营养盐水平下营养盐结构对小环藻生长的影响作用,研究了不同N/P（N与P质量浓度之比,下同）、Si/P、Si/N下小环藻培养物的藻细胞密度、叶绿素a浓度以及叶绿素荧光参数的变化.结果表明:在试验所设定的营养盐浓度范围内,随着N/P、Si/N的升高,小环藻的藻细胞密度和叶绿素a浓度显著增加,在N/P为30、Si/N为5.0的环境中有较好的生长潜力.小环藻在磷浓度低于0.10 mg/L的水体中,生长潜能与Si/P呈正相关,最适Si/P为100;在磷浓度为0.30 mg/L条件下,最适Si/P为50.综合对比分析,水体Si/P对小环藻生长的影响最为显著.在保持水体营养盐比例不变的条件下,营养盐浓度的变化对小环藻生长亦有明显的影响.当水体氮浓度高于6.0 mg/L、磷浓度高于0.10 mg/L时,硅是小环藻的主要限制元素,其最适浓度为15 mg/L.此外,在初始磷浓度为0.03 mg/L,氮浓度低于0.6 mg/L、硅浓度低于1.5 mg/L时,小环藻生长较为缓慢,光合活性低,因此,若实际水体营养盐浓度低于此水平,将能有效控制硅藻水华的暴发.研究显示,小环藻生长最适N/P为30、Si/N为5.0;最适Si/P与初始磷浓度有关,在磷浓度低于0.10 mg/L时,最适Si/P为100;磷浓度为0.30 mg/L时,最适Si/P为50.总体而言,小环藻生长受Si/P的影响最为明显.      

老化前后聚乳酸和聚乙烯微塑料对抗生素的吸附解吸行为

作为不可降解塑料的替代品,可降解塑料在不同的领域中被广泛使用.与不可降解塑料相比,环境中的可降解塑料可在短期内产生大量的微塑料.为了探明可降解微塑料的老化过程及其与共存污染之间的相互作用,开展了原始和老化的聚乳酸(polylactic acid,PLA)对磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)和阿莫西林(amoxicillin,AMX)的吸附解吸行为研究,并与聚乙烯(polyethylene,PE)进行了比较.结果表明:①原始的PLA和PE具有光滑的表面和疏水性的特征.经热活化过硫酸钾老化后,PLA和PE的粒径变小,表面产生大量的凹坑、裂缝和孔隙,比表面积增大,含氧官能团强度增加,亲水性增强.②抗生素在PLA和PE上的吸附符合准二级动力学模型,原始和老化的PLA、PE的主要吸附方式为表面吸附和颗粒内扩散.③老化后PLA和PE的吸附能力增强,老化PLA对SMZ的最大吸附量为14.7 mg/g,约是原始PLA(1.63 mg/g)的9.02倍,老化PE对SMZ的最大吸附量为5.20 mg/g,是原始PE(1.73 mg/g)的3.01倍,且老化PLA对抗生素的最大吸附量大于PE.④老化后的PLA和PE对抗生素的解吸量和解吸率降低,但原始和老化PLA的解吸量和解吸率均高于PE.研究显示,PLA相对于PE对共存污染物有更强的载体作用,且在生物体中PLA比PE更容易释放出抗生素,从而可能给生物体的生命健康造成更大的威胁.      

丛枝菌根真菌对汞胁迫下水稻叶片生理和光合特性的影响

为了研究AM（arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根）真菌在Hg胁迫下对农作物生长的影响,通过温室盆栽试验,分析不同Hg投加量（0、0.1、1.0和2.0 mg/kg）下,接种AM真菌对水稻植株生物量、株高、叶片叶绿素相对含量、膜质过氧化程度、抗氧化酶系活性、光合速率、气孔导度、胞间CO₂、水分利用效率、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响.结果表明:①在不同Hg投加量下,AM真菌均能促进水稻植株生长.②AM真菌接种能提高水稻叶片叶绿素相对含量,增加水稻叶片光合速率.③接种AM真菌后,水稻叶片MDA（malondialdehyde）含量降低,水稻叶片超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、过氧化物酶（peroxidase）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）活性均升高.综合显著性分析结果来看,当Hg投加量为0.1 mg/kg时,接种AM真菌后水稻整体长势良好,多项生理指标偏高,说明AM真菌在较低Hg投加量下能促进水稻生长,提高水稻对汞的抗性.研究显示,AM真菌能通过促进水稻光合色素分泌来提高水稻光合作用,同时能提高水稻抗氧化酶活性,维持细胞稳态,缓解汞的毒害作用.总之,AM真菌能增强水稻对汞污染的适应能力,促进植株生长发育,降低汞对水稻造成的毒害及损伤,增强抗逆性,且该作用在较低Hg投加量下表现更加明显.      

苏州城区水体感官质量评价及其时空变化

以苏州城区水体为研究对象,采用水体感官愉悦度评价方法对苏州城区水体水质的时空变化情况进行分析,并筛选出各季节中影响城区水体感官质量的关键因子.结果表明：研究期间苏州城区水体感官质量不断提高,感官愉悦度指数呈上升趋势,从2018年的49.7上升到2019年的57.6,且2019年感官愉悦度指数为60~80的数据占比显著高于2018年;苏州城区水体感官愉悦度指数季节性变化结果表明,冬、春季的感官愉悦度指数高于夏、秋季;苏州城区水体感官愉悦度指数空间分布规律为：古城北优于古城南,古城内优于古城外;各水质参数中,浊度对城区水体感官质量影响较大,平均占比达到40%.评价结果表明,苏州城区水体感官质量显著改善,但仍有进一步提升的空间,尤其是需要降低水中的悬浮物,提升水体的透明度.     

中国二氧化硫污染治理分析:基于卫星观测数据和空间计量模型的实证

中国经济的快速增长伴随着严重的环境污染问题,已经成为阻碍中国实现可持续发展的桎梏.为了客观地反映中国的SO₂污染状况,本文利用中国2005-2017年的卫星观测SO₂柱浓度数据来表征SO₂污染状况.首先,采用探索性空间数据分析方法进行SO₂污染的时空演变分析;然后,基于环境库兹涅茨曲线框架纳入社会经济驱动因素及环境规制,采用空间计量模型探究SO₂污染是否越过拐点,并借此探索环境规制对于中国SO₂污染治理的重要意义.结果表明：1华北地区是中国SO₂污染最严重的区域,但污染状况逐年改善.从长期时间趋势来看,尽管空气污染在个别年份中有所加剧,但整体上呈现向好的趋势.从空间上来看,SO₂污染在空间上明显存在正向的空间自相关现象.2环境库兹涅茨曲线实证结果显示,尽管回归结果呈现显著的倒N型曲线,但无实根解,说明无实质性的经济意义.从另一方面来说,在研究环境库兹涅茨曲线时,除了统计学意义之外,经济意义更为重要.3空间计量模型回归结果显示,经济增长与SO₂污染在样本期内存在单调递减关系.换言之,中国已经越过了环境库兹涅茨曲线的拐点.此外,严格的环境规制有利于降低SO₂浓度.地区技术水平的进步及先进外资的“光环效应”都可以有效地改善SO₂污染.然而,人口密度增加、第二产业发展、电力消耗及固定资产投资增加是造成SO₂污染加剧的重要因素.     

风场对鄱阳湖重金属Cu足迹的影响研究

文章选取中国典型通江湖泊-鄱阳湖作为研究区域,采用MIKE 21模型的粒子追踪模块,模拟复杂风场与湖泊水流模式(重力流、顶托流和倒灌流)耦合作用下,鄱阳湖重金属Cu的足迹变化。结果表明:忽略风场条件下,重力流和顶托流都驱动着重金属Cu颗粒由南向北运动,倒灌流减缓Cu颗粒的运动速度,但不会影响其最终的运动趋势,即3个时期重金属Cu颗粒均部分到达长江;风场产生的风生流会影响湖水在水平方向的流态,进而影响Cu的足迹。倒灌流受风生流影响最大,顶托流其次,重力流最不易受到影响。考虑风场时,受风场影响,顶托流和重力流主导期间,Cu粒子部分达到长江,且入江时间均大于未考虑风场条件,而倒灌流主导期间,Cu粒子最终没有进入长江。该文揭示了风场对湖泊环流和混合的重要性,通过对通江湖泊重金属足迹的研究,旨在为今后的湖泊水环境管理提供科学依据与预测方法。     

纳米二氧化铈在污水处理系统中的环境行为及其生物毒性效应研究进展

纳米二氧化铈（CeO₂）以其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和日常生活中,因而会不可避免地被释放进入污水处理厂内并与微生物发生相互作用,进而对其净污活性和污水处理系统的运行稳定性产生影响。从污水处理系统内纳米CeO₂的归趋和迁移转化过程,对功能微生物表面性能、功能活性和群落组成的影响等方面系统综述了纳米CeO₂在污水处理系统内的环境行为与毒性效应;阐明了纳米CeO₂对污水处理系统运行效果的影响并总结了能够缓解纳米CeO₂影响污水处理系统运行稳定性的措施,旨在为控制和预防纳米CeO₂在污水处理系统中引起的环境风险提供理论基础和科学依据。