狮子山矿区不同土地利用类型对土壤微生物群落多样性的影响

土壤微生物在生态系统功能中起着至关重要的作用,土壤微生物群落结构可由与采矿活动相关的矿山不同功能区域来反馈土壤中重金属污染现状.为研究铜陵狮子山矿区重金属污染对微生物群落结构的胁迫影响,在中国安徽狮子山矿区收集了4种不同土地利用类型(菜园、尾矿库、堆矿区和选矿区)的土壤.通过测量这4种不同土地利用类型的土壤理化性质和重金属含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对本地土壤微生物群落丰度以及结构多样性进行了分析.结果表明,各区域理化性质差异显著,内梅罗综合污染指数依次为堆矿区(7. 28)选矿区(6. 99)尾矿库(6. 55)菜园(5. 92).微生物群落丰度及结构多样性分布表现为尾矿库选矿区菜园堆矿区.此外,PCo A、CCA和相关性分析表明,土地利用类型、土壤pH和重金属含量等相关参数对微生物群落有显著影响.优势土壤微生物群落在门(0. 01)水平上分别为Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria和Actinobacteria,在纲水平上分别为β-Proteobacteria、α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,在属水平上分别为Flavobacterium、Kaistobacter和Ramlibacter.并得到对重金属较为耐受的菌群如Proteobacteria、Firmicutes、β-Proteobacteria和Kaistobacter等.这些结果加深了对重金属污染矿区土壤中微生物变化和聚集模式的认识,可为重金属矿区的生物修复提供菌种和理论依据.     

S-NZVI/PS凝胶反应带修复硝基苯污染地下水

采用前置硫化法合成制备硫化纳米铁,研究其与过硫酸盐对硝基苯的联合降解效果,检测反应前后溶液中铁离子和TOC浓度变化,对反应前后的S-NZVI进行表征,分析S-NZVI和PS对NB的联合降解机制.以纳米硅胶溶液为胶结剂,以PS为活性成分,制备缓释PS溶胶,注入砂柱中扩散形成凝胶,与S-NZVI构成S-NZVI/PS组合反应带,研究其对模拟硝基苯污染地下水的原位修复效果.结果表明,S-NZVI能够高效去除NB并生成大量苯胺（AN）,S-NZVI被PS氧化产生的Fe²⁺与PS组成活化过硫酸盐,对AN具有较好的降解和矿化效果.当NB浓度为100mg/L、S-NZVI和PS的投加量分别为0.5,2.5g/L时,NB去除率达91%,AN出水浓度为1.96mg/L,TOC去除率达64.09%.反应后S-NZVI的主要铁氧化产物为Fe₃O₄和FeO（OH）.反应带实验结果表明,S-NZVI/PS组合反应带可有效去除地下水的NB并高效消减NB还原产生的AN,当进水中NB浓度为100mg/L,流量为0.4mL/min,注入S-NZVI含量为1200mg/L的浆液200mL,二氧化硅含量为30%、PS含量为12.5%的PS凝胶4.8g时,S-NZVI/PS组合反应带7d内对AN的去除率最高达97.6%,NB当量累计去除率为83.7%.     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

蓖麻对镉的耐性、积累及与镉亚细胞分布的关系

本研究以淄蓖麻3号为供试材料,通过营养液栽培实验,研究了不同Cd浓度(0、10、25、50、100、200、400μmol·L-1)对蓖麻生理特性、镉积累和亚细胞分布特征的影响,揭示镉细胞分布特征对镉耐性与积累的影响.结果表明,镉处理对蓖麻叶片丙二醛含量影响不显著,叶绿素含量则对镉具有较强的敏感性,可作为蓖麻镉耐性的评价指标.随着营养液镉含量的增加,蓖麻根、茎、叶镉含量均呈上升趋势,各器官镉含量呈现出根茎叶的分配特征,根系对镉具有较强的积累能力和滞留作用.镉在蓖麻根系和叶片各亚细胞组分的含量均为可溶组分细胞壁细胞器,随着镉胁迫的增加,蓖麻根系细胞壁中镉的相对含量呈增加趋势,可见液泡区隔化和细胞壁固持是蓖麻应对镉胁迫的重要耐性机制.镉在蓖麻体内的茎-叶转移系数为0.35~0.62,而根-茎转移系数仅为0.02~0.11,可见镉从根系向茎的转移能力较弱是降低蓖麻地上部镉富集的重要原因.统计分析表明,蓖麻根系镉的亚细胞分布特征对镉从根向茎的迁移转化能力有显著影响.根-茎转移系数随着根系细胞壁和细胞器镉分配比例的增加而递减,随可溶组分镉分配比例的增加而递增.     

EDTA和BR对黑麦草铅积累与耐性的调控作用

通过盆栽试验研究了乙二胺四乙酸(EDTA)与植物生长调节剂芸苔素内酯(BR)单施或配施对Pb胁迫条件下黑麦草生长、生理特性及铅富集与转运特征的影响.结果表明,叶面喷施0.05~0.1 mg·L~(-1)的BR提高了黑麦草地上部Pb含量与积累量、植株干重、叶绿素a、叶绿素b、酸溶性巯基(SH)和络合素(PCs)含量.单施2.5 mmol·kg-1EDTA对黑麦草生长没有显著影响,但显著提高了植株Pb含量和积累量;EDTA与BR配施处理中,随着BR浓度的升高,地上部Pb含量与积累量、转移系数和富集系数随之提高,生物量则没有显著变化;叶面喷施0.1 mg·L~(-1)的BR配合根施2.5 mmol·kg~(-1)的EDTA,可使地上部Pb积累量提高8.79倍.BR单施在提高Pb积累的同时,通过提高SH和PCs含量来提高其对Pb的耐性;BR与EDTA配施处理则在进一步提高黑麦草对Pb的富集与转移能力的同时,通过提高As A含量来提高其对Pb胁迫的耐性.     

不同产地水稻秸秆制备生物炭结构特征及其理化性质

以江苏丹阳、黑龙江哈尔滨产地水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法,在不同温度(300,500,700℃)下制备生物炭,利用SEM电镜扫描、元素分析、比表面积测定、傅里叶红外光谱(FTIR)、XRD衍射等分析手段对两产地生物炭结构特征进行全面表征和比较分析。结果表明:1)裂解温度升高,丹阳生物炭和哈尔滨生物炭各项理化性质表现出大体一致的变化趋势。2)裂解温度升高,两产地生物炭均呈现产率下降,pH增大,C含量升高,比表面积和总孔容增大,芳香化程度增加的趋势;丹阳生物炭中C含量低于哈尔滨生物炭;700℃丹阳生物炭孔隙结构发育程度最高。在300,500℃的制备温度下,丹阳生物炭的芳香族C-C、芳香族C—H含量明显高于哈尔滨生物炭,500,700℃的制备温度下丹阳生物炭的SiO_2、KCl含量高于哈尔滨生物炭。     

基于系统动力学方法的乘坐自动扶梯风险概率研究

近年来自动扶梯乘坐事故频繁发生,造成严重的人员伤害,如何控制自动扶梯的乘坐风险成为研究的热点。采用系统动力学的方法对自动扶梯以及相关因素进行考查,并利用VENSIM软件构建了乘客乘坐自动扶梯的风险概率模型;提出以乘客的安全状态、自动扶梯运行的可靠性作为乘坐自动扶梯风险的主要直接影响原因,环境因素和管理因素则通过改变前两者的安全水平间接地影响风险概率;以日本近两次自动扶梯的事故统计数据为基础,利用建立的风险概率模型,对乘客风险概率与自动扶梯的安全性进行了模拟与计算,通过模拟计算结果与实际事故件数的对比,验证了模型的可行性,并为乘坐自动扶梯的风险管理提出了具体的措施与建议。     

兰州市大气PM10中重金属和多环芳烃的健康风险评价

以现场采样监测和问卷调查方式,结合美国环保局推荐的健康风险评价模型,对兰州市大气PM₁₀中重金属、PAHs及其健康风险进行了研究.结果表明:兰州市大气PM₁₀中重金属和PAHs具有明显的季节特征,冬季高于夏季;人群对重金属和PAHs的日均暴露剂量在9.60×10^-5~1.06×10^-3 mg·kg^-1·d^-1之间,儿童的日均暴露剂量高于成人,男性高于女性;Zn和4环及4环以上的PAHs对总暴露剂量的贡献率较高.无论致癌风险还是非致癌风险,研究区均高于对照区,男性高于女性,其中,男性儿童致癌风险最高,预期寿命损失为2.17 d.冬季研究区和对照区的致癌风险均高于美国EPA推荐的可接受风险水平.     

Cr(Ⅵ)污染地下水修复的PRB填料实验研究

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜扫描及EDX能谱分析结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应.考察了SA包裹零价铸铁粉(SAC)和包裹还原铁粉(SAR)对Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAC除铬性能是SAR的2倍.SAC填料工艺参数优化后,符合一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比高达32.25 mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38 cm.s-1);对SAC填料进行成本分析发现,SAC填料具有明显的价格优势,相比零价铸铁粉混砂填料节约成本76.56%.采用SAC填料治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.     

基于成组生物毒性测试的PM2.5毒性

为了准确评估PM_(2.5)的综合生物毒性,采用发光细菌急性毒性、斑马鱼胚胎急性毒性和体外人肺腺癌细胞(A549)毒性试验对常州市冬季雾-霾天、冬季正常天和夏季这3个时间段的PM_(2.5)进行生物毒性评价,并结合大气理化指标进行分析.结果表明,3个时间段的PM_(2.5)均表现出急性毒性或发育毒性.冬季雾-霾天、冬季正常天和夏季PM_(2.5)对发光细菌的毒性单位(toxicity unit,TU)值分别为1. 74(有毒)、1. 19(有毒)和0. 92(微毒);对斑马鱼胚胎的TU值从大到小排列为:冬季正常天(TU=1. 14,有毒)、冬季雾-霾天(TU=0. 79,微毒)和夏季(TU=0,无毒);对A549的TU值为:冬季雾-霾天(TU=0. 61,微毒)夏季(TU=0. 38,微毒)冬季正常天(TU=0. 31,微毒).在发育毒性方面,除夏季PM_(2.5)样品,其余2个时间段的PM_(2.5)均对斑马鱼胚胎发育有影响,主要表现出心包囊肿、脊椎弯曲和尾部畸形.平均毒性(average toxicity,Av Tx)、毒性指数(toxic print,Tx Pr)和最敏感测试(most sensitive test,MST)综合毒性评价方法表明冬季雾-霾天和冬季正常天PM_(2.5)均表现出有毒,夏季则表现出微毒,以冬季雾-霾天PM_(2.5)样品的综合毒性最高.此外,3种测试生物对PM_(2.5)污染物的敏感度排序为发光细菌斑马鱼胚胎 A549.理化指标和生物毒性的相关性分析结果表明,PM_(2.5)中所含的污染物对生物毒性效应产生影响,可为PM_(2.5)生物毒性综合评价和人体健康风险评估提供依据.