生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

单甲脒农药对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响

研究了单甲脒（Ｎ＇－２，４－二甲苯基－Ｎ－甲基甲脒，简称ＤＭＡ）对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响．田间试验表明，喷洒单甲脒盐酸盐（ＤＭＡＨ）于棉花植株对土壤微生物种群和土壤酶活性无明显影响．实验室试验表明，投加ＤＭＡＨ于土壤对土壤微生物种群有不同的抑制作用；当ＤＭＡＨ在土壤中的浓度为２０ｍｇ／ｇ时，好氧异养菌总量开始降低，硝化细菌和放线菌、真菌的土壤ＤＭＡＨ抑制浓度分别为０．５ｍｇ／ｇ和０．１ｍｇ／ｇ．ＤＭＡＨ对土壤酶活性的影响亦不相同，脱氢酶对土壤中ＤＭＡＨ含量为１０ｍｇ／ｇ时其活性即有明显的减弱，而过氧化氨酶对ＤＭＡ的耐受性相当高，其活性的抑制浓度达５００ｍｇ／ｇ．试验还证明了土壤中ＤＭＡ的微生物降解作用．当ＤＭＡ在土壤中的浓度为５０～５００ｇ／ｇ时，其消解速率可从８．７５ｍｍ·ｋｇ－１·ｄ－１提高到４８ｍｇ·ｋｇ－１·ｄ－１．     

抗生素与LED209对大肠杆菌的联合毒性机制

抗生素是一把双刃剑,在提高医疗水平的同时会促进抗性基因的发展。群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSIs)可有效地避免这一缺陷,有望成为抗生素的替代品而与抗生素有环境共存的可能,但目前尚缺乏它们的联合毒性机制及其相关的环境风险评价研究。本文以大肠杆菌为受试生物,测定了群体感应抑制剂N-苯基-4-(3-苯基硫代脲基)苯磺酰胺(LED209)与5种抗生素的单一和二元联合毒性。结果表明,LED209与5种抗生素的联合毒性作用均表现为拮抗,推测是LED209通过影响鞭毛合成,减弱了抗生素对大肠杆菌的生物有效性;同时通过拆分分子式,发现了拮抗作用可能源于LED209分子式中的含苯基和硫代脲基的L1分子,因此建议未来在LED209药物优化时,应尽可能的保留L1部分的基团,从而保证混合体系的最小环境风险。本研究不仅为联合用药提供依据,而且从环境风险评价角度为抗生素替代品LED209的结构优化提供理论指导。     

氰戊菊酯对河川沙塘鳢幼鱼的毒性效应

采用静水生物测试法,研究了氰戊菊酯(fenvalerate,FEN)对河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)幼鱼的毒性效应.结果显示,FEN对河川沙塘鳢幼鱼的24、48、72和96 h(t)的半数致死质量浓度ρ(LC50)(95％置信区间)分别为(3.19±1.38)、(1.66±1.02)、(0.98±0.69)和(0.70±0.49) μg·L-1,变化规律符合指数衰减模型ρ(LC50) =0.915 1 +15.012 3 ×exp(-0.075 8 ×t)(r=0.996 2),安全浓度为(0.13±0.97) μg·L-1.半数致死时间t(LT50)表现出显著的剂量[ρ(FEN)]效应,可用方程t(LT50) =2 653.467 6 ×exp[-5.590 4 ×ρ(FEN)]+56.378 7 ×exp[-0.209 5×ρ(FEN)](r=0.999 4)对其进行拟合.双因素方差分析显示,肝脏过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量随FEN浓度的增加和暴露时间的延长而均呈显著变化(P＜0.05),但两个因素的交叉影响不显著(P＞0.05).暴露24 h时,4μg· L-1浓度组SOD和CAT活性达到峰值,随后开始下降,而此时各浓度组MDA含量无显著变化(P＞0.05),48和96 h时,4、6和10 μg·L-1浓度组MDA含量则表现为显著上升.暴露时间和FEN浓度的交互作用对鳃Na+ /K+-ATP酶活性影响显著(P＜0.05),暴露24、48和96 h时,高浓度(6和10 μg·L-1)组Na +/K+-ATP酶活性均呈现显著下降;上述指标可较好地用于评价FEN的毒性效应.组织病理观察发现,FEN污染对河川沙塘鳢幼鱼的鳃、肝脏均造成严重损伤:鳃丝紊乱,上皮细胞增生,柱状细胞破裂;肝细胞实质空泡化,胆管内皮细胞肥大、融合.     

矿化垃圾生物覆盖层减少垃圾填埋场CH4、N2O和CO2释放的效应研究

对利用矿化垃圾构建生物覆盖层以削减填埋场温室气体的释放问题进行了深入研究,分析了环境因素对CH4释放的作用,考察了作为生物覆盖层材料的矿化垃圾的厚度变化对CH4氧化的影响.结果表明,温度为5～45℃时,矿化垃圾对CH4的氧化速率平均值分别约为黏性土和砂性土的2.35和4.71倍,CH4氧化速率随温度的升高而增加,并在35℃时达到最大值.当含水率w为16％ ～ 24％时,纯矿化垃圾覆盖层、半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层CH4氧化能力均达到最大.砂性土覆盖层和半矿化垃圾覆盖层CH4释放通量平均值分别为纯矿化垃圾覆盖层的329.8倍（P＜0.05）和91.7倍（P＜0.05）,添加矿化垃圾填料会增加覆盖层N2O释放通量,纯矿化垃圾覆盖层N2O（以N计）释放通量平均值分别为半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层的2.1倍（P＜0.05）和3.5倍（P＜0.05）.     

农药对农田蜘蛛生态效应的研究进展

农药对农田蜘蛛的生态效应是进行农田害虫综合防治的生态学基础.本文综述了农田蜘蛛接触和吸收农药的主要途径、农药对蜘蛛的生态效应、蜘蛛对农药的抗性以及农药对蜘蛛的致死效应等研究现状.关于农药对农田蜘蛛亚致死效应的研究,特别是分子、生化、生理、行为等方面的异常,国内外报道不多,因此这方面的研究工作有待于进一步加强.参47     

道路建设对成都市热岛效应的影响

热岛效应是城市气候最显著的特征之一。土地利用方式及土地覆盖的改变,如城市化和道路建设是导致热岛现象的重要原因之一。然而目前针对道路属性（道路密度及类型）对城市热岛效应的影响研究还较缺乏。本研究运用2012年成都市不同时次（冬夏季）的遥感数据及城市道路交通专题图,运用3S技术探讨道路密度对城市热岛效应的影响以及不同类型道路对城市热岛效应的热贡献。研究表明：（1）成都市热岛效应明显,市区地表平均温度显著高于郊区且热岛强度呈现夏强（3~4℃）冬弱（2.5~3℃）、夜强昼弱的特征。日间城市热岛效应呈现多热中心的分布模式,但冬夏季热岛中心位置不同。夏季日间热中心位于城市的西南部和中东北部,最高可达32.66℃,而冬季日间城市的西南部地表温度较高且热中心主要分布于城市边界地区,地表温度超过16℃。无论冬夏,夜间城市热岛效应均呈现环状分布特征,即从城市边缘到中心,地表温度逐渐升高,夏季城乡地表温差高达4.37℃而冬季达到2.82℃。（2）成都市区道路呈现“圈层型＋辐射型”分布模式,道路密度与道路的分布有关,城市南部及西南部的道路密度高于北部区域。（3）无论冬夏,道路密度与地表温度正相关,但两者相关性呈现昼弱夜强的特征,其中夜间相关系数达到0.5左右。对热效应贡献度指数、热单元权重指数、区域热单元权重指数3个指标的分析都表明无论冬夏、无论昼夜,市区分布面积最广的三级道路对城市热岛效应的热贡献最大,其热效应贡献度指数均在95%以上,其次是二级道路,各项热效应贡献度指数为45%~80%。本研究结果将有助于未来城市建设和道路规划,并为缓解城市热岛效应提供理论支持。     

河谷型城市城乡结合部景观格局空间尺度效应分析——以兰州市西固区土地利用格局为例

以兰州市西固区土地利用格局为例,利用2005年SPOT5遥感影像和正射航空影像数据,选取14个常用的景观指数,从景观水平和类型水平2个方面分析景观指数随尺度变化的基本规律,采用200m×200m正方形将研究区土地利用数据切分成规则格网,计算每个格网的多样性指数,通过半方差分析研究西固区多样性空间结构特征。结果表明:10m是西固区土地利用景观的本征观测尺度;研究区景观类型和景观格局特征随尺度增大变化显著,体现出一定的尺度依赖性;各乡(镇、街道)的景观指数呈现出城市中心—城乡交错带—乡村的分异特征,梯度变化明显;西固区多样性空间分布属于中等强度空间相关,高值区主要分布于黄河沿岸。     

废水处理用生物填料的研究进展

概述了废 (污 )水处理用生物填料的现状和发展 ,并针对现今水处理用生物填料存在的亲水性和生物亲和性(活性 )不足这一问题 ,提出了解决办法和发展方向 ,指出生物亲和亲水活性磁种填料的应用 ,可望大大提高废水生物降解的效率。     

青霉菌HHE-P7利用酱油废水产生微生物絮凝剂的研究

研究了微生物絮凝剂产生菌HHE-P7在酱油废水中产生微生物絮凝剂的絮凝特性。实验表明，酱油废水由于碳源丰富，是一种良好的培养基。HHE-P7菌最佳培养条件为：COD20000mg／L，K2HP041．0g／L，培养3d。最佳絮凝条件为在1L高岭土水中投加10～15mL微生物絮凝剂（MBF7），pH调至9，则絮凝率为90％以上；微生物絮凝荆在水系中主要起吸附架桥的作用。