“塘+湿地”耦合系统净化再生水补给低C/N河湖水体的效能及机制研究

构建了针对再生水补给低C/N河湖水体的"释碳塘-水平潜流人工湿地-沉水植物塘"耦合生态净化系统，以北运河上游沙河水库为研究对象，研究了该耦合系统对主要污染物TN、TP和COD_Cr的净化效能，并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落分布特征.结果表明，耦合生态系统稳定运行后出水中TP、TN和COD_Cr的浓度分别为（0.07±0.03），（1.41±1.06）和（18.51±6.97）mg·L^-1，其中，TP和COD_Cr可稳定达到《我国地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表IV类水（湖库）标准，TN达标率为73%.10月下旬后出水中TN不达标主要是由于温度降低导致反硝化细菌活性降低以及进水中C/N降低导致.本耦合系统可强化沙河水库中氮素的去除，不仅体现在释碳床的加入可补充湿地反硝化所需碳源，且自身的"夹心结构"可在内部实现缺氧环境，有利于反硝化的发生.加入释碳床前后，释碳塘和水平潜流人工湿地对TN的去除率分别由23.1%±27.3%和38.3%±21.6%提高至25.3%±19.4%和47.4%±15.6%.微生物群落分析结果表明，运行过程中释碳床内部微生物优势菌属由嗜氢菌属和淀粉发酵菌属转变为纤维素降解菌属.耦合系统各单元优势菌属差异较大，其中节杆菌属（Arthrobacter）在3个单元均为优势菌属.     

菲律宾蛤仔对锌、铅的积累特征

菲律宾蛤仔（ＲｕｄｉｔａｐｅｓｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍＡｄａｍｓｅｔＲｅｖｅ（Ｂｉｖａｌｖｉａ：Ｖｅｎｅｒｉｄａｅ））分别在不同系列Ｚｎ和Ｐｂ浓度下培养２０ｄ，每间隔５ｄ测定菲律宾蛤仔体内Ｚｎ、Ｐｂ含量．结果表明，菲律宾蛤仔在水体Ｚｎ浓度１００μｇ／Ｌ以下Ｚｎ积累量低，在水体Ｚｎ浓度为２００μｇ／Ｌ时Ｚｎ积累量高．菲律宾蛤仔在水体Ｐｂ浓度为３２μｇ／Ｌ以下暴露５ｄＰｂ积累量低，但在水体Ｐｂ浓度为３２μｇ／Ｌ中暴露１５ｄ，菲律宾蛤仔体内Ｐｂ含量可达对照组的５倍．可见，菲律宾蛤仔对Ｚｎ、Ｐｂ的积累量不仅与水体中Ｚｎ、Ｐｂ浓度有关，而且与暴露时间有关．     

低B/C污水对A2/O工艺的冲击仿真模拟

基于深圳市某污水厂A2/O工艺与进出水在线监测数据,使用GPS-X软件建立、校正A2/O仿真模型并论证了模型的可靠性。提出持续冲击模拟和随机冲击模拟2种冲击模拟方案,模拟了2种因总COD溶解惰性组分占比(frsi)升高导致的低B/C污水冲击A2/O工艺的方式。模拟结果表明:A2/O工艺受到低B/C污水冲击时,TN、TP、COD依次超标,投加碳源可降低TN、TP的超标率,降低好氧池溶解氧浓度可节省碳源投加量,TN、TP的最低超标率小于COD。若以模拟时间内5%的COD超标率为阈值,则A2/O工艺最多可承受frsi=0.133、B/C=0.332污水31d持续冲击,或frsi=0.136、B/C=0.330污水的25 d,frsi=0.143、B/C=0.328污水的20 d,frsi=0.151、B/C=0.324污水的15 d,frsi=0.161、B/C=0.319污水的10 d,frsi=0.189,B/C=0.308污水的5 d随机冲击。     

SBR短程硝化的实现、维持及稳定性

以模拟生活污水为研究对象,控制SBR反应器内pH值在7.5～8.5的条件下,实现了短程硝化生物脱氮工艺,NO2--N/NOx--N的比率始终维持在90%以上,同时发现pH值和DO浓度变化特征曲线在短程硝化过程中具有良好的重现性。另外,保持DO浓度在0.5～1.0mg/L,硝化时间为5.5h,可较好的维持短程硝化生物脱氮过程,且经过1个月的运行硝化类型没有发生改变,亚硝酸盐积累率仍保持在90%以上。在此基础上,研究了系统对COD和NH4+-N浓度的抗冲击负荷能力。结果表明,该系统具有较强的抗冲击能力。     

太湖水华蓝藻中元素的组成及其环境意义

利用电感耦合等离子质谱仪对2008年7、9和10月采自太湖南泉水域的水华蓝藻样本中19种元素(Na、Mg、K、Ca、Zn、Mn、Fe、Al、Cu、Cr、Co、Ni、As、Se、Mo、Ag、Tl、Cd和Pb)的质量含量(w)及组成变化进行研究。结果表明,在藻华中w较高(1 000μg.g-1,以干质量计)的常量元素或有益元素为Ca、K、Na、Mg、Al、Fe。其中,w(Ca)和w(K)较高(4 000μg.g-1),w(Ca)随月份变化不大,而w(K)、w(Mg)、w(Na)则逐月升高。w(Al)、w(Fe)变化较大,7月最高(1 000μg.g-1),之后迅速降低(400μg.g-1);藻华中w在10~100μg.g-1之间变化的元素为Mn、Zn、Ni、Cu,其中,7月这4种元素w均最高,9~10月则降低。藻华中还检出痕量元素Co、Mo和Se,Tl未检出。藻华中积累的有毒元素中w(As)较高(5~15μg.g-1),而w(Cr)、w(Cd)、w(Pb)、w(Ag)均较低(5μg.g-1)。有毒元素w最高值均出现在7月。基于上述结果,推算出2007—2009年采取物理方法除藻从太湖中移除的元素量约为:K595.89 t、Ca 544.03 t、Mg 181.18 t、Al 83.06 t、Na 63.97 t、Fe 55.45 t、Mn 2.99t、Zn 2.26 t、Ni 1.67 t、Cu 1.11 t、As 0.76 t、Cr 94.5 kg、Cd 82.70 kg、Se 45.01 kg、Pb 37.64 kg、Co 32.27 kg、Mo5.41 kg和Ag 2.46 kg。该研究不仅可为进一步寻找关键元素在蓝藻水华爆发过程中的限制作用及其机制提供基础数据,同时也可为评价利用物理除藻方法去除太湖中有毒元素和降低有可能促进藻华发展的营养元素的负荷量的有效性,从而保护和修复渔业环境提供理论依据。     

一株椭圆小球藻对微囊藻生长的竞争抑制研究

采用Chl b/Chl a比值指示2种藻相对数量的方法研究了一株椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)与铜绿微囊藻(M icrocystis aeruginosa)之间的生长竞争关系。结果表明,分别在20和30℃条件下,BG-11培养基中和发生水华的天然湖水中小球藻的生长均远高于微囊藻。在低光照下,小球藻也同样具有较高的生长竞争能力。小球藻不是通过产生毒害物质而获得生长竞争优势,2种藻对氮磷吸收利用的研究结果显示:在高氮含量的BG-11培养基中,2种藻对氮的利用无显著差异,但小球藻对磷的吸收能力远高于微囊藻;将BG-11培养基中氮含量减少至原来的1/10,与微囊藻相比,小球藻对氮磷均具有较高的吸收。可见,小球藻是通过竞争氮磷营养而抑制微囊藻生长。因此,利用椭圆小球藻的种间生长竞争优势来抑制微囊藻具有潜在的可利用性。     

沈阳市街道灰尘中重金属的空间分布特征研究

对沈阳市区街道灰尘中Cd、Cu、Pb、Zn的含量水平进行了研究,并分析了重金属的空间分布特征.结果表明:市区街道灰尘中Cd、Cu、Pb、Zn的含量范围分别为2.29～15.04 mg·kg-1、46.96～204.29 mg·kg-1、62.76～509.48 mg·kg-1、277.41～422.89 mg·kg-1,平均值为4.35 mg·kg-1、81.33 mg·kg-1、106.26 mg·kg-1、334.47 mg·kg-1,是沈阳市土壤背景值的27.18、3.31、4.80、5.67倍;市区西部重金属污染程度高于东部,东、西部污染程度高于南、北部;街道灰尘中Cd、Pb空间分布差异较大,Zn分布较均匀;除Cd以外,铁西区重金属含量均最高,特别是Pb含量明显高于其他区,这与其工业区性质密不可分;Cd在大东区含量最高,这应与东部的汽车产业特征有密切关系;Cd-Zn,Cu-Pb,Cu-Zn,Pb-Zn之间都有着极显著的相关性;地积累指数法的评价结果表明:Cd处于重污染水平,其余3种重金属处于偏中度污染水平.研究结果以期为沈阳市的城市环境污染防治和城市规划提供重要的科学依据.     

不同价态无机砷对罗非鱼肝脏砷积累及GSH/GST解毒代谢的影响

低剂量中长期暴露下的氧化胁迫是砷对水生生物致毒的重要机制之一。本文通过对罗非鱼进行32 d的食物相砷暴露,测定不同时间点罗非鱼肝脏中谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性,揭示不同价态无机砷对罗非鱼肝脏中GSH/GST的影响机制。经三价砷(As(III))暴露后,砷含量在2 d内显著增加而在随后的30 d内无显著性差异; 0～2 d内GSH含量显著增加,后降低,13 d后GSH含量均低于空白组; 0～6 d GST活性均大于空白组,6～8 d GST活性降低,8 d后活性高于空白组,且32 d达到最大值。经五价砷(As(V))暴露后,罗非鱼肝脏中砷含量逐渐增加,在20 d时达到最大值而后无显著性差异; 0～2 d时GSH含量降低,随后逐渐增加,在16 d达到最大值,16 d后GSH含量均低于空白组; 0～8 d时GST被大量诱导合成,8～20 d时GST合成被抑制,20 d后活性增加,在32 d达到最大值。As(III)和As(V)对罗非鱼GSH/GST的不同影响与其在罗非鱼体内的积累量有关。As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GSH含量呈统计学正相关,而As(V)暴露无明显相关性。这是因为As(V)进入罗非鱼肝脏后会还原为As(III),进而GSH作为可提供巯基的还原剂而被大量消耗。另外,As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GST活性呈显著负相关,而As(V)暴露却呈现出很强的滞后性,这是由于进入生物体内的As(V)需转化为As(III)后,才可直接作用于酶系统。可见,不同形态砷对水生生物的致毒机制需进一步深入研究。     

水溶性有机质对土壤硝化作用过程的影响

以江苏省宿迁市潮土为供试土壤,设置DOC220、DOC440和DOC880 3个添加水溶性有机质(DOM)处理,分别含有机碳(DOC)220、440和880 mg.L-1。试验结果表明,DOM对硝化过程有一定的抑制作用,在培养第16天时,未添加DOM的对照中NH4 -N几乎100%已经转化为NO3--N,而添加DOM的3个处理硝化率分别比对照降低7.83%、13.60%和19.12%;与对照相比,添加DOM的处理中NH4 -N含量降低缓慢,但培养过程中亚硝酸盐的积累显著增加,对照在第12天时NO2--N达到最大积累量67.83 mg.L-1,而DOC220、DOC440和DOC880处理土壤中NO2--N积累量分别在第12、14和16天达到最大值,与对照相比积累量分别增加21.17%、33.91%和59.90%。此外,DOM的添加也降低了NO3--N的生成速率,到第16天时,对照已经达到最大积累量143.61 mg.L-1NO3--N,但此时DOC220、DOC440和DOC880处理中NO3--N含量比对照分别低41.97、78.09和91.30 mg.L-1。为排除因添加DOM带来外源氮所引起的影响,同时进行了相同初始氮量下添加DOM与单施(NH4)2SO4对硝化作用影响的比较试验,结果同样表现出亚硝酸盐积累量的增加和NO3--N生成速率的降低,表明DOM中所含的有机碳及小分子化合物影响了硝化作用。高有机质环境下存在潜在的亚硝酸盐积累风险,对土壤和水体生态系统健康可能有一定影响。     

土壤性质对水稻土中外源镉与铅生物有效性的影响

为定量了解土壤理化性质对进入土壤中的外源镉和铅生物有效性的影响,采集了性质相差较大的16个水稻土,通过添加Cd(或Pb)培养和老化处理(Cd的加入量为0、0.2、0.5、1、2和5 mg·kg-1;Pb加入量为0、20、50、100、200和500 mg·kg-1,培养时间为1年),研究了不同土壤中Cd(或Pb)负荷与土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)的关系.结果表明,随着Cd(或Pb)污染水平的提高,土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)均显著增加,但不同土壤中水溶态和交换态Cd(或Pb)随土壤Cd(或Pb)积累的增加幅度有很大的差异.相关分析表明,水稻土中水溶性Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平和pH值有关;而交换态Cd(或Pb)主要与土壤Cd(或Pb)污染水平、pH值、CEC及质地等有关.数据显示,pH值较高、质地较黏的土壤可大大减缓因污染引起的CA和Pb生物有效性的提高.