微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L⁻¹废水,分别加入0 mg·L⁻¹ (对照组,R1)、5 mg·L⁻¹ (R2)和10 mg·L⁻¹(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate, TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和 64%。N₂H₄ 质量浓度为5 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS分泌量提高,触发了生物膜保护机制;当N₂H₄ 质量浓度为10 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS和血红素含量均明显下降,N₂H₄对生物膜产生抑制作用。长期添加微量N₂H₄导致门水平中Planctomycetes和Candidatus_Kuenenia的相对丰度降低,可见,N₂H₄的加入可以使NRR短暂增长,但长期加入会对厌氧氨氧化生物膜产生生物毒性,抑制厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性。整体而言,5 mg·L⁻¹和10 mg·L⁻¹的N₂H₄的加入都难以维持MBBR长期稳定高效运行,其对厌氧氨氧化生物膜的负面影响更为明显。     

2019年秋季三亚市一次典型臭氧污染个例气象成因解析

三亚市位于海南岛最南端,旅游资源丰富,生态环境良好,是海南建设国际旅游岛和国家生态文明试验区的重要城市之一。2019年秋季三亚市出现的一次臭氧(Ozone,O₃)污染过程,为科学认识三亚市此次O₃污染特征及气象学成因,也为进一步开展O₃污染预警预报和科学治理提供技术支撑,利用2019年11月1—6日三亚市生态环境局对外发布的大气污染物数据,以及地面常规观测数据,结合ECMWF发布的第5代资料(the fifth generation ECMWF reanalysis data,ERA5),采用相关分析和后向轨迹模型对其进行分析。结果表明,11月4日和5日O₃-8 h(臭氧最大8 h滑动平均)分别为162μg·m^-3和180μg·m^-3,超标百分比为101.25%和112.50%。5日O₃-1 h(臭氧最大1 h平均)达到了203μg·m^-3,超标百分比为101.50%。14:00—19:00是O₃     

阳极石墨毡酸处理对微生物燃料电池型BOD传感器性能的影响

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理明显提高石墨毡表面的润湿性,经过4 h酸化处理,石墨毡的表面接触角由142.5°下降到86.5°。采用硝酸处理的石墨毡作为电极材料,MFC的电流输出明显提高且稳定,在响应时间小于10 h条件下,废水BOD检测上限为100 mg/L。废水BOD浓度在2~50 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电流最大值之间的线性关系进行废水BOD浓度检测,废水BOD浓度在2~100 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电荷量之间的线性关系对废水BOD浓度进行检测,检测相对误差均在12%以下。MFC型BOD传感器运行稳定,相对标准偏差均在10%以下。     

氧化还原介体催化强化Paracoccus versutus菌株GW1反硝化特性研究

考察了Paracoccus versutus菌株GW1的醌呼吸特性及4种结构相似的醌类介体(AQS,α-AQS,AQDS和1,5-AQDS)催化强化Paracoccus versutus菌株GW1的反硝化过程.结果表明,Paracoccus versutus菌株GW1能利用醌类介体作为其电子传递链中的电子受体进行呼吸,使醌类介体还原为相应的氢醌形式;在35℃条件下,采用间歇试验法,4种介体浓度均为0.24mmol.L-1时,可分别提高硝酸盐氮降解速率1.14～1.63倍、总氮去除速率1.12～2.02倍,其从大到小顺序为:AQDS>1,5-AQDS>AQS>α-AQS;介体可降低Paracoccus versutus菌株GW1硝酸盐降解过程中氧化还原电位约33～75 mV;介体催化强化硝酸盐降解过程中pH变化趋势与空白对照组类似,最终pH稳定在9.0左右;在0～0.32 mmol.L-1AQDS浓度范围内,体系硝酸盐氮降解零级反应速率常数K与介体的浓度cAQDS呈线性关系.本研究为解决生物脱氮技术存在降解速率低的问题提供了有效途径.     

植物-微生物修复石油烃污染土壤与根际微生态环境变化

石油烃作为一类持久性难降解有机污染物对土壤环境质量产生严重的危害。以天津大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为靶细胞,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,利用盆栽试验,对植物-外源菌协同修复体系中的脱氢酶活性和土壤微生物多样性进行研究,分析其变化及其与石油烃降解率的关系。结果表明植物-微生物协同修复对石油烃具有较好的降解能力,其中小麦-固定化外源菌组具有最高的降解率,石油烃含量从最初的30 600 mg獉kg-1下降为24 300 mg獉kg-1,降解率为20.6%,并且其试验后期石油烃的降解率最大,远远高于其他时期,表现出良好的修复潜力。外源菌投加的初始阶段会迅速提高脱氢酶活性,然而这种影响随着降解时间延长而逐渐减弱。初期脱氢酶活性与总石油烃的降解存在较好的相关性,脱氢酶活性可以在一定程度上表征土壤石油烃的降解情况。微生物多样性与总石油烃降解也存在一定的相关性。     

两种外源有机酸对蜈蚣草修复锑污染土壤的影响

以蜈蚣草(Pteris vittata L.)为受试材料,利用盆栽试验研究了不同添加量(0、5、10、20 mmol·kg^-1)外源柠檬酸和苹果酸对锑(Sb)污染土壤pH和Sb形态的影响,以及两种外源有机酸对蜈蚣草富集Sb和蜈蚣草抗氧化系统的影响,并分析了利用有机酸强化蜈蚣草修复锑污染土壤的可能性及其作用机制.结果表明,土壤锑含量为500 mg·kg^-1时,种植20 d后,两种有机酸使土壤pH从6.26降到4.99～5.93,土壤中弱酸提取态Sb含量增加,残渣态Sb含量减小.两种有机酸均提高了蜈蚣草根、茎和叶中Sb含量,且作用效果为柠檬酸>苹果酸;20 mmol·kg^-1柠檬酸的加入使根、茎和叶中Sb含量分别达到最大值4740、256、77.5 mg·kg^-1,较对照组分别提高77.08%、230.90%、84.39%.相比对照组,柠檬酸和苹果酸添加均可显著提高蜈蚣草根系活力和抗氧化酶活性,降低丙二醛(MDA)含量,其中,柠檬酸的作用最大.说明两种有机酸通过提高蜈蚣草对Sb的吸收富集,增强对S...     

水体富营养化防治述评

介绍了水体富营养化的演化过程及国内外治理现状,根据水体富营养化的评价方法,通过消减外源与消除内源相结合的技术措施治理富营养化,然后运用生物控制的生态恢复方法调节水体的生态平衡.对此提出了防治富营养化要运用人文理念和实施数字化监测与管理的可持续发展策略.     

外源碳和氮输入对降水变化下土壤呼吸的短期影响

利用野外原位小区控制试验,模拟研究了降水变化下草地生态系统土壤呼吸对外源碳和氮输入的响应.在2014年,以内蒙古锡林河流域温带典型草原为研究对象,测定了增加降水处理（CK）、增加降水配施氮肥处理[CN,2.5 g·（m²·a）^-1]、增加降水配施碳源处理[CG,24 g·（m²·a）^-1]和增加降水配施氮肥和碳源处理[CNG,2.5 g·（m²·a）^-1+24 g·（m²·a）^-1]下土壤呼吸的变化,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、土壤可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）之间的关系.结果表明,在自然降水较多的第一次增加降水（FWE）阶段,CG处理和CNG处理168 h土壤CO₂累积通量显著增加,而CN处理168 h土壤CO₂累积通量无显著变化,并且CG处理和CNG处理土壤MBC含量显著高于CK处理和CN处理,同时,该阶段平均CO₂释放速率与土壤MBC含量正相关（P<0.05）.与FWE阶段相比,无自然降水的第二次增加降水（SWE）阶段各处理168 h土壤CO₂累积释放量显著降低,并且各处理MBC含量也显著降低（P<0.05）,仅有土壤DOC含量显著增加（P<0.05）,CG处理和CN处理168 h土壤CO₂累积通量显著降低（P<0.05）.两个降水阶段土壤呼吸速率与土壤温度或土壤体积含水量均有显著的正相关性（P<0.05）.因此,自然降水的分布对土壤水分的影响调控着外源氮和碳对半干旱草地生态系统土壤呼吸的作用效应.     

不同含量外源镉在红壤中的变化特征

为探讨外源离子态镉（Cd）进入红壤后随时间的变化特征,在农田土壤中添加不同含量的Cd （0、0.3、2.0、5.0、10、30、60和100 mg ·kg^-1）,分别于第3、7、14、28、42、56、70和84 d时取样,采用BCR分级提取法分析农田土壤Cd的赋存形态,使用3种动力学模型模拟农田土壤Cd的稳定化和分布特征.结果表明：①外源Cd进入土壤后,土壤Cd的形态会重新进行分配,趋向于供试土壤Cd原始形态分布特征,Cd与土壤的结合强度会随时间的增加而增加,并且总再分配系数会逐渐趋于1.②红壤中外源Cd的稳定化是一个较为长期的过程.弱酸可提取态会逐渐向其他3种形态转换,最终转换为残渣态.在84d内,可氧化态在0.3 mg ·kg^-1时,会随时间逐渐减小,其余形态则相反.在84 d内,可还原态在30 mg ·kg^-1以下时,会随时间逐渐减小,其余形态则相反.③在红壤中,外源Cd的稳定化过程主要是多个反应机制共同控制的扩散过程.当外源Cd添加量越高时,会导致其残渣态的变化速率越高.研究结果可为以外源Cd为基础的相关研究以及重金属污染土壤风险管控与修复提供理论依据.