叶面喷施硫对镉污染土壤中水稻累积镉的机制研究

Cd（镉）污染稻田已成为影响全球农田土壤环境安全的重要问题,叶面喷施技术可以提高水稻对Cd的抗性,减少其对Cd的累积,保证农产品质量安全、维护土壤生态功能、防范环境和人体健康风险.通过两年四季的湖南省长沙县田间试验,探索叶面喷施S（以Na₂S计）在中轻度Cd污染稻田中的降镉、增产效果及其可推广性,进而设计水培试验,探究相关机制.结果表明:田间试验中,叶面喷施S可以将水稻产量提高6%~30%,水稻籽粒w（Cd）降低28%~50%.叶面喷施S能够增加水稻叶片的捕光能力和电子传递速率,与对照组相比,净光合速率提高2%~25%、气孔导度提高7%~25%、胞间CO₂浓度提高2%~10%、蒸腾速率提高1%~11%;实际光化学效率提升3%~21%,也可在一定程度上减缓光合系统结构和功能受到的损伤,同时提高光合作用碳同化的效率,提高水稻产量.傅里叶变换红外光谱图显示,叶面喷施S通过增强有机大分子类物质（如有机酸、多肽类等）的生成,可能直接与Cd发生螯合,区隔在细胞壁或者液泡上,降低Cd的侵害.研究显示,叶面喷施S在Cd胁迫水稻中积极参与生化过程的特定光合作用和蛋白质合成的调节,减轻了水稻Cd胁迫,可以尝试在同类型重金属污染农田土壤中推广.      

洱海沉积物水提取态有机氮特征及与其他来源溶解性有机氮的差异

选取洱海不同季节全湖47个沉积物表层样品,探讨水提取态有机氮(WEON)与不同来源(上覆水、间隙水、入湖河流和湿沉降)溶解性有机氮(DON)组分特征差异,并分析其对沉积物影响.结果表明,(1)洱海沉积物WEON含量季节性变化为夏季春季秋季冬季;空间分布规律呈北部南部中部.(2)洱海沉积物WEON腐殖化程度较高,腐殖质主要以富里酸为主,主要含有紫外区类腐殖质荧光峰A和高激发类色氨酸荧光峰B,受陆源输入和湖内生物共同影响.(3)洱海沉积物及其他来源DON均含有2个荧光组分,其中组分C1为内源性可见紫外区腐殖质峰是生物降解形成的荧光峰;组分C2为类色氨酸峰;湿沉降样品类蛋白峰峰强最大,生物可利用性较高;入湖河流DON生物可利用性最低.(4)洱海上覆水DON荧光C1和C2组分和沉积物WEON含量为显著相关(r=-0.79,P0.01;r=-0.944,P0.01),上覆水DON的荧光组分特征能够很好指示沉积物WEON含量特征.研究洱海不同样品DON结构组分特征,揭示洱海富营养化的潜在风险,为防治规划提供依据.     

ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质表征

为确定某ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质,特别是特征有机物种类,采用吹扫捕集、静态顶空、固相萃取、固相微萃取和液液萃取等预处理方法与GC/MS(气相色谱/质谱)联用,定性检测出该工段废水中含有16种挥发、半挥发性有机物,主要包括烯烃、苯系物、有机腈、多环芳烃、醚、醇和胺. 废水ρ(SS)(SS为悬浮物)为540.31 mg/L;SS粒径主要分布在0.10~5.00 μm之间,可吸附水中4.83%~33.21%的对二甲苯、乙苯、苯乙烯和1,5-环辛二烯等有机物. 与生活污水不同,该工段废水三维荧光光谱图的荧光区域集中在λ_Ex/λ_Em(激发波长/发射波长)=205~285 nm/310~360 nm范围内,主要包括λ_Ex/λ_Em为285 nm/350 nm、260 nm/310 nm、225 nm/345 nm、210 nm/315 nm、230 nm/360 nm的5个荧光峰,由甲苯、靛蓝、苯乙烯、脱氢松香酸、芴、菲等苯系物和多环芳烃类有机物引起. 废水在200~250 nm之间有较强紫外吸收峰,主要由1,3-丁二烯、苯甲醛、苯乙酮、4-苯基-1-环己烯等共轭二烯、不饱和醛、酮和苯系物等有机物引起.      

批次培养条件下三角褐指藻对不同磷胁迫压力及恢复的响应

采用批次培养,设置5个PO₄-P浓度（0 μmol/L,0.566 μmol/L,2.26 μmol/L,9.05 μmol/L,36.2 μmol/L）进行实验,并从第9 d开始进行2 d恢复实验,研究三角褐指藻在不同磷胁迫压力及恢复下的响应。测定参数包括PS Ⅱ的最大光能转化效率（Fv/Fm）、PS Ⅱ的实际光能转化效率Y（Ⅱ）、光合电子传递效率（ETR）及藻密度。结果发现:磷胁迫对藻密度、Fv/Fm、Y（Ⅱ）和ETR有显著影响。恢复实验中,Fv/Fm、Y（Ⅱ）、ETR等恢复速率与起始所受磷胁迫程度以及再添加的磷浓度呈正相关。与藻密度相比,Fv/Fm、Y（Ⅱ）、ETR等荧光参数可以在12 h内产生更显著的变化。本实验表明,在严重的磷胁迫条件下,磷的输入可以造成藻类的补偿生长;在小时尺度上叶绿素荧光参数随磷胁迫程度可以迅速做出响应。     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

外源脯氨酸对Cd胁迫下107杨光合与叶绿素荧光特性的影响

为揭示Cd胁迫下外源脯氨酸对107杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）光合与叶绿素荧光特性的影响,以一年生107杨苗木为试验材料,采用盆栽控水试验,研究了添加不同浓度（0、10和20 mmol/L）外源脯氨酸对Cd（0、100、200和300 mg/kg）胁迫下107杨叶片光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:①Cd作为独立因子可显著影响107杨叶片的光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数,外源脯氨酸作为独立因子对这些参数无显著影响,Cd与脯氨酸的交互作用对这3类参数均有显著影响.②随着w（Cd）的增加,107杨叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和水分利用效率（WUE）的变化趋势基本一致,均显著下降,而胞间CO₂浓度（C_i）呈显著上升趋势.与单独Cd处理组相比,在w（Cd）为200 mg/kg处理下,添加外源c（脯氨酸）为10 mmol/L时苗木叶片的P_n显著提高123.12%;WUE、PSⅡ原初反应最大量子效率（F_v/F_m）、实际光化学量子效率（φ_PSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和表观光合电子传递速率（ETR）分别显著提高43.73%、6.52%、27.99%、28.96%和63.26%;而非光化学淬灭系数（NPQ）显著降低19.97%.研究显示,w（Cd）低于200 mg/kg时,外源添加脯氨酸处理可增强107杨的PSⅡ光能转换效率和光强利用效率,防止过剩光能对光合机构的伤害,从而提高植株抗逆性与适应性,且以c（脯氨酸）为10 mmol/L时的处理效果较好.      

不同离子条件对提取沉积物中水溶性有机质光谱特性的影响

水溶性有机质(WSOM)是环境中溶解性有机质(DOM)的重要组成部分,对WSOM化学特性的研究有助于了解环境中DOM对污染物环境归趋的作用.本文利用紫外-可见吸收光谱法(UV-vis)及三维荧光光谱法(3D-EEM)分析了3种不同来源沉积物的WSOM在不同种类及浓度离子浸提液中的光谱特性差异,以揭示天然水化学离子种类及浓度对提取沉积物中WSOM光谱特性的影响.UV-vis光谱分析结果表明:①WSOM在SO■及K~+浸提液中的溶解性有机碳(DOC)含量及其芳香度较高,在Cl~-及K~+浸提液中的有色溶解性有机质(CDOM)丰度高,在NO~-_3、Na~+浸提液中的富里酸含量较高、分子量较小;②浸提液中WSOM的DOC含量及其芳香度、CDOM丰度随离子浓度增加呈先增后减的趋势,同时大颗粒WSOM比例逐渐增加.通过3D-EEM光谱数据结合平行因子分析法发现,沉积物(城市内湖)中WSOM主要由4种荧光组分组成,即可见腐殖酸(C1)、土壤富里酸(C2和C3)、微生物源类腐殖质(C4).4种荧光组分在SO■、K~+浸提液中的荧光强度较高,且随离子浓度增加WSOM的荧光强度、类蛋白物质及类腐殖物质浓度均表现为高浓度受抑制的现象,这一点与吸收光谱数据一致.     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

城郊与城镇河流中溶解性有机质与重金属的相关性

溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)在水体环境中广泛存在,对重金属在水环境中的环境行为有重要影响.本研究为探讨DOM与重金属的相关性,以宁波市城郊流域樟溪和城镇流域芦江为例,利用三维荧光技术分析不同城镇化梯度下河流水体溶解性有机质(DOM)的结构组成特征,分析DOM各项参数与重金属之间的相关性.结果表明,城镇化程度较高的河流水体具有较高的DOC、有色溶解性有机质(CDOM)和荧光溶解性有机质(FDOM)浓度;城郊流域与城镇流域水体中DOM均含有4个荧光峰,类富里酸荧光峰A和C以及类蛋白荧光峰B和T,且城镇流域水体荧光峰B和T的强度显著高于城郊流域,DOM腐殖化程度与芳香性也具有同样的趋势;城镇流域水体中重金属As、Cu和Mn浓度显著高于城郊流域.DOM与重金属的相关性结果表明,城镇河流中DOM与Cu、Cr、Mn、As、Zn和Pb都存在显著的正相关关系,而城郊河流中DOM只与Mn、Pb和Cu呈显著正相关,与其它重金属相关性不明显.总之,城镇化水平影响河流水体中CDOM的浓度和性质,而CDOM浓度和性质与重金属的行为密切相关.     

渤海湾两条河流及其近岸海域水体中DOM的光谱特征及影响因素

应用三维荧光光谱结合吸收光谱分析,研究了2019年夏季天津市大清河-独流减河水系和河北省黄骅市捷地减河及其河口区水体中溶解有机物（DOM）的空间分布特征、来源及其影响因素。紫外-可见光谱结果表明,研究区水体的SUVA₂₅₄与盐度有显著正相关关系;两条河流的下游水体中S_275-295均值均大于上游和中游。平行因子分析结果表明,两条河流均检测到两种类腐殖质组分C1（240,300/390 nm）和C3（260,335/477 nm）以及一种类蛋白质组分C2（225,275/339 nm）。在大清河-独流减河水系及其近岸海域水体中,这三种组分与盐度呈显著负相关关系,其中由于人为输入（TN和TP含量高,工业排污）影响导致C2与盐度的相关性弱于C1和C3。该水系水体在低盐度时C2的占比高于捷地减河,主要受到工农业废水输入与其支流子牙河汇入的共同影响,而捷地减河主要受农业废污水输入的影响。此外,自然因素（盐度、海水混合）和人为因素（人为输入、筑坝拦截）的不同导致渤海湾两条入海河流中有色溶解有机质（CDOM）的光学特性和混合行为出现显著差异。其中筑坝拦截导致独流减河坝前水体的CDOM平均分子量低于下游水体,并且增强了河口区陆源类腐殖质的去除作用。综上,三维荧光光谱结合平行因子分析能判别河流局部条件的差异对整体CDOM空间分布特征的影响,研究结果可为渤海湾地区河流及河口水体CDOM生物地球化学过程研究提供基础数据。