典型氧化还原环境中微塑料表面的微生物群落组成特征与构建机制

微塑料广泛分布在微生物驱动的生物地球化学循环中,其表面会富集独特特征的微生物群落,构成微塑料圈（plastisphere）.自然环境中广泛存在的多种氧化还原环境不仅会影响微塑料圈中微生物群落的组成,还会影响微塑料的最终归宿.为探究典型氧化还原环境中微塑料表面的微生物群落组成特征与构建机制,将3种微塑料PHA （聚羟基脂肪酸酯）、PLA （聚乳酸）和PVC （聚氯乙烯）放置于好氧、硝酸盐还原、铁氧化物还原、硫酸盐还原和产甲烷这5种典型氧化还原环境中,利用污泥作为接种物,进行微宇宙模拟培养实验.结果表明,在分类学和系统发育学上,微塑料因子分别影响了微塑料表面18.94%和46.67%的微生物群落,氧化还原环境因子分别影响了微塑料表面31.04%和90.00%的微生物群落.与污泥相比较,3种微塑料表面富集的微生物群落丰富度和均匀度均降低,其中降低最明显的是更易降解的PHA微塑料,而难降解的PLA和PVC微塑料表面的微生物群落变化特征相似.PHA微塑料表面富集的微生物中,Anaerocolumna（26.44%）为其优势菌种,较少富集与氧化还原反应相关的特征菌群;PLA和PVC中,Clostridium_sensu_stricto_7 （15.49%和11.87%）为其优势菌种,且显著富集与氧化还原反应相关的特征菌群,表明与氧化还原反应相关的特征菌群更易于富集在难降解的微塑料表面,进而可能对生物地球化学循环速率造成影响.     

紫色土丘陵区农田源头沟渠一氧化氮排放的季节差异及影响因素

农田源头沟渠是农田养分迁移的重要水文通道和非常活跃的氮转化场所.本研究以紫色土丘陵区农田源头沟渠为对象,在2014年12月~2015年11月,采用静态箱-化学发光法对其一氧化氮（NO）排放开展原位观测.结果表明,有自然植被覆盖的农田源头沟渠生态系统（V）中的NO年累积排放量为14.17 g·（hm²·a）^-1,而无自然植被覆盖的对照处理（NV,代表沟渠中的沉积物-水界面系统）则为-0.4 g·（hm²·a）^-1.总体而言,沟渠生态系统的年综合排放通量是11.27 g·（hm²·a）^-1,全年平均排放通量为0.13 μg·（m²·h）^-1.农田源头沟渠仅在夏季是NO的排放源,且夏季NO累积排放量显著高于（P<0.05）春季、秋季或冬季.沟渠上覆水NO₃^--N浓度和温度是影响NO排放季节变化的主要控制因素.同时,沟渠生态系统中植物存在可显著提高所观测的NO排放通量,但对全年NO累积排放量无显著影响.     

浮萍塘中氮归趋模式模拟分析

通过模拟分析浮萍塘中氮的循环迁移过程,考察了N主要迁移途径对各形态氮的去除贡献,并确定了水环境季节变化对氮循环过程影响.模拟结果显示:浮萍塘中氮的去除主要通过硝化/反硝化作用实现,而有机氮沉降以及氨氮挥发作用对TN去除贡献仅为2.1%.浮萍塘中氨氮和硝态氮的变化主要受硝化和反硝化作用影响;有机氮主要受藻类腐败以及氨化作用影响;底泥中氮的变化主要由有机氮沉降和底泥中氮氨化过程控制.此外,浮萍塘能有效去除水体中藻类,并维持藻类的较低含量;浮萍主要通过促进硝化/反硝化速率来提高系统对TN的去除能力.     

基于MEA情景的长江流域氮平衡及溶解态无机氮通量:流域-河口/海湾氮综合管理

以长江流域氮循环为研究对象,基于千年生态系统评估框架下的4种情景,预测了2050年长江流域的氮循环在不同驱动因子作用下的未来变化趋势,并提出长江流域生态系统的优化管理的建议.研究结果表明,在1970—2010年期间,长江流域氮输入量增加了5倍,长江向河口输出的溶解态无机氮(DIN)通量增加了8倍,流域土壤中的氮已经达到饱和并且氮过剩量持续增加,流域对氮的截留率下降,水体输送的DIN通量增加,区域氮循环失衡问题日益严重.在千年生态系统评估框架下,预测在2050年,在采取积极措施的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会比2000年有所下降,而在消极应对的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会继续增加,从而加剧河口和近海地区水体的污染程度.非点源氮输入将是长江溶解态无机氮输出通量的主要来源,其中以化肥氮输入为主,其次为禽畜粪便氮输入,贡献率最低的是点源污水氮输入.情景预测及源解析研究表明,2050年长江流域-河口/海湾氮污染控制的重点在于减少长江下游-太湖流域、沅江-湘江-洞庭湖流域、赣江-鄱阳湖流域及岷江流域的化肥及畜禽粪便排放,2050年要实现长江水系水质全面达标,长江流域的氮输入量需要削减29%,其中长江下游-太湖流域削减40%,汉江流域削减43%,沅江-湘江-洞庭湖流域削减31%.从子流域尺度制定氮污染管理策略更适用于流域-河口/海湾系统框架下的综合管理.     

初级再生水对循环水处理药剂的影响

初级再生水回用过程中所要解决的两个难题是腐蚀和微生物的控制。通过对锦西石化分公司初级再生水对各循环水场现用药剂的缓蚀阻垢效果及杀菌效果进行了实验室综合评价,考察缓蚀阻垢性能、杀菌性能及药剂加药量的影响,并根据水质情况及药剂评价结果提出了初级再生水的最佳pH值及COD值范围,并根据水场及水质情况选出最优药剂,为合理加药剂提供依据。     

Modification of uncertainty analysis in adapted material flow analysis: Case study of nitrogen flows in the Day-Nhue River Basin,Vietnam

Nitrogen flows impacted by human activities in the Day-Nhue River Basin in northern Vietnam have been modeled using adapted material flow analysis (MFA). This study introduces a modified uncertainty analysis procedure and its importance in MFA. We generated a probability distribution using a Monte Carlo simulation, calculated the nitrogen budget for each process and then evaluated the plausibility under three different criterion sets. The third criterion, with one standard deviation of the budget value as the confidence interval and 68% as the confidence level, could be applied to effectively identify hidden uncertainties in the MFA system. Sensitivity analysis was conducted for revising parameters, followed by the reassessment of the model structure by revising equations or flow regime, if necessary. The number of processes that passed the plausibility test increased from five to nine after reassessment of model uncertainty with a greater model quality. The application of the uncertainty analysis approach to this case study revealed that the reassessment of equations in the aquaculture process largely changed the results for nitrogen flows to environments. The significant differences were identified as increased nitrogen load to the atmosphere and to soil/groundwater (17% and 41%, respectively), and a 58% decrease in nitrogen load to surface water. Thus, modified uncertainty analysis was considered to be an important screening system for ensuring quality of MFA modeling.