Remediation of Cu and As contaminated water and soil utilizing biochar supported layered double hydroxide: Mechanisms and soil environment altering

Preparing materials for simultaneous remediation of anionic and cationic heavy metals contamination has always been the focus of research. Herein a biochar supported FeMnMg layered double hydroxide (LDH) composites (LB) for simultaneous remediation of copper and arsenic contamination in water and soil has been assembled by a facile co-precipitation approach. Both adsorption isotherm and kinetics studies of heavy metals removal by LB were applied to look into the adsorption performance of adsorbents in water. Moreover, the adsorption mechanisms of Cu and As by LB were investigated, showing that Cu in aqueous solution was removed by the isomorphic substitution, precipitation and electrostatic adsorption while As was removed by complexation. In addition, the availability of Cu and As in the soil incubation experiments was reduced by 35.54%–63.00% and 8.39%–29.04%, respectively by using LB. Meanwhile, the addition of LB increased the activities of urease and sucrase by 93.78%–374.35% and 84.35%–520.04%, respectively, of which 1% of the dosage was the best. A phenomenon was found that the richness and structure of microbial community became vigorous within 1% dosage of LB, which indirectly enhanced the passivation and stabilization of heavy metals. These results indicated that the soil environment was significantly improved by LB. This research demonstrates that LB would be an imaginably forceful material for the remediation of anionic and cationic heavy metals in contaminated water and soil.     

Changes in quality of groundwater with seasonal fluctuations: an example from Ghor Safi area, southern Dead Sea coastal aquifers, Jordan

Introduction The alluvial fan along the eastern and southern m argins of the D ead Sea (hereafter denoted D S) consists of fine to coarse-grained siliclastic sand and pebble-size gravel w ith thin intercalations of lam inated m arl of H olocene age (Pow e…     

黄海北部对虾放流区的浮游植物群落结构

１９９７年８月于黄海北部对虾放流区，共采集到浮游植物３２种，浮游植物细胞数量为１．７３５６×１０５个／ｍ３，其群落结构特征为：（１）本调查区域浮游植物群落结构简单，个别种类优势明显。（２）各纵断面间４个指数值有较大差异，沿岸两个横断面４个指数值较接近。（３）沿岸调查区与远海浮游植物相似性较小．远海各岛间虽然距离较远，但是浮游植物群落相似性比沿岸各断面间要好。     

黄土区侵蚀坡面土壤微生物群落功能多样性研究

为研究不同有机碳水平下坡面土壤侵蚀对微生物群落功能多样性的影响,以黄土区典型侵蚀坡面为对象,通过Biolog-Eco方法测定了高、低2个有机碳水平坡面沉积区、侵蚀区和对照区3个不同部位的土壤微生物活性、碳源利用能力和微生物群落功能多样性.结果表明：1）高碳水平下3个部位的微生物活性和碳源利用能力均显著高于低碳水平;2）在不同侵蚀部位上,沉积区微生物活性高于侵蚀区,在低碳水平下,沉积区微生物碳源利用能力显著大于侵蚀区（P<0.05）,但在高碳水平下沉积区与侵蚀区无显著差异;3）在6类碳源中,微生物对氨基酸类、酯类的利用率最高,对醇类、胺类的利用率较低,从31种碳源中提取的主成分1和主成分2分别可解释变量方差的53.8%和11.9%,对主成分1起分异作用的主要是氨基酸类和酯类碳源;对主成分2起分异作用的主要为糖类和酸类碳源.4）高碳水平下3个部位微生物群落的Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数均显著大于低碳水平（P<0.05）,但不同部位间的土壤微生物群落多样性指数并无明显差异.侵蚀对微生物群落功能多样性的影响主要表现在有机碳水平决定的微生物活性差别上,不同部位微生物的碳源利用能力在有机碳水平较低时差异显著,有机碳水平较高时则没有明显差别.     

饮用水常规处理工艺中细菌群落的时空分布

为弄清饮用水常规处理工艺过程中细菌群落的时空分布和动态变化规律,以我国南方某市一常规处理工艺水厂为研究对象,采用Illumina HiSeq高通量测序技术对夏季和冬季原水、沉后水、滤后水、出厂水和滤砂生物膜等细菌群落进行解析.结果表明,出厂水pH值、浊度、COD_Mn、菌落总数等指标均满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求.夏季细菌多样性明显高于冬季,混凝沉淀和消毒是影响细菌群落多样性和组成的主要工艺单元.细菌群落组成呈现一定的季节性变化,水样中优势菌门主要包括变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteria）等,在滤砂生物膜样品中,变形菌门（Proteobacteria）亦占绝对优势.在属水平上,检测到的条件致病菌属包括弧形菌属（Vibrio）、不动杆菌属（Acinetobacter）和分支杆菌属（Mycobacterium）.水温和溶解氧是影响细菌群落的主要水质参数.     

季节性冻融对扎龙湿地土壤微生物群落结构和胞外酶活性的影响

选取扎龙湿地芦苇沼泽为研究对象,采用磷脂脂肪酸法和微孔板法研究了季节性冻融期土壤微生物群落结构和胞外酶活性的动态变化规律.结果表明,微生物总磷脂脂肪酸（PLFA）含量和细菌PLFA含量均呈先降低后升高趋势,而真菌PLFA含量呈先升高后降低趋势.冻融初期至融冻初期,β-葡萄糖苷酶显著降低了71.84%,β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶表现为先升高后降低趋势,酸性磷酸酶在融冻初期最高、冻融初期最低,过氧化物酶和多酚氧化酶峰值均出现在融冻后期.主成分分析表明,季节性冻融显著改变了土壤微生物群落结构.冗余分析发现,土壤含水率与总PLFA、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌、过氧化物酶和多酚氧化酶呈显著正相关（p<0.05）;土壤全磷、速效磷、速效氮与真菌和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶呈显著正相关;β-葡萄糖苷酶主要受土壤碳氮比和有机质影响,而土壤微生物与胞外酶活性在不同冻融时期具有显著相关性（p<0.05）.因此,探究全球变化背景下土壤微生物和胞外酶对季节性冻融过程的响应机制,可为深入解析扎龙湿地土壤质量演变特征及湿地生态系统功能的恢复与保护提供科学依据.     

羟胺对厌氧氨氧化污泥群落的影响

目前,由于厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)过程具有高效率、低能耗和污泥量少的优点,在污水除氮方面具有广阔的应用前景.羟胺既是厌氧氨氧化代谢的中间产物,同时也是一种抑制剂,但是目前关于厌氧氨氧化细菌颗粒如何应对羟胺的压力还没有很好的解释.通过羟胺批次添加实验,发现在投加不同浓度的羟胺情况下(40～80mg·L~(-1)),厌氧氨氧化的反应活性受到了抑制作用,但是无法判断厌氧氨氧化细菌对羟胺的耐受阈值.然后基于实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术检测了不同反应器内肼氧化酶(HZO)的mRNA的表达量,发现HZO酶的表达量随着羟胺浓度的增加出现先升高后降低的趋势,由此本研究推测相对于3.12g·L~(-1)的厌氧氨氧化颗粒污泥,其承受的羟胺浓度(以N计)阈值介于60～70mg·L~(-1).同时利用16S rRNA高通量测序的方法对反应器内的颗粒污泥微生物结构与功能进行分析,发现投加适量的羟胺(50mg·L~(-1))有助于增强颗粒污泥中细菌的细胞运动性,促进厌氧氨氧化细菌的组成,提供一个更佳的生态平衡.     

基于MBR不同种泥短程硝化启动的微生物群落结构分析

为明确膜生物反应器(MBR)接种不同污泥启动短程硝化前后微生物群落结构变化特征,采用MBR反应器分别接种硝化污泥(R1)、厌氧亚硝化污泥(R2)和1∶1混合接种厌氧亚硝化污泥和反硝化污泥(R3),获取有利于实现快速短程硝化的污泥源.结果表明,结合间歇曝气和缩短水力停留时间(HRT),R1、R2与R3反应器分别耗时46 d、8 d和30 d成功启动短程硝化,R2反应器启动周期最短.稳定运行期内,R1、R2和R3反应器亚硝累积率平均为92%、93%和94%,R3反应器表现出更稳定的短程硝化性能.ACE、Chao、Shannon和Simpson指数结果表明,稳定运行后,R1和R2反应器微生物丰度和多样性水平均大幅低于接种污泥,R3反应器物种丰度略有减少而多样性水平变化不大.短程硝化成功启动后,3个反应器内的主要菌群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),且主要脱氮功能菌变形菌门丰度相较于接种污泥均有提高.β-变形菌纲为3个反应器短程硝化系统的优势菌群,分别占比59.6%、63.6%和69.3%.R1、R2和R3反应器内的优势菌属均为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),所占比例分别达12.8%、20.2%和19.7%.相比R1反应器,R2和R3反应器接种污泥内存在一定比例的亚硝化细菌,更有利于系统短程硝化的实现.     

包埋活性污泥反硝化性能的快速提高及群落分析

为了快速提高以污水厂反硝化池污泥为菌源的反硝化包埋填料的活性,实现包埋固定化的工程化应用,探究包埋填料的微生物群落特性,采用批次实验研究不同碳氮比、温度、pH对包埋填料活性的影响,并采用高通量测序研究包埋填料的生物群落特性.结果表明,C/N为10、温度为30℃、pH为7.5±0.3时,经过7 d即可恢复5.37 mg·(g·h)~(-1)的初始活性.在C/N为10,温度为25℃,pH为8.0的最优培养条件下,15 d后比反硝化速率即增大15倍至80.17 mg·(g·h)~(-1)并实现稳定运行.SEM结果显示包埋填料内部存在大量利于传质的通道,内部的细菌呈团簇状生长良好.高通量测序表明,包埋填料中具有反硝化功能的Thauera和Thermomonas为优势菌属,所占比例分别为24.27%和8.23%,保证了反硝化填料脱氮的高效性.Thauera优势菌属和Thermomonas菌属在最优培养条件下快速增殖是填料活性快速提高的主要原因.     

马莲河流域化学风化的季节变化和影响因素

为查明黄土高原马莲河流域不同季节河水化学的变化特征、来源及主要控制因子,2016年1~12月在流域下游雨落坪水文站采集时间序列水样40组,分析了主要离子组成并计算了化学风化速率.结果表明,河水总溶解固体(TDS)均值1 154.0 mg·L~(-1),远高于长江、黄河和珠江.阳离子以Na+为主,均值202.8 mg·L~(-1),其次为Ca~(2+)和Mg~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,均值431.2 mg·L~(-1).主要离子质量浓度的季节变化明显,总体规律是雨季前降低,雨季后增高,在融冰期和暴雨期分别突增和骤降.离子来源主要为岩石化学风化,蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐贡献比例均值分别为67.1%、13.7%和19.2%.矿物含量和风化速率的不同决定了各风化作用对气候变化的差异响应:蒸发岩因其高风化速率对季风气候响应积极,雨季风化作用增强;雨季前期河水流量低,较长的水岩作用时间有利于硅酸盐风化进行;碳酸盐风化作用在雨季晚期和后期明显增强,可能因其在黄土中含量较高,雨季后降雨吸收了更多的土壤CO_2形成H2CO3增进了碳酸盐的溶解.蒸发岩、碳酸盐风化速率和流量显著正相关,流量是控制流域化学风化的主要因素.