The dynamic development of bacterial community following long-term weathering of bauxite residue

Bauxite residue is the industrial waste generated from alumina production and commonly deposited in impoundments. These sites are bare of vegetation due to the extreme high salinity and alkalinity, as well as lack of nutrients. However, long term weathering processes could improve residue properties to support the plant establishment. Here we investigate the development of bacterial communities and the geochemical drivers in bauxite residue, using Illumina high-throughput sequencing technology. Long term weathering reduced the pH in bauxite residue and increased its nutrients content. The bacterial community also significantly developed during long term weathering processes. Taxonomic analysis revealed that natural weathering processes encouraged the populations of Proteobacteria, Chloroflexi, Acidobacteria and Planctomycetes, whereas reducing the populations of Firmicutes and Actinobacteria. Redundancy analysis (RDA) indicated that total organic carbon (TOC) was the dominant factors affecting microbial structure. The results have demonstrated that natural weathering processes improved the soil development on the abandoned bauxite residue disposal areas, which also increased our understanding of the correlation between microbial variation and residue properties during natural weathering processes in Bauxite residue disposal areas.     

石墨相氮化碳光催化灭活水中多重耐药菌研究

研究了光辐照和基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化对二级出水中1株四环素和氨苄西林抗性多重耐药菌E.coli CGMCC 1.1595的灭活效果.结果表明,汞灯辐照功率（100/300/500W）和辐照强度越高,其灭活效率相对越高,在500W汞灯60min辐照条件下,紫外长波（UVA）-可见光（300~579nm）对该多重耐药菌的灭活率为0.41log;基于g-C₃N₄的光催化对其灭活率为1.31log.相比未加g-C₃N₄催化剂的光辐照灭菌,在UVA-可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献为61%~69%;在可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献达到60%~79%.在UVA-可见光g-C₃N₄光催化灭活E.coli CGMCC 1.1595反应体系中,活性氧自由基和电子空穴的活跃程度为：·OH > ·O₂^- > H₂O₂ > h⁺ > ¹O₂,·OH为该光催化体系的主要活性物质,其次是·O₂^-和H₂O₂.     

氯消毒过程中水中色氨酸产生THMs和HAAs的特征研究

以氨基酸为代表的溶解性含氮有机物在水源水中广泛存在,成为制水工艺消毒副产物的主要前体物之一.选取色氨酸（Trp）为含氮前体物模型,考察了其在消毒工艺中产生受控消毒副产物的途径及影响因素.结果表明,Trp氯化过程经取代,脱羧,水解等一系列反应,可生成卤乙酸（HAAs）,三卤甲烷（THMs）等消毒副产物.THMs和HAAs的生成量随加氯量增加;随接触时间的延长逐渐增加.温度的升高,HAAs的生成量先增大后减少;碱性条件有利于THMs和HAAs的生成.氯胺消毒和遮光条件下可明显减少THMs和HAAs的产生.     

高藻饮用水系统中羟基自由基降解诺氟沙星

在厦门翔安水厂12000t/d常规饮用水处理工艺的基础上建立了"混凝沉淀-砂滤-·OH/NaClO氧化降解抗生素及消毒-清水池"的处理系统,在九龙江流域高藻爆发期完成了工程化试验.结果表明,当砂滤出水总藻密度为2.04x10³cells/mL时,注入相同氧化剂剂量0.5mg/L处理20s后,·OH将56ng/L的诺氟沙星降解至未检出,而NaClO仅降解至54ng/L.·OH在氧化降解抗生素的同时能杀灭全部藻细胞.根据HPLC-MS/MS检测到的降解中间产物分析,·OH氧化降解诺氟沙星通过进攻哌嗪环、萘啶环和氟原子破坏药效团,直至矿化为CO₂和H₂O.·OH消毒后不产生消毒副产物,检测的106项指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）,为我国高藻饮用水中抗生素的安全处理提供技术支撑.     

Cu2+在混凝中对富里酸氯化消毒副产物的影响

混凝实验采用硫酸铝作为混凝剂,以富里酸（FA）为目标物,考察Cu²⁺对浊度、溶解性有机碳（DOC）去除效果和氯化消毒副产物生成势（DBPsFP）的影响,并采用三维荧光光谱（3DEEM）和超滤膜分级对混凝出水进行表征.结果表明,Cu²⁺可以通过络合反应提高混凝过程对FA中亲水性组分和芳香结构DBPs前驱体的去除效果.在pH> 7时,可以使二氯乙酸生成势（DCAAFP）和三氯甲烷生成势（TCMFP）明显降低.Cu²⁺-混凝的作用更倾向于影响FA中分子量级分处于10~30kDa的物质,提高其对DOC和DBPs生成势的去除效果.     

皖北地区乡村稀释化特征、影响因素及形成机制——基于城乡关系的视角

乡村稀释化是指城乡关系失衡下乡村人口持续减少、社会活力凋敝、人居空间不断被稀释的过程,是我国快速城镇化进程中乡村空间问题的动态化呈现,是新时代乡村地理学亟待深化研究的课题。基于城乡关系视角,从人口活力、土地利用和社会活动三个维度对皖北地区乡村稀释化进行测度,综合运用空间自相关、地理加权回归、地理探测器等方法,揭示皖北地区乡村稀释化时空特征、影响因素及形成机制。结果表明：（1）近10年皖北地区乡村稀释化呈现出阶段性加速化过程、多维度差异化状态、集聚性分异化空间格局等特征;（2）人均水资源量、农业从业人口密度、贫困发生率、城乡居民收入差异系数、单位乡村小学在校生人数、每万农村居民村卫生室医生数等要素对皖北地区乡村稀释化影响显著;（3）在特定城乡关系背景下,基于区域本底条件,城市系统的控制引导与乡村系统的被动响应共同推动了乡村稀释化的形成和蔓延。科学认知乡村稀释化,可为乡村振兴与城乡融合发展精准施策提供理论指导。     

菏泽市冬季PM2.5中二元羧酸类SOA的昼夜变化特征

为研究菏泽市冬季大气气溶胶中二元羧酸类化合物的昼夜变化特征与形成机制,于2017年冬季(12月)进行为期1个月的PM_(2.5)样品采集,并分析二元羧酸、酮羧酸、α-二羰基化合物及左旋葡聚糖等化学组分.结果表明,菏泽市冬季PM_(2.5)中白天二元羧酸与酮羧酸的总浓度均呈昼高夜低的变化特征,但α-二羰基化合物(二元羧酸的重要前体物)的变化特征却与之相反,表明白天气溶胶的氧化程度比夜晚强.无论在白天还是晚上,草酸(C_2)均是浓度最高的二元羧酸,其次是邻苯二甲酸(Ph)、丁二酸(C_4)和丙二酸(C_3),与其他城市地区的分子组成是相似的.由C_3/C_4的比值与温度(T)间的相关性分析可知,菏泽市冬季有机化合物主要受本地源的影响,而受远源输入的影响很小. C_2与SO_4~(2-)、气溶胶实际酸度(pHIS)的相关性分析表明,C_2主要是在液相中经酸催化的二次氧化反应形成的.因为主要的二元羧酸类化合物(C_2、Gly和mGly)与左旋葡聚糖(Levo)的相关性很强,且K~+/OC的平均比值为0. 06(范围为0. 03～0. 13),所以可以得出二元羧酸类化合物及K~+主要受生物质燃烧的影响.     

气溶胶水相反应生成二次有机气溶胶研究进展

液态水(云滴、雾滴和气溶胶水)在大气中无处不在,为大气水相化学反应提供了重要的场所.气态前体物(主要是VOCs)或它的气相初级氧化产物(包括中/半挥发性有机物,I/SVOCs)在大气凝聚相(水相)中发生反应,形成低挥发性高氧化性有机物(如有机硫和有机氮等),水分蒸发后留在颗粒相,即为水相二次有机气溶胶(aqueous-phase secondary organic aerosol,aq SOA).因其对OA具有重要的贡献和显著的环境、气候和人体健康影响,近年来成为大气化学研究的热点.尽管aq SOA的研究已取得了一些进展,但由于aq SOA形成机制复杂,对aq SOA的认知还比较匮乏.本文重点关注气溶胶水中反应生成的二次有机气溶胶(aqueous aerosol SOA,aa SOA)相关的研究进展,包括气态前体物、形成机制、实验室模拟、外场观测及有关aa SOA产率及贡献的相关研究成果.同时,对aa SOA的来源、生成机制等研究的发展方向进行了展望,包括:未知aa SOA前体物及示踪物鉴别、有机光敏剂诱发的自由基化学、有机硫和有机氮的形成机制、实际气溶胶水溶性组分和外场观测研究、模式模型研究等.     

大连地区夏季非甲烷烃(NMHC)特征及其来源解析

非甲烷烃(NMHC)是臭氧的重要前体物之一,对臭氧的生成起着决定性的作用.为研究大连地区大气中NMHC的特征和来源,利用在线NMHC监测仪测定大连地区2014年7月和8月的NMHC组成、日变化并计算该地区的臭氧生成潜势,利用PCA受体模型初步估算大连地区NMHC来源.结果表明,大连地区总NMHC年平均浓度(体积分数)分别为80.7×10-9±62×10-9,其中烷烃所占比例最高,占NMHC总浓度的64%,其次是烯烃19%,芳香烃16%,乙炔1%.正癸烷、乙烯、正辛烷是大连地区NMHC中浓度最高的3种物质,部分物种浓度呈现明显的日变化特征.臭氧生成潜势(OFP)结果显示,大连地区芳香烃对该地区OFP的贡献最大,乙烯、间-乙基甲苯和对-乙基甲苯是对该地区OFP贡献最大的物质.利用主成分分析VOCs物种,提取出6个因子,分别归纳为溶剂使用、液化石油气(LPG)、汽车尾气、植物排放、石化炼制加工和老化气团传输.     

银纳米线复合静电纺丝膜终端饮用水处理装置电化学消毒效能研究

终端饮用水电化学消毒装置是分散式饮用水安全的重要保障,其关键技术是过滤膜.本研究采用静电纺丝法和真空过滤沉积法制备了新型银纳米线-聚丙烯腈/热塑性聚氨酯(AgNWs-PAN/TPU)复合膜,并对复合膜的形貌、机械强度和导电性等进行了表征.同时,构建了电化学消毒装置,通过对模拟水样的过滤和电化学消毒实验,考察了复合膜长期运行的杀菌性能、膜通量、膜形貌及总银离子释放变化,评估了复合膜的消毒效果.结果表明,电纺纳米纤维膜基材具有均匀的直径和增强的机械性能.银纳米线嵌入到PAN/TPU电纺纳米纤维膜的表面构建了一个连接的导电网络,具有很好的机械性能、导电性、电化学性能及银负载稳定性.经过10 d的自来水过滤实验,AgNWs-PAN/TPU复合膜膜通量下降了4.8%,保持了99.99%的灭菌效率;经过10 d的10~5CFU·mL~(-1)大肠杆菌水样运行实验,膜通量下降了35.31%,经5 min反冲洗能够恢复98%的膜通量,可保留99%以上的细菌灭活效率.AgNWs-PAN/TPU复合膜的银负载稳定性好,总银离子释放量在30μg·L~(-1)以下的安全范围;纳米纤维膜表面在长期水力冲刷下变得粗糙,机械强度略有减弱.本研究为高导电性缓释银离子纳米银复合纤维膜杀菌材料的研发及其在终端饮用水消毒的应用提供了科学依据.