常温厌氧MBR中微生物群落结构与膜污染研究

为考察微生物群落结构与膜污染的关系,在常温下运行厌氧膜生物反应器,并应用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,对膜丝表面微生物群落结构变化进行了研究,同时考察了微生物群落结构变化与反应器中溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:在常温状态下膜污染周期约为18d,CODCr的去除率约为93%,运行效果稳定;微生物代谢产物的浓度随着微生物种群的演替呈逐渐升高的趋势,加速了膜污染进程;膜压(pTM)处于缓慢上升期时,膜丝表面微生物优势菌群为Raoultella、Owenweeksia hongkongensis,膜压(pTM)处于稳定上升期时,膜丝表面的优势菌群演替为 Delftia acidovorans、Halothiobacillus neapolitanus,最后当膜压(pTM)处于快速上升期时,bp78的微生物成为了膜丝表面的顶级群落.膜压(pTM)处于缓慢上升期和稳定上升期时,膜压(pTM)与微生物群落结构的多样性呈显著正相关;膜污染进入快速上升期时,膜丝表面出现了顶级群落,此时微生物群落多样性明显降低且与膜压升高呈弱相关;膜丝表面微生物群落均匀度随着膜压(pTM)的升高呈现出先增高后降低的趋势,膜丝表面微生物群落经历了不断附着,相互竞争至顶级群落出现的演替过程.     

微生物还原Cr(Ⅵ)的机理研究进展

含铬工业废水排放到环境中会对人体的健康和环境带来严重的危害。其中重金属铬的毒性会随着价态的变化而变化。微生物在代谢过程中可以将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而降低Cr(Ⅵ)的毒性。从微生物还原Cr(Ⅵ)的机理类型,相关还原酶的基因特性,可还原Cr(Ⅵ)的微生物,影响还原的因素,Cr(Ⅵ)还原过程中存在的问题及发展前景等方面进行了综述。     

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析. 结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C. delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M. granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N. linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种. 聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似. 典范对应分析显示,ρ(COD_Mn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子. 不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104 L-1)最低. 研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.      

日用塑料制品中PBDEs的污染特征及其人体健康暴露风险

采用气相色谱/质谱联用仪和健康风险评价模型,研究了北京居民日常接触的典型日用塑料制品中PBDEs(多溴二苯醚)的赋存特征及其人体健康暴露风险. 结果表明:①塑料盆、垃圾桶、塑料垫、塑料板凳、拖把、热水壶壳、给水管、采暖管、排水管、拖鞋、收纳箱、文件框等12种日用塑料制品中w(∑₂₁PBDEs)为0.45~21.30 mg/kg,平均值为5.98 mg/kg. ②日用塑料制品中十溴二苯醚是主要的PBDEs同系物,w(十溴二苯醚)平均占w(∑₂₁PBDEs)的82.51%; 九溴二苯醚是次要PBDEs同系物,平均占9.76%;三溴~六溴二苯醚质量分数较低,平均占1.77%,日用塑料制品生产过程中添加含十溴二苯醚的废弃阻燃塑料是引起PBDEs污染的主要原因. ③成人通过呼吸吸入、皮肤接触和手-口3种途径摄入的PBDEs暴露量分别为295.77、44.29、0.00 pg/(kg·d),儿童通过3种途径的PBDEs暴露量分别为769.55、40.83、1.91 pg/(kg·d)表明呼吸吸入是主要暴露途径. ④日用塑料制品中PBDEs对成人和儿童的释放暴露非致癌危害熵分别为2.28×10-4和5.46×10-4,低于美国标准中可接受风险熵(1.0),表明日用塑料制品中PBDEs对人体的健康风险影响很小.      

Comparison of the removal of monovalent and divalent cations in the microbial desalination cell

Microbial desalination cell (MDC) is a promising technology to desalinate water and generate electrical power simultaneously. The objectives of this study were to investigate the desalination performance of monovalent and divalent cations in the MDC, and discuss the effect of ion characteristics, ion concentrations, and electrical characteristics. Mixed salt solutions of NaCl, MgCl₂, KCl, and CaCl₂ with the same concentration were used in the desalination chamber to study removal of cations. Results showed that in the mixed salt solutions, the electrodialysis desalination rates of cations were: Ca²⁺ >Mg²⁺>Na⁺>K⁺. Higher ionic charges and smaller hydrated ionic radii resulted in higher desalination rates of the cations, in which the ionic charge was more important than the hydrated ionic radius. Mixed solutions of NaCl and MgCl₂ with different concentrations were used in the desalination chamber to study the effect of ion concentrations. Results showed that when ion concentrations of Na⁺ were one-fifth to five times of Mg²⁺, ion concentration influenced the dialysis more profoundly than electrodialysis. With the current densities below a certain value, charge transfer efficiencies became very low and the dialysis was the main process responsible for the desalination. And the phosphate transfer from the anode chamber and potassium transfer from the cathode chamber could balance 1%–3% of the charge transfer in the MDC.     

采伐林窗对马尾松人工林土壤微生物生物量的初期影响

为了解人为采伐活动形成的林窗对马尾松低效人工林土壤微生物生物量的影响,以39 a生的马尾松人工林7 种不同大小林窗(G1:100 m²、G2:225 m²、G3:400 m²、G4:625 m²、G5:900m²、G6:1 225 m²、G7:1 600 m²)以及林下为研究对象,分析了林窗中央和林窗边缘土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)的季节变化。结果显示:①林窗大小显著影响了林窗内各位置土壤MBC和MBP,对MBN影响不显著;MBN与MBC变化趋势相同,均随林窗增大呈先升后降的单峰型变化,但MBN变化幅度较小,MBP仅在林窗中央具有单峰型变化。MBC、MBN和MBP分别在面积为400~900 m²、225~625 m²和625~900 m²的林窗较高。总体来看,中型林窗更有利于微生物生物量的增值。②季节变化对土壤MBC、MBN、MBP均有极显著影响,MBC为夏高春低,MBN夏高冬低;MBP的变化较复杂,秋季相对较高。③林窗中央与边缘间MBC、MBN、MBP差异不显著,但MBC、MBN显著高于林下。说明较之马尾松纯林,林窗内土壤微生物活性有较大提高。④土壤温度对MBC、MBN有显著影响,土壤含水量对MBN、MBP有显著影响,土壤温度和水分是林窗形成后影响土壤微生物生物量的重要环境因子。     

广州雾霾期间气溶胶水溶性离子的日变化特征及形成机制

为研究雾霾天气下SO42-、NO3-和NH4+的形成机制,2013年4月18~23日,使用6级Anderson大流量采样器采集了不同粒径段的气溶胶样品,并利用离子色谱对其中的水溶性无机离子进行了分析.结果表明,广州雾霾期间PM3和PM10中总水溶性无机离子平均浓度分别为(32.7±13.3)μg/m3和(39.4±15.7)μg/m3.SO42-、NO3-和NH4+是最主要的水溶性离子,它们在PM3和PM10中占总离子质量分数分别为76%和71%.3种离子主要集中在0.49~1.5μm的液滴模态,该模态中NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,而凝聚模态的NH4+则主要以(NH4)2SO4和NH4HSO4的形式存在.液滴模态的SO42-主要来自雾内或颗粒表面的液相氧化反应,NO3-主要来自夜间N2O5在颗粒表面的水解反应,NH4+主要来自NH3在颗粒上进行的非均相中和反应,而这3种离子在该模态的日变化特征则很好的反映了以上的形成机制.受太阳辐射的影响,3种离子的浓度在凝聚模态均表现为白天高于夜晚.     

不同电子受体除磷污泥相似性与菌群结构研究

分别以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体,采用3组SBR反应器培养除磷污泥,连续126d的稳定运行表明:以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥对TP平均去除率分别为84.8%, 78.7%, 87.4%,出水TP平均浓度分别为0.758, 0.931, 0.632mg/L.采用高通量测序技术对不同电子受体除磷污泥的相似性与菌群结构进行了研究,结果表明,以硝酸盐,亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷污泥具有近似的菌群结构,与好氧除磷污泥菌群结构差异较大.基于各样品主导OTUs序列的系统发育关系及其比例的分布,主导微生物主要可以分为5个簇.通过序列比对,在97%的序列相似度条件下,种泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例为0.716%与0.368%,以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例分别为1.78%, 2.53%, 4.80%与1.44%, 1.32%, 30.9%,厌氧-缺氧条件有利于抑制聚糖菌.亚硝酸盐为反硝化除磷污泥电子受体时潜在公共卫生安全隐患.     

高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.     

哈尔滨市沙尘期大气颗粒物物化特征及传输途径分析

为了研究沙尘期大气颗粒物的物化特征及传输途径,分别采集TSP、PM10和PM2.5样品,分析3种颗粒物的分布特征、浓度变化以及离子和无机元素组成,同时利用HYSPLIT逆轨迹模式对沙尘颗粒的远距离输送来源进行了分析.研究结果显示:沙尘期,PM10~100是颗粒物的主要组成,占TSP的50%~57%,PM2.5/TSP和PM10/TSP分别达最低值0.17和0.43;在TSP和PM10中,Na、Si、Al、Ca、Fe、K、Mg浓度变化较为明显,在沙尘期是非沙尘期的2~3倍,在TSP中的最高浓度分别为7.28、1.98、19.89、25.82、18.77、4.68和6.49μg/m3,以土壤尘和扬尘为主;TSP中Ca2+、K+、Mg2+在沙尘期的浓度是非沙尘期的2~3倍,最高达22.23、2.04和1.68μg/m3,主要来自土壤、尘埃,与沙尘有相似的来源;逆轨迹模型分析结果表明,本次沙尘事件由外来沙尘输入导致,其传输途径比较明显,起始位置为内蒙古的西北部和中部地区,沿途向南经过山西,后转为东北方向,经过河北、天津、辽宁、吉林等省份,最后输送到哈尔滨.