不同驯化方式实现SBR中部分反硝化的对比研究

部分反硝化（NO₃^--N→NO₂^--N）是一种非常具有前景的硝酸盐废水处理方法,其可以结合厌氧氨氧化实现低碳源、低能耗脱氮.本文以葡萄糖为碳源,对比研究3种部分反硝化驯化方式：R1（SBR缺氧）、R2（SBR缺氧-好氧交替运行）、R3（SBR缺氧搅拌伴随低曝气）.经过120d驯化后,对三种反应器污泥进行沿程实验,探索3种反硝化规律.结果显示引入溶解氧驯化后的R2、R3污泥相比R1能够更好地实现部分反硝化,且R3最佳.采用高通量测序技术,对运行109d时R1,R2,R3进行微生物群落结构对比分析.结果显示在有溶解氧参与的R2,R3反应器中的优势菌属为Candidatus Saccharibacteria,相对丰度分别为45.44%和34.96%,这是该菌首次作为反硝化污泥优势菌属被报道.另外R1反应器中微生物多样性要远大于R2,R3,这也从侧面说明R2,R3的反硝化菌更专性.初始pH值对R3驯化污泥影响的批试实验表明,初始pH值对亚硝酸盐积累有明显影响,且初始pH值越高,亚硝酸盐积累越多.     

油菜硒的富集特征及其与土壤硒的关系

为系统研究油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,采用人工添加外源硒(0、0.5、5.0 mg·kg~(-1)土壤)的方式,构建了土壤含不同浓度硒的大田实验系统.测定了成熟期油菜不同部位硒总量、籽粒中有机小分子硒化合物及根际土壤中各形态硒的含量.明确了硒在油菜体内的富集特征;分析了籽粒中硒含量同其他组织部位及土壤硒含量间的关系;深入解析了土壤各形态硒对油菜硒的贡献.结果表明,随土壤硒浓度的增加,由根部向地上部转移的硒的比例增大;土壤高浓度(5.0 mg·kg~(-1))硒处理下,更大比例的硒富集于角果壳和籽粒中;硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸是籽粒中主要形态的有机小分子硒化合物;各浓度硒处理土壤中,均以铁锰氧化物结合态为主,占土壤总硒的87.24%~97.40%;籽粒硒含量与其他组织部位硒及土壤硒含量呈显著相关;茎干中硒与根系中硒含量呈正相关,而茎干中硒又是角果壳硒的主要贡献因子,茎干和角果壳硒对籽粒硒具有同等贡献.研究结果明确了油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,有助于通过土壤中硒形态和植物营养器官中硒含量来评估籽粒中硒含量.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

植物叶表尘及重金属对城市大气颗粒物污染的指示与评估

城市大气颗粒物污染问题日渐突出,目前主要依靠大气站点的直接观测数据反映污染的即时状况,而植物叶表尘及重金属的监测为评价大气颗粒物阶段性污染状况提供了新的途径.本研究通过分析北京交通带和公园共7个样点的臭椿(Ailanthus altissima)、槐(Sophora japonica)、北京杨(Populus beijingensis)、榆树(Ulmus pumila)、紫叶李(Prunus cerasifera f.atropurpurea)等5种常见绿化树种的叶表尘及重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量,并计算尘金属综合累积指数(MAI),进而与邻近站点大气颗粒物观测数据对比并进行统计分析,尝试量化评价植物所处环境的大气颗粒物及尘重金属综合污染状况.结果表明:采用榆树叶表尘可量化评价大气可吸入颗粒物PM10的月均质量浓度,相对误差为1.2%~10.6%;臭椿叶表尘可量化评价大气细颗粒物PM2.5的月均质量浓度和月均空气质量指数(AQI),相对误差分别为0.18%~3.7%和0.26%~5.7%.MAI值可指示大气尘重金属综合污染状况,本研究中京承高速和朝阳公园大气尘重金属综合污染较重,其次为念坛公园、望京公园和玉蜓桥,最轻为岳各庄桥和麋鹿苑.     

不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥运行的影响

在（25~28℃）下,接种成熟亚硝化颗粒污泥于连续流反应器,为避免通过蠕动泵的污泥回流所造成的颗粒污泥破碎,采用内置沉淀区进行内回流,调整停曝比为1：1、2：1和1：2,研究不同停曝比对连续流亚硝化颗粒污泥系统稳定性的影响.结果表明,控制停曝比为1：1和2：1,亚硝化性能良好,阶段末期亚硝酸盐积累率分别为85.2%和94.5%,控制停曝比为1：2,亚硝化性能逐渐恶化,阶段末期氨氧化率和亚硝酸盐积累率下降至64.1%和58.7%.批次试验表明,间歇曝气相对连续曝气可在一定程度上较好地抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的相对活性,停曝时间越长,对NOB的活性抑制越好,但由于停曝时间过长也将导致氨氧化率降低,故在亚硝化工艺中,可采用1：1停曝比并协同其他控制条件的方式来实现连续流亚硝化工艺的长期稳定运行.污泥性能分析表明,在停曝比为1：1~1：2范围内,停曝时间越长,颗粒污泥结构越稳定,停曝时间越短,反应器内选择压较小,致使污泥沉降性能变差,部分亚硝化颗粒污泥解体,此外,胞外聚合物（EPS）化学分析及三维荧光光谱分析显示,停曝比为2：1条件下,蛋白（PN）含量较高且蛋白/多糖（PN/PS）值也较高.     

微囊藻毒素对不同生育期水稻生长的影响

灌溉水中的微囊藻毒素不仅会影响作物生长与产量,还可能沿食物链传递而威胁人类健康。以水稻为试材,研究了不同质量浓度(1μg/L、100μg/L、1 000μg/L、3 000μg/L)微囊藻毒素(MCs)对幼苗期和孕穗期水稻生长与成熟期水稻产量的影响,以及MCs在3个生育期水稻中的积累。结果表明:处理7 d后,1μg/L MCs处理对幼苗期水稻生长有一定促进作用,而对孕穗期水稻生长没有影响,高质量浓度MCs(≥100μg/L)抑制幼苗期和孕穗期水稻的生长;胁迫结束且恢复7 d后,100μg/L处理组孕穗期水稻根长、根表面积恢复能力强于幼苗期,株高、叶面积低于幼苗期,而1 000μg/L和3 000μg/L MCs组水稻各指标不仅未恢复,且劣于胁迫期,水稻产量下降92.4%和95.2%。用酶联免疫法检测发现,胁迫后MCs均在水稻体内富集。对于相同质量浓度MCs处理,幼苗期水稻各器官富集能力最大,孕穗期次之,成熟期最小。3 000μg/L MCs处理组的水稻谷粒中MCs质量比达21.2μg/kg,使人体每天摄入MCs的量可能高于世界卫生组织规定的人体每天吸收MCs的上限值。     

奎屯高砷地下水灌溉区居民头发和指甲中砷含量研究

近十几年来,奎屯垦区高砷地下水被广泛用于农业灌溉,会在一定程度上降低改水措施对防治砷地方病的效果。为了解高砷地下水灌溉对居民体内砷累积的影响,选择头发和指甲作为评价指标,通过随机采集样品并用氢化物原子荧光光谱法测定样品中总As及As(Ⅲ)质量比的方式,对奎屯高砷地下水灌溉区居民砷污染健康影响现况进行了研究。结果表明,头发样品中总砷质量比为0.20~1.47μg/g(n=37),其中As(Ⅲ)质量比为0.06~0.67μg/g(n=32);51.35%的样品中总砷质量比高于卫生部标准(0.60μg/g),18.92%高于中国居民头发总砷正常值上限建议值(1.00μg/g),头发总砷质量比随居民居住年限和年龄增大而增大。指甲样品中总砷质量比为0.08~0.35μg/g(n=13),且与头发中总砷质量比呈正相关,当地居民体内呈现缓慢的As蓄积特征。改水30年后,奎屯垦区居民体内仍存在较高的砷水平,高砷地下水灌溉造成的人体健康风险不容忽视。     

多环芳烃在土壤-蔬菜界面上的迁移与积累特征

研究了南京市工业区周边污染农田土壤中16种优先控制的多环芳烃（PAHs）污染物由土壤向蔬菜迁移的特征及其在蔬菜体内的积累规律.结果表明,蔬菜体内PAHs的浓度与其生长土壤环境中PAHs的浓度呈正相关关系,且土壤中PAHs的浓度显著高于生长在该土壤上的蔬菜根和茎叶组织中的浓度(p<0.05),根中PAHs的浓度显著高于茎叶组织中的浓度(p<0.05).蔬菜根中低环PAHs与PAHs总浓度的比值（∑LMW-PAHs∑PAHs）显著高于其土壤中相应的比例(p<0.05).与高环PAHs（HMW-PAHs）相比,LMW-PAHs易被蔬菜根部吸收,表现出较高的生物有效性.生长在同种污染土壤中的4种叶菜类蔬菜体内PAHs的浓度差异不显著,即这4种蔬菜吸收积累PAHs的差异较小.     

Combined toxicity of copper and cadmium to six rice genotypes （Oryza sativa L.）

Accumulation of copper (Cu) and cadmium (Cd) in six rice cultivars (94D-22, 94D-54, 94D-64, Gui630, YY-1 and KY1360) was evaluated through exposure to heavy metal contamination (100 mg/kg Cu, 1.0 mg/kg Cd, and 100 mg/kg Cu + 1.0 mg/kg Cd) in a greenhouse. The dry weight of shoot and root, concentrations of Cu and Cd in plant tissues and the Cu, Cd, P, Fe concentrations in the root surface iron plaques were analyzed eight weeks later after treatment. The results indicated that the plant biomass was mainly determined by rice genotypes, not Cu and Cd content in soil. Separated treatment with Cu/Cd increased each metal level in shoot, root and iron plaques. Soil Cu enhanced Cd accumulation in tissues. In contrast, Cu concentrations in shoot and root was unaffected by soil Cd. Compared to single metal contamination, combined treatment increased Cd content by 110.6%, 77.0% and 45.2% in shoot, and by 112.7%, 51.2% and 18.4% in root for Gui630, YY-1 and KY1360, respectively. The content level of Cu or Cd in root surface iron plaques was not affected by their soil content. Cu promoted Fe accumulation in iron plaques, while Cd has no effect on P and Fe accumulation in it. The translocation of Cu and Cd from iron plaques to root and shoot was also discussed. These results might be beneficial in selecting cultivars with low heavy metal accumulation and designing strategies for soil bioremediation.     

垂直潜流人工湿地堵塞机制：堵塞成因及堵塞物积累规律

为解决垂直潜流人工湿地的堵塞问题,需首先探明人工湿地的堵塞成因和堵塞物在人工湿地中的分布规律.在发生堵塞的垂直潜流人工湿地中,通过研究基质间各物质与雍水面积、基质间空隙率之间的相关关系,发现人工湿地发生堵塞的成因主要是基质层中不可滤物质的积累,并得出以砂子为基质的人工湿地每mL基质间不可滤堵塞物超过18.23 mg时即会出现雍水表观现象;同时研究发现,在本试验条件下,人工湿地布水口周围容易先产生堵塞现象,堵塞层主要分布于距布水管下10～20cm处;基质中不可滤无机物积累的程度比不可滤有机物更明显,且有随着水流方向沿程迁移的趋势;有机物质积累于基质深度基本呈负相关性,基质越深,有机质含量越少,雍水后基质表层有机质含量高于其它各层.