Molecular tools for bathing water assessment in Europe: Balancing social science research with a rapidly developing environmental science evidence-base

The use of molecular tools, principally qPCR, versus traditional culture-based methods for quantifying microbial parameters (e.g., Fecal Indicator Organisms) in bathing waters generates considerable ongoing debate at the science–policy interface. Advances in science have allowed the development and application of molecular biological methods for rapid (~2 h) quantification of microbial pollution in bathing and recreational waters. In contrast, culture-based methods can take between 18 and 96 h for sample processing. Thus, molecular tools offer an opportunity to provide a more meaningful statement of microbial risk to water-users by providing near-real-time information enabling potentially more informed decision-making with regard to water-based activities. However, complementary studies concerning the potential costs and benefits of adopting rapid methods as a regulatory tool are in short supply. We report on findings from an international Working Group that examined the breadth of social impacts, challenges, and research opportunities associated with the application of molecular tools to bathing water regulations.     

巢湖水及沉积物中总磷的分布变化特征

磷是导致巢湖水体富营养化的主要营养物质。采集大量巢湖表层水和沉积物样品,通过检测上覆水和沉积物中总磷含量,分析巢湖水体中磷的时空变化及赋存特征。结果显示:巢湖南淝河和裕溪河河口的上覆水中总磷含量值时间变化特征为8月5月3月12月;且南淝河口总磷含量年均值超过地表水Ⅴ类水质标准,明显高于裕溪河口值;表层水和沉积物中总磷含量在空间分布上呈西高东低趋势,最高值均出现在靠近合肥市河口处。巢湖周边土壤及湖区磷的等值线分布表明:杭埠河流域农业污染、东巢湖东南部水土流失可能是巢湖磷面源污染的主要来源。巢湖上覆水和沉积物中总磷的相关系数为0.515,蓝藻爆发期全湖表层沉积物中总磷含量显著减少,揭示目前内源磷释放已是巢湖富营养化的主要因素。结果将对巢湖流域的污染综合防治及蓝藻治理工作提供科学依据。     

巢湖低温高效聚磷菌的筛选及其特性

采用低温富集培养及混合平板分离技术,从巢湖底泥中分离筛选得到2株在低温下仍具有较高效能的菌株D3、D6,经过厌氧/好氧交替培养,2种菌株在低温下(8℃)的除磷率均达到80%以上。在低温下,研究了p H、微量元素对2株菌株生长及除磷率的影响,实验结果表明,2株菌都具有广泛的温度适应性,适宜其生长和除磷的p H为中性偏碱,微量元素的缺乏对2株菌株的生长和除磷效果有不同程度的不良影响。染色观察显示,厌氧培养时菌体内聚羟基丁酸(PHB)颗粒明显增多,转为好氧培养后异染颗粒增多,为典型的聚磷菌特征。经鉴定,2株菌均属假单胞菌属。     

阳宗海沉积物中磷的稳定性

絮凝剂(Fe Cl3)治理阳宗海砷污染的过程中,水体中的磷被大量沉积进入底泥,弄清其是否会在环境条件变化后发生反溶形成二次污染对湖泊富营养化防治具有重要意义。通过模拟实验模拟泥-水界面p H变化、物理扰动和微生物活动的变化,旨在分析这些环境因子变化对沉积物中磷溶出的影响。结果表明,阳宗海水体在目前这种磷浓度下,底泥的磷会随时间的增加而溶出再次造成水体磷污染,当暴露在清洁水条件下时磷的释放率会增加;这种由于絮凝剂吸附沉淀到湖底的磷,在上覆水p H增加0.5时底泥磷解吸附释放速率增加;每年秋季湖泊上下层水的交换活动会造成水体磷浓度的季节性升高,形成不可忽视的磷内源。而夏季水温分层导致湖泊底部厌氧,使厌氧微生物活性增强,这将进一步促进底泥中磷的释放。     

微波消解-流动注射分光光度法测定总氮和总磷

以碱性过硫酸钾溶液为消解液,采用微波消解-流动注射分光光度法测定水中总氮和总磷。在碱性过硫酸钾溶液中氢氧化钠质量浓度为9.6g/L、微波功率为320W、消解管长度为16m的条件下,总氮和总磷的检出限分别为0.040m g/L和0.020mg/L,线性范围分别为0.040～3.500mg/L和0.020～2.500mg/L,相对标准偏差分别为1.6%和1.0%。微波消解-流动注射分光光度法应用于河水、湖水、化工废水等实际水样中总氮和总磷的测定,加标回收率分别为95.7%～98.1%和97.2%～102.2%。     

用改性海泡石处理含磷废水

以海泡石为原料,经盐酸活化、水热活化,再加入氯化镁、氯化铁复合制得除磷剂原粉;再用聚氯乙烯将除磷剂原粉黏合成粒状除磷剂。用粒状除磷剂对废水中的磷（PO4^3-）进行吸附、洗脱,考察除磷剂的循环使用性能。实验结果表明：除磷剂对废水中磷的吸附容量可达92m g/g以上;以碳酸钠为洗脱剂,磷的洗脱率可达90%以上;除磷剂可重复使用,且性能优良。     

三峡库区典型小流域氮磷流失特征

为揭示三峡库区农业非点源物氮、磷流失的一般规律,以三峡库区秭归县的张家冲小流域为研究对象,自2005年1月至2006年4月,在自然降雨条件下,同步观测降雨、地表径流量,并对2次降雨径流的全过程进行了氮、磷浓度的测定,对降雨过程中径流量及污染物浓度随降雨-径流变化过程进行了监测研究.结果表明,长期干旱后的初期降雨径流中的氮、磷浓度明显高于雨季径流中的浓度,且氮、磷浓度变化与流量变化呈现出大致相同的趋势.降雨初期,氮、磷浓度随径流量的增大而升高;随着流量的继续增大,浓度呈现出下降趋势.对浓度随流量变化过程的监测表明,与基流中的浓度相比,总氮和硝态氮的浓度变化幅度较小,而氨氮和总磷浓度变化的幅度较大,其最大值分别是其最小值的10和67.5倍.溶解性的氨氮排放主要受降雨条件的制约,而径流中的磷主要是以颗粒态存在通过对径流量和氮、磷排放负荷的多项式回归分析表明,TN、TP、NH4 -N和NO3--N的排放负荷和径流量之间存在着多项式关系,R2分别为0.9545、0.9740、0.9677和0.9504.     

辽河流域河流栖息地评价指标与评价方法研究

建立了由底质、栖息地复杂性、速度-深度结合特性、堤岸稳定性、河道变化、河水水量状况、植被多样性、水质状况、人类活动强度和河岸土地利用类型所构成的河流栖息地评价指标体系,确定了各指标的等级划分以及栖息地综合指数的计算方法.结合2005年辽河流域河流生态调查结果,对流域内所调查的28个河段的栖息地质量状况进行了具体评价,并进一步分析了河道栖息地综合指数与河流理化因子、底栖生物以及小流域土地利用状况的相关关系.结果表明:①辽河流域28个河段的栖息地质量状况差异显著,其中10个河段达到了较好等级以上,6个仅为中等水平,12个河段为较差等级以下;②栖息地质量与理化因子、底栖生物指标具有显著相关性,表明栖息地质量是影响水质与生物状况的重要因素;③小流域的人类未利用土地比例与栖息地质量显著相关,表明小流域土地利用程度对栖息地环境质量影响较大,是恢复与保护河流栖息地质量的重要条件.     

滇池福保湾沉积物不同形态磷的垂向分布

应用SMT连续提取法分析滇池福保湾柱状沉积物的磷(P)形态,探讨P形态的垂向分布特征.沉积物中总磷 (TP)含量高,最高达4　200 mg/kg, 无机磷 (IP)是TP的主要部分,占TP的52%～91%, 铁/铝结合态磷 (Fe/Al-P)是IP的主要部分,占IP的55%～94%.同一湖区不同采样点的沉积物P形态的垂向变化不同,湖湾北端近河口处和南端远离河口处的沉积物中Fe/Al-P, IP, 有机磷 (OP)和TP含量随深度增加而增加,6～11 cm 层的含量最高,这与近年来入湖河流污染负荷削减和河堤阻隔导致P入湖量减少有关.河口处沉积物的钙结合态磷 (Ca-P)含量随深度增加而增加,最南端沉积物的Ca-P含量随深度增加而减少.离河口较远的沉积物中,Fe/Al-P, IP, OP,TP和Ca-P均随深度增加而减少.各点沉积物P形态的变化受该点人类活动带来的入湖污染物量的影响较大,距河口最远处的沉积物中P形态随深度变化不如其他点明显.      

入湖污染河流对受纳湖湾水质的影响

为研究滇池重污染湖湾——福保湾的污染现状及入湖污染河流对湖湾水质的影响,并为福保湾污染底泥固化技术示范工程提供基础数据,在福保湾布设15个采样点,采集并分析表层水中营养元素氮、磷的含量. 结果表明,福保湾氮、磷等营养元素含量的空间分布规律明显,入湖河流污染负荷对湖湾水质有较大影响. 河口附近水域水质较差,ρ(TP)高达0.7 mg/L,以不溶的颗粒态磷为主;ρ(TN)为7 mg/L左右,其中的50%以上以NH₃-N的形态存在. 随与河口间距离的增加,上覆水中ρ(TN)和ρ(TP)逐渐降低. 在距河口300 m的水域范围内,ρ(TN)和ρ(TP)的空间分布规律与A.B.卡拉乌舍夫扩散模型计算结果相符.