最大熵模糊综合评价法在污灌区土壤重金属污染等级划分中的应用

以开封市化肥河污灌区为例,运用最大熵模糊综合评价法开展了土壤重金属(Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Ni、As)污染评价.结果表明: 在污灌区13个样点中,属于3级重污染的样点达11个,占总样点数的84.62%,只有位于化肥河上游的两个样点属于2级水平,污染较轻;在所有污染因子中,Cd和As的污染最为突出,其中Cd平均权重值为0.541 9,是最主要的污染因子.与内梅罗法综合指数法评价的结果相比较,最大熵模糊综合评价法能够显示更多的土壤污染信息,引入目标函数和隶属度,重视不同污染因子的权重,具有更高的准确性.     

宁夏供港蔬菜田土壤重金属分布特征及生态风险评价

农田土壤重金属污染会影响蔬菜作物的生长发育及产量,同时也会影响蔬菜的品质与口感,长期以来通过食物链传递和富集,最终对人体健康造成一定危害.因此为探明宁夏多年多茬种植供港蔬菜后其土壤重金属分布特征,预测其生态风险,分析其污染形成原因,于2019~2021年连续3 a采集了477个宁夏供港蔬菜田表层土壤样本,分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn和 Ni 这8种重金属含量和分布特征,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对宁夏供港蔬菜田土壤重金属污染状况进行评价,利用Pearson相关分析和主成分分析法解析了宁夏供港蔬菜田重金属来源.结果表明,宁夏供港蔬菜田土壤中As、Cd、Cr、Hg、Cu和Zn含量均值高于宁夏土壤背景值,但8种重金属含量均低于国内农用地土壤风险筛选值;在空间分布上,As、Cr和Ni在研究区西北部、中部以及南部出现连片高值区,Pb、Zn、Cd、Hg和Cu在研究区西北部与南部出现高值响应;单因子指数法和内梅罗综合污染指数法表明,宁夏供港蔬菜田土壤整体处于清洁水平;地累积指数法结果显示研究区污染以Hg和Cd污染为主,污染区域主要集中在研究区西北部和南部;潜在生态风险指数显示Hg和Cd为主要风险元素,其中Hg以中等、较强和很强生态风险为主,分别占比44.65 %、44.65 %和1.26 %,Cd以中等、较强为主,占比65.83 %和3.56 %;综合Pearson相关分析和主成分分析表明,8种重金属污染来源可划分为3类,Ⅰ为自然源:Cu、Zn、Pb、As、Ni和Cr;Ⅱ为农业源:Cd;Ⅲ为工业源和农业源:Hg.综合来看,供港蔬菜田土壤重金属均无超标现象,土壤环境条件良好,宁夏供港蔬菜生产整体处于安全水平.研究结果可为宁夏供港菜田土壤安全利用和供港蔬菜安全生产、合理施肥、农艺运筹以及种植结构调整等提供帮助.     

水体突发性重金属污染胁迫下斑马鱼的行为反应分析

研究了斑马鱼在不同程度突发性的Zn2＋和Cr6＋胁迫下的行为反应,采用计算机视觉技术量化研究斑马鱼游动行为数据。结果表明,在Zn2＋和Cr6＋的突发性胁迫中,斑马鱼的行为反应快速且敏感,游动行为与污染物种类、质量浓度和暴露时间直接相关,并表现出比较相似的行为变化规律;随着胁迫程度的增加,斑马鱼游动速度的变化幅度增大,反应时间缩短,且其变化曲线符合生物行为的环境压力模型。斑马鱼的行为变化远远提前于生物的病理损伤或死亡,可利用斑马鱼暴露于污染物时的行为变化实现在线水体突发性重金属污染事故的监测预警。     

铜绿假单胞菌对铜和铅的吸附

研究了铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)对Cu和Pb的吸附特性.结果表明,相同条件下,该菌株对Cu~(2+)的吸附率低于Pb~(2+).对于单一重金属体系,吸附率均随时间的延长先上升后平稳变化,2 h达到稳定.吸附率随投菌量的增加先迅速增加,之后趋于平稳.对于Cu~(2+),投菌量为1 g·L~(-1)时吸附率达到稳定,而Pb~(2+)的吸附效果达到平稳时的投菌量为0.5 g·L~(-1).单位质量菌体对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附量随投菌量的增加而下降.pH为3时,菌体的吸附效果较差,当pH为5~8时,2种重金属的吸附效果较高.对于活菌,Pb~(2+)对菌体吸附Cu~(2+)有抑制作用,而Cu~(2+)对菌体吸附Pb~(2+)的影响无明显规律.对于失活菌,P.aeruginosa吸附Pb~(2+)和Cu~(2+)的效果均随共存重金属浓度的增大而降低,但Cu~(2+)对Pb~(2+)的影响比Pb~(2+)对Cu~(2+)的影响更显著.扫描电镜观察发现,吸附后的菌体较吸附前聚集性更好.总体而言,P.aeruginosa能对水体中共存的Cu~(2+)和Pb~(2+)有较好的吸附效果.     

不同母体制备的金属离子交换ZSM-5分子筛上C_3H_6选择催化还原NO反应的研究

 研究了由钠型及氢型ZSM-5母体制备的金属离子交换分子筛在过量氧存在下丙烯选择催化还原NO的反应。发现反应活性及活性温度范围取决于分子筛母体与金属离子的种类。在各种金属离子交换分子筛催化剂中，钴离子交换CoH－ZSM－5具有最高的活性，且随钴离子交换度的增加反应活性亦随之增加。     

三峡库区退耕还林后植物多样性研究

通过对三峡库区不同退耕还林阶段的植物群落调查,结果表明退耕还林后植物群落演替基本沿着:农田杂草→草地→灌木林地→天然次生乔木林的方向而发展.但由于退耕还林阶段受环境因素或干扰状况对群落植物多样性的影响,加上退耕还林中树种较为单一,退耕还林后群落的物种丰富度和物种多样性没有得到提高.通过对处于相同退耕还林阶段的不同植物群落类型的调查,以及对同一群落类型中具有不同群落结构的植物物种组成情况的调查发现,在植物群落内部,群落组成中的不同生活型的物种多样性表现为草本层＞灌木层＞乔木层.从优势种来看,乔木层主要为马尾松和柏木;灌层中为火棘、栓皮栎、山莓、黄构皮等;草本层中主要为白茅、茅叶荩草、白喜草、竹枝细柄草、渐尖毛蕨、日本金粉蕨、过路黄等.退耕还林10年后发育形成的密林中,乔木物种数目较多,多样性指数最大.     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr(Ⅵ)的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响.结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型.在溶液初始pH4.0,生物炭浓度20 g·L-1,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg·L-1范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为.加入腐殖酸(20 mg·L-1)后拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg·g-1,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg·g-1提高近1倍.在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小.腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高.红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的CC等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关.结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是:腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除.     

植物镉耐性/富集基因的筛选方法

植物耐受/富集镉（Cd）是一个复杂的过程,涉及转运蛋白家族、螯合蛋白家族、抗氧化系统等多个方面的参与。文章综述了植物Cd耐性/富集基因的筛选方法,包括抗性表达文库、Cd抗性突变体的图位克隆、基因差异表达、电子克隆。筛选Cd抗性植物cDNA酵母表达文库可鉴定与金属束缚、隔离及外排相关的膜转运蛋白;筛选重金属敏感拟南芥突变体和图位克隆突变基因可鉴定与谷胱甘肽和植物螯合肽合成相关的酶;第二代测序技术、基因差异表达分析则是鉴定Cd响应基因以及揭示金属型植物与非耐性植物表型差异分子基础的有效方法;电子克隆也被应用在模式植物中鉴定重金属转运蛋白家族的编码基因。在此基础上,简述了Cd耐性/富集基因在改良植物Cd耐性或富集上的应用。     

模拟重金属污染土壤的强化解吸与解吸液降解

文章对EDTA强化解吸模拟重金属污染土壤进行了实验研究。结果表明,EDTA能够迅速地解吸模拟土壤中的Cu、Cd和Pb等重金属。初始EDTA浓度、解吸时间以及离子强度的增加对土壤中重金属的解吸效果有一定的正影响作用。此外,考察了土壤解吸废液在零价铁/曝气体系中的处理。经过零价铁/曝气技术后,解吸废液中的重金属离子能被完全去除,EDTA和TOC的去除率分别达到了94.8%和86.6%。     

典型养殖型湖泊中的重金属含量及健康风险特征——以宿鸭湖为例

为评估典型水产养殖型湖泊中的重金属含量水平及其人体健康风险特征,系统采集并测定了宿鸭湖湖水、周边地下水、沉积物及鱼体中的重金属含量.在此基础上计算了不同重金属在不同介质间(湖水-鱼体、湖水-沉积物及沉积物-鱼体)的转移因子,并通过健康风险指数计算定量分析了宿鸭湖水生态系统中重金属对人体的健康影响,以及不同暴露途径的风险贡献率.结果表明:Zn、Ba和Sr在不同介质体内含量均较高,而Sn和Cd的含量均比较低.Cr和Zn在鱼体中的均值含量超过WHO鱼类产品中重金属的含量限值,具有潜在毒性;湖水和地下水中的所有重金属浓度均低于饮用水标准中的相关限值;部分沉积物样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量超出环境保护部《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)自然背景值,但低于美国华盛顿州沉积物化学标准(WAC 172-204-320)中的含量限值,已构成轻微污染.不同介质间的转化因子分析表明,鱼体对湖水中的Zn、Sr、Ba、Cu、Cr、Ni、Co、Sn和Cd均存在富集作用;但除Zn以外,鱼体对沉积物中的其他重金属无明显的富集作用;宿鸭湖水生态系统中的重金属Cr对人体的HRI值为1.6,其健康危害效应不可忽视;食用鱼类是导致Cr人体健康危害的主要途径,贡献率高达94%;最后,与非养殖型湖泊相比,宿鸭湖水库中鱼体内Pb和Cr的含量明显偏高,且重金属从湖水到沉积物的转移因子明显偏高,而从湖水到鱼的生物浓缩因子相对较低.