典型行业再利用土壤重金属含量分布、来源解析及生态风险评价

为深入探究典型行业再利用土壤重金属污染特征及生态风险状况,基于上海市嘉定区49个地块315个不同深度剖面土壤样品数据,采用地累积指数和潜在生态风险指数评估Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg和As这7种重金属含量特征和潜在生态风险程度,并利用源解析受体模型（APCS-MLR）和正定矩阵因子分解模型（PMF）解析其污染来源.结果表明：①研究区土壤中除As外,其余重金属均不同程度超过上海市土壤背景值,表层土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Ni和Hg含量分别是背景值的3.54、2.34、2.91、1.20、3.75和4.40倍;7种重金属含量随着土壤垂直剖面深度的增加逐渐降低,重金属在表层土壤中存在一定程度的富集,人类活动影响了重金属在土壤中的分布规律.②研究区内APCS-MLR和PMF两种受体模型均识别出土壤重金属4种主要来源,源1（Cu、Zn和Pb）为金属制品和汽车制造混合源,源2（Ni和Cd）为电镀企业来源,源3（Hg）主要为化工企业来源,源4（As）为自然源,两种受体模型结合运用,进一步提高源解析的精准度和可信度.③地累积指数由大到小表现为：Hg（1.54）>Ni（1.32）>Cd（1.21）>Cu（0.96）>Pb（0.64）>Zn（-0.33）>As（-1.02）;潜在生态风险指数结果显示,研究区综合潜在生态风险指数RI值在32.50~4 910.97,均值为321.40,整体呈现较强潜在生态风险,再开发利用工业场地土壤中重金属Hg、Ni和Cd的污染值得进一步关注.     

苏打盐碱地养鱼稻田水体微生物区系研究

对松嫩平原苏打盐碱地养鱼稻田水体微生物数量及种类组成进行了初步研究。结果表明,养鱼稻田异养细菌数量为0.280万～30.716万mL-1,高于未养鱼稻田(P<0.05),其平均值的时间分布为水稻生长末期>中期>初期;养鱼稻田和未养鱼稻田放线菌和霉菌数量均较少。养鱼稻田大肠菌群数量为403.6～17934.2L-1,显著高于未养鱼稻田(P<0.01),其平均值的时间分布为水稻生长中期>初期>末期。异养细菌数量与鱼产量、总施肥量和有机肥施用量均呈极显著相关,与化肥施用量相关不显著;大肠菌群数量与鱼产量相关显著,与总施肥量相关不显著,但与有机肥施用量相关极显著。养鱼稻田中检测出10个科(属)异养细菌,优势菌为弧菌属(Vib rion)、气单胞菌属(Aeromonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)。     

玉米中四种镰刀菌毒素系统检测方法的研究

本文用气相色谱仪同步检测霉变玉米中脱氧雪腐镰刀菌烯醇、二乙酰氧基镳草镰刀菌烯醇、Ｔ－２毒素和玉米赤霉烯酮四种镰刀菌毒素,并筛选出较理想的衍生化试剂和衍生化条件。确定从玉米中对极性不同的四种毒素都有较高回收率的萃取、净化程序。建立了玉米中四种毒素的系统检测方法。本方法对四种毒素的回收率均达到８０％以上。     

生物表面活性剂产生菌的分离鉴定及碳氮源优化

采集炼油厂内长期石油污染土壤,经富集培养、蓝色凝胶平板筛选和发酵液表面张力测定等方法,从油泥中筛选出产生物表面活性剂的土著微生物1株,命名为S2,并对其进行生理生化性能测定与产物特性及结构研究.结果表明,该菌鉴定为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa,测定证明其发酵液表面张力稳定,最佳条件下发酵液表面张力可由75mN·m-1降至35mN·m-1,临界束胶浓度（CMC）值为0.25g·L-1,远远低于一般化学表面活性剂的CMC值.发酵液乳化性能优于对照的十二烷基磺酸钠(SDS)及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等常用的化学表面活性剂.对培养基成分进行优化,选定的最佳碳源为菜油,最佳氮源为硝酸钠,优化培养条件后,产物最大产量达到了4.7g·L-1.     

聚磷激酶基因在假单胞菌中的整合和表达

为了构建高效除磷的微生物,将来源于大肠杆菌的聚磷激酶基因(ppk)插入广宿主载体pBBR1MCS-2多克隆位点区,得到质粒pBBR1MCS-2-ppk.以该质粒为模板,通过PCR扩增出携带有载体启动子和终止子序列的ppk基因,插入自杀型质粒pUTmini-Tn5中得到重组质粒pUTmini-Tn5-ppk.pUTmini-Tn5-ppk经三亲接合作用进入Pseudomonas putidaKT2440,同时mini-Tn5通过转座作用将ppk整合到宿主菌株的染色体DNA中,获得基因工程菌Pseudomonas putidaKT2440-PPK,用于表达ppk.RT-PCR结果显示,ppk基因在KT2440-PPK中得到较高量的表达,而在原始菌株KT2440中表达微弱.人工模拟污水实验结果表明,接种1 h时KT2440-PPK中聚磷含量达到最大,为3.05 mg/g,约是对照菌株KT2440的15倍.测定模拟污水中磷酸盐的含量表明,KT2440-PPK可以去除该模拟污水中90%以上的磷酸盐.     

海洋硫酸盐还原菌群处理烟气脱硫废水

针对高盐硫酸根废水的特性,从海底沉积物中富集得到1个硫酸盐还原菌菌群SRB-2,并研究了盐度、温度、pH值、碳源、硫酸根浓度和铁形态对其活性的影响.结果表明,SRB-2为嗜盐中温硫酸盐还原菌群, 可以利用乙醇及乳酸为单一碳源,最佳生长温度为30～40℃,最佳生长pH值为7.4～8.3,SRB-2菌群能够在硫酸根浓度为5 200 mg/L或盐度为60　g/L的条件下正常生长,还原铁粉对该菌群还原硫酸根的能力具有加强作用,而二价铁离子则抑制细菌活性.扫描电子显微镜及光学显微镜对菌体形态研究发现,在反应器填料表面,该菌群中有大量短竿状及螺旋状细菌黏附,而在底部,主要为表面覆盖大量黑色粘稠物质,由短竿状细菌组成,推测其可能是菌种SRB-2-64（GenBank 序列号：EU167911）的堆积.     

具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器中的膜污染控制研究

采用具有自由端的梳状中空纤维膜-生物反应器处理污水,考察了其膜污染控制性能.结果发现,如果将膜污染定义为恒压操作下的膜通量下降,膜组件b比膜组件a易获得更大的膜通量,具有更优异的抗污染效果.含膜组件b的MBR在温度为22～26℃,污泥浓度为7 500～10 500 　mg/Ｌ,曝气量为200 Ｌ/h,抽停时间比为9 min/1 min,压力为0.02 MPa的条件下连续运行47 d,膜通量维持在4.0～8.0 　L·(m²·h)^-1,其间不需要任何水力或化学清洗.由于这种膜组件易充分发挥曝气的作用,不易污染,因而所需曝气量较小,并且当抽停时间比从12 min/1 min变化到6 min/1 min,膜通量差别不大.对膜的清洗试验表明,水力清洗＋化学清洗＋乙醇浸泡是最有效的清洗方法.水力清洗+化学清洗后,较之水力清洗,中空纤维膜表面上的胶团数目和面积大大减少,膜孔变得更加清晰.     

人工湿地处理渗滤液N2O的释放规律及控制

采用培养试验和现场研究,考察了垃圾填埋场渗滤液经人工湿地系统处理过程中N2O的释放规律.在投加同等质量浓度渗滤液条件下,碱性黏土样Soil 1中N2O释放通量为酸性砂土样Soil 2的近18倍(P<0.01).与孔隙含水率为46%时相比,投加蒸馏水的土样Soil 1,投加渗滤液的土样Soil 1和投加渗滤液的土样Soil 2在孔隙含水率为70%的条件下,其N2O释放通量平均值分别提高了6.5(P>0.05),1.8(P>0.05)和2.2倍(P<0.05).选用9种土壤投加渗滤液培养后统计分析表明:N2O释放通量与土壤pH,w(有机质)和碳氮比[(w(C)/w(N))呈显著正相关,而与土壤中w(砂粒)呈显著负相关.3种湿地处理渗滤液后,夹竹桃(Nerium indicum Mill)湿地中N2O释放通量最高,其年均值(以N2O-N计)为(298±234)μg/(m2·h)(P<0.05),分别比高羊茅(Feauca arundinacea Schreb)和狗牙根(Cynodon dactylon)湿地N2O年均释放量高出0.5(P>0.05)和6.6倍(P<0.05).在关注去除污水中氮元素的同时,也要重视由此引发的二次污染问题,建议人工湿地系统采用酸性砂土,种植的植物采用阳光穿透性强的针叶类植物,以减少处理污水过程中N2O的释放.     

酚类化合物气相色谱保留指数的定量结构相关性研究

应用偏最小二乘回归技术建立了102种酚类化合物气相色谱保留指数与分子全息结构间的相关模型,在最佳建模条件下得到非交叉验证相关系数(r2)为0.965,交叉验证相关系数(q_LOO2)为0.963. 从102种酚类化合物中随机选出68种作为训练集,其余作为测试集,来验证分子全息QSRR模型的预测能力和稳健性. 在最佳建模条件对训练集进行偏最小二乘回归分析,r2为0.967,q_LOO2为0.927. 用训练集数据所建立的QSRR模型预测测试集中酚类化合物的色谱保留指数,结果表明,基于训练集所建立的QSRR模型具有很高的预测能力和稳健性,可以对测试集酚类化合物的气相色谱保留指数进行很好的预测. 此外,利用最佳全息定量结构保留关系(HQSRR)模型的色码图,探讨酚类化合物中的不同侧链基团对其色谱保留性质的影响,及其在固定相上的色谱保留机理.      

Phosphorus utilization and microbial community in response to lead/iron addition to a waterlogged soil

Constructed wetlands have emerged as a viable option for helping to solve a wide range of water quality problems. However, heavy metals adsorbed by substrates would decrease the growth of plants, impair the functions of wetlands and eventually result in a failure of contaminant removal. Typha latifolia L., tolerant to heavy metals, has been widely used for phytoremediation of Pb/Zn mine tailings under waterlogged conditions. This study examined e ects of iron as ferrous sulfate (100 and 500 mg/kg) and lead as lead nitrate (0, 100, 500 and 1000 mg/kg) on phosphorus utilization and microbial community structure in a constructed wetland. Wetland plants (T. latifolia) were grown for 8 weeks in rhizobags filled with a paddy soil under waterlogged conditions. The results showed that both the amount of iron plaque on the roots and phosphorus adsorbed on the plaque decreased with the amount of lead addition. When the ratio of added iron to lead was 1:1, phosphorus utilized by plants was the maximum. Total amount of phospholipids fatty acids (PLFAs) was 23%–59% higher in the rhizosphere soil than in bulk soil. The relative abundance of Gram-negative bacteria, aerobic bacteria, and methane oxidizing bacteria was also higher in the rhizosphere soil than in bulk soil, but opposite was observed for other bacteria and fungi. Based on cluster analysis, microbial communities were mostly controlled by the addition of ferrous sulfate and lead nitrate in rhizosphere and bulk soil, respectively.