生物复杂性与环境

科学技术的迅猛发展缩短了国与国之间的距离 ,环境使我们的命运真正融为一体。同为这个星球上的居民 ,我们应通过相互学习 ,交流经验 ,取长补短。我们从来不认为环境及其复杂多样的生态系统具有国家之间边界的限制。几个世纪以来 ,科学家们对自然的探索和发现早已跨越了国与国之间的距离。1998年 10月我到中国访问 ,有机会与一些科技界的带头人讨论了中国在环境可持续性方面取得的成功和面临的挑战 ,并与中国科学院和中国国家自然科学基金会的领导们举行了会谈。我亲眼看到了中国的科学家为环境的可持续性做出了巨大的贡献。例如 ,他们通过…     

松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0～10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。     

薄膜扩散梯度技术在重金属生物有效态监测中的应用

重金属生物有效性是评估重金属元素迁移性、生物可利用性和生态影响的关键参数。薄膜扩散梯度技术(DGT)是一种原位被动采样技术,因其具有原位富集性、形态选择性,可提供被监测物质在监测时间段内的平均浓度等优点,可作为生物对重金属摄取的模拟替代物对环境介质中重金属的生物可利用度进行预测,已被广泛应用于环境介质中重金属生物有效性的测定。研究主要介绍了DGT技术的原理、组成和特点,评述了其近年来在水体、土壤、沉积物中重金属生物有效态应用方面的新进展,提出了DGT技术未来要提高抗生物污染能力及寻找可与DGT技术联用的相关技术的观点。     

金鱼藻对工业废水中氨氮的去除行为研究

工业废水处理过程中,如何有效控制氨氮浓度,是废水排放重要的工艺之一。金鱼藻是常见的水生植物,对水质具有较强的净化作用,本实验通过模拟氨氮污染的培养环境,研究不同氮浓度对金鱼藻去除氮能力的影响。结果表明,氮浓度不高于10 mg/L时,处理7 d后水体中氨氮的去除率接近90%;在氨氮浓度分别为20 mg/L和50 mg/L时,经过35 d的处理,氨氮去除率分别为85%和66%,金鱼藻吸收富集的氮含量随着培养水体中氮浓度升高而增加,且不同部位间吸附含量在高浓度情况下差异较为明显。使用金鱼藻对实际工业废水进行氨氮去除处理,去除率达到73%。将植物吸附污染物应用在工业废水处理工艺中具有一定的前景,值得深入研究。     

运用碳氮稳定同位素技术探究中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位特征

为进一步保护中华绒螯蟹栖息地和种质资源,科学评估长江蟹类的营养关系及资源的可持续开发利用,运用稳定同位素技术分析了在长江靖江、新开沙及狼山沙3个采集区域的中华绒螯蟹和无齿螳臂相手蟹的稳定同位素特征,并根据δ13C、δ15N值分析二者的生态宽幅及营养生态位面积。结果表明：中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的δ13C、δ15N值差异均具有统计学意义（P＜0.05）。中华绒螯蟹的δ13C值频率分布相对集中在-25.00‰~-23.00‰;无齿螳臂相手蟹的δ13C值频率分布相对集中在-26.00‰~-24.00‰,表明两种蟹均对某种饵料生物有所偏好,且中华绒螯蟹的δ13C值频率分布范围大于无齿螳臂相手蟹,表明其食物来源更广。中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位存在重叠,表明二者存在饵料竞争关系。其中靖江江段两种蟹的营养生态位重叠程度最大,表明二者在靖江江段食物竞争最激烈。中华绒螯蟹的δ13C值变幅(CR)、δ15N值变幅(NR)及营养生态位总面积(Ta)均大于无齿螳臂相手蟹,说明中华绒螯蟹对于饵料资源的竞争能力更强。     

长江中游滨岸带水体氨氮循环速率及影响因素

氨氮(NH_4~+)是大多数浮游生物优先利用的氮源,其在水体中的再生过程(REG)和潜在吸收过程(U_(pot))影响水体初级生产力和生物群落的生长。以长江为研究对象,采用同位素稀释法对长江中游滨岸带水体的NH_4~+循环速率进行研究。结果显示:长江中游滨岸带水体NH_4~+再生速率为0.12～1.62μmol/(L·h),潜在吸收速率为0.21～2.35μmol/(L·h),生物群落NH_4~+需求(CBAD)为0.08～0.75μmol/(L·h)。NH_4~+再生速率、潜在吸收速率和生物群落NH_4~+需求均随水流方向自宜昌至鄱阳湖湖口呈现显著的下降趋势(p0.05)。统计分析表明,化学需氧量(COD)(p0.01)和悬浮物浓度(SS)(p0.05)是影响长江中游水体NH_4~+循环速率的主要因素。长江中游水体NH_4~+再生速率占潜在吸收速率的43.1%～76.0%,均值为58.5±8.5%,表明NH_4~+再生是长江中游水体中生物群落NH_4~+吸收过程的主要NH_4~+来源。估算得到的NH_4~+再生量是长江中游水体TN负荷的2倍,表明水体NH_4~+再生在支持水体初级生产力和维持氮素内循环方面具有重要作用。     

竹笋壳为生物膜载体的废水处理技术研究

采用室内实验装置,研究了以农业废弃物竹笋壳为反硝化碳源和生物膜载体的生物反应器对于污水中硝酸盐的去除效果,并另设以聚丙烯惰性填料球为生物膜载体的生物反应器作为对照实验。实验结果表明,以天然竹笋壳作为反硝化碳源和生物膜载体的反应器启动时间短,对污水中硝酸盐氮的去除效果较好;装置对进水DO和pH值变化有一定抗性,DO在2.0~4.0mg/L,pH值在6.8~7.2之间变化时,反应器硝酸盐的去除率变化很小,缓冲能力较强;反应器稳定性强,出水硝酸盐的去除率在80%以上。     

SMBBR-AF-SMBBR组合工艺处理高氨氮农药废水

采用特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)和厌氧生物滤池(AF)组合工艺处理高氨氮农药废水。考察了HRT、pH和DO等工艺条件对SMBBR-AF-SMBBR组合工艺运行稳定期COD和氨氮去除率的影响。试验结果表明,在进水COD为2 408~7 440 mg/L、ρ(NH_4~+-N)为160.21~433.84 mg/L、TN为208.27~537.65 mg/L、HRT为8d、pH为8.0、DO为4 mg/L的条件下,处理后出水平均COD为342 mg/L,COD去除率达92.3%;ρ(NH_4~+-N)小于4.0mg/L,氨氮平均去除率为89.2%;TN小于50 mg/L,平均TN去除达83.0%。出水各指标均优于原A2O工艺出水。     

高效石油烃降解菌的筛选及其对原油污染土壤的修复

从陕北原油污染土壤中筛选出7株高效石油烃降解菌,其中黄杆菌属CC-2、不动细菌属SC-5、假单胞菌属SC-6表现出较强的石油烃降解能力。通过单因素试验和正交试验考察总石油烃(TPH)降解效果的影响因素,得出各因素对TPH降解率影响程度的大小次序为:溶液p H降解温度降解菌接种量摇床转速,且在降解菌接种量为7%(φ)、溶液p H为7、降解温度为30℃、摇床转速为150 r/min的最适处理条件下,菌株SC-6的TPH降解率可达61.23%。原油污染土壤生物修复实验结果表明:高效石油烃降解菌的投加有利于土壤TPH降解率和酶活性的提高;"菌株SC-6+营养剂"组修复处理42 d后的TPH降解率可达57.59%。     

丹江口水库表层沉积物不同形态氮的赋存特征及其生物有效性

为了揭示丹江口水库沉积物氮空间分布特征及其生物有效性,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中可交换态氮(Exchangeable nitrogen,EN)、酸解态氮(Acid hydrolysable nitrogen,HN)及残渣态氮(Residue nitrogen,RN)的赋存特征,同时结合生物可利用态氮的含量,探讨了各形态氮对生物可利用态氮的贡献。结果表明,丹江口水库沉积物中总氮(Total nitrogen,TN)在425~5796 mg/kg之间,平均为1 319.32 mg/kg,其中EN、HN和RN的平均值相对比例为2.15∶1.95∶1,且各形态氮含量的空间分布呈入库河流大于库区开阔区域的特征,尤其在丹江、老灌河以及犟河-堵河入库口的含量较大。潜在矿化氮(Potential mineralized nitrogen,PMN)含量在40.20~1 468.95 mg/kg之间,平均为275.06 mg/kg,其中EN对丹江口水库沉积物PMN的贡献较大,比例在19.85%~90.80%之间,平均为63.47%。各形态氮在不同的水环境条件下发生迁移转化,保持着水-沉积物界面氮的动态平衡。