生物除硫理论与技术研究进展

现今含硫废水、废气的处理并没有得到应有的重视,使得技术发展缓慢。以往通常采用物化方法,这种处理方式不仅投资量大,而且对含硫有害物质的去除并不彻底,而生物方法与物化方法相比,在投资和环保效益方面都有相当积极的作用。文章从硫的生物循环入手,分别介绍了生物除硫的机理和影响因素;描述了下水道中的生物硫循环,提出抑制其中H2S气体释放的经验模型及具体措施。在对厌氧消化系统中硫酸盐还原菌的研究中发现:ρ(COD)/ρ(SO42-)比、碳源、pH值等各影响因素相互作用,共同决定厌氧消化系统中硫酸盐还原菌、产甲烷菌和产酸菌三者之间的抑制及共生关系;无论三者之间的关系如何变化,只要底物中含有一定量的硫酸根,它们必然共同存在于厌氧系统中,并产生硫化氢气体,造成污染。在反硫化细菌的研究中得出:当污水中同时含有硫化物和硝酸根,缺氧条件下,必然产生反硝化除硫的生物代谢过程。利用这一过程,不但能够在无需碳源的条件下有效去除硝酸根,节约的碳源可以用于消化产能;而且能够减少游离硫化氢的排放,或直接以含硫化氢的废气作为硫源。而抑制下水道中硫化氢气体释放的主要手段包括:降低水的紊流程度,增加入流污水的碱度,向下水道内充氧,改善通风环境。文章最后结合理论,介绍了部分用于含硫污水、尾气的生物除硫工艺,并提出了日后的研究方向。     

土著致病菌及其胞外物在生物防治斑马贝中的作用

无脊椎动物斑马贝(Dreissena polymorpha) 的生物污损造成了巨大的经济损失,而应用从斑马贝体内分离出的土著菌株及其体外代谢产物对它进行生物防治是一种经济效益显著且对环境友好的方法.本文主要报导从斑马贝体内分离的土著菌株中筛选出致病菌并研究该细菌及其代谢产物对它的控制作用.在三十多种土著菌株中,中间气单胞菌( Aeromonas media),维罗纳气单胞菌(A. veronii),杀鲑气单胞菌杀鲑亚种(A. salmonicida subsp. salmonicida)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)是幼体斑马贝的致命致病菌.当接种量为每只斑马贝107 个细菌时,接种中间气单胞菌、杀鲑气单胞菌杀鲑亚种和腐败希瓦氏菌的5 d 死亡率为100%,而维罗纳气单胞菌为65%.通过扫描电镜(SEM)发现,垂死的斑马贝肌肉组织被破坏并含有大量的细菌.4种细菌代谢产物的不同组分表现出对斑马贝不同的致死效果,在所研究的3种不同Mr组分中(Mr<5×103,5×103～10×103及>10×103),>10 ×103组分具有最高致死率.这些结果为控制贝类无脊椎动物的生物污损提供了新方法. 图4 参24     

单甲脒农药对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响

研究了单甲脒（Ｎ＇－２，４－二甲苯基－Ｎ－甲基甲脒，简称ＤＭＡ）对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响．田间试验表明，喷洒单甲脒盐酸盐（ＤＭＡＨ）于棉花植株对土壤微生物种群和土壤酶活性无明显影响．实验室试验表明，投加ＤＭＡＨ于土壤对土壤微生物种群有不同的抑制作用；当ＤＭＡＨ在土壤中的浓度为２０ｍｇ／ｇ时，好氧异养菌总量开始降低，硝化细菌和放线菌、真菌的土壤ＤＭＡＨ抑制浓度分别为０．５ｍｇ／ｇ和０．１ｍｇ／ｇ．ＤＭＡＨ对土壤酶活性的影响亦不相同，脱氢酶对土壤中ＤＭＡＨ含量为１０ｍｇ／ｇ时其活性即有明显的减弱，而过氧化氨酶对ＤＭＡ的耐受性相当高，其活性的抑制浓度达５００ｍｇ／ｇ．试验还证明了土壤中ＤＭＡ的微生物降解作用．当ＤＭＡ在土壤中的浓度为５０～５００ｇ／ｇ时，其消解速率可从８．７５ｍｍ·ｋｇ－１·ｄ－１提高到４８ｍｇ·ｋｇ－１·ｄ－１．     

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。     

太湖不同湖区生态系统健康评价方法研究

基于长期的监测资料，计算了表征湖泊生态系统健康的系统能（Ex）、系统能结构（Exs1）和生态缓冲容量（｜β｜）指标，以及湖泊营养状态指数（Its）。结果表明，太湖不同湖区生态系统健康状况差异明显，1998-2001年太湖典型湖区健康状况由好到差的相对顺序为：东太湖、贡湖和湖心区、梅梁湾、五里湖。在此基础上，提出了富营养化浅水湖泊生态系统健康指标阈值和湖泊系统能量健康指数（IEx）及其健康状况分级。经2002、2003年太湖不同湖区实测检验表明，所提出的湖泊系统能量健康指数及其健康状况分级适用于评价太湖不同湖区生态系统健康的区域分异状况。     

大气臭氧污染的生物学指标监测评价

臭氧是具有很大危害性的大气污染物之一,近150年来大气对流层中的臭氧质量浓度已经增加了36%,在今后50～100年内还将以每年0.5%-2%的速度继续升高。植物对大气污染物的敏感性是由多种因素相互作用而成的复杂综合性状。以不同质量浓度（分别为0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg·L-1）臭氧（O3）胁迫下的不同类型植物为例,观察植物在不同时间（2、4、6、8 h）的外观伤害症状和细胞膜透性与O3质量浓度的相关性。试验结果表明：不同植物对O3的敏感度不同,蔬菜对臭氧相对较敏感;低质量浓度长时间和高质量浓度短时间的作用条件下,植物的受害症状基本相同,典型症状表现为叶片上散布细密点状斑,斑点的颜色呈白色、黄色、棕褐色,也有褪绿斑;植物细胞膜透性数据即电导率直接反映植物受损程度。综合植物外观症状指标与生理生化指标建立了相对定量化的大气质量生物学指标评价模式,即划分为轻微（0-0.2）、轻度（0.2-0.4）、中度（0.4-0.6）、高度（0.6-0.8）、严重（0.8-1.0）5个受害等级,以定量的判断O3气体对植物的伤害。     

喜旱莲子草在中国的入侵机理及其生物防治

喜旱莲子草为全球性恶性杂草,也是中国生物多样性国家报告中首批9种重要外来入侵植物之一.本文综述了喜旱莲子草的起源、分布以及在我国的传播扩散和危害,并分析了入侵机制.鉴于这是我国生物防治外来杂草最成功的项目,还介绍了利用昆虫天敌生物防治的过程、实践和经验,讨论了存在的问题及应对策略. 参60     

Evaluation of the use of bioaccumulation and biological effects tools in caged mussels,within the European Water Framework Directive

Bioaccumulation and biological effects of pollution were assessed in mussels (Mytilus galloprovincialis) caged for one month at three sites in the Oiartzun estuary (south-eastern Bay of Biscay, Spain) with the aim of evaluating their usefulness within the investigative monitoring defined in the European Union Water Framework Directive (WFD). The highest concentrations of organic contaminants determined in mussels' tissue were detected towards the inner part of the estuary but no gradient pattern was found for metal bioaccumulation. Population fitness responses measured as condition index, stress on stress and gonad index were similar in all caged mussels and did not follow the organic pollution gradient. However, biomarkers determined at tissue, cell and protein level (histopathology, micronuclei frequency, malondialdehyde levels and vitellogenin-like protein levels) revealed a higher stress syndrome at the inner part of the estuary showing signs of genotoxicity, oxidative stress and endocrine disruption. Overall, the integrated chemical–biological approach in connection with mussel caging technique proved to be a useful tool to assess environmental pollution, allowing a better understanding of the cause–effect relationship within the investigative monitoring defined in the WFD.     

Characterization of biological responses under different environmental conditions: A hierarchical modeling approach

A natural river system is organized as a nested hierarchy of interconnected habitats with specific environmental conditions to which the biological community has adapted. Due to this hierarchical structure, identifying the role of different stressors on the biological community is a formidable task. Efforts trying to link stressors to biological integrity have always been bound to the geographic scale of the selected study area, leading to scale-specific results. In this research, an attempt is made to lift this limitation and develop a hierarchical, scale-sensitive methodology that can identify the significant environmental stressors to the biological community at different scales. Sites with similar background environmental conditions are clustered using self-organizing maps (SOM). This is used to identify stressors which affect the biological community throughout the area of study - called environmental gradients or large-scale stressors. Subsequently, these clusters of similar observations (sampling sites) are progressively sub-divided using environmental variables with a significant but localized effect on the biological community - called small-scale stressors. A parent group of sites is split only when the resulting sub-groups have significantly different biological responses. At the end of this recursive sites decomposition procedure, the original set of observations is organized as a tree of environmentally homogeneous groups of observations characterized by unique biological responses to multiple stressors with different geographic extents. The developed hierarchical analysis methodology has been validated using a large-size dataset of environmental observations from the State of Ohio. Our results show that habitat degradation and increased nutrient loading are the large-scale stressors with a widespread impact in Ohio. Other stressors, such as heavy metals, pH or nitrate concentrations have significant albeit localized effects on biological integrity.     

专家系统在废水生物处理操作和控制中的应用

本文介绍了国外近二十年来专家系统在废水生物处理工艺控制领域的应用及开发的典型系统,分析了废水生物处理工艺难于控制的原因、各类系统的结构和特点及目前废水处理专家系统的不足,探讨了废水生物处理专家系统今后应深入研究的问题及方向