环境修复中锰氧化物与变价重金属交互作用的研究进展

氧化-还原过程是影响重金属环境行为的重要过程.锰氧化物作为重要的天然氧化剂,通过对变价重金属的氧化还原和吸附作用,影响着其在环境中的形态、生物有效性乃至归趋,具有很高的环境修复潜力和应用价值.近年来对锰氧化物和变价重金属元素的研究主要集中在以下几个方面:生物氧化锰的形成与多铜氧化酶体系的关系;锰氧化物与变价重金属的交互作用的机制及其影响因素,尤其锰氧化物的空间结构和作用位点的影响.目前,锰氧化物在环境修复中的应用主要集中在水环境修复方面,土壤体系及土壤微界面还很鲜见.同时土壤体系中影响锰氧化物与重金属交互作用的因素更多,其过程也更为复杂.本文通过总结锰氧化物与变价重金属交互作用的研究进展,对比不同重金属种类之间反应机制的差别,为更好的理解锰氧化物的环境作用提供基础,也期望能够进一步拓展其在污染环境的修复中的应用范围.     

艾比湖区域景观格局与河流水质关系探讨

为进一步明确景观格局对河流水质的影响.本研究选择新疆艾比湖区域为研究对象,以28个水质采样点为中心,建立100、200、300、400 m的河流缓冲区,并提取土地利用/覆被-景观格局数据.首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量.其次,利用多元线性回归探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被-景观格局变化对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区.结果表明：①2015年5月,在艾比湖区域测得的18个地表水水质指标中提取TDS、SO₄^2-、NH₄⁺-N、HCO₃^-、Na⁺和TP这6个水质指标.②对斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）、蔓延度指数（CONTAG）进行统计分析,发现人类活动在4个缓冲区内强弱不均.③本文在不同尺度的缓冲区下,将PD、LPI、ED、LSI、CONTAG和TDS、SO₄^2-、NH₄⁺-N、HCO₃^-、Na⁺、TP分别进行相关性分析,发现300m缓冲区相关性最为显著.④在300m缓冲区内,通过多元线性回归分析,将TDS、HCO₃^-与其各自对应的景观指数的关系进行定量化表达,进一步探明区域流域地表水与周围一定缓冲区范围内的景观格局的内在关系.     

西北旱区盐湖盆地地下水化学组分源解析

为实现对吉兰泰盐湖盆地地下水污染源的识别与管理,系统采集区域内71个地下水样品,测定16项地下水质关键指标;以GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中的Ⅲ类标准为依据确定特征污染物,利用因子分析（FA）确定地下水水质指标的因子分类,以地质统计学插值绘图揭示不同污染源的空间分布特征,运用APCS-MLR（绝对主成分得分多元线性回归）量化不同污染源的贡献率.结果表明:研究区内ρ（Cr6+）、ρ（As）、ρ（NH₄+）、ρ（F-）、ρ（Cl-）、ρ（NO₂-）、ρ（COD_Mn）、ρ（TDS）、pH等9项地下水水质指标均存在超标现象,其中ρ（NH₄+）、ρ（Cl-）、ρ（F-）超标较为严重.通过因子分析法筛选出影响研究区地下水水质的6个公因子,即溶滤-富集作用因子（F₁,贡献率为24.61%）、农业活动因子（F₂,贡献率为20.38%）、原生地质-农业生产、生活污染因子（F₃,贡献率为11.72%）、工业生产污染因子（F₄,贡献率为10.38%）、地质环境背景因子（F₅,贡献率为10.78%）、原生地质因子（F₆,贡献率为10.61%）,其中F₁、F₅、F₆为环境影响因子,F₂、F₃、F₄为人类活动影响因子.采用因子得分函数计算得到因子得分,巴音乌拉山一带整体污染因子得分较高,乌兰布和沙漠存在点状高值区,图格力高勒沟谷上游也存在一定程度的污染,而盐湖盆地东南大部分区域水质相对较好,其分布与变化受到天然因素和人类活动的双重影响.利用APCS-MLR得到各水质指标预测值与实测值的R2（线性拟合优度）均大于0.7,APCS-MLR可较好地评估各因子对水质的贡献率.研究显示,因子分析与APCS-MLR相结合可以有效地对地下水化学组分进行定性识别与定量解析.      

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.     

干化-干湿转化对鄱阳湖湿地土壤氮矿化的影响

本研究采集鄱阳湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)土壤,在室内分别设置30%WHC(最大持水量)、50%WHC和80%WHC 3种水分条件培养1个月,分别模拟重度干旱、轻度干旱和适宜水分环境,然后添加水分到200%WHC模拟干湿转化过程;基于~(15)N同位素稀释法计算干化-干湿转化过程中湿地土壤的总氨化速率和总硝化速率.土壤干化过程中,芦苇带土壤总氨化速率最高,虉草带土壤总硝化速率最高;土壤总氨化速率和总硝化速率都随干旱程度增强而降低,轻度干旱条件下总硝化速率的降低比总氨化速率更明显;除水分条件外,总氨化速率主要受土壤碳含量影响,总硝化速率主要受pH值影响.土壤湿化过程中,苔草带和芦苇带土壤氮总氨化速率在1 d内变化较小,1～5 d不断下降;虉草带重度干旱土壤氮总氨化速率在湿化后呈上升趋势,轻度干旱土壤只在湿化后1 d内明显增大;3种植被土壤总硝化速率都在1 d内明显下降,此后维持较低水平.干化过程中,氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度对土壤总硝化速率的影响相近,湿化过程中AOB丰度的影响相对增大.     

典型PPCPs在河流沉积物中的吸附特性

选取了咖啡因、氯霉素、卡马西平、磺胺甲噁唑和三氯生等5种PPCPs,在实验室条件下,近似模拟了自然河流的水/沉积物界面,应用中心复合实验设计,考察了温度、pH值、有机质含量和流速对PPCPs吸附比例的影响;利用多元回归方程拟合实验数据得到PPCPs吸附模型,并利用独立数据对模型进行验证,以建立适用于自然河流的PPCPs吸附模型.实验结果表明,咖啡因和卡马西平的吸附过程是放热反应,而磺胺甲噁唑、氯霉素和三氯生的吸附为吸热反应;pH值的升高对磺胺甲噁唑和三氯生的吸附能力产生抑制,但能促进咖啡因吸附,而对氯霉素和卡马西平的影响不大;有机质含量、流速和初始浓度对5种PPCPs的吸附比例变化趋势影响一致,随着各因素浓度或速度升高,PPCPs的吸附比例均随之增大,但影响程度有所不同.另外,吸附模型结果表明,5种PPCPs的吸附比例拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;独立数据验证结果表明,拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;因此,多元回归方程能较好地拟合环境因素与PPCPs吸附之间的关系,同时,在所考察的环境因素浓度范围内,多元回归方程较好地预测了PPCPs在自然河流沉积物中的吸附行为.     

基于环境投入产出的多视角全球二氧化硫排放

国际贸易的迅速发展是贸易隐含污染物排放转移的主要驱动因素,排放转移的出现将排放责任的研究从生产者视角贡献逐渐引向了消费者视角贡献.合理的排放责任界定成为区域减排的重要参考.本研究利用多区域环境投入产出模型,以当前社会广泛关注的大气污染物二氧化硫为载体,详细分析了2007年全球各地区基于生产者视角、生产链末端视角、消费者视角、考量区域减排努力的改进的消费者视角的大气污染物排放贡献,并对各个视角下的区域排放进行比较和分析.结果表明:西欧、北美、日澳新等地区生产者、生产链末端、消费者视角的排放依次升高,而南亚、东亚地区的排放依次减小.大量的二氧化硫排放从西欧、北美随着国际贸易供应链转移到东亚地区.全球各地区二氧化硫排放强度的差异和全球贸易导致的生产格局的变化均为排放转移的原因.本研究是贸易引致环境问题研究的重要补充,为区域乃至全球从贸易角度降低区域大气污染问题提供了科学依据.     

赣江流域土地利用结构及社会经济对河流可溶性重金属含量的影响

基于以2014年Landsat 8卫星影像以及2014年1月和6月野外采样数据并结合GIS技术与统计方法,分析赣江流域土地利用格局与河流水体可溶性重金属分布的关系.结果表明:赣江流域土地利用类型与可溶性重金属含量具有显著相关性,其中城镇建设用地与赣江可溶性重金属含量关系最为密切.林地与草地的面积比例与可溶性重金属呈现显著的负相关,但这种负相关仅存在于河流下游的较低坡度区域.整个子流域、河流缓冲区及坡度3个尺度上土地利用结构与河流可溶性重金属含量的关系,具有很大的差异,不同坡度大小上土地利用结构能较好地反映人类活动强度.低坡度区域由于人类活动强度较大,因此低坡度区域内土地利用结构对河流可溶性重金属含量具有更大的影响.社会经济要素和河流可溶性重金属含量的关系密切,工农业活动的强弱与赣江可溶性重金属含量的高低存在明显的对应关系.赣江流域土地利用结构与河流可溶性重金属含量间的关系存在季节的差异,总体上,丰水期与土地利用结构关系更显著.     

多重扰动对湖泊内源磷迁移转化的影响

为了阐明多重扰动因素对内源磷迁移转化的影响,以太湖梅梁湾沉积物为研究对象,借助Rhizon间隙水采样技术、Unisense微电极系统等技术,研究了扰动下泥水两相间溶解氧、不同形态磷、铁离子等变化规律.结果表明,与对照实验相比,河蚬的出现致使沉积物内部溶解氧含量降低.扰动致使间隙水中DIP的峰值区域由3~4 cm迁移至4~5 cm,暗示了摇蚊幼虫和河蚬的引入使得DIP再生的"活跃区域"更深入泥层.并且,河蚬和藻类的出现进一步降低了间隙水中DIP的含量,其主要来源于NH_4Cl-P的释放,去向为上覆水和形成Fe/Al-P.随着扰动因素的增加,NH_4Cl-P转化为Fe/Al-P的比重也逐渐增加(由44%增至59%).     

平阳霉素三种成分诱发CHO-K1细胞株染色体畸变和姐妹染色单体交换的研究

本文报道平阳霉素(Pingyangmycin,PYM)的三种成分A_2、A_5和A_6诱发CHO-K1细胞染色体畸变和姐妹染色单体交换(SCEs)。处理后第一次分裂中期染色体型畸变占优势,其中有大量的染色体碎裂(Disintegration),在含染色体碎裂的细胞中三分之一伴随出现双微体(Double minutes,DMs)。细胞畸变的频率随处理浓度升高而增加。 处理后第二次分裂中期,细胞畸变的频率仍随处理试剂浓度增加而升高,SCEs频率随处理浓度升高而递增。 上述三种成分诱发染色休畸变的类型没有质的差异。