微塑料对稻田土壤-水界面重金属分布及迁移的影响

研究微塑料(microplastics,MPs)对稻田土壤-水界面中重金属空间分布和迁移的影响机制,可为微界面环境中MPs和重金属交互作用及生态风险评估提供理论支撑和科学依据。2021年7月对采自东北地区稻田的土壤添加不同浓度不同粒径的MPs,借助薄膜梯度扩散技术(DGT)在毫米尺度上获取稻田土壤-水微界面生物有效态重金属元素的原位高分辨信息,并根据Fick第一扩散定律评估不同MPs添加处理下重金属元素的迁移特征和释放通量。结果表明:(1)稻田土壤-水微界面生物有效态Mn、Co、Fe、Ni、Zn、Pb、Cu和Cd浓度在剖面上具有显著的空间分布差异;(2)MPs的添加显著降低了有效态Cu(-50.7%~8%,P<0.001)、Zn(-17.1%~-4.1%,P<0.001)和Cd(-16.7%~-2.2%,P<0.001)的浓度;(3)土壤MPs的添加改变了有效态Cu的迁移方向,使土壤由Cu源转化成Cu汇,说明MPs对Cu存在明显的吸附效应;(4)不同粒径MPs的添加对生物有效态Ni的影响差异较大,大粒径(80μm)MPs增加了其浓度,小粒径(10μm)则相反。

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm^(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm^(-2)。

自然水体生物膜中真菌结构与组成特征

为深入了解自然水体生物膜中真菌结构和组成特征,以松花江水体生物膜为例,利用高通量测序技术对自然水体生物膜中的真菌ITS1基因进行了序列测试与分析,研究自然水体生物膜中真菌的多样性和组成特征。研究结果表明:(1)生物膜中真菌分属于8个门、20个纲、39个目、59个科和61个属;(2)真菌优势门为接合菌门,丰度约为(43.23±0.88)%,次优势菌门为担子菌门和聚合菌门,丰度分别约为(13.70±2.88)%和(9.90±2.83)%;优势属为蛙粪霉属,丰度为(36.26±9.07)%。

自然水体生物膜中微生物群落结构与组成分析

为深入了解自然水体生物膜微生态群落系统中微生物群落的组成与结构。采集松花江吉林江段自然水体生物膜为研究对象,对其中微生物的总DNA进行了提取;之后利用高通量测序技术对生物膜中细菌的16S rDNA基因进行了序列测定。分析了自然水体生物膜中微生物群落组成鉴定和相对丰度。物种分类显示,细菌种类隶属于15个门、31个纲、58个目、80个科和148个属,其中优势类群为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度分为63.50%。

菌藻复合生物膜污水反应器中真菌群落结构分析

为探究菌藻复合生物膜反应器中真菌群落结构和组成特征,通过提取菌藻复合生物膜总DNA,使用Illumina平台对样本的ITS序列进行扩增子测序。结果表明:共获得真菌有效序列44323条,序列长度主要集中在150~330。可操作分类单元(operational taxonomic units,OUT)物种分类注释显示,真菌隶属于4个门,分别为球囊菌门、担子菌门、子囊菌门和壶菌门,其中真菌的优势门为球囊菌门40.00%,次优势门类子囊菌门和担子菌门相对丰度比例分别约24.90%和24.80%;在属水平上,真菌隶属于12个属,分别为盘菌属、黑酵母菌属、曲霉菌属、苏吉雅玛酸乳杆菌属、嗜热真菌属、热子囊菌属、布勒弹孢酵母属、亡革菌属、雷德克拉属和无梗囊霉属等,其中优势属为丰度最高的雷德克拉属39.80%,次优势属为泡质盘菌23.50%。

微塑料与污染物吸附机理及影响因素的研究综述

塑料因具有廉价轻便耐用和耐腐蚀等特性,其在世界范围内得到广泛的应用,通常被用于食品包装、医疗及技术应用等社会生产的方方面面。微塑料在环境中分布广泛,具有粒径小、比表面积大、降解能力弱、吸附能力强和稳定性强等性质,而其中部分特性决定了它们会吸附环境中的有机和重金属类污染物,形成复合污染体系,从而对生态环境和人类健康产生不利影响。总结了微塑料的分布、性质和危害,综述了微塑料与污染物的吸附机理和影响因素,并在最后提出了对微塑料降解研究未来发展趋势的展望。

胶体颗粒在多孔介质中的迁移沉积行为研究进展

胶体在地下环境中的迁移沉积行为是其重要环境过程之一。胶体穿过土壤层进入地下水环境后,其携带污染物会随地下水流而迅速扩散迁移。由于地下环境相对复杂,地下水污染通常较难治理和控制,其会直接或间接地影响生态环境以及人类健康。因此,研究胶体在多孔介质中的迁移和沉积机制,对维护地下水安全有重要的实际意义。从五个方面综述了胶体在多孔介质中迁移沉积的影响因素,包括多孔介质特性、土壤类型结构和化学因素,并对未来研究的发展进行了展望。

垃圾渗滤液臭氧氧化的铜镍负载型催化剂筛选

为了合成能够与臭氧联用催化氧化垃圾渗滤液中污染物的高效催化剂,采用浸渍法制备了以活性氧化铝为载体的75种不同铜镍负载率的催化剂,使之分别与臭氧联用进行垃圾渗滤液催化氧化处理。结果表明,铜镍催化剂能够提高臭氧催化氧化垃圾渗滤液中污染物的能力,与单独臭氧氧化相比,铜镍催化剂与臭氧联用对垃圾渗滤液中COD的去除率可提高20百分点左右,合成的铜镍催化剂可重复使用3次;浸渍液(氯化铜溶液、氯化镍溶液)质量浓度均为0.250 0mg/L,Cu2+与Ni 2+的摩尔比为1.00,焙烧温度为800℃下制得的铜镍催化剂(催化剂41#)对垃圾渗滤液中COD和氨氮的去除效果最佳,其铜镍负载率为2.676 4%;针对催化剂41#的表征分析结果表明,其合成过程中生成了新物质Cu2HIO6·2H2O和NiAl10O16。

污泥破解技术研究进展

污泥破解就是破坏污泥的结构及微生物的细胞壁,使污泥絮体结构发生变化,细胞内的内含物流出,同时释放出酶,酶的作用使其余未被破解的微生物细胞失去环境适应能力,易被微生物生物消耗,变难降解的固体性物质为易降解的溶解性物质,促进污泥厌氧消化。主要介绍了单一方式和组合方式破解污泥,包括超声波、热水解、Fenton氧化和臭氧氧化法。另外,还介绍了臭氧和超声波结合破解法、超声波和Fenton结合破解法和微波和碱结合破解法,并阐述了这些方法的破解原理和主要的研究成果。

分离、筛选絮凝剂产生菌Bacillus sp.CX15及絮凝条件优化研究

为有效提升猪场污水处理效果,从污水处理厂附近土壤中,分离和筛选出对污水具有较好絮凝作用的絮凝菌,并对絮凝菌培养条件进行了优化实验.结果表明:絮凝菌最优产絮时间为2 d,最优培养温度为35℃,菌液接种量为3%,絮凝菌在80℃条件下能维持较高的热稳定性.紫外、红外光谱结构表征实验证明,絮凝菌主要由酸性多糖组成.扫描电镜及革兰氏阳性实验结果显示,絮凝菌呈杆状.结合生化特征及分类学鉴定,判定絮凝菌CX15为Bacillus sp.CX15.

SiO_2@TiO_2:Eu^(3+)核壳微球的合成、表征及发光性能

以钛酸四丁酯[Ti(OBu)_4]为钛源合成了SiO_2@TiO_2:Eu^(3+)微米核壳微球;采用XRD、EDX、TG-DTA、SEM、TEM和PL等测试手段对其形貌、晶体结构和发光性质进行了表征;对SiO_2@TiO_2:Eu^(3+)微米核壳微球形成过程进行了深入的探讨。结果显示,在溶剂热条件下,TiO_2:Eu^(3+)纳米粒子层成功地包覆在了SiO_2球的表面,并且在500℃煅烧的条件下,由无定型状态转变成了锐钛矿晶相。此外,在紫外光激发下,SiO_2@TiO_2:Eu^(3+)具有非常强的红光(Eu^(3+),~5D0→~7F_2)发射。

睾丸酮丛毛单胞菌QYY降解喹啉的转录组分析

以分离出的一株喹啉降解菌睾丸酮丛毛单胞菌QYY为实验对象,利用转录组测序技术,对喹啉质量浓度为0(C组)、100 mg/L降解6h(Q-100组)及400 mg/L降解7h(Q-400组)条件下的菌株进行了测序分析,研究了睾丸酮丛毛单胞菌对喹啉的降解途径和相关基因.结果表明:与对照C组相比,Q-100和Q-400组中分别有上调基因606和915个、下调基因510和685个.其中,参与喹啉降解的bphB基因在两组实验组中均显著上调,ligABC基因在Q-100组中显著上调.此外差异基因主要富集在KEGG数据库中ABC转运系统与能量代谢中,这与底物的识别转运、信号转导、基因表达调控及能量提供有关.

冠层叶绿素荧光角度校正及其对植被总初级生产力估算精度的影响

在典型小麦区建立多角度叶绿素荧光观测系统,对多角度叶绿素荧光进行了热点方向角度订正并计算角度校正后冠层总的荧光,利用叶绿素荧光角度校正模型校正后提高了总初级生产力(gross primary production,GPP)的估算精度。结果表明:角度校正后的冠层荧光和热点荧光估算GPP的相关系数(R 2)分别提高0.22±0.06和0.23±0.02。厘清不同条件下观测几何对冠层日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)和GPP的贡献差异,分析利用SIF估算GPP的误差,优化基于SIF的GPP估算模型。

臭氧投量对污泥水解酸化过程的影响

采用臭氧预处理剩余污泥，通过检测污泥上清液中挥发性脂肪酸（VFA）、含氮和含磷化合物的变化，考察臭氧投量对污泥水解酸化过程的影响。结果表明，臭氧可以有效地破坏细胞壁，加快污泥水解酸化进程，缩短污泥水解酸化时间。综合考虑处理成本和水解酸化效率，臭氧投量应以使污泥微生物细胞壁刚刚破裂为宜，在试验条件下，臭氧的最佳投量为54．0～77．0mg／gTS，污泥水解酸化停留时间以2～3d为宜。

污水中磷回收方法研究进展

作为国民生产和生活的重要原料,磷资源日益减少,在自然界中短期无法再生,而在污水中却含有大量的磷,并随着污水的排放造成水体富营养化。如果采用适当的方法将磷从污水中回收出来,既减少了环境污染,又弥补了磷资源的不足,具有十分重要的现实意义。文中就目前污水中磷回收方法的现状、原理及其影响因素进行了总结,并对这些方法的研究方向进行了展望。

再生水地下储存过程中金属元素的变化规律

再生水地下储存过程中增大了将有毒有害污染物质引入地下水的风险。针对再生水地下储存过程中重金属元素的变化规律开展研究。结果表明:对于碱土金属元素,K、Na主要受入渗驱替作用控制,Ca、Mg在模拟含水层中可发生混合沉淀;对于痕量金属元素,回灌后受混合作用影响,Zn、Fe、Cd、Cr、Hg浓度趋近于再生水中的浓度,As、Ba、Pb浓度高于地下水及再生水,但溶出后As、Ba、Pb的质量浓度处于GB/T 14848—93《地下水环境质量标准》Ⅲ类标准限值范围内,对水质影响不大。

外源氮磷输入对泥炭地DOM结构复杂性的影响

通过对兴凯湖长期N、P添加平台设置不同浓度的处理,分析DOM的浓度和光谱学特征,来探究外源N、P及其交互效应对泥炭地DOM结构复杂性的影响.研究结果表明,外源N、P输入没有显著改变DOM的浓度,但DOM的芳香化程度在高氮(N_((2)))、低磷(P_((1)))以及NP交互效应下显著提高了58.5%~82.9%.此外,高磷(P_((2)))和低氮高磷(N_((1))P_((2)))处理增加了DOM的内源输入.DOM的荧光组分主要以类腐殖质物质和类蛋白质物质为主,单独N、P处理提高了类蛋白质含量,而NP交互效应增加了类腐殖质含量.这些结果表明外源N、P输入会通过刺激植物生长以及促进微生物活性来增加DOM的结构复杂性.

TiO2与Cu2O复合催化剂的制备及对甲基橙的脱色效能

针对印染废水中大量以甲基橙为代表的有色物质难以被微生物降解问题,制备了二氧化钛与氧化亚铜复合催化剂,在自然光照的条件下,考察其对甲基橙的脱色效能,并与单独的二氧化钛和氧化亚铜作对比。研究结果表明:二氧化钛与氧化亚铜复合催化剂对甲基橙的脱色效果明显好于氧化亚铜催化剂和二氧化钛催化剂;在二氧化钛与氧化亚铜复合催化剂投加量为150 mg/L、pH为2、反应时间为3 h的条件下甲基橙的褪色率可达到95.71%。