铜、水分胁迫下金属型植物海洲香薷耐性和生长变化

金属型植物生长土壤重金属含量高,保水性和持水能力差,易造成重金属和干旱双重胁迫。据此,本项目选用污染区(CS)、非污染区海洲香薷(NCS)为试材,以水培方法构成Cu、水分胁迫,研究金属型植物的耐性和生物量的变化。结果表明,Cu、水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"处理6 d和14 d后,NCS的根耐性指数(TI)均明显下降,但是CS的TI仅在水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"处理14 d明显下降。幼苗处理14 d后,NCS的生长受到Cu、水分胁迫以及"Cu+水分胁迫"的明显抑制,CS的生长受到水分胁迫和"Cu+水分胁迫"的明显抑制,但是NCS的生长抑制作用更为明显。此外,20μMCu对CS生长无明显影响。综之,CS耐Cu胁迫,耐短期干旱,耐"Cu+短期干旱"复合胁迫,但是NCS对这3种形式胁迫均比较敏感。实验结果可为矿山生态恢复及其它污染土壤植物修复提供科学依据。

铜对污染区和非污染区海州香薷光合作用差异

在铜胁迫下,以水培的方法,对污染区、非污染区海州香薷的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔限制值（Ls）、叶绿素（Chl）等进行比较研究。结果表明,15μmol/L和45μmol/L铜处理下,污染区、非污染区海州香薷Pn均显著下降,但是污染区Pn下降了16%~27%,非污染区Pn下降了56%~62%。此外,非污染区海州香薷Gs、Ci均明显下降,Ls明显上升,Chla、Chlb含量没有明显变化（15μmol/L铜的Chla含量除外）,表明其净光合速率下降的主要原因是气孔限制;但是,污染区海州香薷Gs、Ci、Ls上升或轻微变化,Chla、Chlb含量均明显下降,表明其光合作用可能不存在气孔限制,同时Chl含量明显下降可能是其净光合速率下降的原因之一。此研究揭示了金属型植物光合作用差异及其气孔和非气孔限制,可为进一步查明其生长限制因子提供科学依据。

铜、水分胁迫下金属型植物海洲香薷水分代谢的变化

金属型植物生长土壤重金属含量高,同时保水性和持水能力差,易造成重金属和干旱双重胁迫。据此,本项目选用铜污染区(CS)和非污染区海洲香薷(NCS)为试材,以水培方法构成Cu、水分胁迫,研究金属型植物蒸腾速率(Tr)、叶片水分利用效率(WUE)以及叶片相对含水量(RWC)等的变化。结果表明,与对照相比,Cu、水分胁迫以及Cu+水分胁迫下,NCS的Tr明显下降,WUE明显提高,RWC和根自然含水量(NWC)下降或明显下降。不同的是,对CS而言,其Tr在Cu胁迫下明显上升,在其它处理下明显下降;其WUE在水分胁迫下明显增加,在其它处理下无明显变化;RWC和NWC下降或明显下降;尽管胁迫下CS和NCS的Tr和RWC均下降,但是下降的幅度有较大差别。总之,在铜和干旱胁迫下,不同来源金属型植物水分代谢存在明显差异,其结果可为尾矿库复垦以及矿山生态恢复提供科学依据。

不同来源的海州香薷和野胡萝卜的铜抗性及铜积累差异

以来自矿区(铜绿山和赤马山铜矿)和非矿区(红安、武汉严西湖)的海州香薷和野胡萝卜种群为对象,通过土培实验,研究了2种植物的铜抗性及铜吸收积累差异。结果显示,来自矿区的海州香薷和野胡萝卜种群的铜抗性都明显高于非矿区种群,但2种植物种群的铜吸收积累特征明显不同:海州香薷植物吸收的Cu主要集中在根中,但矿区种群吸收积累的铜量明显低于非矿区种群;而野胡萝卜吸收的Cu主要集中在地上部分(地上部分的Cu富集量是根的1.5倍),但积累的铜量在矿区和非矿区种群间没有明显的差异。因此,来自矿区的海州香薷可能进化为铜避性对策,而野胡萝卜的铜抗性与其吸收积累的总量没有明显的关系,但有很好的向地上运输能力。

铁锰氧化物对地下水环境中金霉素的降解

研究了地下水环境条件下(低温、避光、特征离子共存等),金霉素在二氧化锰和铁锰复合氧化物上的降解行为.探讨了降解动力学以及pH条件、离子种类和强度等环境因素对降解的影响,并通过降解反应前后材料的变化,初步探索其降解机理.一级动力学方程能较好地拟合降解过程,铁锰复合氧化物的降解速率常数高于二氧化锰;外源阳离子K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)对降解无显著影响,但阴离子HCO_3^-对降解有明显抑制.采用红外光谱对降解前后材料进行表征,发现二氧化锰上的Mn—OH和铁锰复合氧化物上的Fe—OH、Mn—O和Fe—O—Mn振动吸收峰在降解后明显减弱,表明这些可能为降解金霉素的活性位点,降解后材料能谱图上N、Cl元素的存在也同样证明金霉素在材料表面发生了氧化反应.

电弧发射光谱技术发展及其在地质领域的应用

电弧发射光谱技术是利用电弧激发被测元素时所产生的特征谱线的波长和强度来定量分析样品的组成和含量的一种分析技术。该文从方法优化改进和缓冲剂成分及其配比两方面来论述电弧发射光谱技术在地质分析领域的发展和应用:在方法优化改进方面,已经从摄谱法发展到全谱发射光谱法,实验流程大大简化,分析结果已实现数字化,分析效率得到了极大的提升。尤其是能够实现地质样品中银、锡、硼等元素的全谱分析,而且根据被测元素含量选定合适的分析谱线对,可有效扩展被测元素的线性范围;在缓冲剂方面,缓冲剂成分及其配比的研究进一步提高了分析结果的准确性和可靠性。目前,电弧发射光谱技术在南京地质调查中心实验室中承担了地质样品中银、锡、硼的分析,提供了大量的数据和重要的矿产信息,在地质调查工作中发挥了举足轻重的作用。未来将继续在优化实验方法以及研制新型缓冲剂方面作出努力,为国家新一轮找矿突破战略性行动提供技术支撑。

地质院校“环境监测”课程建设特色与实践

环境监测课是高等学校环境工程专业学生的必修课,是学生获得基本实验技能、培养科研兴趣的重要课程,环境监测及其实验课在培养专业人才方面具有重要作用。作者以所在高校环境工程专业为例,在分析环境监测教学现状基础上,结合环境监测课程特点与教学实际条件,从教学内容、教学优势、教学过程及教学方法等方面就地质院校环境监测课程建设特色与实践的进行了探讨。

改性膨润土处理污水处理厂二级出水的实验研究

研究基于再生水回灌地下、补充地下水水源的目的,使用河南信阳某膨润土厂生产的钠基膨润土,通过酸改性、铝柱撑改性和微波-硫酸亚铁改性制得三种改性膨润土,用于处理城市污水处理厂的二级出水。实验结果显示,经XRD衍射分析可知,三种方法制备的改性膨润土,其矿物结构都有不同程度上的变化,膨润土层间距都较膨润土原矿有所增大,可见其改性效果明显。其中,经WFE型改性膨润土处理后污水处理厂的二级出水的水质最佳,其总氮、总磷及有机物(高锰酸盐指数)的含量分别是7.644 mg/L、0.700mg/L、2.97mg/L,去除率分别是49.81%、14.43%、48.41%,达到了国标《城市污水再生利用地下水回灌水质》标准中的相关要求。而WFE型改性膨润土的层间距增大至15.009 nm。可见,WFE型改性膨润土在污水处理方面有极好的应用前景。

过硫酸钾提纯对水体中总氮消解的影响

总氮可以反映水体中氮污染程度,是水体监测和氮相关研究的必测指标。水体中总氮的测定采用我国总氮测定方法标准HJ 636—2012,而在实际测定过程中,因为过硫酸钾纯度不够,存在空白值偏高、测定结果不准确和重复性差等问题,会导致总氮测定试验失败。为探究常见的过硫酸钾种类、提纯次数等对总氮消解的影响,对过硫酸钾种类和过硫酸钾提纯次数与总氮空白样吸光度的关系进行研究。结果表明:市售99.99%纯度和分析纯过硫酸钾消解后的总氮空白样吸光度大于0.030且总氮标准曲线相关系数不达标,结果无效;用廉价分析纯过硫酸钾进行化学提纯,经过4次连续溶解、冷藏结晶和50℃烘干,提纯2次后过硫酸钾消解的样品,其总氮空白样吸光度、总氮标准曲线相关系数、总氮样品加标回收率等均满足HJ 636—2012标准的要求,并且提纯后过硫酸钾的总氮消解效果稳定;总氮标准曲线最大值可拓宽至100μg(以氮计),高浓度总氮样品稀释倍数以样品稀释后测得的吸光度落在总氮标准曲线高范围内为宜。

河水-地下水侧向交互带微生物群落分布特征及其主控因子

河水-地下水交互带独特的水文地球化过程会严重影响微生物群落分布,研究该分布特性可为一系列生物地球化学循环提供新的认识.以汉江下游侧向交互带沉积物为对象,通过16SrRNA基因高通量测序分析交互带沉积物二维剖面中微生物群落多样性、物种组成及其与环境因子的关系.研究表明:以河水补给地下水为主流方向的剖面中微生物群落分布差异性较大;交互带微生物多样性与TOC、Mn极显著负相关,与NH4+、As显著负相关,近河处水位线下分布着微生物多样性高的区域,富集氧化态的NO_(3)^(-)、Fe(Ⅲ)、SO_(4)^(2-),其中大量化能异养菌丰度下降,聚磷酸盐、氨氧化和噬甲基相关功能微生物丰度升高;而交互带边缘区域微生物多样性低,TOC、NH_(4)^(+)、Mn和As相对较高.总之,水流交互作用决定了交互带沉积物的DO和TOC的分布,从而调控着其中微生物群落变化及多种元素的生物地球化学过程.

再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系

把城市污水净化处理为符合回灌标准的再生水并安全回灌补给地下水,对于实现污水资源化、含水层恢复、缓解我国水资源供需矛盾和环境污染态势具有重要意义.针对再生水回灌地下水存在的水质安全问题,通过理论分析、系列实验和技术集成形成了再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系及关键技术.该安全保障体系包括场地选择与勘查、高效低成本的再生水处理技术、土壤-含水层系统数学模型和回灌方案设计技术、水质监控系统、安全评价技术以及回灌管理法规等.这些要素相互依赖、相互作用,构成一个完整的体系.郑州郊区示范工程证实了该水质安全保障体系的可行性.2年示范工程表明,处理的再生水水质达到《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T19772-2005)标准,优于场地背景地下水水质,补给含水层后的地下水基本达到《地下水质量标准》(GB/T14818-1993)Ⅲ类水标准.建议有关政府部门把再生水利用及回灌补给地下水,纳入水资源开发利用及环境保护规划的整体框架中,尽快制定或完善再生水回灌补给地下水的相关法律、法规和标准体系,建立再生水回灌许可证制度,有序推进再生水回灌工程.

汉江下游河水-地下水侧向交互带中溶解态锰的分布特征

江汉平原浅层地下水中锰含量普遍较高,探究锰在河流交互带中的分布特征有助于认识交互带中锰的生物地球化学过程,对水质的保护具有重要指导意义.通过监测汉江下游侧向交互带河水、地下水中溶解态锰含量及其相关指标,分析不同河水-地下水交互作用方向下溶解态锰的时空分布规律,并探讨其成因.结果表明:研究区侧向交互带中靠近河岸带区域存在溶解态锰的富集,且在有局部反向流的地方锰含量较高;该局部富集的现象在河水补给地下水的交互带中更加明显;泄洪后该富集区域随水流方向发生迁移;研究区地下水中锰的含量与HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)呈极显著正相关,与NO_(3)^(-)、Fe^(2+)显著负相关,但与交互带地下水中Eh和p H不相关.交互带溶解态锰的时空分布受地形条件、水动力和水化学的共同影响.

受污染湖泊沉积物中氮素转化对有机污染物降解的促进效应与机制

目前有关硝化反应动力学及其共代谢降解有机污染物的研究多为实验室微生物纯培养体系,来源于野外环境样品的很少.以受污染湖泊严家湖1号塘沉积物为研究对象,野外钻探采样,并选取不同深度沉积物进行室内外加氮源的硝化实验.结果表明:表层土和钻井一处50~100 cm沉积物发生明显的硝化反应,同时有机污染物中六氯苯含量降低最多,分别降低36.6%和49.4%,可以考虑从这两处沉积物中筛选硝化反应和六氯苯共代谢微生物.钻井一处250~300 cm和钻井二处150~200 cm沉积物未检测到明显硝化过程,但存在氨氮吸附和作为氮源被利用等过程使氨氮浓度下降;γ-六六六、环氧七氯和异狄氏剂酮含量在钻井一处250~300 cm分别下降48.8%、90.2%和63.3%,在钻井二处150~200 cm分别下降55.8%、87.4%和32.1%,表明沉积物中外加氨氮可以促进有机污染物降解.

汉江下游河水-地下水交互带中地下水水化学和氮分布特征

河水-地下水交互带被称为生物过滤器,对氮等污染物有截留净化功能。为研究汉江下游河水-地下水交互带氮的分布特征,本文设立了3个剖面和9口钻井,采集沉积物和地下水样品并进行测试。结果表明,在样品采集期间交互带剖面1河水补给地下水,剖面2地下水补给河水,剖面3河水和地下水水位持平。交互带地下水pH整体上呈中性,主要水化学类型为HCO_(3)-Ca型,处于缺氧或厌氧的还原环境,地下水硝态氮0.02~0.22 mg/L,亚硝态氮小于0.02 mg/L,小于Ⅰ或Ⅱ类地下水氮的浓度限值,位于农田的1-2井氨氮1.93 mg/L,符合Ⅴ类地下水氨氮浓度限值,而其它8口井氨氮0.01~0.32 mg/L,小于Ⅲ类地下水氨氮浓度限值。交互带沉积物pH呈中性偏弱碱性,1-2钻井不同深度沉积物氨氮0.05~2.45 mg/kg,其它钻井沉积物氨氮0.03~0.34 mg/kg。这些结果表明农业氮肥是导致交互带高氨氮的主因,但是影响范围比较有限。此外,交互带中氨氮主要以交换态铵氮存在,溶解态氨氮占比较少。