TiO_2对香烟烟气中PAHs的光催化降解

利用自行组装的烟气采集装置,研究了TiO2对香烟烟气中多环芳烃(PAHs)光催化降解的效果.运用气质联用仪,对烟气中的多环芳烃进行分析,结果表明TiO2和光对多环芳烃光降解效果随环数变化有不同的变化趋势,TiO2的量是决定低环多环芳烃降解效率的主要因素;紫外辐射强度是决定高环多环芳烃降解效果的主要因素.在弱紫外辐射条件下,TiO2的量由3g增加到6g时,低环多环芳烃降解效率提高38.7%;在固定TiO2为3g时,紫外辐射强度增强1倍使高环多环芳烃降解效率提高87.2%;在强紫外辐射条件下,TiO2的使用会降低低环多环芳烃的光催化降解效率,TiO2分别为3g和6g时,低环多环芳烃降解效率分别下降76.9%和72.4%;在3gTiO2条件下,苯并[a]芘的催化降解效果最好,效率提高83.5%.

太湖富营养化湖区秋季水体和沉积物中硝化微生物分布特征及控制因素

微生物参与下的氮循环是富营养化湖泊十分重要的生物地球化学循环过程.采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查秋季太湖不同水体和表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)群落丰度和组成,探讨影响硝化微生物分布的关键环境因子.结果表明,中度富营养化的梅梁湾湖区水体表层、中层和底层水样和表层底泥中AOA amoA基因的丰度分别低于轻度富营养化的湖心区,而不同层水样中AOB amoA基因的丰度分别高于湖心区.梅梁湾湖区和湖心区水样中AOA群落组成基本相似,2个湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,水体中AOA群落组成与表层沉积物中AOA群落组成有差异,AOA群落丰度显著受硝态氮、pH和DO影响;表层沉积物中AOB群落丰度有明显差异且显著受总氮含量影响,表层沉积物中NOB群落丰度也有明显差异且显著受亚硝态氮含量影响.太湖梅梁湾湖区和湖心区水体与表层沉积物AOA群落包括Nitrosopumilium和Nitrosotalea两大属;表层沉积物AOB群落主要包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)两大属,NOB群落主要包括硝化刺菌(Nitrospina)和硝化螺菌(Nitrospira)两大属,其中硝化螺菌属是淡水湖泊中比较少见的亚硝酸盐氧化菌.影响太湖水体和沉积物中AOA和AOB丰度的最主要环境因子为总氮、总磷与铵态氮.研究表明典型富营养指标(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮和硝态氮等)是影响太湖梅梁湾和湖心区水体和沉积物中AOA或AOB丰度以及硝化微生物群落丰度的重要因素.

土壤中的Cd对抗虫转基因水稻种植的影响

外源抗虫基因转入有利于作物减少药肥施用、降低虫害,其环境适应性研究具有生态学意义.当前,抗虫转基因作物对重金属胁迫的适应潜力尚不清楚.本研究以抗虫转基因水稻(HH1)及其非转基因亲本水稻(MH63)为研究对象,设置添加量分别为0、3.5、60和240 mg·kg^(-1)的土壤Cd(Ⅱ)胁迫进行水稻盆栽实验,测定水稻分蘖期和成熟期农艺性状、各植株器官Cd含量、水稻根系氧化酶系活性和根际土壤理化性质.结果显示,与Cd_(0)相比,Cd_(240)处理下HH1与MH63水稻株高分别降低35%、46%;地上生物量分别降低59%、73%;产量分别降低55%、85%.Cd胁迫能明显降低水稻株高、生物量及产量.相同Cd胁迫下,HH1水稻的株高、生物量及产量高于MH63水稻,说明外源Bt基因的转入能够提高水稻对Cd胁迫的抗性.外源Bt基因的转入没有改变Cd在水稻中的积累模式,但是相同Cd胁迫下,HH1水稻各器官中Cd含量高于MH63水稻.丙二醛(MDA)含量结果表明,分蘖期HH1水稻具有比MH63水稻更好的抗Cd能力,而成熟期则相反.其原因可能与植株器官Cd含量、根系微环境、解毒酶系统有关.综上所述,Cd胁迫与外源基因转入会对水稻农艺性状及各器官Cd富集产生影响,分蘖期HH1水稻具有比MH63水稻更强的抗Cd能力.

长期施肥酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物特征

构建微域培养结合梯度凝胶电泳(DGGE)、Illumina MiSeq高通量测序、生物信息学分析等分子生态学技术,以不施肥土壤为对照(CK),研究长期施化肥(NPK)和有机肥(OM)对酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物群落的影响,并认知其与土壤理化因子间的关系.结果表明,施化肥和有机肥显著提高土壤有机碳和无机氮含量,施有机肥提高土壤pH和总氮含量、降低C/N;供试土壤自养硝化作用占据主导(73.60%~85.32%),施肥显著提升土壤自养硝化活性,且施有机肥提升效果更为明显;微域培养后,OM土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)amoA基因绝对丰度及16S rRNA基因相对丰度显著上升,而CK和NPK土壤仅AOA相对丰度显著上升,即3种土壤AOA均有明显活性(主要类群为Nitrososphaera,>99.30%),而AOB仅在OM土壤有活性(主要类群为Nitrosospira,>99.99%),另外还发现OM土壤中亚硝酸盐氧化细菌(NOB)有较强活性(主要类群为Nitrospira,>96.69%);逐步回归分析显示自养硝化活性显著受总氮含量影响,AOA和AOB amoA基因丰度分别受有机碳含量和pH影响,Nitrososphaera相对丰度与NO_3^--N含量显著正相关,而Nitrosospira和Nitrospira相对丰度则与C/N显著负相关.可见,长期施肥后土壤总氮含量的提升显著刺激自养硝化活性;以Nitrososphaera为主的AOA在酸性旱地土壤硝化作用中发挥了重要作用,施有机肥土壤pH上升及C/N下降刺激了Nitrosospira(AOB)生长,从而改变了酸性旱地土壤中活跃的自养硝化微生物类群.

热解温度对鸡粪生物炭磷形态及磷淋失的影响

针对粪肥施用时的磷(P)污染风险,采用高温热解技术制备生物炭进行P固定,以降低其淋失风险。通过P分级法研究了生物炭中P形态随热解温度的变化规律,并通过土柱淋溶实验研究了5次模拟降水下鸡粪或生物炭中的P淋失率。结果表明,鸡粪生物炭中P的固定规律是:随热解温度升高,稳定态HCl提取态磷(HCl-P)不断增加,成为生物炭中P稳定化的最主要去向。低温(300℃)热解条件下,不稳定的H2O-P是HCl-P增加的主要贡献者;而高温(600℃以上)条件下,中度稳定的NaOH-P和NaHCO_(3)-P是主要贡献者。随着降水次数的增加,鸡粪和生物炭处理的土壤中总磷(TP)和无机磷(Pi)的淋失率均不断增加。相比于鸡粪,所有生物炭处理经5次降水后的TP、Pi、有机磷(Po)的总淋失率依次降低了56.62%~67.74%、45.18%~64.15%、82.32%~92.82%。综合能耗考虑,300℃是制备鸡粪生物炭的理想温度并可防止P的淋失。本研究结果可为粪肥农用过程中土壤P污染控制提供参考。