典型有机磷阻燃剂对蓝藻的Hormesis效应及机制探究

为探究有机磷阻燃剂(Organophosphate Flame Retardants,OPFRs)对蓝藻的毒性效应,以铜绿微囊藻为蓝藻受试模型,测定典型OPFRs{烷基OPFRs磷酸三乙酯(Triethyl Phosphate,TEP)和氯代OPFRs磷酸三(2-氯乙基)酯[Tris(2-Chloroethyl)Phosphate,TCEP]}对蓝藻生长及光合色素、氧化应激、细胞膜疏水性等相关生理指标的影响。结果显示,TEP与TCEP均对铜绿微囊藻的生长产生了低质量浓度促进、高质量浓度抑制的Hormesis效应,促进生长的质量浓度分别为6.80×10^(-4)~1.53×10^(-1)mg/L和5.87×10^(-5)~1.54×10^(-1)mg/L。相关生理指标变化显示,低质量浓度OPFRs通过提高光合色素的合成及调控活性氧的适当增加可刺激蓝藻增殖;相反,高质量浓度OPFRs则阻碍光合作用,对藻细胞产生氧化胁迫,进而改变细胞膜疏水性致使细胞膜受损,最终导致蓝藻大量死亡。研究结果表明,OPFRs能引发蓝藻生长的Hormesis效应,且氯代OPFRs比烷基OPFRs具有更明显的生物效应,在一定暴露质量浓度内具有促进蓝藻水华形成的潜在环境风险。研究可为OPFRs水生毒性和相应的环境风险评价提供数据基础和理论依据。

江西省农业绿色发展协同效应研究

探究江西省农业绿色发展水平的提升路径,可为农业绿色发展提供理论依据。以江西省为例,构建农业资源、生态环境和社会经济3个维度的协同发展关系,测度与评价2008—2020年江西省农业绿色发展水平现状,并通过系统动力学模型设计农业生产方式、农业科技创新、经济发展、消费习惯、政策支持5种策略下的7种情景模式对2021—2030年江西省农业绿色发展系统的影响。结果显示:在2008—2020年,江西省农业绿色发展水平先降后升,总体趋势向好,化肥农药零增长行动效果显著。在维持现有情景模式下,在2021—2030年江西省农业绿色发展水平能够进一步提升,7种情景模式均能有效促进江西省农业绿色发展水平。在各要素独立作用下,调减耕地复种指数、提高化肥利用率对江西省农业绿色发展水平的促进效果更为显著;与单要素发展相比,多要素协同发展对江西省农业绿色发展促进效果更大。为了使江西省农业绿色发展水平朝着有序方向发展,未来应构建区域多要素协同发展机制,实现农业生产生态生活全过程全方位绿色化。

土荆芥凋落物腐解液的化感效应及根边缘细胞的响应机制

为深入探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)的化感作用机制,以土荆芥入侵地广泛种植的农作物玉米(Zea mays L.)、大豆[Glycine max(L.)Merr.]、苦荞麦[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.]为受体,采用纯琼脂悬空气培养法和根边缘细胞(Root Border Cells,RBCs)移除试验,研究土荆芥凋落物腐解物对受体RBCs的作用,以及RBCs存在与否条件下对受体作物幼根长度、根冠果胶甲基酯酶(Pectinmethyl Esterase,PME)活性的影响,并用化感效应指数进行评价。结果显示:土荆芥茎和叶腐解液对3种受体植物幼根生长均具有抑制作用,其化感效应指数依次为苦荞麦(0.295)、大豆(0.239)、玉米(0.163),对本地种(苦荞麦、大豆)的化感效应大于外来种(玉米);叶腐解物的化感抑制作用普遍强于茎腐解物;腐解时间越短,腐解物化感抑制效应越强。3种作物的RBCs数量与PME活性均呈显著正相关,当处理时间延长或腐解天数减少时,高浓度处理组的PME活性减弱,RBCs数量下降,死亡率上升,根长变短;移除RBCs后,根生长受抑制程度加剧。其中,玉米和苦荞麦在去除RBCs及处理12 h时部分处理组的PME活性增加,RBCs数量与根长变化量呈极显著正相关。结果表明,在受到土荆芥腐解物化感胁迫早期,作物可通过应激反应增加PME合成提高其活性,并释放较多的RBCs以保护幼根生长。当胁迫超过一定阈值后PME合成减少,RBCs数量降低且死亡率增加,根的生长受到抑制,但大豆存在不同的响应机制。

赤铁矿纳米晶吸附水中砷的晶面依赖性

赤铁矿会影响地下水砷的迁移转化,探索赤铁矿对As(Ⅲ)吸附的晶面依赖性对理解地下水As(Ⅲ)迁移转化和吸附去除具有重要意义。研究制备3种不同晶面暴露的赤铁矿纳米晶并用于水中As(Ⅲ)的去除,在室温条件下,当As(Ⅲ)初始质量浓度为1 mg/L、原始pH值为6.10、吸附剂质量浓度为0.20 g/L时,赤铁矿纳米棒(Hematite Nanoplates,HNRs)在吸附平衡时对As(Ⅲ)的去除率最高为73.95%,吸附容量为8.23 mg/g,吸附行为符合Langmuir模型,As(Ⅲ)在赤铁矿表面形成了单层吸附。不同晶面暴露赤铁矿纳米晶在pH值为6时对As(Ⅲ)的去除率最高,尤其是HNRs,可达到81.67%;HNRs去除水中As(Ⅲ)受共存离子F^(-)和PO_(4)^(3-);的静电吸附、络合效应影响较大。As(Ⅲ)通过在赤铁矿纳米晶表面形成As(Ⅲ)—OH、Fe(Ⅲ)—O—As(Ⅲ)进行去除,As(Ⅲ)能优先吸附在{110}晶面上并在赤铁矿表面形成Fe(Ⅲ)—O—As(Ⅲ)络合物。研究为赤铁矿对地下水中As(Ⅲ)迁移和吸附的晶面依赖性提供了新的思路和策略。

银纳米线SERS快速高灵敏检测水中痕量Hg2+研究

水中痕量重金属汞离子(Hg^(2+))对人类健康会构成严重威胁,因此快速高灵敏检测水中痕量Hg^(2+)具有重要科学意义和实际应用价值。为实现这一目标,研究运用银纳米线(silver nanowires, AgNWs)作为表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)基底来快速高灵敏检测水中痕量Hg^(2+)。用旋涂法制备了均匀分布的AgNWs基SERS基底,并用罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)作为拉曼信标分子,以间接检测水中痕量Hg^(2+)。通过研究SERS活性、稳定性、重现性、选择性、AgNWs直径及pH值对其SERS活性的影响,用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)模拟了AgNWs表面电场分布情况。结果显示,AgNWs基SERS基底具有良好的活性、优异的信号再现性、稳定性和选择性,SERS活性随着直径的增大而增强,对Hg^(2+)的检测限(Detection Of Limit, LOD)达10-11mol/L,远低于美国环境保护署(The U.S. Environmental Protection Agency, EPA)的饮用水Hg^(2+)浓度标准(10-8mol/L)。在低浓度范围内,SERS特征峰强度(R^(2)=0.9919)有良好的线性关系。FDTD模拟结果为试验结果提供了有力的理论支撑,可为水中检测痕量Hg^(2+)提供新策略,在环境监测中具有广阔的应用前景。

金属和氧化物纳米颗粒对细菌毒性的研究进展

阐述了纳米颗粒的组分、尺寸、形状和表面电荷等性质与毒性的关系,介绍了纳米颗粒对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的毒性差异,指出了分散介质、暴露方式等毒性试验条件对纳米颗粒细菌毒性的影响,讨论了纳米颗粒对细菌毒性的可能机制,如氧化损伤、破坏细胞壁、作用于蛋白和核酸以及释放出金属离子等。针对目前纳米毒性研究尚处于起步阶段的现状,提出了建立纳米材料的毒性评价方法,加强从分子生物学水平开展对毒性机制的研究等建议。

中山杉406对富营养化水体营养物质去除效能的研究

采用室内盆栽方式研究中山杉406(Taxodium‘Zhongshanshan406’)在5 cm与10 cm两种淹水水平下对轻度、中度、重度富营养化水体营养物质的去除效能。结果表明,中山杉406在3种水体中生长良好,其对N的吸收量显著高于自来水的对照处理。中山杉对水体N、CODMn的去除率随着取样时间的延长而升高;且40 d时,3种水体中山杉处理的TN与CODMn去除率显著高于各自未种植物的空白处理,其中在轻度富营养化水体分别高出53%、7%,在中度富营养化水体分别高出10%、9%,在重度富营养化水体分别高出8%、16%。除中度富营养化水体10 cm淹水水平外,其余水体中山杉处理的TN质量浓度均低于国家地表水环境质量标准II类水质的标准限值(0.5 mg/L)。中山杉406的P含量在自来水的对照处理与3种富营养化水体之间没有显著差异;同样,种植中山杉406并没有显著影响3种富营养化水体P的去除率。可见,中山杉406对3种不同程度富营养化水体的N等营养物质有较强的去除能力。

菹草衰亡腐烂对水质持续性影响试验研究

为研究菹草衰亡残体对水质的持续影响,在铺有10 cm厚底泥的A、B、C、D、E 5个实验桶内添加生物量分别为4 kg/m^2、3 kg/m^2、2kg/m^2、0.8 kg/m^2、0 kg/m^2的处于衰老期的菹草,跟踪监测水质变化情况。结果表明:1)试验开始第10～16 d,各实验桶水体TN、TP、COD_(Mn)都达到峰值,溶解氧(DO)达到谷值,随后TN、TP、COD_(Mn)快速下降,45 d后主要水质指标都明显改善,表明菹草衰亡腐烂对水体的影响时间较短;2)试验后期,A桶内的TN、TP明显高于对照,其他桶与对照差异不大,表明在试验条件下,生物量大于3 kg/m^2的菹草残体腐烂分解会对水体产生比较严重的氮磷污染,生物量小于2 kg/m^2时,其死亡残体腐烂分解对水体营养盐增加较少;3)试验后期A、B、C桶的COD_(Mn)仍然超过Ⅳ类水标准,表明有机质降解比较慢;4)试验后期,除对照外,各实验桶的DO小于5.0 mg/L(Ⅳ类水标准)。

改性钢渣颗粒吸附去除废水中磷的研究

利用酸、碱、盐、水及煅烧等对钢渣颗粒进行改性，研究改性方法、煅烧温度和煅烧时间对钢渣吸附除磷的影响，并通过表面特征分析、吸附动力学试验和吸附等温试验研究优选改性钢渣和未改性钢渣吸附除磷的特征。结果表明，粒径为0．9～2mm的钢渣经过3mol／L NaOH浸泡24h和800℃煅烧1h改性后对磷的吸附效果最佳，最大吸附量可达13．39mg／g，比未改性钢渣提高了60．75％。扫描电镜和比表面积分析可知，钢渣经碱改性后表面变粗糙，吸附孔径变小，比表面积和孔容变大。准一级动力学模型能较好地描述未改性钢渣对磷的吸附过程，碱改性钢渣的吸附动力学过程则符合Elovich模型。未改性和碱改性钢渣对磷的吸附过程均可用Langmuir吸附等温方程较好地拟合。

盐度胁迫对云纹石斑鱼鳃离子调节酶及渗透压的影响

为探讨云纹石斑鱼鳃离子调节酶活力及血清渗透压对盐度骤降的响应,设置4个盐度梯度(27、21、15和9)对云纹石斑鱼进行盐度骤降胁迫试验,在0、1 d、2 d、3 d和7 d时取样,测定其鳃中Na+/K+-ATP(NKA)酶、Ca^(2+)-ATP酶(Ca^(2+)-ATPase)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)活力及血清渗透压。结果表明,盐度21组与15组NKA及Ca^(2+)-ATPase活力在第1 d大幅上升,显著高于对照组(p<0.05),随后下降趋于稳定,而盐度9组NKA及Ga2+-ATPase活力一直呈下降趋势;血清渗透压呈先下降后上升的变化趋势(p<0.05);SDH活力变化与离子酶一致(p<0.05);LDH活力变化与离子酶相反(p<0.05)。研究表明,在盐度骤降的情况下,云纹石斑鱼鳃进行渗透压调节分为两个阶段,一是应激反应阶段,此时NKA及Ca^(2+)-ATPase迅速升高,血清渗透压降低;二是适应阶段,离子酶活力下降趋于稳定,血清渗透压升高恢复至正常水平,而且SDH与LDH酶活力也相应变化,为渗透压调节提供能量。

酸雨对植物光合作用影响的研究进展

随着近年全球酸雨污染程度加重,酸雨对植物的影响受到国内外学者广泛关注。光合作用既是植物生物量和生态系统初级生产量形成的物质基础,也是影响植物生长发育的重要生理过程,因此研究酸雨对植物光合作用影响意义重大。综述了近年有关酸雨对植物叶片形态结构、叶绿体微结构、不同生态型、生活型和不同生育期植物净光合速率的影响,以及不同酸雨组成与复合污染对植物净光合速率影响的相关报道;并从气孔参数、光合色素、叶绿素荧光参数和叶绿体微结构等方面分析酸雨对植物光合作用影响的机制。结果表明:酸雨对植物光合作用器官叶片的影响由外向内递进,由结构向功能延伸;酸雨对植物的胁迫效果存在生态型与生活型差异;在作物不同生育阶段,酸雨对孕穗期影响最为明显;不同成分酸雨对植物影响存在差异,且硝酸型或混合型酸雨对植物的影响大于硫酸型酸雨。

抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应

为明确抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应,采用鱼类毒性试验方法,研究了诺氟沙星(Norfloxacin,NFLX)对锦鲤的急性毒性和亚急性毒性效应。结果表明,当NFLX暴露质量浓度达到1 000mg/L时,NFLX对锦鲤无急性毒性。NFLX暴露15 d,在1 mg/L、5mg/L、25 mg/L和125 mg/L 4个组中,5 mg/L组锦鲤肝脏SOD活性在6 d时达到最大(p<0.01);125 mg/L组MDA含量在15 d时达到最大值(p<0.01);25 mg/L、125 mg/L组锦鲤肝脏中MDA含量与暴露时间呈正相关,相关系数分别为0.938 1、0.953 5。各组GST活性和GSH质量比均受到不同程度的诱导,1 mg/L组NFLX可使鱼肝GST与GSH产生适应性反应;5 mg/L组诱导GST与GSH效应最为显著,呈现"钟形"变化趋势,5 mg/L很可能是NFLX对GST活性和GSH质量比影响的一个阈值或转折点。鱼肝GPT与GOT活性变化表现出一定的相似性,均呈现先升高后降低的变化规律,其中5 mg/L组被诱导效应最为显著(p<0.01)。5 mg/L很可能是锦鲤适应NFLX暴露和机体中生物酶发挥作用的一个转折点。比较上述抗氧化和转氨酶指标的敏感性和稳定性发现,在NFLX作用下,锦鲤肝脏中GST、GSH两个指标对NFLX的反应比SOD、MDA、GPT、GOT灵敏,变化规律稳定,更适合评价水环境中NFLX暴露的毒性效应。

嗜酸氧化亚铁硫杆菌研究及在电子废弃物中应用进展

概述了嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的来源、性质、菌种筛选存在问题、遗传学研究以及固定化技术。简要介绍了嗜酸氧化亚铁硫杆菌在环境保护、生物冶金以及生物脱硫领域的应用情况,深入了解能够工业化应用的基础条件;从嗜酸氧化亚铁硫杆菌作用机理、反应条件、作用效果等方面重点介绍了国内外学者对该菌在电子废弃物中浸出铜金属的研究概况。为使该菌种更好地应用于电子废弃物领域,筛选适应性更强的菌种,利用基因工程手段构建工程菌以提高菌种对相关金属的抗性、高效浸出是未来的研究重点。

DEP、DOP暴露对鲤鱼的酸碱性磷酸酶的影响

为了研究酞酸酯类对水生生物的毒性作用,将鲤鱼暴露于DEP与DOP的6个质量浓度组中进行96h-LC50急性毒性试验,测得其半致死质量浓度(96 h-LC50)分别为41.50mg/L与7.95 mg/L。分别设置3个质量浓度和1个对照组,测定DEP与DOP对鲤鱼肝脏及肌肉组织酸性磷酸酶(ACP)与碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。结果表明:DEP与DOP对鲤鱼肝脏及肌肉组织ACP活性的影响趋势均表现为低质量浓度诱导,高质量浓度抑制;DEP对鲤鱼肝脏及肌肉组织ALP活性的影响亦表现为低质量浓度诱导,高质量浓度抑制;而DOP对鲤鱼肝脏ALP活性的影响表现为随着暴露质量浓度的增大而活性降低,呈现出明显的剂量-效应关系。酸性磷酸酶和碱性磷酸酶可能在鱼体抵御酞酸酯毒性作用中有重要作用,其机理有待进一步研究。

生物表面活性剂产生菌处理水体石油污染物的研究

为研究水体石油污染物的生物处理方法,通过富集培养、蓝色凝胶平板分离初筛、摇瓶复筛等方法从长期被石油污染的油泥中筛选生物表面活性剂产生菌。采用薄层层析显色法和红外光谱法鉴定该菌所产表面活性剂种类,测定表面活性剂的乳化性能、表面张力和临界胶束浓度等性能,并对菌株降解水体石油污染物的影响因素及效果进行了研究。结果表明,筛选出的生物表面活性剂高产菌株LJ2所产表面活性剂为糖脂,其乳化指数为33%,25℃下可将水的表面张力从71.14 mN/m降至27.22 mN/m,临界胶束质量浓度为5 mg/L;当表面活性剂水溶液质量浓度为100 mg/L时,其乳化指数可达50%。温度、降解时间以及NaCl质量分数对菌株LJ2处理水体石油污染效果影响很大。在34℃条件下处理5 d,菌株LJ2对质量浓度为2g/L的水体石油污染物的降解率高达99.5%。研究表明,生物表面活性剂产生菌LJ2对水体石油污染物有良好的降解效果,而且该菌还对水体中较高浓度的NaCl有一定的耐受性。

模糊综合评价法的改进及其在水库水质评价中的应用

为了克服传统模糊综合评价法中权重赋值的片面性及最大隶属度原则导致评价结果不合理的弊端,提出了基于层次分析法和熵权法的主客观组合权重,并结合相乘相加算子及加权平均原则,建立了改进的模糊综合评价法。选取TP、TN、DO、NH_3-N、COD_(Mn)和BOD_5为评价指标,用改进的模糊综合评价法对重庆某水库2012年7—12月的水质进行了综合评价。结果表明:TN为主要的污染物;水质最差时段为8月,评价结果为2.655,水质属于Ⅱ级,略偏于Ⅲ级。评价结果与人工神经网络模型所得结果基本一致。

基于景观特征的广西典型红树林湿地生态系统健康评价

结合红树林景观特征,评价广西壮族自治区红树林典型分布区(珍珠湾、茅尾海、丹兜海)的生态系统健康状况。通过对不同景观格局与过程的指标进行分析,筛选出面积周长比分维数(PAFRAC)、中高级重要性斑块比例、等效面积概率连接度指数(ECA)指标来表征景观特征,并进一步结合水环境、生物残毒、栖息地和生物现状构建生态健康评价模型。结果表明:珍珠湾和丹兜海景观破碎化程度较小,茅尾海景观破碎化程度相对较高;珍珠湾、茅尾海、丹兜海的ECA依次为0.82×10~7、0.76×10~7、0.59×10~7,但丹兜海的重要栖息地斑块分布最多。对比分析表明,耦合了景观指数的生态系统健康评价结果符合实际,珍珠湾和丹兜海均处于健康状态,而茅尾海处于亚健康状态。

天然腐殖酸对柴油在寒旱区黄土上吸附特性的影响

选用西北寒旱区黄土为供试土样,通过热力学和动力学吸附试验研究了干旱区低有机质黄土对柴油的吸附行为,以及提取的天然腐殖酸对柴油在黄土上吸附行为的影响。结果表明,无论是否加入腐殖酸,柴油在黄土颗粒上的吸附都符合Freundlich方程,且腐殖酸质量浓度对柴油的吸附量有显著影响。在27℃时,加入10 mL质量浓度为40 mg/L的腐殖酸溶液后,柴油在黄土上的饱和吸附量由12.034mg/g减小为7.407 mg/g,且吸附量随温度的升高而降低,表明吸附为自发的放热过程。描述柴油在黄土上吸附动力学的最优方程为Elovich方程,其次为双常数方程。无论是否加入腐殖酸,黄土对柴油的吸附都在短时间内达到平衡。对吸附影响因素的分析结果表明,柴油在黄土上的吸附随溶液pH值的增大而降低;黄土颗粒粒径越小,柴油在土样上的吸附量越大。

电子废弃物资源化及其环境污染研究进展——回收、处理与处置体系

综述了发达国家电子废弃物的规范化回收体系和集约化处理处置体系,剖析了发展中国家电子废弃物资源化过程中存在的主要问题和环境污染后果,并就目前国内对电子垃圾的无序回收管理和以损害环境为代价的原始粗放型处理方式进行了分析和讨论。

电子废弃物资源化及其环境污染研究进展——多溴二苯醚的检测技术、浓度分布及环境效应

电子废弃物中的多溴二苯醚(PBDEs)因其环境持久性、可远距离传输、生物累积性及内分泌干扰等特性,已成为环境中一类广泛存在的有毒有害物质。综述了电子废弃物中PBDEs的分析技术及浓度分布最新研究,揭示了中国原始粗放型电子废弃物处理方式所导致的PBDEs环境污染,并对该领域未来研究的重点进行了展望。