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。

财政分权的绿色技术创新效应研究

绿色技术创新是实现绿色低碳发展的核心驱动力,明确财政分权在绿色技术创新过程中发挥的作用具有十分重要的现实意义。本文基于中国省级面板数据,运用固定效应模型等多种数据分析方法,实证考察了财政分权对绿色技术创新的影响。研究发现,财政分权抑制了绿色技术创新。财政科学技术支出和环境规制是财政分权抑制绿色技术创新的主要渠道;在低收入地区,财政分权抑制了绿色技术创新,而在中高收入地区,财政分权促进了绿色技术创新。本文为深化我国财政分权体制改革,加快推进绿色技术创新提供了政策启示。

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。

伊维菌素对斑马鱼(Danio rerio)生理生化特性的影响

为探讨水产常用抗寄生虫药物伊维菌素（IVM）对鱼类的毒性效应，参考IVM对斑马鱼的96h—LC50值，设定了7μg／L、14μg/L及21μg／L3个处理组，并以0．021％乙醇为试剂对照组，采用96h半静水式毒性试验测定了MM对斑马鱼（Dartiorer／o）头部乳酸脱氢酶（LDH）、乙酰胆碱酯酶（AChE）和碱性磷酸酶（ALP）以及肌肉组织中超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和ALP等生理生化指标的影响。结果表明：IVM对斑马鱼肌肉SOD活性的影响总体表现为低质量浓度抑制，高质量浓度先诱导后抑制；MDA含量在低质量浓度作用下8～12h内显著高于对照组（P≤0．05），而在较高质量浓度下先受到显著抑制（P〈0．05），虽然后期有一定的恢复，但总体仍低于对照组；IVM对AChE活性影响在短期内并不明显，但在96h时最高质量浓度组的1VM对AChE产生了55．2％的抑制；头部LDH活性只在8～24h内受到不同程度的影响，之后便逐渐恢复；头部ALP活性在较高质量浓度作用12—24h内受到一定的抑制（P〈0．05），而肌肉ALP活性与对照组相比无显著差异（P〉0．05），表明头部ALP活性比肌肉敏感。

地下水污染指标分类综合评价方法研究

近年来随着污染的加剧,地下水中检出的污染指标种类不断增加。原有的地下水污染评价方法未对天然劣质指标进行突出考虑,对指标性质差异性也未考虑,已不适用。在综合分析了地下水污染评价的各种方法后,考虑天然状态下地下水水质差异巨大,天然劣质指标的参评容易使评价结果出现偏差,对天然劣质指标进行单独考虑。另外,判别组分信息,分别对天然组分与人工组分进行评价,最后采用指标分类的污染综合评价方法对地下水的污染状况进行评价。将其运用到淮河流域某地区地下水污染评价中,结果表明,淮河流域某地区地下水中总硬度、铁、锰、氟化物、苯并(a)芘5项指标为劣质指标。研究区感官性状与一般化学指标以Ⅰ级、Ⅱ级为主,Ⅳ级中污染、Ⅴ级重污染水主要分布在研究区中西部的城区;毒理学指标以3级为主,其次为4、5级。评价结果简单明了,物理意义明确,对比内梅罗污染指数法,评价结果更加符合实际情况。提出的地下水污染指标分类综合评价方法对劣质指标进行了考虑,有效解决了评价结果偏差、夸大污染程度与范围、不同性质指标容易产生歧义的问题,综合体现了地下水污染信息。

叶面施硅和铈对缓解生菜镉、铅毒害作用的研究

在轻度Cd、Pb复合污染菜地中,向生菜叶面喷施不同质量分数的Si溶胶和Ce溶胶,研究其对生菜的产量、品质、抗氧化酶活性及Cd、Pb吸收的影响。结果表明,叶面施Si、Ce均能促进生菜生长,降低生菜中亚硝酸盐质量比。质量分数高的Si溶胶(0.1%、0.2%)可显著提高维生素C、可溶性糖质量比,质量分数较高的Ce溶胶(0.01%～0.03%)可显著提高维生素C质量比,质量分数较低的Ce溶胶(0.005%、0.01%)可显著提高可溶性糖质量比。叶面施Si、Ce能够提高保护酶POD、SOD的活性,抑制生菜对Cd、Pb的吸收,降低其地上部Cd、Pb质量比。叶面施Si和Ce溶胶可显著改善生菜品质及降低Cd和Pd毒害效应,喷施0.05%SiO2和0.01%CeO2缓解Cd和Pb毒害作用的效果最佳。

白洋淀沉积物理化特性及营养盐分布特征

为明确白洋淀沉积物的理化特性和氮磷营养盐的分布及赋存形态,以便理解营养盐在淀内生态环境中的行为,选取表层沉积物,测定了其物理化学参数及氮磷营养盐的分布。结果表明,白洋淀沉积物组成以黏土为主,属偏碱性钙质土,其阳离子交换量和有机质质量比分别为96.55~306.93 cmol/kg、1.42~21.06 g/kg,总氮和总磷的质量比分别为1 608.04~2 350.68 mg/kg、257.48~563.34 mg/kg。氮主要以有机氮形态存在,磷主要以钙磷形态存在。沉积物中总氮与总磷无显著相关性,表明二者没有同源性,但总磷与有机质有一定相关性。

基于土地利用变化的生态系统服务价值及敏感性研究——以大庆市为例

大庆市是典型的资源型城市,土地利用发生急剧变化并具有特色。应用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值和Costanza生态系统服务价值计算公式,研究了大庆市1996—2010年土地利用变化对生态系统服务价值及敏感性的影响。结果表明,湿地增加幅度最大,增加率为1.635%;未利用地面积减少最多,达2 634.34 km2。大庆市总生态价值从1996年的3 737 143万元增加到2010年的7 870692万元,15年间增加了4 133 549万元,人均生态系统服务价值增加了11 794.984元。各种土地利用方式的生态系统服务价值的敏感性指数(CS)均小于1,从大到小为湿地、牧草地、耕地、林地、未利用地,表明研究区生态系统服务总价值对生态价值系数是不敏感、缺乏弹性的。

3种沉水植物对镉的生理特性响应

通过模拟静态浅水性水培环境,研究5种质量浓度镉对金鱼藻(Ceratophyllumdemersum L.)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、苦草(Vallisner-ia natans)的生物量、生长率、叶绿素及可溶性蛋白质量比的影响。结果表明,3种沉水植物的生物量、相对生长率及叶绿素质量比,随镉质量浓度升高呈显著下降趋势,叶绿素活性及茎叶中可溶性蛋白质量比呈先升后降的趋势。金鱼藻与伊乐藻的叶绿素活性在镉质量浓度为10μg/L时最高,可溶性蛋白质量比在镉质量浓度为5μg/L时达最大;而苦草的叶绿素活性在镉质量浓度为5μg/L时最大,可溶性蛋白质量比在镉质量浓度为10μg/L时最大。

固定化微生物吸附剂对Cr^(3+)的吸附特性研究

从皮革铬鞣、复鞣污泥等处分离、纯化出4株菌株TP、XB、MY和TQ,采用海藻酸钠悬滴法并添加膨润土制成微生物固定化吸附剂,研究该吸附剂对低质量浓度Cr3+的吸附特性。结果表明,4种固定化颗粒对低质量浓度Cr3+有较好的吸附作用。实验室条件下,当吸附温度为30℃时,6 h后固定化吸附剂进入缓慢吸附和平衡吸附阶段。吸附等温曲线拟合研究表明,不同温度下吸附剂适合不同的等温模型。4种微生物吸附剂均与Lagrange拟二级动力学模型拟合最佳,且吸附量从高到低为TQ、TP、XB、MY。颗粒内扩散模型研究表明,20℃下XB和MY对Cr3+的吸附分为快速吸附和缓慢吸附阶段;30℃和40℃下固定化颗粒均呈现表面吸附—缓慢吸附—平衡吸附过程。热力学研究表明,吸附反应均属于自发进行的吸热过程,并且均是化学吸附。

枯草芽孢杆菌的群体感应信号系统及其在环境领域的应用前景

简要介绍了枯草芽孢杆菌的生物特性及目前在环境领域的主要应用,阐述了枯草芽孢杆菌的群体感应信号系统及信号分子,指出群体感应在枯草芽孢杆菌生长过程中重要的调控机制。针对目前群体感应尚处于机制理论研究阶段,提出枯草芽孢杆菌群体感应系统在环境领域潜在的应用前景。

铜污染棕壤中6种钝化材料对小油菜吸收铜的影响

采用盆栽试验研究了6种钝化材料(赤泥、硼泥、钙镁磷肥(GM)、磷矿粉(PK)、羟基磷灰石(HA)、磷酸二铵(AH))对不同铜污染水平的棕壤中小油菜(Brassica campestris,L var Conmunis)吸收铜的影响。结果表明,6种钝化材料均可明显降低铜污染棕壤中EDTA提取态铜的质量比。其中,铜污染水平为50 mg/kg时,施用200 mg P/kg土的钙镁磷肥的降低效果最明显,较对照处理降低了35.01%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%赤泥、400 mg P/kg土的磷矿粉处理的降低效果最明显,较对照处理降低了43.59%和38.62%。铜污染水平为50 mg/kg时,施用2%赤泥处理小油菜的生物量增加了131%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%、1%赤泥和400 mg P/kg土的钙镁磷肥处理小油菜生物量增加最明显,分别增加了191%、166%和125%。铜污染水平为50 mg/kg时,施用2%赤泥、200 mg P/kg土的磷酸二铵、200 mg P/kg土的钙镁磷肥处理降低小油菜铜质量比的效果最明显,与对照相比,小油菜的铜质量比分别降低了47.85%、31.22%和27.51%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%赤泥、400 mg P/kg土的钙镁磷肥和硼泥-赤泥联合施用处理降低小油菜铜质量比的效果最明显,与对照相比,分别降低了57.34%、51.57%和53.24%。

花生壳吸附Cr(Ⅵ)动力学方程研究

通过试验对粒径介于0.25～0.50 mm的花生壳颗粒吸附Cr(VI)的动力学行为进行探讨,从吸附时间、pH值、吸附剂投加量、温度、Cr(VI)的初始质量浓度方面对吸附性能的影响进行研究。结果表明,最佳吸附条件为:Cr(VI)初始质量浓度100 mg/L,pH=2.0,振荡速度140 r/min,温度30℃。此时Cr(VI)的吸附率可达到90%以上。用Lagergren一级吸附速率方程、二级吸附速率方程及平均绝对偏离率对以上因素对吸附性能的影响数据进行处理,发现二级吸附动力学模型可以更好地描述各种影响因素条件下的吸附过程。二级吸附速率常数随着溶液pH值和Cr(VI)初始质量浓度的减小而增大。在低浓度和低pH值的条件下,Cr(VI)主要以HCrO_4^-形式存在,并且HCrO_4^+是花生壳主要吸附的Cr(VI)。二级吸附速率常数随着溶液温度的升高而快速的增加。温度对反应速率的影响可以通过Arrhenius方程来描述,所得曲线近似为直线方程,决定系数R^2=0.986 2,反应的活化能E_a为8.67kJ/mol,该反应活化能在物理吸附反应活化能范围(0～40 kJ/mol)内。

滨海新区土地利用变化对土壤碳密度空间分布及生态风险的影响

利用土壤类型法估算了天津滨海新区不同土地利用类型土壤的有机碳密度,并基于滨海新区1979年的TM和2009年的SPOT影像资料,利用GIS技术,获取区域30 a的土地利用转移信息图及土壤碳密度的空间分布图,构建区域土地利用变化对土壤碳汇的生态风险影响评价等级,获取区域土壤碳汇的生态风险等级空间分布图。结果表明:作为滨海新区主要碳汇的土地利用类型是城市绿地和林地,而裸地和建设用地是主要的碳源地类;滨海新区30年间50%以下的区域生态风险影响程度没发生变化,位于城市绿地和林地向建设用地过渡边缘地带的区域生态风险增加程度最大。基于低碳理念和土地利用总体规划的原则,提出相应的建议,促进滨海新区低碳化建设。

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。

基于模糊方法的饮用水水源地水环境管理体系评价

针对饮用水水源地水质的特殊性,结合动态权重分析与污染指数核算改进了传统的水质模糊评价模型,并利用改进后的模型对贵港市现有的饮用水水源地水环境管理体系的有效性进行了定量化评价。结果表明,研究区域当前的水质良好,但饮用水安全保障能力薄弱,鉴于西部城市承接产业转移和实施大开发将会给水源地带来较大的污染风险,认为当地饮用水水源地水环境的管理体系需进一步完善。结合区域发展战略和评价结论,提出了水环境管理的优化方案和配套管理机制,构建了饮用水水源地水环境管理体系框架。

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。