“植物生理学实验”课程创新教学模式探讨——适用于环境类专业硕士研究生

植物生理学是研究植物修复技术必不可少的一门基础学科,因其课程内容多、课时量少,所以无法充分体现其在环境类专业人才创新能力培养方面的重要性。在传统的“植物生理学实验”课程实际教学的基础上,结合环境类专业环境毒理学方向研究生的实际需求,重新制定教学大纲,优化实验教学内容,使其更适用于环境类研究生的实际需求。此外,在实验中引入案例式教学法、启发式教学法及翻转课堂教学模式,同时在全教学过程中融入思想政治教育元素,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新性思维和科研能力。

锡矿开采对土壤的重金属污染及风险评价——以广西南丹县大厂镇为例

在现场采样与室内分析测试的基础上,对广西壮族自治区南丹县大厂镇的土壤中Cd、Cr、Sb元素污染以及土壤理化性质进行分析与研究,同时运用单因子指数法以及内梅罗综合污染指数法对大厂镇土壤的污染状况进行评价。结果表明,大厂镇的Cd、Sb元素污染较为严重,且在土壤中的分布差异较大,但均未受到Cr元素污染;不同土地利用方式的污染程度为山坡地>菜地>荒地>水稻田,且山坡地、菜地、荒地土壤的重金属污染程度为Cd>Sb>Cr;锡矿山对周边土壤重金属含量、p H值、有机质含量有着较大的影响,总体而言,距离矿山越近,其重金属含量越高、p H值越低,有机质含量越小。

漓江流域桂林市区段有机磷农药和磺胺类抗生素的复合污染及其生态风险

为研究漓江流域桂林市区段的有机磷农药(OPs)和磺胺类抗生素(SAs)残留量和生态风险,在平水期、枯水期和丰水期采集流域水样,采用超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪对水样中目标污染物进行分析.结果表明:①漓江流域桂林市区段水体检出敌百虫(TRC)、毒死蜱(CHP)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ),浓度分别为nd~17.2、nd~2.32、0.05~20.6、0.07~15.37和0.87~17.48 ng/L(nd为未检出).②SAs和OPs残留量随时间呈规律性变化,SAs浓度表现为丰水期>平水期>枯水期,OPs浓度表现为枯水期>平水期>丰水期.③使用蛋白核小球藻对单一及其混合物进行毒性试验,得出OPs和SAs五元混合物对蛋白核小球藻的联合毒性在低于5%和19%~21%效应范围内呈现加和作用,5%~19%效应范围呈现协同作用,21%~26%效应范围内呈现拮抗作用,混合物在环境中检出最高浓度时对蛋白核小球藻的毒性产生加和作用.④基于整体混合物风险熵的风险评估结果,漓江流域桂林市区段OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻产生中等生态风险;而基于单一污染物风险熵计算的混合物风险熵结果,OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻无生态风险,低估了混合污染物实际风险.研究显示,不同方式获得的污染物预测无效应浓度对风险评估结果产生明显差异.

地表水-地下水溶质运移耦合模拟研究——以某赤泥堆场项目地下水环境影响评价为例

目前的地下水环境影响评价中,地表水体常作为边界条件,不能体现地表水中的溶质运移过程。本文以某一赤泥堆场项目为例,采用GMS软件中的MT3D-USGS模块的SFT程序包建立河流—地下水—溶质耦合模型,预测氟化物在运营期14年运移扩散情况,评价污染物对区域地表水和地下水的影响。结果表明:(1)模拟流场能较真实的反应研究区的地表水和地下水流动特征;(2)在正常工况条件下,氟化物对地表水和地下水的影响较小;(3)在岩溶塌陷的情况下,氟化物仅2d就可运移至季节性河流,在运移2369d后最大超标距离已经达到河流,且氟化物有沿河流向下游运移的趋势,第14年氟化物沿河流运移到下游河流及沿岸地下水含水层,形成一个随河流扩散的污染晕。

基于SWAT模型的湘江永州流域非点源氮磷污染特征分析

为精准治理流域非点源氮磷污染,基于SWAT模型,运用本地区第二次全国污染源普查数据和2000—2019年流域水文、水质数据,开展湘江永州流域非点源氮磷污染模拟。结果表明:湘江永州流域建立的SWAT模型具有较好的模拟效果,流域2005—2019年的总氮月均污染负荷为383.40~17 998.70 t/m;总磷月均污染负荷为64.62~567.86 t/m,总氮和总磷各月污染负荷均与各月降雨量呈显著相关关系;农田和林地是本流域总氮、总磷污染负荷总量最大的2种用地类型,但两者之间单位面积输出的污染负荷强度却相反,林地对流域水污染防控具有正面效应,农田种植面源污染是非点源氮磷污染治理的重点。

镉汞复合污染稻田土壤修复技术及其安全利用进展

总结了国内外对稻田土壤镉、汞污染的现状、研究进展及存在的问题,综合对比了主流镉、汞污染稻田土壤修复技术的优缺点,分析了稻田镉、汞污染土壤安全利用的技术难点。此外,还综合考虑复合污染问题,总结了筛选种植低积累水稻品种,合理利用硒-镉、硒-汞拮抗作用,结合水分管理及改良剂的施用可有效降低稻米中镉、汞含量等领域进展。

复合污染下Cu、Cr、Ni和Cd在水稻植株中的富集特征

掌握水稻对污染土壤中重金属的吸收和富集特征，为科学认识水稻中重金属的残留问题、健康风险提供理论依据。采用田间试验，研究了4个不同处理量Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻的富集特征及其随生育期的变化规律。结果表明，重金属在水稻植株各部位中吸收富集系数的大小依次为：Cd〉Cu〉Ni〉Cr，根部重金属吸收富集系数是地上各部位的吸收富集系数的2~100倍。各重金属在水稻植株不同部位的积累分布明显不同，成熟期水稻植株中Cu在水稻不同部位的质量分数为根〉茎≥叶〉米粒〉谷壳，Ni的分布规律为根〉叶〉茎〉米粒〉谷壳，Cr的分布规律为根〉叶〉谷壳≥茎〉米粒，Cd的分布规律为根〉茎〉叶〉米粒〉谷壳；且随着重金属处理量的增加，水稻植株不同部位的重金属质量分数也呈上升趋势。成熟期米粒中Cu、Ni、Cr和Cd的质量分数范围分别为：4.50~6.19、1.86~4.63、0.72~0.76和0.08~0.39 mg·kg-1，与无公害食品标准（GB15199-94、GBT2762-2005）相比，米粒中Cu和Cr的质量分数均未超标，而Ni和Cd（Cd高剂量处理时）的质量分数均超标，存在食用安全风险。重金属在水稻植株不同部位的质量分数随生育期均呈现先升后降的趋势，灌浆中期达到最大，而到成熟期又明显降低。不同重金属在水稻植株中的富集能力和分布规律均呈现明显差异，不同生育期水稻植株中重金属的质量分数明显不同但其质量分数变化呈明显规律性。

重金属单一与复合污染下水稻对铬的富集特征

探索重金属单一与复合污染胁迫下水稻富集重金属的规律，以期为科学认识共存重金属对水稻富集目标重金属的影响提供理论依据。采用盆栽试验，研究了重金属Cr单一污染和Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻对Cr的富集特征。结果表明，Cu、Cr、Ni和Cd复合污染较Cr单一污染水稻各部位对Cr的富集有明显的差异。单一污染下，Cr在成熟期水稻植株不同部位的质量分数表现为根部>叶>谷壳>茎>米粒，根部约占56.5%~77.5%、茎部约占3.1%~3.5%、叶部约占16.8%~31.8%、谷壳约占2.4%~7.1%、籽实约占0.3%~1.0%，且随着Cr投加量的增加，根部Cr所占比例上升，而地上各部位所占比例及相应的吸收富集系数均下降；复合污染下分配规律表现为根部>叶>茎>谷壳>米粒，与单一污染相比，根部和米粒的吸收富集系数均有所增大，其余部位的吸收富集系数则呈波动增减。单一和复合污染下米粒Cr的质量分数分别为0.47~0.69mg·kg-1和0.66~1.60mg·kg-1，其中复合污染时有44.4%米粒Cr的质量分数超过国家食品卫生标准限值（1.0mg·kg-1），而单一污染时均没有超标。通过统计分析可知，Cr在水稻植株中富集和迁移除受本身投加量的影响外，还明显受到共存元素Cu、Ni、Cd的影响，而投加量不同则可能会表现出不同的作用，植株部位不同也会表现出不同的作用；其中Cu、Ni均促进Cr向米粒转运，表现为协同作用，同时中浓度Cd也表现为协同作用。

铁/银双金属改性椰壳活性炭对水中As(Ⅲ)的去除研究

采用热解法制备铁/银双金属改性椰壳活性炭(FeAg@AC),研究其对水体中As(Ⅲ)的吸附特性。表征结果证明,单质铁与单质银以纳米小球的形态成功负载于椰壳活性炭上,粒径在10~100 nm不等;在FeAg@AC除As(Ⅲ)过程中,Fe^(0)作为电子供体,Ag^(0)作为催化剂,最终砷以As(Ⅴ)的形式固定附着于FeAg@AC表面。吸附实验结果表明,当As(Ⅲ)初始质量浓度为11.03 mg/L、pH=7、反应时间为24 h时,FeAg@AC对As(Ⅲ)的去除率高达92.10%;PO_(4)^(3-)与CO_(3)^(2-)对As(Ⅲ)的去除具有抑制作用。准二级动力学和Freundlich模型更好拟合As(Ⅲ)的去除,化学吸附起主导作用。

喀斯特林地细根碳氮磷生态化学计量特征的季节变化及其影响因子

植物细根养分生态化学计量特征是植被适应土壤环境的一种策略。为了解喀斯特地区不同林地类型细根碳(C)氮(N)磷(P)的生态化学计量比值的季节变化及其影响因素,该文研究了喀斯特地区灌木林和乔木林活细根和死细根的C、N、P含量和比值及其与环境因子的关系。结果表明:(1)总体上乔木林两类细根C、N、P含量高于灌木林,表明乔木物种细根对养分的吸收和储存比灌木物种更强。另外,两种林地类型活细根C含量显著高于死细根(P<0.05),而活细根N、P含量则低于死细根。(2)两种林地类型的两类细根C含量在雨季均低于旱季;灌木林活细根N、P含量在雨季高于旱季,而乔木林相反。灌木林活细根C∶N、C∶P和N∶P比值在雨季均低于旱季;乔木林两类细根的C∶N和C∶P比值在雨季高于旱季,而N∶P比值则是雨季低于旱季。雨季较低的活细根N∶P比值,表明灌木林和乔木林的植物在雨季的P限制程度较低。(3)两种林地类型上坡两类细根的C含量均高于中坡和下坡,而灌木林下坡N、P含量相对较高,乔木林中坡N、P含量相对较高;灌木林上坡两类细根C∶N、C∶P、N∶P比值相对较高,乔木林下坡两类细根的C∶N比值高于其他坡位而C∶P和N∶P比值是上坡高于其他坡位,表明两种林地中的植物在上坡受P限制影响较强,在中下坡受影响较弱。(4)冗余分析表明,林地类型、有效磷、季节是细根C、N、P养分含量及比值的主要影响因子,它们的单独解释量分别为18.8%、6.6%、6.5%。上述结果表明,在人工促进植被恢复时应考虑适当的林地类型、季节以及坡位差异造成的N∶P比值变化的影响,以便加快喀斯特生态系统的恢复。

水解酸化与序列间歇式活性污泥法(SBR)结合工艺处理餐饮废水

分别研究了SBR法,水解酸化预处理及工艺组合对餐饮油脂废水的处理效果,确定了最佳处理工艺.同时,实验考察了曝气时间、污泥沉降比、溶解氧等因素与处理效果的关系,从而确定最佳的反应条件.结果表明,在曝气时间为2 h、SV为30%、DO为3 mg.L-1的条件下,SBR工艺处理餐饮油脂废水中COD、动植物油脂的平均去除率分别达到91.2%、82.5%;经水解酸化预处理,出水COD、动植物油脂平均浓度分别为1062.90 mg.L-1、50.66 mg.L-1,去除率均值分别为36.9%、83.5%;经水解酸化+SBR组合工艺处理后,废水出水COD平均浓度为93.66 mg.L-1,去除率高达94.8%,出水动植物油脂浓度为4.9 mg.L-1,去除率为98.25%.

喀斯特地区植物根系分泌物酶活性对根际土酶活性和养分的影响

为了探究喀斯特地区植物根系分泌物酶活性对根际土酶活性和养分的影响,我们测定了灌草丛、灌木林、灌乔林和乔木林4个植被恢复阶段群落水平根系分泌物和根际土的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)的活性与土壤碳氮磷的含量,并分析了它们之间的关系。结果表明:(1)根际土以及根系分泌物的4种酶活性在植被恢复后期显著高于植被恢复前期;乔木林的根系分泌物酶活性C∶P和N∶P比值显著高于其他植被恢复阶段,而根际土酶活性这2个比值则正好相反。(2)相关分析显示,根系分泌物酶活性与对应的土壤酶活性呈显著正相关;相对于根系分泌物酶活性,土壤酶活性与相关养分的相关系数值更高。另外,根际土以及根系分泌物βG、NAG和LAP酶活性与根际土有机碳(SOC)和全氮(TN)呈显著正相关,根际土以及根系分泌物ACP酶活性与根际土速效磷(AP)呈显著正相关。上述结果表明,植被恢复对根系分泌物酶和土壤酶活性的提高具有正向的作用,根系分泌物酶是土壤酶的有利补充,在碳氮磷养分循环过程中起到积极的促进作用。综上所述,调控根系分泌物分泌及其酶活性可能为喀斯特生态系统的植被恢复提供新的视角。

药王谷隧道降雨诱发涌突水灾害成因机理分析

九(九寨沟)绵(绵阳)高速公路药王谷隧道于2022年4月、7月和8月,在强降雨后隧道内多次发生瞬时性涌突水灾害,淹没了大部分施工掌子面,严重影响隧道的施工,危及隧道结构安全。采用水文地质调查法和水化学分析法对涌突水水源进行判断,分析研究了涌突水成因机理。结果表明:(1)降雨是涌突水的主要补给来源,隧道内涌突水与降雨具有线性响应关系,同时具有明显的滞后性;(2)药王谷隧道施工揭露的岩溶水系统是典型的溶隙-溶管集排式,水化学关系表明,隧道内的涌突水与地表水之间的水力联系密切;(3)受隧道施工的影响,导致原有溶洞的径流通道发生改变,使得溶隙或暗河管道贯通性增强,以及岩溶地下水系统与地表水的水力联系更加紧密,发生季节性涌突水灾害的风险大大提高;(4)结合现场监测资料及试验资料,对降雨入渗系数进行了反演计算,预测了药王谷隧道的最大涌水量,为制定隧道防排水设计方案提供参考。

垃圾填埋场恶臭污染与防治研究进展

目前卫生填埋是主要的处理处置生活垃圾的方式,但垃圾填埋场恶臭扰民事件频发,其恶臭污染问题已经严重影响到周边区域居民的工作、生活和健康。文章对恶臭气体的来源和危害进行了论述,同时总结了当前恶臭气体常用处理技术。最后,论述了恶臭气体治理技术及今后的发展趋势和应用前景。

高级氧化技术处理垃圾渗滤液的发展方向

综述了Fenton氧化法、光催化氧化法和臭氧氧化法等高级氧化技术在处理垃圾渗滤液中的机理,探讨了各种高级氧化技术在实践应用中的优势和缺陷,并指出其今后的主要发展方向。

不同林龄和密度对马尾松人工林凋落叶养分变化的影响

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征。结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C∶N比值和C∶P比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P重吸收较强,需要较大。(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P含量降低;高密度林凋落叶的初始C∶P比值和N∶P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强。(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P养分的富集现象。(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C∶N比值和C∶P比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大。上述结果说明,中龄林和中高、高密度林的马尾松可能对N和P养分的需求较大,重吸收效率较高,且凋落叶C的潜在分解速率较高,可能利于有机碳较快进入土壤中。

硫肥对伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探索穴施硫粉和硫酸亚铁肥对伴矿景天(Sedum plumbizincicola)修复中性Cd污染土壤的影响,筛选不同硫肥最佳施用量以提高植物提取效率,在阳朔县兴坪镇思的村土壤Cd全量为0.65 mg·kg^(-1)的农田上,采用田间小区试验方法,设计穴施低、中、高剂量硫粉、硫酸亚铁等7个处理,对比监测了强化修复前后土壤pH、Cd全量、有效态Cd含量和伴矿景天生物量及Cd含量。结果表明:与不施用硫肥的处理(CK)相比,60 d后穴施不同硫肥处理有效降低了土壤pH,提高了土壤有效态Cd含量,同时有效提高了伴矿景天地上部生物量和Cd含量。通过处理效果与成本对比可知,每公顷穴施79 kg硫粉、252 kg硫酸亚铁效果较好,与CK相比,土壤pH分别降低了0.94、0.67个单位,土壤有效态Cd含量分别提高了111.5%、169.5%,伴矿景天地上部生物量分别提高了11.9%、40.7%,地上部Cd含量分别提高了48.5%、132.1%,地上部Cd提取量分别提高了65.8%、226.3%。研究表明,硫粉和硫酸亚铁肥均是伴矿景天修复中性Cd污染农田土壤的潜在强化提取剂,且硫酸亚铁处理修复效率显著高于硫粉处理。

永州市大气污染变化特征及其防治对策

以2017-2019年永州市环境空气质量现状为基础,结合气象和地形条件,对空气质量和主要大气污染物变化进行了分析,并以2018年空气质量数据和气象数据为例,对主要大气污染物之间及其与气象因素的相关性进行了主成分分析和逐步线性回归分析。结果表明:近几年来永州市空气质量优良率略有上升;各项污染物中对综合指数贡献由大到小依次是:PM2.5>PM10>O3>NO2>CO>SO2,污染天气主要集中在秋冬季,温度与气压、NO2、PM10、CO、PM2.5呈现极显著负相关关系,并呈线性相关;PM2.5与NO2、PM10、CO呈现极显著正相关关系,PM2.5与PM10、CO呈线性相关;NO2与CO、PM10呈现极显著正相关关系,与温度呈负线性相关;O3与CO呈现显著负线性相关。在上述研究基础上,从日常防控、应急管控、长效管控计划3个方面提出了永州市大气污染控制的对策,以期为改善其空气质量提供参考。

近10年漓江干流水量水质分析及污染物通量估算

以漓江为研究对象,提出基于“预处理-回归”过程链的河流污染物通量估算方法,利用箱线图法对水质数据进行预处理,基于LOADEST模型估算桂林及阳朔站断面NH_(3)-N、COD_(Mn)、TP的污染物年通量。结果表明:桂林站断面NH_(3)-N浓度大于阳朔站断面,而阳朔站断面COD_(Mn)及TP浓度更高;污染物通量与河流流量的相关系数大于污染物浓度,说明污染物通量主要取决于流量的变化;对水质数据进行预处理后,桂林水文站NH_(3)-N、COD_(Mn)、TP拟合效果分别提高了2.37%、2.82%、0%;阳朔水文站NH_(3)-N、COD_(Mn)、TP拟合效果分别提高了2.89%、1.72%、3.75%;桂林及阳朔水文站断面NH_(3)-N、COD_(Mn)、TP年平均通量分别为987.302、1254.781 t,6784.407、14964.549 t,265.945、756.055 t。该研究对提高污染物通量估算精度,实现河流污染物精准治理具有重要意义。

载铁活性炭对水体中三价砷的去除实验研究

铁改性吸附剂用于水体中砷的去除研究是水处理技术领域的一个热点。以Fe^(2+)为改性剂,颗粒态活性炭(GAC)为载体,制备具有良好吸附特性的载铁活性炭材料(Fe-GAC),探讨其对水体中As(Ⅲ)的吸附性能,通过材料表征测试进一步揭示其作用机理。结果表明:在pH=9、固液比为0.8 g/L条件下,反应720 min后,Fe-GAC对10 mg/L As(Ⅲ)的吸附达到平衡,最大吸附量为10.343 mg/g;As(Ⅲ)初始浓度在1~20 mg/L范围时,Fe-GAC对其吸附量随着砷浓度和温度的增加而逐渐增大,该吸附过程符合Langmuir模型,拟合结果显示45℃时最大平衡吸附容量为135.86 mg/g;添加磷酸盐条件下对Fe-GAC除As(Ⅲ)具有抑制作用。