土霉素、镉复合污染土壤的植物-微生物联合修复实验研究

选用紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)与孔雀草(Tagetes patula L.)两种植物与对土霉素有良好降解效果的细菌紫金牛叶杆菌(Phyllobacterium-myrsinacearum)和真菌胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)的混合菌液,对土霉素、镉复合污染土壤进行联合修复。模拟受不同浓度镉、土霉素污染的土壤,在温室进行90 d盆栽实验,通过其修复效果,探讨植物-微生物联合修复土霉素、镉复合污染土壤的可行性。实验结果表明,紫茉莉和孔雀草对镉均表现出良好耐性,孔雀草、紫茉莉生物量都随土壤中土霉素含量增加而下降,土霉素抑制植物对镉的富集;土霉素降解菌有利于提高植物生物量,促进孔雀草、紫茉莉对镉吸收并提高紫茉莉对镉的富集系数。当土霉素质量分数为5 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为30.8%(9号处理),降解效果最好为70.6%(22号处理)。当土霉素质量分数为30 mg·kg-1时,土霉素降解率最差为17.2%(11号处理);土霉素降解率最高为59.3%(24号处理)。综合比较,孔雀草无论在镉富集能力还是土霉素降解效果上均优于紫茉莉。

活化过硫酸钠原位修复石油类污染土壤研究进展

过硫酸钠作为原位化学氧化技术常用的氧化剂在国外已经被广泛用于实际石油类污染土壤的修复,国内则应用较少.过硫酸钠通过活化能产生SO-·4和·OH,这些具有强氧化性的基团可以降解大部分的石油类污染物.本文在关注过硫酸钠活化技术与反应机理的基础上,分析过硫酸钠原位修复后土壤环境的生物地球化学变化以及多种修复技术联合的工程应用,对过硫酸钠自活化试剂的制备、过硫酸钠原位修复与其它土壤修复技术联合和当前应用中存在的问题等进行了展望.

CaO2/Fe^2＋活化过硫酸钠对石油类污染土壤的修复效果

本文探讨了利用过氧化钙活化过硫酸钠氧化修复实际污染场地长期高浓度石油类(TPH)污染土壤的可行性.研究了过氧化氢、过氧化钙、过氧化钙/Fe^(2+)等活化方法对TPH降解效率的影响.结果表明,对于TPH污染较重的土壤(浓度15000 mg·kg-1),过氧化钙较过氧化氢活化过硫酸钠降解的效果更好,使用过氧化氢活化方法,TPH最高降解率仅为25.6%,而当过氧化钙/过硫酸钠的用量(物质的量之比)为1/5时,反应7 d,TPH去除率达到67.4%,反应不需要添加额外的活化剂.当Fe^(2+)/过氧化钙/过硫酸钠的用量为1/2/5时,反应7 d,TPH降解率为82.1%,较不添加Fe^(2+)高14.6%,反应后体系呈中性.进一步增加过氧化钙的用量,TPH去除率和体系p H均增加.研究表明,Ca O_2/Fe^(2+)活化过硫酸钠氧化修复石油类污染土壤效果较好,考虑到实际场地后续利用的可行性,Fe^(2+)/过氧化钙/过硫酸钠的用量为1/2/5较为合适.

表面活性剂-微生物联合修复滴滴涕污染土壤的研究

以滴滴涕(DDT)为目标污染物,采用课题组前期研究所筛选出的滴滴涕降解菌——甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)菌液为供试菌液,选取混合表面活性剂[十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和吐温80(Tween80),比例为2∶3]及生物表面活性剂-鼠李糖脂(RL)作为供试表面活性剂,通过田间小区实验,研究了表面活性剂、DDT降解菌对土壤中DDT的去除、降解情况以及两者联合处理对土壤中DDT污染的修复效果。结果表明,在单独添加表面活性剂的处理中,H300、RL5和RL10的处理效果最好,土壤中DDT的降解率最高可达29.60%。单独接种降解菌处理的土壤中DDT残留量显著减少,5个月后降解率可达47.05%。混合表面活性剂与菌株联合处理1个月后,H70+N的DDT降解率最高,可达63.53%;生物表面活性剂-降解菌处理以RL20+N的DDT降解率最高,可达42.32%。随着处理时间延长,表面活性剂与菌株联合处理土壤中DDT降解率的增幅逐渐下降。在处理5个月后,混合表面活性剂-降解菌的处理中以H70+N的DDT降解率最高,可达63.98%;生物表面活性剂-降解菌的处理中以RL20+N的DDT降解率最高,可达45.64%;混合表面活性剂-降解菌的处理效果略优于生物表面活性剂+菌,其中H70+N的处理效果最好,为63.98%。

利用白菜修复污灌区重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术

以沈阳张士灌区重金属污染土壤为修复对象,采用盆栽试验,研究了乙二胺四乙酸(EDTA)对白菜富集重金属及其生长状况的影响.结果表明,EDTA能够提高白菜对土壤中Cu、Cd、Pb和Zn的植物提取效率.受EDTA与不同重金属络合能力的影响,EDTA辅助提取Cd和Zn的有效施加量高于提取Cu和Pb的有效施加量,其对Cu、Pb和Cd、Zn的有效施加质量摩尔浓度分别为3mmol·kg-1和5mmol·kg-1,植物提取效率随着EDTA施加量的增加而升高.高质量摩尔浓度EDTA的施用降低了白菜地上部的生物量,因此,在实践应用中应在植物已具有较高生物量的情况下进行EDTA的施加,从而避免因植物生长受抑制而导致的植物提取效率降低.

土霉素、镉复合污染土壤的植物-微生物强化修复效果

选用观赏性植物孔雀草(Tagetes patula)作为修复植物,对土霉素有良好降解效果的细菌(Phyllobacterium myrsinacearum)和真菌(Rhodotorula mucilaginosa)的混合菌液作为降解微生物,并辅以肥料(硫酸铵、磷酸二氢钙、氯化钾),有机酸(酒石酸、草酸、柠檬酸)和化学螯合剂(NTA和EDTA)8种强化处理,对土霉素-镉复合污染土壤进行植物微生物联合强化修复研究。结果表明,孔雀草对土壤中镉的富集量从大到小依次为硫酸铵≈氯化钾>EDTA>酒石酸>草酸>磷酸二氢钙>NTA>柠檬酸>对照。肥料处理对于降解菌降解土霉素的效果最好,其次是有机酸处理,螯合剂处理降解效果较差。综合而言,硫酸铵肥料对镉的富集和土霉素的降解效果最佳。

植物-微生物联合修复佳乐麝香与镉复合污染土壤的研究

为探讨植物-微生物联合修复佳乐麝香(HHCB)与镉(Cd)复合污染土壤技术的可行性及其相关修复土壤微生物群落多样性的变化,采用紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)与孔雀草(Tagetes patula L.)两种植物配合HHCB降解菌,对HHCB,Cd复合污染土壤进行联合修复研究,并使用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)在微观层面上进一步分析土壤微生物群落多样性的变化趋势。结果表明:孔雀草对Cd的富集效果要好于紫茉莉,且两种植物地上部分对于Cd的富集效果更好。HHCB含量的增加会导致降解菌的降解效率降低,在HHCB含量为100mg·kg-1时,最好的降解效果可达到63.58%,在HHCB含量为300mg·kg-1时,最好的降解效果达到55.3%。土壤中HHCB的含量升高,其细菌种群多样性指数呈现降低的趋势,添加Cd也会使其细菌种群多样性指数呈现降低的趋势,HHCB与Cd复合污染的细菌种群多样性指数低于HHCB与Cd单一污染的细菌种群多样性指数。研究结果为HHCB与Cd复合污染土壤的植物-微生物联合修复提供了一条比较可行的方法并为进一步研究其微生物多样性变化提供了一定的理论基础。

基于系统动力学和向量模法的亮子河流域水环境承载力评价

文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于系统动力学模型和向量模法的水环境承载力评价体系,从水资源、社会经济和水环境3个方面对水环境承载力的变化情况进行评估,并提出超载流域水环境承载能力的调控对策。结果表明,亮子河流域在2013年承载力情况最好,2015年承载力最差,2014~2018年属于轻度超载。以2018年为调整起点,4种调整方案均可以实现水环境承载力的提升。通过总结提升方案可知,提升对策应该以水资源量提高为主,社会经济指标提高为辅,兼顾提升水环境质量,可以有效的提高亮子河流域的水环境承载力整体水平。

光照、硫化和浓度效应对水环境中胞外聚合物与银离子相互作用的影响机制

本文研究了紫外光照、银离子浓度和硫化反应对水环境中胞外聚合物(EPS:用海藻酸钠模拟)与银离子交互作用的影响.紫外-可见吸收光谱结果显示,在无硫有紫外光照的条件下,EPS先把银离子转化为零价纳米银,纳米银继而聚凝生成银沉淀.银离子的初始浓度会影响生成的纳米银的稳定性,失稳速度依次为初始浓度4 mmol·L^(-1)>8 mmol·L^(-1)>2 mmol·L^(-1)>1 mmol·L^(-1).高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图表明,在有硫有紫外光照条件下,硫化反应和EPS共同作用使银离子生成硫化银和零价银两种纳米颗粒.初始银离子浓度较低(2 mmol·L^(-1)和4 mmol·L^(-1))时硫化反应有助于纳米银保持较好的稳定性;而初始银离子浓度较高(8 mmol·L^(-1))时,硫化反应会降低纳米银的稳定性.在无硫无紫外光照的条件下,EPS未能使银离子转化为纳米银,说明遮光条件会抑制EPS对银离子的还原效率.而在有硫条件下,即使遮光,银离子也会在硫离子和EPS的交互作用下转化为纳米银和纳米硫化银(除了银离子浓度为1 mmol·L^(-1)的样品).这表明硫化过程即使在黑暗环境中也能使银离子转化为纳米银.细菌可以通过胞外聚合物与银离子的相互作用,来抵御银对细胞的生态毒性.在黑暗的地下水环境中,EPS的还原能力弱于有光照的地表水(湖泊河流)环境,细菌更容易受到银的抑制;但地下水中若存在硫化物,硫化反应可以协助细菌的胞外聚合物将银离子转化为颗粒态甚至使其沉淀,从而增强EPS对细菌的保护效果.

牛粪生物炭与氮肥复施对PAEs污染土壤修复研究

为探究牛粪生物炭与氮肥复施对土壤中邻苯二甲酸酯(PAEs)降解效果及生物有效性影响,该研究以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)污染土壤为研究对象,通过以牛粪为原料制备的生物炭与氮肥复施,进行土壤中PAEs降解的应用条件及生物有效性影响研究。结果表明:当牛粪生物炭与氮肥复施比例为2.5,土壤初始pH为8,土壤温度为30℃,降解时间为150 d时,土壤中DMP和DEP降解效果最佳,降解率分别为87.84%和90.63%。牛粪生物炭与氮肥复施能够抑制土壤中PAEs的迁移转化,抑制小麦根部中PAEs向叶部的传输。当牛粪生物炭与氮肥复施比例为2.5时,小麦及种植小麦土壤中PAEs的含量最低。

山蒿根系抗旱性能及其生态修复应用潜力初探

为揭示山蒿抗旱性能及其生态修复应用潜力,采用室内盆栽实验的方法,研究干旱胁迫下山蒿根系形态、活力、可溶性糖的变化响应。结果表明:在一定范围内,随着干旱胁迫程度的加大,根系各根序伸长长度均增加,伸长长度顺序为根序2>根序1>根序3;根系活力随着干旱程度的加大而增加;根系蔗糖、葡萄糖含量随着干旱胁迫程度的增加而减少,果糖的变化不明显。山蒿根系伸长生长、生理生化的变化是对干旱胁迫的适应,结合野外生长状态和抗干扰性观测,认为山蒿可作为一种有潜力的生态修复应用抗旱植物,建议进一步开展深入研究。

甬江流域水质时空及污染物通量变化趋势分析

甬江作为宁波市“母亲河”,随着城市快速发展,人类活动范围扩大,甬江流域水质状况不断受外界干扰,水质现状及污染物通量变化备受关注。通过水质、水量、污染物通量数据,研究甬江流域近六年的水质污染浓度、时空分布的变化趋势,及近四年的水量、污染物通量的变化趋势及原因。结果表明:甬江流域2016~2021年整体总氮污染严重,但除西南区域均有改善趋势;总磷、化学需氧量、高锰酸盐浓度月均值与水量密切相关,氨氮浓度月均值受面源、点源综合污染影响,而三江口断面为甬江流域水质污染情况最为严重区域。结合水质指标和通量对甬江流域进行针对性管理通过依据。

抗性DNA在水土环境中的迁移归趋与水平转移

抗性基因是与抗生素的滥用密切关联的一种新型环境污染物.DNA作为抗性基因的载体,其在环境中的赋存、迁移与水平转移对于环境中抗药性的传播十分重要.基于文献,本文针对与抗药性传播密切关联的各个环节,系统讨论了环境因子对DNA分子的损伤、保护和修复等影响DNA的赋存与归趋的机制,DNA吸附、解吸与迁移等影响其在环境中移动性的机制,以及水平转移等引发细菌产生抗药性的机制.文末提出了值得进一步研究的科学问题.

甬江流域氮磷营养盐时空分布特征及与土地利用类型关系

为全面、详细了解土地利用类型对甬江流域氮磷营养盐的影响,分析了不同水期氮磷营养盐的时空分布特征,并研究土地利用类型面积占比与氮磷营养盐的关系。结果表明:(1)甬江流域氮污染水平较重,磷污染水平较轻,氮营养盐浓度表现为枯水期高于丰水期,而磷营养盐浓度丰水期高于枯水期。(2)建设用地面积占比与溶解态总氮(DTN)、总磷(TP)有正相关关系,林地面积占比与硝酸盐氮、TP、DTN有负相关关系。(3)建议根据不同河段的土地利用类型面积占比差异考虑不同防治策略,姚江及甬江干流流域应增加绿化用地面积,加强对建设用地点源废水排污控制;奉化江流域应加强化肥农药控制,实施“林地+”模式。

微塑料与Cd交互作用对小麦种子发芽的生态毒性研究

为探究微塑料、重金属以及二者的交互作用对农作物种子生长特性的影响,选取小麦(Triticum aestivum L)为实验对象,开展土壤中微塑料聚乙烯(mPE)和聚丙烯(mPP)(0,10,50,100,200,500,1000,5000和10000mg/kg)与重金属镉(Cd)(0,1和5mg/kg)单一及复合污染对种子萌发的影响研究.结果表明,在本实验所设定的条件下,单一Cd污染对小麦种子萌发特性的影响表现为“低促高抑”规律,小麦种子的根长与芽长随着Cd浓度提升均呈抑制趋势.在单一微塑料污染条件下,m PE对小麦种子的发芽率基本表现为“低抑中促高抑”的规律,mPP对小麦种子发芽率的影响为“低促高抑”.微塑料和Cd复合污染的实验结果表明,与单一微塑料污染对照组相比,微塑料和Cd复合污染会促进小麦根与芽的生长,相比于mPE,复合污染下的m PP对于小麦根长与芽长的促进程度更大,且浓度范围较广(0~1000mg/kg).在Cd浓度为1mg/kg(Cd1)时m PE复合污染的小麦根长、芽长大于Cd浓度为5mg/kg(Cd5)情况下m PE复合污染的长度.在Cd1条件下m PP复合污染的小麦根长、芽长小于Cd5情况下m PP复合污染的长度,微塑料与Cd的复合污染对于芽的影响大于对根的影响.微塑料-Cd复合效应对小麦种子发芽、根长和芽长的影响总体上表现为促进作用,在一定程度上缓解了单一污染物的毒害作用.

城市扩张与集约农业背景下浅层地下水重金属污染特征空间分析

地下水是城乡结合部和农村地区的重要饮用水源之一,城市的扩张和农业集约经营对地下水的影响日益明显。本文以典型区—沈阳沈北新区为例,以地下水重金属为评价指标,采用经典统计和地统计的方法,分析城乡交错地区地下水污染程度和空间分异性特征,旨在为类似地区土地利用规划和地下水环境管理提供科学依据。结果显示:Fe、Mn超标率较高,分布范围较广;Cd、Hg分布集中,受城镇化的影响较为明显;Pb与集中养殖产业分布关系密切;As的分布与当地化工企业有关;Fe、Mn空间变异性强,空间异质性主要受自然条件等结构性因素控制;Cd、Pb、Hg空间变异性中等,As空间变异性弱,Cd、Pb、Hg、As这四种元素空间异质性的形成主要受人为活动等随机因素的影响;初步发现Fe和Mn,Mn和As有相似的来源。

彗星实验技术在不同细胞DNA损伤检测中的应用

文章对彗星实验在不同真核生物细胞DNA损伤中的应用进行了总结,并介绍了基于彗星实验对植物、动物、人体细胞损伤的研究成果,同时也对彗星实验的应用范围、发展趋势和前景做出了展望。

基于CiteSpace的生态安全格局研究进展

生态安全格局自上世纪九十年代中期以来成为区域景观设计和国土规划等领域生态建设和环境保护研究的热点,众多著名科技期刊和学者开始关注这个领域,取得了大量研究成果,但在理论、方法创新和应用方向等方面的系统总结还较为缺乏。基于CiteSpace软件,以CNKI与WOS数据库中最新的378篇生态安全格局相关文献为研究对象,对国内外生态安全格局研究现状及发展态势进行总结和讨论,旨在为生态安全格局构建理论研究与工程实践提供借鉴。研究发现,2014年以后为国内外研究的蓬勃发展期,此阶段发表的文献成果呈指数增长,占到截至2021年8月10日全部检索文献的77.8%。生态安全格局研究的学科主要为资源环境领域的环境科学和生态学,占比达到44.37%。国际期刊Landscape Urban Plan为被引频次最高期刊,国内期刊《生态学报》具有较高的影响力,共引频次分别达到57和45。国内外高被引文献作者大多为中国学者,中国学者在此领域作出了较大的贡献。生态廊道和生态网络始终是区域生态安全格局构建研究中的热点。未来,丰富生态安全格局识别的方法、生态安全格局的尺度效应、具有生态韧性的弹性网络构建是有待深入探讨的主题。基于关键生态过程,综合考虑生态、经济和社会效益的多目标,社会-文化-生态系统耦合的生态安全格局构建与优化,服务于国家重大生态建设发展战略等理论和方法的进一步创新是生态安全格局研究可持续发展的重点方向。

固体废弃物处理与处置虚拟仿真实验教学的设计与实践

结合过程模拟仿真技术,构建环境工程专业虚拟仿真实验教学体系,以固废综合仿真实验为例,阐述了该仿真实验体系情景设计、设计型实验设计、结果分析讨论及考核体系.具体分为构思工艺路线、设计计算、构建工艺流程、运行与调试仿真实验、故障排查与调整、总结设计过程、撰写与提交实验报告7部分;并对沈阳大学环境工程专业仿真教学成效进行了分析,虚拟仿真实验的开设有助于提升学生独立分析和解决复杂环境工程问题能力.学生的科研素养、应用能力、创新能力逐渐得到增强.

土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究进展

有机物-重金属复合污染物及其与土壤环境因子间的作用具有普遍性和多样性,其生物有效性与单一组分污染不同,单一污染理论常常无法解决复合污染问题。基于土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究现状,从生物有效性变化类型、机制及影响因素3个方面,综述土壤有机物-重金属复合污染的生物有效性研究进展,并提出该领域研究中的不足和展望。