为探究亚青会期间南京奥体中心附近大气PM_2.5中重金属来源及潜在的健康风险,于2013年8月3~28日对PM_2.5中重金属元素V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb进行了观测分析.结果表明:受亚青会污染源调控和气象要素影响,亚青会前、中、后不同时期重金属浓度存在差异,亚青会期间各重金属的浓度均值低于亚青会前期.富集因子分析显示Cu、Zn、Cd、Sn、Sb和Pb为重度富集元素,污染程度为Cd > Cu > Zn > Pb > Sb > Sn.聚类分析表明工业排放、燃煤、道路尘和机动车尾气排放是这些重金属的主要来源.亚青会期间,PM_2.5中各重金属通过呼吸途径对运动员造成的非致癌风险均小于1,5种致癌重金属的风险指数均低于致癌风险阈值范围.

提出了一种新的PM_2.5源成分谱拟合组分选择模型,在充分考虑拟合过程的物理意义的基础上,采用聚类正确率作为组分选择的依据.实验验证,该模型能够准确获取较好的拟合主组分,相比与经验选或者手动盲选所得拟合结果,我们提出的模型将成功拟合(误差范围在0~0.05之间)的比例由40%提升到83%.

根据2013~2014年北京市NO₂监测数据,对比分析了全年及重污染日NO₂时空分布特征.结果表明:2013年NO₂平均浓度为56μg/m³,2014年北京市NO₂年均浓度为56.7μg/m³.年均及重污染日NO₂月均浓度均呈波浪型分布,日变化呈双峰型分布;空间分布上北部及西部山区NO₂浓度明显低于中心城区及南部地区. NO₂浓度与PM_2.5、CO、NO呈正相关关系,与O₃、OX无明显相关性;全年NO₂光解速率峰值平均在0.105/min左右,重污染日光解速率峰值平均在0.026/min左右;全年及重污染期间,氮氧化速率分别为0.142±0.061、0.190±0.036;高浓度NO₂既有利于O₃生成,又对重污染的形成起到了促进作用;重污染日特定条件下北京市NO₂的两种转化机制以转化为NO₃^-过程为主导.经计算2000~2014年北京市机动车的保有量与NO₂浓度的相关系数R为-0.84,机动车NO_x排放量对北京市NO₂浓度的变化有显著的影响.

从污染物浓度的时间变化、空间分布以及大气污染类型等方面,对2013~2014年北京大气重污染过程进行了分析,并初步探讨其影响因素.结果表明:2013~2014年北京共出现大气重污染105d,重污染频率为14.4%.其中,首要污染物为PM_2.5的天数为103d,首要污染物为PM₁₀和O₃各有1d;冬半年重污染天数占全年的76.2%.重污染气象要素特征主要表现为风速小、湿度高、能见度低.重污染日PM_2.5/PM₁₀浓度比值为91.3%,明显高于全年平均水平,表明重污染时颗粒物以细颗粒物为主.北京大气重污染区域分布表现为南高北低,平原高、山区低的总体特征,交通站重污染天数普遍高于市区其它站点.北京大气重污染主要表现为积累型、光化学型、沙尘型以及复合型等类别;其中积累型大气重污染往往伴有区域污染水平的整体升高,PM_2.5组分中NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺等水溶性二次离子的浓度增幅最为明显;O₃污染在近两年有加重的趋势.

于2014年8月和12月,选择北京某城市混合功能区,分别手工采集一个月的环境空气PM_2.5样品,实验室方法测定滤膜中的元素碳/有机碳、9种可溶性离子、16种无机元素等20余种化学组分,采用CMB模型对夏冬两季PM_2.5来源进行分析.结果表明,夏季PM_2.5日均质量浓度为73μg/m³,低于《环境空气质量标准》,而冬季平均值为111μg/m³,高于夏季和标准限值.冬季OC和EC浓度均高于夏季,且OC/EC比值升高,OC和EC呈线性相关,提示二者有相同来源.NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺是北京混合功能区3种主要可溶性离子,且夏季生成量较高;冬季Cl^-显著升高与燃煤排放有关.Si、Ti、Fe、Zn、Al等元素质量浓度在0.1~10μg/m³浓度水平,Pb、Cu、Mn、Cr、Ba、Sb等在10~10²ng/m³浓度水平,V、Ni、Co、Mo、Cd等在0.1~10ng/m³浓度水平.且冬季各个元素浓度均高于夏季.CMB模型初步解析结果表明,夏季和冬季颗粒物的来源变化明显,夏季二次硫酸盐、机动车和二次硝酸盐贡献率居前三位,而冬季则为燃煤、机动车和扬尘.

基于利用烟气余热的污泥低温干化技术,通过模拟试验和结合工程实践,首次分析研究了污泥对烟气中颗粒物的去除作用及其影响因素.结果表明,被试的四种污泥对烟气中PM_2.5、PM₁₀和TSP的去除率分别为18%~42%、32%~55%和39%~62%,污泥对烟气中PM_2.5去除率的大小与污泥的细微结构和有机质含量相关联,烟气中颗粒物的去除率随污泥堆积密度和污泥含水率的增加而增加,随污泥粒度的增加而减少,污泥粒径变小时,污泥中水分更容易蒸发成微小水滴,有利于烟气中的细小颗粒物被吸附和凝结.

采用两组平行SBR反应器,R1反应器投加颗粒活性炭,R2反应器不投加,其他运行参数保持一致.在常规生活污水中投加氨氮作为进水,研究颗粒活性炭对亚硝化颗粒污泥形成的影响.结果表明,在颗粒形成初期,投加的颗粒活性炭作为初始晶核,节约了小颗粒的形成时间,R1反应器仅22d便实现污泥颗粒化,而R2反应器运行38d才形成颗粒;同时,在整个运行阶段,R1反应器中的胞外聚合物(EPS)含量,尤其是其中的蛋白质(protein, PN)含量,明显高于R2反应器的,进一步证实颗粒活性炭的投加有利于亚硝化颗粒污泥的快速形成.除此之外,R1反应器中的氨氧化率和亚硝化率相对较高,且波动幅度小,表明颗粒活性炭的投加有助于维持亚硝化颗粒污泥处理效果的稳定性.

以实际城市污水为对象,研究了低温(11~15℃)对处理量约为45m³/d的AAO-曝气生物滤池(BAF)典型双污泥脱氮除磷系统的影响.研究发现,本系统的硝化在受到低温抑制后会在短时间内恢复,而同样环境条件下运行的某水厂AAO系统的硝化却一直受低温抑制.AAO-BAF系统硝化受抑制期间,其缺氧段反硝化吸磷的总量减少,缺氧末段TP浓度从1上升至4mg/L左右,但系统的好氧段可继续完成这部分剩余P的去除.批次试验发现,硝化菌停留时间的长短差异是本系统与AAO系统硝化产生差距的主要原因.在11、16、21、27和32℃下,本系统中活性污泥的厌氧释磷速率分别为6.745、8.378、13.218、11.513、9.726mgTP/(h·gMLSS);缺氧反应过程中P去除速率分别为1.668、1.892、2.496、2.835、2.976mgTP/(h·gMLSS),NO₃^--N的去除速率分别为0.786、1.112、1.761、2.614、3.464mgNO₃^--N/(h·gMLSS).

采用紫外光(UV)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系可有效地氧化降解4-氯-2-硝基酚(4C2NP).考察了溶液pH值、底物初始浓度、PMS初始浓度和氯离子、硝酸根离子初始浓度对4C2NP降解效果的影响.在pH2~5时,体系中4C2NP的降解速率并未出现显著差异;随着pH值升高至近中性,其降解过程受到一定程度抑制.初始底物浓度和PMS浓度与体系中4C2NP的降解速率分别呈现负、正相关关系.外加氯离子对4C2NP降解呈现出双重作用,而硝酸盐离子对4C2NP降解抑制作用不显著.脱氯和脱硝过程是4C2NP主要的降解途径.被释放的氯离子会通过自由基反应进行再氯化过程,而脱落的硝基会很快被氧化生成稳定的硝酸盐,从而抑制了硝基的循环过程.最后,根据中间产物推断了4C2NP降解过程的反应机理.

为探明玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中无机氮的吸附性能,研究了其对NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N的吸附动力学过程;并用等温吸附模型对NH₄⁺-N和NO₃^--N的吸附过程进行拟合,探讨制得生物炭对无机氮的吸附机理.结果表明,400℃和600℃制得玉米秸秆和玉米芯生物炭均呈碱性,表现为400℃ < 600℃;同种原材料,与400℃制得生物炭相比,600℃制得生物炭碱性含氧官能团数量较多,而酸性含氧官能团数量较少.400℃制得生物炭对NH₄⁺-N的吸附能力较强(玉米秸秆和玉米芯生物炭的平衡吸附量分别为4.22和4.09mg/g);而600℃制得生物炭对NO₃^--N和NO₂^--N的吸附能力较强(玉米秸秆和玉米芯生物炭对NO₃^--N的平衡吸附量分别为0.73和0.63mg/g;对NO₂^--N的平衡吸附量分别为0.55和0.35mg/g).与NO₃^--N和NO₂^--N相比,玉米秸秆和玉米芯生物炭对NH₄⁺-N的吸附能力更强,4种生物炭对NH₄⁺-N的平衡吸附量是NO₃^--N/NO₂^--N的4.29~20.2倍.等温吸附模型拟合研究表明,玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中NH₄⁺-N和NO₃^--N的吸附过程均可用Freundlich模型描述,其在生物炭表面的吸附是多分子层吸附.

为净化低温(5~6℃)高铁高锰这种地下水质,通过水厂实地滤柱实验表明,在该种水质下,适当调整工艺运行的参数能够快速富集铁锰氧化微生物,在120d左右实现生物除铁除锰工艺的快速启动和稳定运行;滤柱启动过程中,对滤层厚度进行了优化,1500mm厚新滤料在启动过程中会导致出水锰超标,而800mm厚成熟生物滤层在6~8m/h滤速下,可完成对铁、锰的深度去除;在此条件下,进行滤速探求的实验研究,最高滤速可达到16.5m/h保证出水铁锰合格,并给出了相应的反冲参数.

为有效处理高氨氮、低C/N比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)的处理效果.研究表明,对于COD、NH₄⁺-N和TN分别为160-359、253-298和317-374mg/L的养猪废水,在(25±1)℃和表面水力负荷为0.2m³/m²·d条件下,系统可在30d启动成功并达到稳定运行,其COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到61.7%、85%和36.3%左右.分析表明,WFSI中同时存在异养反硝化和厌氧氨氧化等多种生物脱氮机制,其中厌氧氨氧化的脱氮贡献可达去除总氮的42.3%以上.

在延时厌氧(3h)/低氧(2.5h,溶解氧0.5~1.0mg/L)条件下运行的富集聚磷菌的同步硝化反硝化(SNDPR)系统中,以城市生活污水为处理对象,研究了不同厌氧时间(3.5,3,2,1.5h)对系统内碳源贮存以及脱氮除磷效果的影响.试验结果表明:厌氧时间为3.5h,反应器脱氮效果最好.厌氧时间为3h时,反应器除磷效果最好,出水PO₄^3-浓度为0.35mg/L.厌氧时间从1.5h逐渐上升到3.5h时,厌氧末贮存的聚羟基脂肪酸-PHAs的量也随之增加;当厌氧时间从3h升至3.5h时,释P量反而下降,出水P浓度反而升高.这说明增加厌氧时间有利于强化内碳源贮存,但过长的厌氧时间反而不利聚磷菌种群的富集.运行51个周期之后在厌氧时间为1.5h和2h的反应器内出现非丝状菌膨胀;反应周期内pH值的变化曲线可以作为反应各个过程的指示参数.

基于前期选择的廉价热处理富钙凹土为依据,通过向底泥中添加不同比例的热处理富钙凹土,研究材料添加后底泥对磷的吸附及对底泥磷的转化特征.结果表明,添加材料后会显著增强底泥对磷的固持能力和吸附速率,其中5%~20%的材料添加会增加底泥的磷最大吸附量1.5~2.0倍,吸附速率增加1.7~3.7倍.材料添加后的底泥具有较强的抗干扰能力,其中pH值、NO₃^-以及HCO₃^-对磷吸附的干扰作用明显减弱,而SO₄^2-和SiO₃^2-依然会对添加材料底泥产生较大的影响.磷形态分析表明,材料添加可以将可移动磷转化为Al-P和Ca-P,增加了底泥中惰性磷的比例,由此会显著降低底泥磷向上覆水体的释放.以上研究结果表明,热处理富钙凹土是湖泊富营养化控制的一种有效材料,可以用于底泥磷释放的控制.

为探究运行温度与活性污泥沉降性能之间的关系,采用5个带有自控设备的序批式反应器考察了不同的运行温度(15,20,25,30和35℃)对活性污泥沉降性能及微生物种群结构的影响.结果表明,采用短时进水,由于运行温度对污泥沉降性能的影响远远弱于底物浓度的影响,且系统中的优势丝状菌以Type 0041和Type 0092为主,所以5个系统均未发生污泥膨胀现象;采用长时进水,5个系统均发生了丝状膨胀现象,温度与低底物浓度的相互作用导致污泥的SVI值随运行温度(15~30℃)的增加而升高,而运行温度为35℃时污泥的SVI值要低于30℃的情况.同时不同的运行温度下污泥胞内胞外贮存特性及优势丝状菌的种类差异较大.

在新疆焉耆盆地平原区采集了42组地下水样品和10组地表水样品,首次将有机污染物纳入检测项目,检测有机污染物共计39项.对所有水样测试结果的统计显示:焉耆盆地平原区地下水中检出的有机污染物共有 3 种,分别是三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和1,2-二氯苯,检出率分别为30.95%、2.38%和2.38%,检出的三项有机污染物含量均低于饮用水标准.通过多介质污染评价系统进行有机污染评价,各有机污染物检出点不会对环境造成明显危害.在焉耆盆地平原区不同的土地利用类型有机污染物检出率不同,检出率为牧草地 > 耕地 > 建设用地;检出的14组地下水有机污染物大部分分布在包气带岩性为亚黏土与亚砂土区域,其余分布在包气带岩性为砂砾石区域;地表水采样点中只有B03(开都河)检测出微量的三氯甲烷,地下水中检出的有机污染物不是来自于地表水的补给.

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg, NO₃^--N为水体无机氮的主要存在形态,NH₄⁺-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH₄⁺-N为-188.08~329.45mg/(m²·h),均值为13.05mg/(m²·h);NO₃^--N为-118.68~42.86mg/(m²·h),均值-28.09mg/(m²·h);NO₂^--N为-18.37~-4.81mg/(m²·h);均值-8.22mg/(m²·h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m²·h),均值1.34mg/(m²·h). NH₄⁺-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH₄⁺-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口 > 上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.

利用平行因子分析和主成分分析方法,结合紫外吸收光谱与三维荧光光谱技术,研究了典型城市纳污河流-河北洨河水体有色溶解有机物(CDOM)的来源及随季节和空间变化特征,探讨了水体CDOM与水质指标间关系.结果表明:洨河水体CDOM主要为新近微生物源产生,受人类活动影响较大.CDOM浓度在时间变化上表现为春夏(2、5月)低,而秋冬(8、11月)高,从上游至下游呈现先升高再降低变化特征.荧光鉴别出的4种组分:组分1(类富里酸),组分2(类腐殖酸)及组分3(类胡敏酸)为类腐殖质,组分4为类蛋白物质.不同季节各组分来源及分布存在差异,除夏季外其他季节水体类蛋白与类腐殖质来源相似,尤其与类胡敏酸组分;类蛋白组分在各季节分布变化显著,冬春含量相对较高.洨河水体荧光物质与氨氮、亚硝氮具有共同来源,其中类腐殖质对COD贡献较为明显.采用光谱分析法并结合平行因子、主成分分析及聚类分析方法可识别污染源空间分布,揭示河体CDOM随季节变化规律.

以发展黄东海富营养化现场快速监测技术为目的,选取有色溶解有机物(CDOM)特征吸收系数a_CDOM(255)、a_CDOM(355)、a_CDOM(455)及能现场实时监测的浊度(Tur)、叶绿素a(Chl a)、溶氧(DO)等水质参数,以TRIX值为参照,利用支持向量机建立了近海富营养化快速评价技术.建立的支持向量机模型最优惩罚参数C=45.3,最优核函数参数g=0.7,对训练集分类准确率为92.5%,交叉验证准确率为91.8%,验证集分类准确率为85.0%.结果表明:基于CDOM吸收系数及DO、Chl a、Tur建立的近海富营养化快速评价技术能够准确的对近海富营养化状态进行评估,可为近海富营养化的现场快速监测提供技术支持.

采集分析了中国东海28个表层沉积物和7个柱状沉积物.结果表明,东海表层沉积物中除BDE-209外∑PBDEs的浓度范围为0.20~2.09ng/g dw,BDE-209的浓度范围为0.57~2.87ng/g dw,在总PBDEs中所占浓度百分比为57.9%~76.7%;接下来分别是BDE-99和BDE-47,所占比例分别为11.7%~21.5%和7.1%~17.4%.表层沉积物中PBDEs分布呈现出(离海岸线)由近及远浓度越来越低的趋势,由北到南浓度上升的趋势.东海柱状沉积物中PBDEs浓度随着深度加深呈现出先上升后下降的趋势,很好的反映出了PBDEs在中国大陆的使用历史和现状.表层沉积物TOC含量在0.54%~0.88%之间,柱状沉积物TOC的含量在0.62%~0.88%之间,而且不管是表层沉积物(R²=0.723,P < 0.01)还是柱状沉积物(R²=0.595, P < 0.01),PBDEs浓度和TOC含量之间有较强的线性关系,表明沉积物中TOC含量是影响PBDEs分布的一个重要因素.

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.

采集黄海表层海水样品,在模拟太阳光照射条件下研究二甲基硫(DMS)在UVB(280、295和305nm)、UVA(320、345和395nm)和可见光(435和495nm)8个不同波段下的光化学氧化动力学行为,并探讨其对二甲亚砜(DMSO)生成的贡献率.研究结果表明,DMS光氧化过程均符合一级反应动力学方程,在UVB、UVA和可见光波段的光氧化速率常数分别为2.71~5.52、2.23~4.09和1.5~2.65d^-1.同一样品UVB波段下DMS的氧化速率明显大于UVA和可见光波段下的速率,且在280nm下最大.随着光照时间的增长,海水样品中DMS浓度与有色溶解有机物(CDOM)的光谱吸收系数(α(355))表现出明显的负相关性,表明CDOM吸光特性对DMS的光氧化过程有明显影响.此外,8个不同波段下DMS光氧化向DMSO的转化率在20.0%-31.9%范围之间,其中在280nm下达到最大值.

通过间歇实验,探究了温度(25,35,45,55℃)对餐厨垃圾接种酵母菌和醋酸菌后产乙酸和挥发性脂肪酸的影响.结果表明,控制温度在25℃时,发酵液中乙酸浓度远高于35、45和55℃,发酵8d后,乙酸的产量最大,达到0.59g/L;最大的VFA浓度在25℃下获得,达34.49g/L.VFA中以乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生.随温度的逐渐升高,TS和VS去除率先上升后下降,在35℃时,发酵底物餐厨垃圾的TS和VS去除率最高,为30%和60%左右.

调查测试福建省武夷山市60个茶园6个土类120个土层的土壤酸度指标,分析茶园土壤酸度特征,结果表明:福建省武夷山市茶园0~20cm土层土壤平均pH值为4.52,其中pH < 4.5的重度酸化土壤占总调查样本的55.00%;20~40cm土层土壤平均pH值为4.52,pH < 4.5占53.33%;茶园红壤、紫色土、粗骨土0~20cm、20~40cm土层土壤平均pH值均低于4.5,茶园土壤酸化严重.总体上茶园土壤中交换性Al³⁺的数量和相对比例随交换性酸总量增加而增大,交换性H⁺的相对比例则呈相反的变化特征,交换性Al³⁺占交换性酸的比例为76.67%~98.40%;茶园土壤pH值与交换性酸、H⁺和Al³⁺均呈极显著的负相关关系,相关系数分别为-0.61、-0.46和-0.59.茶园土壤酸碱缓冲性能随着土壤pH值的降低呈现下降趋势;总体上茶园土壤pH值与盐基饱和度呈极显著正相关关系, 土壤pH值与盐基饱和度的正相关主要受到交换性Ca²⁺、Mg²⁺饱和度的制约.但不同土壤类型表现不一,体现了茶园土壤酸度的复杂性、多样性.

采用室内培养试验,研究了硝磺草酮对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响.结果表明,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随硝磺草酮浓度增加呈现先增加后降低的趋势,但比对照处理都有所升高,分别增加了22.6%~41.0%和3.4%~54.2%,且在硝磺草酮浓度为50mg/kg时达到最大.与之相反,尿酶活性则降低了12.0%~18.6%,但差异性不明显(P > 0.05).施用一定浓度的硝磺草酮激活了土壤微生物活性,微生物群落丰富度、均匀性和多样性都呈增长趋势,单孔的平均颜色变化率(AWCD)值和利用速率均随硝磺草酮浓度增加而增大,微生物群落对碳水化合物类、氨基酸类、多聚物类、羧酸类、胺类和酚酸类利用率整体上均有所提高,与对照相比,最大增幅分别达到5.3、1.0、4.4、3.2、0.2和6.8倍,但不同浓度硝磺草酮处理下土壤微生物在利用碳源的类型上是存在一定的差异.

以一次性添加木炭、石灰和磷灰石稳定化修复4年后的土壤为研究对象,探讨了土壤中铜镉有效性和土壤微生物群落结构的变化.结果表明,3种改良剂的添加提高了土壤pH值,降低了土壤交换性酸和交换性铝的含量,使铜镉由活性态向非活性态和潜在活性态转化,其中磷灰石和石灰的处理效果优于木炭处理; Biolog测试发现,培养192h,木炭、石灰和磷灰石处理土壤AWCD值(0.61、0.76和0.70)分别是对照的1.33、1.65和1.52倍;且Shannon和McIntosh指数均较对照有所提高,表现为:石灰 > 磷灰石 > 木炭,表明改良剂处理后增加了土壤微生物对碳源的利用能力,提高了其功能多样性.PCR-DGGE分析结果显示,改良剂处理后土壤细菌优势群的数量显著增加,木炭、石灰和磷灰石处理Shannon指数分别比对照提高了0.22、0.39和0.24.相关性分析表明,土壤酸度和重金属有效性是影响稳定化修复重金属污染土壤细菌结构多样性差异的主要因素.

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.

在嵊州农产品产地共采集94对土壤-水稻样品,研究重金属在土壤-水稻系统的污染特征及空间异质性.结果表明,土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.20、28.64、27.03、38.51和98.74mg/kg,与背景值相比较,这些重金属在研究区均有不同程度的累积,局部污染严重,但是水稻重金属没有超过国家规定的食品安全标准,仍处于安全水平.土壤重金属Cd、Cu、Ni、Pb和Zn都属于中等程度变异,其变异系数分别为45.00%、46.65%、81.54%、18.07%、32.47%.地统计学和局部Moran's I指数结果可识别出这五个重金属的污染分布情况.土壤Cd、Cu、Ni和Zn的空间分布较为相似,基本为东西部含量较低,中部较高,这与工业活动和其他的人为活动有关.土壤-水稻系统重金属的迁移、吸收主要受土壤重金属含量和土壤理化性状的影响.从长远来看,重金属污染对当地生态和居民健康仍有潜在的威胁.

在实验室条件下评估了烟气脱硫石膏不同施用量(0、5、10、25和50g/kg)对上海南汇滩涂盐碱土化学性质及对植物生长的影响.结果表明,施加适量烟气脱硫石膏可以降低滩涂土壤盐碱性,促进供试植物生长.与空白处理相比,烟气脱硫石膏施用量为25g/kg时,土壤pH和碱化度(ESP)分别显著降低5.45%和61.5%;可溶性Cl^-和CO₃^2-+HCO₃-含量分别显著降低33.0%和22.7%;可溶性Ca²⁺和SO₄^2-含量分别显著增加85.1%和96.3%(P < 0.05).试验还发现,施用量为25g/kg时土壤有机质和速效磷含量分别降低17.5%和54.0%,土壤速效钾含量提高39.5%.随烟气脱硫石膏施用量增加,番茄的果实鲜重、根鲜重和株茎的增加量分别高达144%、54.3%和9.53%;黑麦草的植株鲜重和根鲜重增加量分别高达46.6%和17.0%.但过量烟气脱硫石膏(如50g/kg)明显对植物生长不利.因此,25g/kg可推荐为改良滨海滩涂盐碱土及促进植物生长适宜和安全的烟气脱硫石膏施用量.

为开发降解纤维素产丁酸菌的种子资源,从牛粪、猪粪堆肥、玉米地土壤和腐木混合物的富集样品中分离得到一株厌氧降解纤维素产丁酸菌.该菌株细胞呈杆状,长7.1~9.1μm,直径1.2μm左右,经鉴定为丁酸梭菌(Clostridium butyricum),命名为C. Butyricum DCB.在35℃条件下,菌株DCB在纤维二糖液体培养基中的最大比生长速率为0.6536h^-1,世代时间为1.06h,纤维二糖降解速率为0.1g/(L·h),丁酸生成速率为0.06g/(L·h).该菌株利用纤维素发酵产丁酸的转化率高达0.23g/g,具有良好的开发前景.

为了分离贫营养好氧反硝化菌,研究其系统发育地位和脱氮特性,以期为微污染水库水体生物修复提供依据.从水库底层沉积物中,采用改良的富集驯化方法分离好氧反硝化菌,通过N-J法进行系统发育分析以及选择培养基研究其脱氮特性.初筛分离出196株好氧反硝化菌,其中14株为高效菌株(ZHF2、ZHF3、ZHF5、ZHF6、ZHF8、ZMF2、ZMF5、ZMF6、N299、G107、81Y、SF9、SF18和SXF14).经形态学,生理生化,和16S rRNA基因序列分析,ZHF3、ZHF5、ZHF6、ZMF2、G107、81Y、SF18和SXF14为不动杆菌(Acinetobacter sp.),ZHF2和ZHF8为新鞘脂菌属(Novosphingobium sp.),ZMF5为水杆菌属(Aquabacterium sp.),ZMF6为鞘脂单胞菌属(Sphingomonas sp.),N299为动胶杆菌属(Zoogloea sp.),SF9为代尔夫特菌属(Delftia sp.).其中菌株G107和81Y的反硝化效果最好,72h的硝氮去除率达到98.88% 和99.44%.并以G107和81Y为代表进行一系列的脱氮实验,结果显示出良好的短程反硝化、硝化和源水脱氮能力.贫营养好氧反硝化菌的分离,补充和丰富了好氧反硝化菌的种类,其高效的脱氮特性为低氮微污染水体的生物修复提供了技术支撑.

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对内蒙古河套灌区三种不同盐碱程度土壤(盐土,强度盐化土,轻度盐化土)不同深度(0~20cm和20~30cm)土壤细菌16S rDNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,并对土壤理化性质进行了测定.结果表明:细菌群落多样性随土壤盐碱化程度的加深而减少(轻度盐化土 > 强度盐化土 > 盐土),随土壤深度的增加而降低(细菌群落多样性0~20cm土层大于20~30cm土层).细菌Shannon-Wiener指数在轻度盐化土中最大为3.36,在强度盐化土和盐土分别为3.05和2.49.不同盐碱程度土壤以细菌相似系数聚类,分为0~20cm层与20~30cm层两大族群,土壤细菌群落Shannon-Wiener指数在0~20cm层中(盐土为3.04,强度盐化土为3.29,轻度盐化土为3.36)均大于在20~30cm层(盐土为2.49,强度盐化土为3.05,轻度盐化土为3.14).相关性分析和典范对应分析表明,土壤w(EC)、pH值、w(SOC)、w(TP)是土壤细菌群落结构多样性的显著影响因素,不同盐碱程度土壤中细菌群落的Shannon-Wiener指数与土壤w(EC)(r=-0.542,P < 0.05)、pH(r=-0.526,P < 0.05)呈显著负相关,与土壤w(SOC)(r=0.700,P < 0.01)和w(TP)(r=0.805,P < 0.01)呈极显著正相关.w(EC)和pH对盐碱土壤细菌群落结构的影响力最大. 回收DGGE图谱中20个优势条带进行测序分析,结果显示,变形菌纲(α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲和δ-变形菌纲)是盐碱土壤的主要类群.

利用鄱阳湖的原位监测数据,分析鄱阳湖水华蓝藻的分布现状及其影响因素,探索鄱阳湖水华蓝藻的源头.研究结果表明,鄱阳湖浮游植物的优势种为硅藻,蓝藻为鄱阳湖的次级优势种,蓝藻在浮游植物总生物量的比例有逐年增加的趋势.水华蓝藻的主要优势种为鱼腥藻,其次为微囊藻和浮游蓝丝藻. 鄱阳湖蓝藻水华形成初期的基本规律为水华蓝藻在营养盐浓度相对较高且水流较缓的内湾及尾闾区生长分布,在夏秋季水位较高时在水流和风的作用下向主航道输移聚集. 结合鄱阳湖水文特点,主航道的水华蓝藻聚集有可能是上游四个湖区的蓝藻向下游漂移综合作用的结果.研究成果可为控制鄱阳蓝藻水华区域风险灾害提供基础数据.

为了了解抗生素生产废水不同处理过程(厌氧生物处理和好氧生物处理)中抗药基因的行为,本文以两种四环素(土霉素、金霉素)生产废水处理系统为调查对象,采用PCR和实时定量PCR(qPCR)方法考察厌氧和好氧处理过程中常见的6种四环素抗药基因(tet(A), tet(C), tet(G), tet(Q), tet(W), tet(X))及2种转移因子(I型整合子intI1, 异常插入序列ISCR3)的丰度特征.结果表明,tet(C)在所有样品中均未检出,其它基因在所有样品中检出.四环素生产废水处理系统中,厌氧污泥中tet(A)、tet(G)、tet(X)的相对丰度(与16S rRNA基因的比值)范围为(1.25±0.16)×10^-4~(4.52±0.002)×10^-2,显著低于好氧污泥[(9.88±0.67)×10^-5~(2.70±0.29)×10^-1],而tet(Q)、tet(W)在厌氧污泥中的相对丰度为(1.66±0.03)×10^-2~(7.48±1.22)×10^-2,比好氧污泥中[(1.94±0.12)×10^-3~(2.85±0.16)×10^-2]高1个数量级;转移因子intI1和ISCR3在厌氧污泥中相对丰度范围为(1.48±0.01)×10^-3~(2.61±0.31)×10^-2,显著低于好氧污泥[(1.18±0.15)×10^-1~(8.99±0.75)×10^-1],表明厌氧处理过程中由这两种转移因子介导的水平转移潜力较小.研究表明,好氧处理促进了tet(A)、tet(G)、tet(X)的传播,但对tet(Q)和tet(W)有控制效果,而厌氧处理过程与之相反.抗药基因的分布与水平转移因子、抗药机制、群落结构有关.

基于中国与美国间生物敏感性的差异,对生物效应比(BER)技术预测我国水生生物基准值进行了研究.首先,对中美共有的且急性生物毒性数据符合3门8科的污染物进行筛选,然后,依据两国物种的敏感性与代表性建立基于不同生物组合的BER技术,最后,对不同生物组合BER技术预测水生生物急性基准值与实测基准值进行比较与分析,筛选出预测效果较好的BER技术.结果表明:共筛选出9个中美共有且毒性数据丰富的污染物(As(III)、Cr(VI)、Hg、Cu、Zn、Pb、对硫磷、毒死蜱和三丁基锡),依据本土生物毒性数据推导出该9种污染物的我国水生生物急性基准值分别为201.72、2.64、0.74、1.32、55.83、92.25、0.12、0.36和0.38μg/L.此外,在对7种生物组合方式BER技术的预测效果进行分析比较的基础上,初步提出基于同属或科的生物组合方式的BER技术可较好地对9种污染物的本土水生生物急性基准值进行预测.研究结果可为在本土生物毒性数据缺乏时充分利用现有毒性数据或进行少量毒性试验的基础上对我国水生生物急性基准值的预测提供帮助.

以淡水底栖动物河蚬(Corbicula fluminea)为受试生物,研究了淡水沉积物中重金属Cd和Cu对河蚬的12h挖洞行为和10d存活率的影响.结果表明,河蚬对加标Cd和Cu的淡水沉积物均产生了明显的规避行为.在12h挖洞行为试验中,河蚬对沉积物中Cd的污染反应比Cu更加灵敏,暴露于Cd和Cu的10mg/kg的沉积物中时,河蚬的挖洞比率分别为0.39和0.43.在10d存活率试验中,河蚬的存活率随沉积物中Cd和Cu浓度的升高而降低.在Cd加标浓度为10mg/kg的沉积物中,河蚬的存活率为93.3%,当Cd加标浓度达到300mg/kg时,河蚬存活率降为43.3%;在Cu加标浓度为10mg/kg的沉积物中,河蚬存活率为96.3%;而当Cu加标浓度达到500mg/kg时,河蚬存活率降为34.3%.加标Cd和Cu的两种淡水沉积物对河蚬的LC₅₀分别为285、690mg/kg,表明河蚬对Cd的毒性反应更加灵敏.比较河蚬的挖洞行为和存活率对重金属Cd和Cu的指示作用,挖洞行为比存活率更加快捷,对沉积物中Cd和Cu的指示作用更加明显,故在沉积物重金属污染监测中应优先考虑挖洞行为.

为了解三七中Fe、Mn、Al、Zn、Se人体微量元素的含量,并客观评价这5种微量元素对长期服用三七药品的患者的健康风险,在三七的产区及周边市县进行采样,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对三七中这5种微量元素的含量进行测定,并采用点推定和概率推定对各元素的非致癌风险危害商值(HQ)值进行评估,结果发现三七中5种微量元素的平均含量分别为1375.84,108.31,1213.62, 0.16,21.99mg/kg,表现出Al > Fe > Mn > Zn > Se的高低顺序,HQ值大小顺序为Fe > Al > Mn > Zn > Se. HQ值均小于1,提示针对各元素,一般消费者不存在非致癌健康风险.然而,Fe,Al,Mn的日摄入量分别为0.09573,0.10759,0.00832mg/(kg·d),超出了来源于药物的微量元素的经口允许摄入量,应该加以控制.对危害指数(HI)的概率推定结果显示,5.19%的三七服用者对这5种微量元素的暴露具有非致癌健康风险.

结合高分辨率遥感影像在岸边带范围提取、生态系统高精度分类、生态结构特征提取方面的优势,将景观结构指数纳入岸边带生态健康评估指标体系,从生态功能、生态结构和生态胁迫三个方面对淮河干流岸边带生态健康状况进行全面调查评估.评价结果显示,淮河干流岸边带生态健康指数低于0.3,生态健康状况总体处于较差水平,并具有明显的空间走向特征,从上游到中游呈现出生态环境状况逐渐变差、再略有改善的趋势.通过对淮河干流岸边带生态环境问题的分析,认为人类开发强度大、植被覆盖率低、自然岸线保有率低、人为干扰强度大是造成淮河干流岸边带生态健康状况较差的主要原因.

2012~2013年乌鲁木齐采用了以煤改气为主的大气环境治理措施.利用2009~2014年冬季主要污染物浓度、1993~2014年的直接辐射、能见度、霾日数据,并参考相关文献,从大气环境的化学属性、物理属性两个方面评估煤改气等工程措施对乌鲁木齐市大气环境的改善效果.结果表明, 2013~2014年两个冬季乌鲁木齐市主要污染物PM₁₀、SO₂、NO₂浓度比煤改气前期(2009~2011年冬季)各自下降了26.1%、80.2%、11.6%;细颗粒物PM_2.5中水溶性物质的总浓度比例下降了20.57%.煤改气工程前后PM_2.5中可溶性离子浓度排名前三位的均是SO₄^2-、NH₄⁺和NO₃^-,但后期SO₄^2-和NH₄⁺占据PM_2.5质量浓度比例比前期下降近一半,NO₃^-质量浓度比例变化不大.从大气物理特性来看,煤改气等工程之后乌鲁木齐冬季直接辐射量提高,且2014/2015年冬季的直接辐射量是过去23年中第二个峰值;2012/2013年冬季能见度平均增加了5.7km,是1997年以来的最大值.与上年度同期相比,增幅达35.0%;2012/2013年冬季霾日数比上年度同期减少了15d,降幅达50%.上述结果说明乌鲁木齐市的大气环境得到了一定程度的改善.

基于自上而下能源清单法,主要考虑工业、交通、建筑和人体新陈代谢这4个热源对人为热的贡献,估算了2010年浙江省68个县市的人为热排放总量.使用DMSP/OLS遥感夜间灯光数据以及阈值法提取出人为热排放的主要区域,并有效减少夜灯像元溢出效应的影响.利用夜间灯光数据和增强型植被指数(EVI)构建人居指数,基于各市县人为热排放总量与其行政区范围内人居指数累计值之间很强的相关关系建立人为热排放量空间化模型,获得了250m分辨率下浙江省2010年城市人为热通量的空间分布.结果显示浙江省各县市的平均人为热排放通量为5.5W/m²,城市高值区一般介于10~40W/m².栅格化的人为热数据可以为城市气候环境的数值模拟研究提供基础数据支持.