菲在不同性质黑炭上的吸附动力学和等温线研究

在300、500和700℃3种条件下加热木屑制备得到3种黑炭,并对其结构和组成进行了表征。通过吸附动力学实验和平衡吸附实验,研究了菲在这些黑炭样品上的吸附动力学和平衡吸附,分别应用拟一阶、拟二阶和叶洛维奇3种动力学模型及Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合。结果表明,菲在黑炭样品上的吸附可以分为极快吸附、快吸附和慢吸附3个阶段,拟一阶动力学和叶洛维奇动力学方程仅能对菲在黑炭上吸附动力学的某个阶段拟合较好,而拟二阶动力学模型可较好地拟合菲的整体吸附动力学过程。说明菲在黑炭上的吸附由多个过程控制,水膜扩散、吸附剂颗粒表面扩散和吸附剂内部微孔扩散等多个过程导致了其吸附动力学的复杂性。在快吸附阶段,菲在各个黑炭上吸附动力学的差异,主要受黑炭疏水性影响。Freundlich模型对吸附等温数据的拟合结果进一步证实,多环芳烃菲在黑炭样品上的吸附受多种机制影响。     

木糖氧化无色杆菌反硝化亚种细菌的分离鉴定及其菲降解特性研究

利用选择性富集培养及升华法,从石油污染的土壤中分离到2株菲降解细菌,它们在以菲为唯一碳源的培养基上生长良好。应用BIOLOG细菌鉴定系统和分子生物学方法对两株细菌进行鉴定,两株菌分别为坚强芽孢杆菌(Bacillus.firmus)和木糖氧化无色杆菌反硝化亚种(Achromobacter.xylosoxidanssub.sp.denitrificans),两株菌均具有邻苯二酚氧化酶活性。两株细菌在液体培养条件下都表现较强降解菲的能力,液体培养60.h约90%的加入菲被降解。通过测定液体培养基中菲浓度和菌体密度变化发现,菌株降解菲的量与其生长密度相关;随着菌体浓度(吸光度)的增加,代谢底物菲的浓度明显降低,两株菌混合使用能够大幅度提高降解菲的能力。     

源于松针的可溶性有机物对土壤多环芳烃吸附和解吸行为的影响研究

Study of the relationship between plant litter-derived dissolved organic matter（DOM） and organic pollutant transport in soil is important for understanding the role of forest litter carbon cycling in influencing pollutant behaviour and fate in forest soil.With the aim of providing insight into the capacity of plant litter-derived DOM to influence sorption and desorption of selected polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） on soil, batch experiments were carried out with application of a sorption-desorption model incorporating DOM effects. Freshly fallen pine（Pinus elliottii） needles were used as the source of organic matter. Input of the pine needle litter-derived DOM was found to significantly decrease desorption hysteresis as well as soil adsorption capacity of phenanthrene（PHE） and fluoranthene（FLA）. Addition of 1 728 mg L-1dissolved organic carbon（DOC） lowered the organic carbon-normalized sorption distribution coefficient of PHE from 7 776 to 2 541 L kg-1C and of FLA from 11 503 to 4 368 L kg-1C. Decreases of the apparent sorption-desorption distribution coefficients of PHE and FLA with increased DOC concentration indicated that DOM favored desorption of PAHs from soil. Increases in the fraction of apparently dissolved PAHs were attributable to the dissolved PAH-DOM complexes, accounting for the dissolved proportions of 39% to 69% for PHE and 26% to 72% for FLA in the sorption and desorption processes as the concentration of the added DOM solution rose from 0 to 1 728 mg L-1. Our results suggest that pine needle litterderived DOM can have a substantial effect of inhibiting PAHs sorption and promoting PAHs desorption, thus leading to enhanced leaching in soil, which should be taken into account in risk assessment of PAHs accumulated in forest soil.     

菲和芘胁迫下AMF和PGPR对高羊茅生理生态的响应

旨在探究菲和芘胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)与根围促生细菌(PGPR)对高羊茅生理生态的响应。以菲和芘1∶1混合处理浓度各0、50、100和150mg·kg^-1下对高羊茅接种AMF变形球囊霉(Gv)、PGPR荧光假单胞菌(Ps2-6)、Gv+Ps2-6和不接种对照共16个处理。结果表明,AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著增加高羊茅生物量和菌根侵染率,增强植物光合作用,提高叶绿素含量,显著提高植物体内生理活性。在土壤中菲和芘100mg·kg^-1水平下,与对照相比,双接种Gv+Ps2-6处理的高羊茅叶片叶绿素a、b和总叶绿素含量分别提高57.7%、41.7%和51.8%;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)分别增加70.6%、100.0%、4.5%和78.6%;最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)分别提高2.2%和8.8%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性糖和脯氨酸含量分别是对照的1.6、1.5、2.3和2.7倍,丙二醛含量比对照下降46.0%;高羊茅株高和地上鲜重分别比对照增加63.0%和69.6%;接种PGPR处理能够增加AMF侵染率以及菌根依赖性。供试条件下,双接种Gv+Ps2-6处理增加高羊茅叶绿素含量和抗氧化能力,增强光合作用能力,降低膜脂过氧化水平,促进植物生长的作用最为显著。     

长江三角洲地区城市污泥中苯并[a]芘和菲的初步研究

To evaluate the contaminated conditions of benzo[a]pyrene (B[a]P) and phenanthrene (PA) in sludge and to ascertain whether B[a]P limit for land application of sludge exists, the contents of B[a]P and PA in 46 sludge samples from 15 cities in the Yangtze River Delta area of China were determined using high performance liquid chromatography (HPLC) coupled with a fluorescence detector after ultrasonic extraction and silica gel cleanup. B[a]P contents ranged from non-detectable to 1.693 mg kg^-1 dry weight (DW), averaged 0.402 mg kg^-1 DW, and were < 1.0 mg kg^-1 DW in most of the sludge samples. PA was found in all the sludge samples analyzed; its contents ranged between 0.028 and 1.355 mg kg^-1 DW, with an average value of 0.298 mg kg^-1 DW. Most of the sludge samples contained < 0.5 mg kg^-1 DW PA. All 46 municipal sludge samples analyzed in this study showed B[a]P contents < 3.0 mg kg^-1 DW, which is the limit value for sludge applied to agricultural lands in China. The contents and distributions of B[a]P and PA in municipal sludge were related to sludge types, sources and treatment technologies, along with the physical and chemical properties of these pollutants.     

铬(Ⅵ)和菲单一及复合暴露对赤子爱胜蚓的急性毒性效应研究

采用人工土壤试验方法,研究了重金属铬(Ⅵ)和多环芳烃菲单一及复合暴露对赤子爱胜蚓的急性毒性效应.单一暴露试验结果表明:铬(Ⅵ)对赤子爱胜蚓7 d和14 d的LC₅₀分别为259.98 mg·kg^-1和241.13 mg·kg^-1;菲对赤子爱胜蚓7 d和14 d的LC₅₀分别为88.01 mg·kg^-1和60.96 mg·kg^-1.铬(Ⅵ)和菲对赤子爱胜蚓都表现出明显的时间-浓度-效应关系,而且铬(Ⅵ)和菲对赤子爱胜蚓均具有一定毒性,菲的毒性大于铬(Ⅵ).采用铬(Ⅵ)和菲等毒性单位进行复合暴露试验,结果表明铬(Ⅵ)和菲混合物对蚯蚓7 d-LC₅₀中铬(Ⅵ)和菲所含浓度分别为151.73 mg·kg^-1和37.93 mg·kg^-1;14 d-LC₅₀中铬(Ⅵ)和菲所含浓度分别为 137.69 mg·kg^-1和34.42 mg·kg^-1,根据等效应线图判定其联合作用表现为相加作用.     

多环芳烃降解菌的细胞融合及降解性能研究

以菲降解菌--鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)GY2B和芘降解菌--假单胞菌(Sphingomonas sp.)GP3A为研究对象, 对两株菌进行融合前的抗药性标记筛选, 融合后的菌株通过形态学及分子生物学进行分析鉴定, 并测定其对菲和芘的降解效果。结果表明, 筛选出GY2B的遗传标记为哌拉西林抗性(80 μg·mL^-1),GP3A的遗传标记为头孢他啶抗性(80 μg·mL^-1)或红霉素抗性(100~150 μg·mL^-1).通过菲和芘的初步降解实验筛选出一株融合菌株F14, 通过平板菌落形态、扫描电镜(SEM)及PCR-RFLP分析鉴定F14是不同于亲本的菌株, 是GY2B 和GP3A 的融合子。融合菌株F14既可以降解菲又可以降解芘, 对初始浓度为100 mg·L^-1的菲和芘的降解率分别为99%(24 h)和18%(10 d),降解能力和降解效果明显高于其亲本。     

菲、芘对蚕豆的氧化胁迫和DNA损伤

以菲和芘为多环芳烃(PAHs)的代表物,以超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量为指标,研究了菲、芘对蚕豆的氧化胁迫;利用彗星实验分析了菲、芘对蚕豆DNA的损伤效应;将蚕豆幼苗根经抗氧化剂维生素E预处理后,暴露于菲、芘污染,研究了DNA损伤与氧化胁迫间的关系。结果表明,供试条件下菲、芘污染导致蚕豆幼苗SOD、POD、CAT活性提高和MDA含量上升,且MDA含量与菲、芘浓度均显著正相关;蚕豆根尖细胞DNA损伤随菲、芘暴露浓度的升高而增大,0~50 mg·kg-1菲污染条件下彗星图像尾矩(TM)值从46.41μm(阴性对照)增加到122.04μm(50 mg·kg-1菲污染处理),增大了162.96%。50mg·kg-1芘暴露下TM值从阴性对照的44.30μm增至110.36μm,增大了149.21%。经抗氧化剂维生素E预处理,蚕豆的DNA损伤程度减小。综上可知,菲、芘对蚕豆产生氧化胁迫并造成根尖细胞DNA损伤,菲、芘诱导的DNA损伤与氧化胁迫有关。     

菲在不同性质黑炭上的吸附动力学和等温线研究

在300、500和700℃3种条件下加热木屑制备得到3种黑炭,并对其结构和组成进行了表征。通过吸附动力学实验和平衡吸附实验,研究了菲在这些黑炭样品上的吸附动力学和平衡吸附,分别应用拟一阶、拟二阶和叶洛维奇3种动力学模型及Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合。结果表明,菲在黑炭样品上的吸附可以分为极快吸附、快吸附和慢吸附3个阶段,拟一阶动力学和叶洛维奇动力学方程仅能对菲在黑炭上吸附动力学的某个阶段拟合较好,而拟二阶动力学模型可较好地拟合菲的整体吸附动力学过程。说明菲在黑炭上的吸附由多个过程控制,水膜扩散、吸附剂颗粒表面扩散和吸附剂内部微孔扩散等多个过程导致了其吸附动力学的复杂性。在快吸附阶段,菲在各个黑炭上吸附动力学的差异,主要受黑炭疏水性影响。Freundlich模型对吸附等温数据的拟合结果进一步证实,多环芳烃菲在黑炭样品上的吸附受多种机制影响。     

蚯蚓对土壤-植物系统中菲、芘降解的强化效应研究

采用盆栽试验方法,研究了蚯蚓（Pheretima sp.）对土壤-植物系统中菲、芘的去除效果的强化作用及对土壤酶活性的影响。结果表明,在试验浓度范围（0~322 mg.kg-1）内,蚯蚓对供试植物苏丹草（Sorghum vulgare L.）生长促进作用显著。接种蚯蚓的土壤中,苏丹草在菲、芘各浓度下总生物量较未接种蚯蚓土壤分别提高14.41%~25.91%、14.39%~23.9%;蚯蚓活动可促进土壤-植物系统中菲、芘的降解,接种蚯蚓处理中菲、芘各浓度下降解率较未接种蚯蚓处理分别高4.20%~9.76%、3.69%~9.38%。土壤酶活性测定结果也显示蚯蚓活动可增加土壤酶的活性。