我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染生态净化技术现状与研究进展

当前,我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染尚未得到有效治理,解决此类污染的代表措施——“生态净化技术”的发展广受关注。本文从技术发展、技术标准、技术体系三个角度切入,对农村生活污水与农田退水氮磷污染生态净化技术进行梳理分析。技术发展从分析和介绍当前热门生态净化技术的研究进展开始,通过调研整理这些技术在我国的推广和应用,梳理其在我国不同区域的发展特征,归纳出当前生态净化技术应用所面临的困难。当前相关部门对生态净化工程的监管仅关注出水水质的达标率,缺乏有效的后期维护及意见调查反馈。在技术标准方面,本文梳理了关于已发布实施的生态净化工程的的系列标准,认为应引入综合效益评价方法,以完善我国生态净化工程的评价体系。在技术体系方面,以生态净化技术的拦截性和修复性为依据对单一技术进行分类,并分别针对农村生活污水、农田退水提出了对应的技术联用体系。     

3种秋眠类型苜蓿对不同CO2浓度的生理响应

利用开顶式气室(open-top chamber,OTC)研究了3种秋眠类型苜蓿(Medicago sativa)(秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿ABI700和极非秋眠型苜蓿UC-1465)在700、550和350μmol·mol-1(CK)3种CO_2浓度处理下整个生育期的生理变化。结果表明,整个生育期CO_2浓度越高,苜蓿叶绿素和可溶性糖含量越高。700和550μmol·mol-1处理下,3种秋眠类型的苜蓿平均叶绿素含量较对照平均分别提高了约11.49%和6.00%,可溶性糖含量平均分别提高了约52.01%和38.82%。CO_2浓度升高能够降低苜蓿的丙二醛含量,700和550μmol·mol-1处理下,丙二醛含量较照平均分别下降了约18.20%和17.93%。盛花期时,CO_2浓度升高对脯氨酸合成量有显著的正效应(P0.05),其余时间呈抑制状态。综合来说,CO_2浓度升高在初花期时对苜蓿各生理指标均有显著影响(P0.05)。高CO_2浓度处理下,极非秋眠型苜蓿UC-1465的叶绿素累计合成量高于秋眠型苜蓿Maverick和半秋眠型苜蓿ABI700,而高CO_2浓度大大促进了秋眠型苜蓿Maverick、半秋眠型苜蓿Maverick合成可溶性糖、降低丙二醛,有利于增强其缓解胁迫以及渗透调节能力。     

外来植物豚草入侵机制

豚草(Ambrosia artemisiifolia)是世界公认的恶性入侵杂草,其花粉是影响人类健康的高致敏原,豚草入侵到农业生态系统和自然生态系统中威胁当地的农业生产和生物多样性。本文综述了国内外学者的研究,发现豚草的成功入侵与其自身入侵性、生境可入侵性和人类干扰密切相关:1)豚草的入侵性在于其具有的高繁殖体压力、高水肥利用效率、化感作用、表型可塑性和遗传多样性;2)生境的可入侵性是由于具有适宜豚草生长的气候条件和可利用资源,生物多样性较低,且缺乏天敌和高竞争力的土著植物;3)国际贸易、耕作等人类活动及全球变化对豚草的入侵性和生境的可入侵性具有促进作用。建议今后应加强豚草可控试验,以探究豚草入侵的地下过程,研究豚草的成功入侵与其生物学特征、表型可塑性、遗传多样性和本地植物多样性之间的关系。     

石家庄汪洋沟地区抗生素、抗性细菌和抗性基因污染特征

以石家庄汪洋沟地区为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)、平板计数、实时荧光定量(qPCR)法分别对地表水、地下水及沉积物样品中的抗生素、抗性细菌和抗性基因进行定量分析。结果表明,汪洋沟地区四环素类抗生素总体含量高于磺胺类抗生素,水体中ρ(∑四环素)为5.81×101~3.87×105ng·L-1,ρ(∑磺胺)为1.02×101~5.37×103ng·L-1;沉积物中w(∑四环素)为4.28×101~1.63×105ng·g-1,w(∑磺胺)为1.18×101~1.68×104ng·g-1;水体中四环素的抗性细菌数量为4.00×101~2.13×104CFU·mL-1,磺胺抗性细菌数量为6.67×101~7.34×105CFU·mL-1;水体中抗性细菌含量比沉积物中低3~4个数量级。样品中检出的5种四环素类抗性基因(tetA、tetB、tetE、tetW和tetZ)、2种磺胺类抗性基因(sul1,sul2)及2种整合子基因(int1,int2)的相对表达量较高,其中tetA及sul1为汪洋沟地区的优势抗性基因,相对表达量均高于1.58×10-2。主成分分析结果表明ARGs的含量分布受不同污染源和复杂的水质特征的影响。从tet(B)基因的系统发育分析结果可以看出,水质的变化会导致抗性菌种存在差异。与国内外河流相比,汪洋沟抗生素含量处于较高污染水平,抗性基因污染也较为严重。     

基于CASA模型的三江源地区植被净初级生产力遥感估算研究

以改进后的CASA模型为基础,利用MODIS数据、气象数据和植被类型数据,估算了2010年三江源地区植被净初级生产力(NPP)。结果表明:三江源地区NPP的总值为52.146×1012gC·a-1,平均值为146.66g C·m-2·a-1,呈现由东南向西北逐渐递减的空间分布趋势,并随着海拔和坡度的增高,NPP先升高后降低。     

水生态基准大型水生植物受试生物筛选

为完善保护我国淡水生物的水质基准,从44种国内主要水生植物中筛选了浮萍、紫萍、槐叶苹、金鱼藻、穗状狐尾藻、黑藻、菹草和篦齿眼子菜8种代表性本土大型水生植物,进而参照美国水质基准数据筛选原则,从ECOTOX等数据库中搜集相关毒性数据,通过数据分析筛选出对大型水生植物毒性最大的3种重金属污染物和12种除草剂污染物。这15种污染物的物种敏感度分布分析显示,7种大型水生植物对污染物表现出高敏感性(累积概率15%),其中:浮萍对铊和利谷隆的累积概率分别为4.3%和6.4%,紫萍对百草枯和甲磺隆的累积概率分别为7.8%和11.5%,槐叶苹对2,4-滴二甲胺盐和异丙甲草胺的累积概率分别为8.5%和14.8%,篦齿眼子菜对2,4-滴、利谷隆和异丙甲草胺的累积概率分别为1.2%、2.1%和1.9%,菹草对2,4-滴和甲磺隆的累积概率分别为10.8%和7.7%,黑藻对苄嘧磺隆和氟啶酮的累积概率分别为12.5%和7.4%,金鱼藻对利谷隆、氯化铜和异丙甲草胺的累积概率分别为8.5%、7.4%和11.1%。这7种大型水生植物可作为相关污染物水质基准研究的受试生物。     

CO2浓度升高对不同秋眠型苜蓿内源激素含量的影响

为探讨CO_2浓度升高对不同秋眠型苜蓿(Medicago sativa)内源激素含量的影响,以3个不同秋眠型苜蓿品种为材料,设计3个不同的CO_2浓度梯度(700、550μmol·mol~(-1)和正常大气CO_2浓度350μmol·mol~(-1)),对苜蓿的4个生育期进行处理,测定各期叶片中内源激素含量。结果表明,CO_2浓度越高叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA3)含量越高,脱落酸(ABA)含量越低。整个生育期内高CO_2浓度处理有利于提高苜蓿的IAA/ABA和GA3/ABA的比值,解除休眠,保持生长。初花期和盛花期时,高CO_2浓度处理对苜蓿的内源激素有显著影响(P0.05)。高CO_2浓度处理对半秋眠苜蓿的生长发育最为有利,其次为非秋眠型苜蓿,此外,高CO_2浓度处理能减弱秋眠型苜蓿的秋眠性,延长其生长周期。     

不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒的聚凝行为的影响

为了探讨不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 nanoparticles, TiO_2 NPs)在水体环境中悬浮/沉降行为的影响,考察了不同溶液pH条件下,两种不同来源腐植酸(风化褐煤腐植酸, HAL;河水腐植酸HAS)在TiO_2 NPs表面的吸附。结果表明,HA在TiO_2 NPs表面的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型,吸附量随pH的上升呈现下降趋势,在溶液pH=3.0条件下,HAL和HAS的吸附量分别为99.01 mg·L~(-1)和63.46 mg·L~(-1)。两种HA在TiO_2 NPs上的吸附动力学都满足二级动力学方程,HAL的初始吸附速率高于HAS;研究了pH、HA对TiO_2 NPs在溶液中的悬浮/沉降行为的影响,结果表明溶液pH值越接近等电点TiO_2 NPs越容易沉降,而HAL由于吸附量更大,其对TiO_2 NPs的悬浮性能影响更加显著;傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱研究结果表明HA中的芳香族和羧酸能够与TiO_2 NPs表面的羟基相互作用。因此,在含有不同组分的腐植酸的水体中,TiO_2 NPs的环境行为存在一定的差异性,其对水生生态系统的潜在影响不容忽视。     

化橘红不同产区土壤矿质元素的差异分析

以广东省化州市(化橘红道地产区)境内的3个不同立地条件类型下形成的种植基地(丽岗、宝山、平定)为研究区域,运用多种统计分析方法对其土壤中6种矿质元素的含量进行多角度对比分析;同时选取江西省修水县和广西省陆川县为非道地产区代表,比较了化橘红道地产区与非道地产区的土壤矿质元素含量情况。结果表明,在化橘红道地产区不同种植基地内的土壤中,Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu元素含量在垂直分布上无显著差异;但不同种植基地土壤矿质元素的含量具有一定的差异,其中Mo元素含量差异显著;同时,结合主成分分析与相关性分析发现,各种植基地土壤矿质元素结构存在一定的相关性,但影响其元素结构的因素不同,其中,Mo、Mn、Cu、B元素的含量是影响丽岗和宝山2种植基地土壤矿质元素结构的主要因素,B、Zn、Mn、Fe元素的含量是影响平定种植基地土壤矿质元素结构的主要因素。通过对化橘红道地与非道地产区土壤环境的比较发现,pH值和Mn含量可能是影响化州橘红道地性形成的环境因素之一。研究结果在一定程度上启示了对化橘红等道地药材进行质量评价时,不仅要关注其有效成分的含量,药材生长土壤中矿质元素含量也可能是一个重要参考依据。     

洞庭湖底栖动物长期演变特征及影响因素分析

为揭示洞庭湖底栖动物种群长期变化趋势及环境影响,利用20多年的监测数据分析洞庭湖底栖动物种群组成、优势种、多样性指数变化动态,并应用典范对应分析(RDA)研究了底栖动物种群结构与环境因子的影响。结果表明:1991-2012年洞庭湖底栖动物多年平均种数53种,以水生昆虫(占41.5%)、软体类(占39.6%)为主。全时段水生昆虫种数、密度整体呈缓慢下降趋势;软体动物密度基本平稳,种数整体呈缓慢上升趋势。2010年以后优势种由水生昆虫、软体类与钩虾等为主的清洁型种类向以寡毛类、软体类等为主的清洁型与耐污型种类转变。东洞庭湖底栖动物种数、密度与多样性指数均低于西、南洞庭湖。RDA分析结果显示洞庭湖水体总磷、叶绿素a和透明度是影响底栖动物种群的主要水环境因素。三峡工程运行后入湖水沙减少、水位变化对底栖动物种群有一定的负面影响。