全氟辛酸的污染状况及环境行为研究进展

作为一种新型的持久性有机环境污染物,全氟辛酸（PFOA）及其盐类所造成的全球性生态系统污染已成事实,并成为持久性有机污染物研究的又一个新热点.动物实验表明, PFOA能引起肝脏、生殖、发育、遗传和免疫等毒性.美国国家环保局科学顾问委员会有关报告将PFOA描述为“可能的（likely）致癌物”,美国国家环保局已制订了有关计划促使生产企业主动削减PFOA物质在产品中含量, 以削减PFOA及其母体物质在环境中的排放.此外,欧美等发达国家也正在推进PFOA及其相关物质的风险评价研究,并积极寻求较为安全的替代产品.本文简要概述了PFOA的理化特性、环境来源及其在环境中的迁移转化、归宿及污染现状,并展望了今后PFOA的研究趋势.     

五氯酚在污染沉积物泥浆固液两相中厌氧生物降解

研究了污染沉积物泥浆液、固两相五氯酚(PCP)厌氧生物降解.结果表明,投加10g·kg^-1厌氧颗粒污泥,经31d处理泥浆液、固两相PCP降解率达98.9%,平均降解速率达到80mg·kg^-1·d^-1,对照处理平均降解速率仅为4.4mg·kg^-1·d^-1,颗粒污泥生物强化作用明显.作为泥浆修复过程的调控因子,有机溶剂、共基质和表面活性剂对PCP降解效应不同,投加乙醇,可提高PCP解吸和降解速率,4d内两相PCP降解速率达到54.3mg·kg^-1·d^-1;而投加共基质和非离子表面活性剂乙二醇丁醚后,液、固两相PCP降解均出现迟滞,两者均不同程度地抑制PCP降解.     

表面活性剂、酸雨和Cd2+复合污染对蚕豆胚根细胞核的毒性

用蚕豆根尖微核技术研究了Cd²⁺单因子以及与表面活性剂、模拟酸雨复合污染时对植物细胞的毒性作用.结果表明,Cd²⁺浓度在0～10.0mg·L^-1范围内,对蚕豆胚根细胞微核的形成有强烈的诱导作用,Cd²⁺浓度6.0mg·L^-1时的细胞微核率为13.85‰,对照组的微核率为4.53‰,此时污染影响指数(PI)为3.06;当环境中存在表面活性剂LAS1.0mg·L^-1或pH值降到4.5和3.5时,同一Cd²⁺浓度下,蚕豆根尖细胞微核率、PI降低,同时伴有核变形,细胞中颗粒物增多,胚根组织不容易分散等症状,根的生长受到抑制,说明表面活性剂、酸雨对Cd²⁺的毒性有协同作用.pH3.5的酸雨环境中Cd²⁺对蚕豆细胞的损伤程度比pH4.5酸雨环境高.在检测高浓度、强毒性污染物的致突变效应时,应作至少3个稀释倍数,找出蚕豆根尖细胞最高微核率及PI.     

阿哈水库沉积物-水界面重金属扩散通量

为了解阿哈水库水体中重金属的污染现状,选取了4个典型点位进行夏、冬两季采样分析,研究了上覆水体及沉积物孔隙水中Co、Ni、Cu、Zn、As、Cr及Pb 7种重金属的时空分布规律及其界面扩散通量。结果表明:阿哈水库上覆水体中溶解性重金属的均值含量符合我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),未受到重金属污染。夏季分层期,底层水缺氧导致水体As、Co、Cr含量增高,而冬季混合期重金属的垂向变化较小。沉积物孔隙水中重金属浓度均值高于上覆水,且Co与Ni、As呈显著正相关,其在水库中的迁移转化过程受铁锰循环的共同影响; Cu、Zn与Pb存在正相关关系,具有相似的污染来源。分析沉积物-水界面重金属扩散通量显示,Zn保持负扩散,表明沉积物对Zn具有很好的净化吸附效果;而Co、Ni、As、Pb保持正扩散,特别是夏季As的扩散通量达2.07μg·cm~(-2)·a~(-1),对上覆水体可能产生较大的释放风险。研究证实,近十年来阿哈水库水体重金属的污染控制取得了显著的效果。     

鄱阳湖湿地水土环境中微塑料的时空分布及多源性

淡水湿地中日益严重的微塑料(MPs)污染已引起全球关注。为了解鄱阳湖典型湿地微塑料的时空动态特征,相继于丰水期和枯水期采集鄱阳湖流域五河入湖段和鄱阳湖汇入长江出湖段的水体和沉积物样品,分别采用消解抽滤法和浮选分离-消解抽滤法分离水体和沉积物中的微塑料,采用显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜鉴定分析微塑料表征。结果表明: 鄱阳湖各区域丰水期水体和沉积物微塑料丰度范围分别为32.1～127.3 n·L^-1和533.3～1286.6 n·kg^-1,枯水期分别为87.1～295.5 n·L^-1和460.0～1368.0 n·kg^-1,与其他淡水湿地相比,鄱阳湖具有较高的微塑料丰度,且各区域间呈时空差异性。研究区微塑料的主要形态有微球、碎片、薄膜和纤维等,相应聚合物成分主要为聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等;水体中微塑料以微球类(丰水期35.7%,枯水期52.0%)为主要形态,沉积物中以碎片类(丰水期45.8%,枯水期69.7%)为主要形态;两个水期水体和沉积物中均以小粒径(<0.1 mm)微塑料占优势(>50%),不同粒径微塑料丰度随粒径增大呈减少趋势。鄱阳湖湿地微塑料的潜在主要来源包括工业废水排放、城乡生活污水处理厂排放、农业和渔业活动以及生活垃圾处理不当。     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

酸雨对温州三土羊湿地水体氮营养盐数量的影响

为了解酸雨对温州三垟湿地水体氮营养盐数量的影响,本文测定了三垟湿地水体中不同形态氮的含量,其中氨氮2.90～10.75 mg·L^-1,平均5.38 mg·L^-1、硝态氮0.16～0.44 mg·L^-1,平均0.31 mg ·L^-1;总氮34.04～63.20 mg·L^-1,平均55.75 mg·L^-1和水体的pH值,6.1～6.5,平均6.4;并测算了近两年通过降水输入到三垟湿地和三垟湿地水体中不同形态氮的数量及其占湿地现有水体中各形态氮的比例,其中输入到三垟湿地氨氮、硝态氮和总氮的量分别为2.8～2.86× 10 kg、2.87×10⁴～4.96×10⁴kg和5.35×10⁴～7.82×10⁴ kg,分别占湿地水体现有量的56%～6%、11.21～19.38倍和12%～17%;直接输送到三垟湿地水体各形态氮的数量0.72×10⁴～0.8×10⁴ kg、0.83×10⁴～1.44×10⁴ kg和1.55×10⁴～2.27×10⁴,分别占现有量的16%～19%,3.24～5.63倍和3%～5%.结果表明,酸雨是三垟湿地水体氮污染的主要来源之一,对三垟湿地水体富营养化产生重要影响.     

黏土矿物对全氟辛酸在饱和多孔介质中运移行为的影响

本研究以蒙脱石(M)和高岭土(K)为代表性黏土矿物,探究了饱和条件下黏土矿物对全氟辛酸(PFOA)运移行为的影响。结果表明: 较低量的M或K添加增强了石英砂中PFOA的运移阻滞,较高量添加则减弱其阻滞。随黏土矿物添加量的增加(0～50%,重量比),添加M的PFOA阻滞系数由1.03±0.00增至1.31±0.03后降至0.72±0.06;添加K的PFOA阻滞系数增至1.30±0.02后降至0.49±0.11。示踪试验结果显示,较低量的M或K添加未形成优先流,而较高量的M或K添加产生了明显的优先流,该条件下PFOA阻滞减弱。此外,受M或K改性石英砂电负性强及柱试验固液比等限制,试验条件下M或K改性石英砂对PFOA吸附量较低,几乎未影响PFOA滞留,但黏土矿物对PFOA的吸附和脱附作用仍可能是较低量的M或K添加增强PFOA运移阻滞的原因。本研究结果对准确评估土壤-地下水系统中PFOA的迁移过程和生态环境风险具有重要意义。     

土壤和沉积物中黑碳的环境行为及效应研究进展

土壤和沉积物是全球黑碳排放的主要归宿,土壤和沉积物中黑碳具有复杂的环境行为和环境效应。分析了黑碳的概念,指出应以环境意义为出发点去理解黑碳概念的丰富内涵;描述了黑碳形成过程及其对黑碳理化性质的影响,以及基于此的黑碳分类;总结了黑碳来源辨析的若干种常用方法;讨论了黑碳在土壤/沉积物与其他环境介质之间的迁移循环过程,以及在土壤和沉积物内部的迁移行为;探讨了土壤和沉积物中黑碳的降解行为与稳定性,及其与地-气碳氮温室气体通量、土壤稳定碳库的关系,以及在土壤碳循环模型中的作用;综述了土壤和沉积物中黑碳对有机物、重金属和营养盐的吸附行为及主要机制;提出了今后研究的主要方向,以供相关研究者参考。     

潘大水库表层沉积物营养盐污染状况及赋存形态

潘家口-大黑汀水库(简称“潘大水库”)作为“引滦入津工程”的水源地,其水质状况直接关系到受水区饮水安全,是京津冀区域协同发展的重要影响因素.本研究基于2016年7月的调查,分析了沉积物中氮、磷和有机质的含量.结果表明: 潘大水库表层沉积物中总氮(TN)含量在1175.41～2415.67 mg·kg^-1(平均值为1648.71 mg·kg^-1),总磷(TP)含量在1773.25～3471.70 mg·kg^-1(平均值为2790.89 mg·kg^-1),有机质(OM)含量6.0%～25.3%(平均值为12.5%).在空间上,与上游的潘家口水库相比,处于下游的大黑汀水库TN含量与潘家口水库相近,TP含量略高.沉积物中氮主要以有机氮为主,磷主要以无机态的钙磷形态存在,有机质主要来源于外源性物质的输入.污染状况评价结果显示,潘大水库沉积物整体处于有机污染状态,且已达到严重污染的级别,可能会通过沉积物-水界面的营养交换对水环境改善产生潜在影响.     

黄土丘陵沟壑区黄土坡面侵蚀过程及其影响因素

降雨强度、坡长、坡度是影响坡面产流产沙的重要因素。为定量分析降雨强度、坡长、坡度对黄土丘陵沟壑区安塞黄土坡面侵蚀过程的影响,本研究基于室内人工模拟降雨试验,分析2个坡长(5、10 m)、3个坡度(5°、10°、15°)、2个降雨强度(60、90 mm·h^-1)下安塞黄土坡面产流产沙规律。结果表明: 初始产流时间随坡长增加呈减小趋势,但总体变化不大;初始产流时间随降雨强度增加而减小,与60 mm·h^-1相比,90 mm·h^-1下缩短5.7～18 min;10°坡度上的径流起始时间最快。随降雨历时延长,产流率先快速增加,最终逐渐稳定在某一产流率值上下波动;产沙率在产流初期短时间内突然升高,达到最大值后减小,再逐渐达到稳定。产流率和产沙率随坡长和降雨强度的增加而增加,但随坡度变化规律不明显。随着降雨强度、坡长和坡度的增加,总产沙量相应增加。在降雨强度90 mm·h^-1时,坡长和坡度分别为10 m和15°的坡面产生了细沟,导致总侵蚀量最大(11885.66 g)。降雨强度为60 mm·h^-1时,随着坡长增加单位面积侵蚀量减小,在5～10 m坡段存在临界侵蚀坡长。坡长、坡度和降雨强度对坡面径流过程均有促进作用,降雨强度、坡长和两者之间交互作用对产流率和总侵蚀量的贡献率较大,其中,对产流率贡献最大的影响因素是降雨强度,贡献率为49.8%;坡长对总侵蚀的贡献率最大,为37.8%。     

模拟增雨对巴里坤湖干涸湖底沉积物CO2通量的影响

明确湖泊沉积物碳过程对气候变化的响应,是全面了解湖泊生态系统碳收支的重要环节。为探究未来降雨增加对沉积物碳通量的影响,本研究以新疆哈密巴里坤盐湖干涸湖底原状沉积物为对象,基于1960年以来新疆哈密地区降雨量增加速率(4 mm·10 a^-1)以及植物生长季多年降雨量分布特征,以2016年生长季(5—10月)降雨量(86 mm)为对照(T₀),设置4个模拟增雨处理,降雨量分别为94 mm(T₁)、102 mm(T₂)、110 mm(T₃)、126 mm(T₄),分析模拟增雨对沉积物CO₂通量的影响。结果表明: 与降雨前相比,各处理降雨1 d后的沉积物CO₂通量均呈增加趋势;与5—7月相比,8—10月各处理沉积物CO₂通量均有所下降。5—10月,T₀~T₃处理之间CO₂累积排放量无显著差异,T₃处理CO₂平均排放速率(0.22 μmol·m^-2·s^-1)显著高于T₄处理(0.14 μmol·m^-2·s^-1)。每月降雨第1天各处理均表现为CO₂汇,T₄处理(-0.13 μmol·m^-2·s^-1)“碳汇”功能最强;每月降雨1 d后各处理沉积物表现为CO₂源,T₃处理CO₂平均排放速率(0.34 μmol·m^-2·s^-1)显著高于其他处理;与5月相比,T₂~T₄处理CO₂排放通量显著高于8—10月。在温度相对稳定的条件下,沉积物CO₂通量与含水量、空气湿度显著相关。未来60年,降雨持续增加可能是促进干旱区盐湖沉积物CO₂排放和影响全球变暖的重要因素。     

基于模拟降雨试验的喀斯特坡耕地土壤侵蚀特征

探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及机理对该区水土流失及石漠化治理具有重要的现实和指导意义.本文采用人工模拟降雨的试验方法,探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及特征.结果表明: 降雨强度较小时(30、50 mm·h^-1),水土流失以地下孔(裂)隙流失为主,当降雨强度较大时(80 mm·h^-1),土壤侵蚀以地表流失为主;地表径流模数和输沙率均随坡度的增加而增大,随孔(裂)隙度的增加而减小.地下径流模数在0.37～0.52 L·m^-2·min^-1,地下输沙率在0.81～1.93 g·min^-1,二者均随坡度的增加而减小,随降雨强度的增加呈先增大后减小的变化趋势.     

福建漳江口水环境中滴滴涕（DDTs）的分布与溯源

采用气相色谱(GC-ECD)方法分析了漳江口水环境中表层水、沉积物和水生生物体内滴滴涕(DDTs)的污染水平,初步研究了其在多介质中的含量、转移分配规律,并根据其沿江分布规律、组成特征,结合三氯杀螨醇同步调查结果进行了溯源分析.结果表明: 漳江口表层水中的DDTs平均含量为枯水期10.5 ng·L^-1(未检出～20.1 ng·L^-1)、丰水期28.3 ng·L^-1 (未检出～45.2 ng·L^-1)、平水期5.03 ng·L^-1 (未检出～18.8 ng·L^-1);表层沉积物中DDTs含量(以干质量计)为1.87～144 ng·g^-1,平均17.3 ng·g^-1;11种水生生物中DDTs的含量范围为1.09～432 ng·g^-1,平均37.0 ng·g^-1.与其他地区相比,漳江口表层水和沉积物中的DDTs残留属于中等水平.DDT在沉积物中的富集因子为1185;在生物体中的富集因子平均为2534,富集能力依次为水生植物<虾类<贝类<鱼类.DDTs沿江分布基本呈下降趋势,推断其残留与船舶防污剂释放关系不大,主要来源于陆源性污染.组成特征分析显示,漳江口DDTs主要来源于环境中的早期残留,而Y-8站(江心岛后)近期有新的DDTs输入,可能与三氯杀螨醇的使用有关.同步调查结果显示,Y-8站表层水和沉积物中均检出三氯杀螨醇,且含量最高,近期存在三氯杀螨醇的施用.     

Activity of methanotrophic bacteria in Green Bay sediments

Abstract Sediment pore water samples obtained from a 19 m station in Green Bay in Lake Michigan were examined for levels of ambient dissolved methane and copper, and for the potential for in situ methane oxidation by methanotrophs found within surface sediments. The in situ methane concentration in the upper oxic sediment layer ranged from 20–150 μmol · 1⁻¹ at this station. The activity of methanotrophs and the kinetics of methane oxidation in these sediments were demonstrated by the uptake of radiolabeled methane. K_s values varied between 4.1–9.6 nmol · cm³ of sediment slurry. High V_max values (12.7–35.2 nmol · cm⁻³ · h⁻¹) suggest a large population of methanotrophs in the sediments. An average methane flux to the oxic sediments of 0.24 mol · m⁻² · year⁻¹ was calculated from the pore water methane gradients. Pore water concentrations of copper in the upper sediment layer ranged from 10–120 nmol · 1⁻¹. Based upon the copper concentration, other measured parameters, and equilibrium conditions defined by WATEQF4, an estimate for dissolved free Cu²⁺ concentration of 5–38 nmol · 1⁻¹ pore water was obtained. Several factors control the rate of methane oxidation, including oxygen, methane, and the bioavailability of free Cu²⁺.     

北京松山天然落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其影响因子

森林生态系统在陆地碳循环过程中发挥着重要作用,关于温带落叶阔叶林生态系统碳平衡过程影响机制的讨论尚未统一。本研究于2019年对北京松山典型落叶阔叶林生态系统的净碳交换量(NEE)及空气温度(T_a)、土壤温度(T_s)、光合有效辐射(PAR)、饱和水气压差(VPD)、土壤含水量(SWC)、降雨量(P)等环境因子进行原位连续监测,分析松山落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其对环境因子的响应。结果表明: 在日尺度上,NEE生长季(5—10月)各月平均日变化均呈“U”字形变化,日间为碳汇,夜间为碳源。其他月份NEE均为正值,变化平缓,表现为碳源。在季节尺度上,NEE呈单峰曲线变化规律,全年NEE为-111 g C·m^-2·a^-1,生态系统呼吸总量(R_e)为555 g C·m^-2·a^-1,总生态系统生产力(GEP)为666 g C·m^-2·a^-1。碳吸收与释放量分别在6月与11月达到最大值。PAR是影响日间净碳交换量(NEE_d)的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,VPD是间接影响NEE_d的主导因子,最适宜日间净碳交换的VPD范围为1～1.5 kPa。土壤温度是影响夜间净碳交换量(NEE_n)的主导因子,SWC是NEE_n的限制因子,SWC过高或过低均会对NEE_n产生抑制,最适值为0.28 m³·m^-3。