水体沉积物中酸挥发性硫化物的研究进展

近年来,对沉积物特性的研究使人们逐步认识到建立沉积物质量标准以补充水质标准之不足的必要性和重要性,国际上有不少学者致力于建立沉积物质量基准(SQC)的研究工作.利用平衡分配理论对疏水性有机污染物的沉积物毒性阈值研究已取得突破性进展,但对毒性金属,因其在沉积环境中更复杂的化学分配行为,至今研究结果仍存争议.       

应用生物效应数据库法建立淡水水体沉积物重金属质量基准

重金属是水体沉积物中的重要污染物,可能对底栖生物和水生态环境产生严重的危害.生物效应数据库法是国际上广泛接受的沉积物质量基准计算方法.本文介绍了利用该方法计算沉积物质量基准的详细过程,并应用该方法初步建立了Cu、Zn、Cd、Pb、Ni 5种重金属的淡水沉积物质量基准,对建立基准值进行了可比性、可靠性和可预测性分析.结果表明: Cd、Ni、Pb、Zn、Cu的临界效应浓度(TEL)分别为3.0、31.4、47.3、74.9和45.5 mg·kg^-1(以干质量计),可能效应浓度值(PEL)为19、76.9、204.1、403.6和181.1 mg·kg^-1(以干质量计).除Zn外,其他4种重金属的TEL、PEL值与其定义的生物效应基本一致,符合针对保护底栖生物制定的沉积物质量基准的要求,具有较高的可靠性,可以作为淡水水体沉积物重金属质量基准建议值.     

工业有机污染对小型水体沉积物真菌群落的影响分析

【背景】有机污染对水体沉积物中的微生物多样性影响极大,而目前有关污染水体沉积物中真菌多样性的研究较少。【目的】研究不同程度有机污染下水体沉积物中真菌种群的多样性特征,探究工业有机污染对真菌群落的影响。【方法】应用化学分析方法和高通量测序技术进行研究,并分析水质、沉积物成分等环境因子与沉积物真菌多样性的相关性。【结果】随着污染程度的降低,水体沉积物中真菌序列数、OTU数和Shannon多样性指数均呈上升趋势。未分类真菌、子囊菌门和担子菌门是沉积物真菌群落中的主要优势种类,主要优势属为Zopfiella、Westerdykella、Clypeosphaeria、Ilyonectria、Paracremonium、Aspergillus。真菌Shannon指数与水体溶解氧(dissolvedoxygen,DO)极显著正相关,与沉积物有机质和总磷含量显著负相关,Simpson指数与水体总氮(total nitrogen,TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(total phosphorus,TP)显著相关。【结论】有机污染导致水体溶解氧下降和沉积物有机质增加,从而导致污染区真菌多样性显著下降。Zopfiella、Penicillium、Emericellopsis、Westerdykella、Jugulospora、Chromelosporium可能参与曝气处理区域沉积物兼氧条件下污染物的去除,Ilyonectria、Mortierella、Epicoccum可能主要参与水生生物残体分解、污染物的吸附沉降等过程。     

微生物厌氧呼吸与有机污染水体沉积物修复

水体沉积物有机污染是当前全球关注的重要环境问题。微生物具有呼吸和代谢多样性,能以多种污染物作为厌氧呼吸的电子供体或受体,与周围环境中的生物和非生物因素组成代谢网络耦合有机污染物降解转化,是有机污染水体沉积物修复的重要驱动者。本文重点综述了微生物厌氧呼吸、电子传递网络及其对有机污染水体沉积物的修复机制研究进展,并对有机污染水体沉积物微生物修复理论和技术研究的问题和挑战进行了探讨。     

中国红树林湿地有机污染物研究进展

随着经济的发展, 分布于热带、亚热带沿海潮间带的红树林遭受到各类污染物的威胁。各种陆源有机污染物严重威胁着红树林湿地的水体、沉积物及生物体。汇总我国红树林生态系统水、沉积物及生物体内多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药、抗生素、溴代阻燃剂等机污染物的研究结果, 进而评价我国红树林生态系统的有机污染现状及生态风险。总体来看, 已有多种污染物在红树林水体、沉积物及生物体中检出, 有机污染物含量处于较低水平。红树林水体中有农药及抗生素检出; 沉积物中多环芳烃、多氯联苯含量在珠江口地区最高, 二者在沉积物中的潜在生态风险较低; DDT 在红树林沉积物中的生态风险属于较低水平, 但部分红树林区DDT 含量存在超过ERM 的现象, 应引起重视;多溴联苯醚等“新型”有机污染物在珠江口红树林沉积物中普遍检出。多种有机污染物在红树林植物及林内生物体种存在生物富集效应。红树林是多种有机污染物的重要蓄积地。     

生物扰动对沉积物中污染物环境行为的影响研究进展

生物扰动由于显著改变沉积物结构和性质,进而影响沉积物中污染物的环境行为。综述生物扰动对沉积物中氮、磷、重金属和疏水性有机污染物环境行为的影响。生物扰动促进这些污染物从沉积物向水体释放。生物扰动还对不同的污染物产生其它不同的影响。对于氮,生物扰动还影响其硝化与反硝化作用;对于磷,生物扰动不仅改变其化学形态,还提高有机磷降解。对于重金属,生物扰动还能改变其在沉积物中的分布及化学形态。对于疏水性有机污染物,生物扰动主要增强生物富集和代谢,以及提高生物降解。     

水体沉积物中微生物厌氧呼吸耦合多环芳烃降解的研究进展

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一种具有致癌、致畸、致突变的持久性有机污染物。本文在分析国内外主要水体沉积物中PAHs污染状况的基础上,综述了近几年有关厌氧水体沉积物中微生物以硝酸盐、Fe(III)以及硫酸盐为电子受体进行呼吸耦合PAHs降解的研究概况。此外,还总结了基于微生物的PAHs降解基因组、蛋白质组、代谢组以及菌群水平上互作网络的研究进展,以期为进一步加速PAHs污染水体沉积物原位生物修复提供科学理论参考。     

海洋着色菌YL28对含沉积物的海水养殖水体氮污染去除效应的研究

用含有沉积物的氮化物污染实际水体作为测定体系,通过测定水体无机三态氮、总氮、COD、pH以及沉积物总氮、COD和对4种代谢酶活性的动力学过程的监测,评价了一株不产氧光合细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28对海水实际养殖水体脱氮效应。结果表明:水体本身具有一定的自净作用;与对照组相比,YL28组水体氨氮、亚硝氮、硝氮、沉积物总氮和COD的残留率明显降低(P0.05),在6~10d内水体COD明显升高,水体总氮和pH未见显著差异。处理过程中,在特定的时间范围内,转化酶、蛋白酶、脲酶和脱氢酶活性明显升高(P0.05),与沉积物总氮和COD去除规律相吻合。由此可见,添加YL28对污染海水养殖水体中无机三态氮、沉积物有机氮化物和有机碳化物具有明显的去除作用,本研究为海水养殖微生态水质修复剂的开发和应用奠定基础。     

基于多指标的中国淡水拟除虫菊酯水质基准

在US EPA水质基准制定指南框架基础上,利用从ECOTOX和CNKI数据库获取的3种拟除虫菊酯农药对中国淡水水生生物的急性毒性数据和生物标记物毒性数据,得出了基于多指标的中国淡水水体中溴氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯的基准最大浓度(criteria maximum concentration,CMC)和基准连续浓度(criteria continuous concentration,CCC),分别为:7.5和0.9,110和19,21和3.5 ng·L-1。引入SOD、CAT、Ach E、MDA、G-SH、DNA/RNA含量等生物标记物指标,可以从多角度、多层次、多水平反映污染物的生态毒性效应,提出的基准值可以更加精准地预测污染物的生态风险。本研究可为水质基准推导方法的完善及拟除虫菊酯农药的水生生态风险控制提供参考。     

稳定碳同位素技术在北京市公园湖泊沉积物有机质来源分析与评价中的应用

湖泊是陆地水圈的重要组成部分,湖泊沉积物是水体污染物的源和汇,北京湖泊生态环境和环境质量评价越来越受关注。本研究对2012—2013年北京市19个公园湖泊表层沉积物中δ13Corg、C/N值及TOC、TON含量进行分析,探讨了湖泊生产力分布、湖泊营养输入、表层沉积物营养含量以及各沉积物有机质来源。结果表明,湖泊表层沉积物由于存在地域差异,δ13Corg、C/N、TOC、TON含量的差别较大、湖泊生产力与营养水平各不相同;通过有机指数评价法推断,所研究的湖泊中只有3个湖泊较清洁,其他均受到不同程度的有机污染;结合δ13Corg(-27.6‰~-22.1‰)和C/N(8.2~58.1)2个特征值对沉积物进行有机质来源的定性及半定量分析,推断出北京市公园湖泊有机质大多来源为污水有机质,应主要从控制污水输入方面降低湖泊污染风险。     

光衰减及其相关环境因子对沉水植物生长影响研究进展

光衰减对沉水植物的生长具有至关重要的影响。系统归纳总结了光衰减及其相关环境因子对沉水植物生长的影响,指出:光因子是沉水植物生长的第一环境要素,水体中的有色可溶性有机质、浮游植物叶片细胞中的叶绿素和悬浮颗粒物以及水体本身,对光穿透水体时光强的衰减有着直接的影响,是影响沉水植物最重要的光衰减水质参数。其他环境因子如营养盐、沉积物和流水动力学等因素,则会直接或间接影响光衰减水质参数,进而影响水体透明度和浑浊度,影响沉水植物的光合作用,是影响沉水植物光衰减的间接环境因子。提出了研究中重点关注的几个问题。     

有机污染物的土壤微界面过程及其影响因素

土壤是环境的重要组成部分,是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的纽带。随着工农业生产的迅速发展,越来越多的有机污染物通过各种途径进入土壤环境。本文主要对有机污染物在土壤中的吸附-解吸、降解-积累、溶解-沉淀等微界面过程进行了较为系统的阐述,探讨了土壤有机组分、无机组分、植物和微生物等生态因子对有机污染物相关土壤微界面过程的影响;同时,结合国内外的研究现状和趋势,对今后土壤微界面过程的研究方向以及采用的方法手段进行了建议和展望。     

Toxicity evaluation of Meiliang Bay, Lake Taihu, China—a drinking water source

In this study, potential toxicity in organic pollutants in Meiliang Bay, Lake Taihu, a drinking water source, was investigated using the comet assay and zebrafish embryo test, and two control sites in Lake Changdang and the Changjiang (Yangtze) River were established. For the genotoxicity assay, results showed that organic extracts from water samples induce DNA damage on human lymphocytes and mouse testicular cells. A statistically significant difference (p < 0.01) was observed versus the solvent control, as shown by multiple comparisons at a dose of 100 ml tube⁻¹. The degree of DNA damage caused by Meiliang Bay water was most serious (human lymphocytes cells—184 arbitrary units (AU); 234 AU on mouse testicular cells). Organic extracts also affected zebrafish embryo development. Embryo coagulation, axis abnormality, slow absorbability of vitellicle, and multi-edema related to teratogenesis at 96 hpf were observed. In the high dose group, there was obvious edema in the hearts and vitellicles for most dysplastic embryos. Toxic potential in organic pollutants in drinking water sources from the Yangtze River and Lake Changdang were less serious than Meiliang Bay. Therefore, the drinking water source in Meiliang Bay was unsafe compared to the Changjiang River and Lake Changdang, and it is exigent that Meiliang Bay water quality should be ameliorated further.     

大沽排污河生态修复河道水质综合评价及生物毒性影响

为了改善城市河道水质,实现排污河污染控制与修复,在天津市大沽排污河的上游代表性河段开展了河道原位生态修复工程示范。对植物修复后河道的污染状况进行了监测和分析,与清洁河道做了比较,并对水质修复效果和生物毒性影响状况进行综合分析和评价,研究生态修复示范工程对排污河水质的修复效果和生态效应。结果表明:经种植水葱等水生植物进行生态修复后,河道污染一定程度上降低,水质得到改善。大沽河主要污染是营养元素N、P污染和有机物污染,重金属污染不严重。植物修复对电导率、溶解性总固体(TDS)、盐度、氯化物有一定影响,但影响不显著;对COD等有机污染的修复效果较好,最高去除效率可达54%,但相比清洁水域值依然较高,有机污染依然较严重;对营养元素N、P没有修复效果,反而修复区有升高的趋势,相对清洁水域污染严重。主成分分析表明水质参数主要是氨氮、总氮、总磷代表的营养元素及pH值、DO、电导率、TDS、盐度和氯化物,综合评定结果显示修复区域芦苇根部水质最好;聚类分析将17个水质指标分成5类,并与主成分分析结果显示出一致性。植物根际周边的微生物数量多,群落多样性高。植物修复对水样植物毒性影响明显,能降低其毒性;水样对发光菌均具有毒性作用,存在潜在的急性生物毒性;修复区水样对水生动物大型蚤不存在急性生物毒性。     

滩涂底栖动物有机污染生态学研究进展

底栖动物由于对有机污染物具有较强的吸收能力,再加上其移动能力较差、生活方式比较固定,而被广泛运用于滩涂有机污染的研究.目前这些研究主要集中在如下几个方面：（1）有机污染物在底栖动物体内的分布特征及在底栖食物链中的动力学研究;（2）底栖动物对有机污染物的生理响应研究;（3）污染物对底栖动物群落组成和结构影响研究;（4）底栖动物在滩涂有机污染检测中的应用研究.研究结果表明：滩涂底栖动物对有机污染物的累积具有选择性和季节波动性;有机污染物可以在底栖食物链中传递;底栖动物体内的有机污染物成分和含量可以有效地指示其生存环境的有机污染状况;底栖动物的混合功能氧化酶和抗氧化酶系统对体内有机污染物的累积产生积极的响应;有机污染物对底栖动物的免疫系统造成不利影响,并对遗传物质造成破坏;有机污染对底栖动物的群落组成和结构具有显著的影响.     

河流干支流水质与土地利用的相关关系

为探索不同等级河流水质状况及其对土地利用构成响应的差异,以江苏北部的灌河流域为研究对象,基于2006—2007年两个年度灌河及其支流的水质监测数据和研究区的Landsat TM影像,在河流两侧长度0.0—10.0 km、宽度0.0—0.5 km的范围内,运用多元回归分析,对研究区干、支流主要水质指标及其与相应土地利用构成的关系进行了研究。结果表明:2006—2007年间,研究区干流水质总体上显著好于支流,支流的总氮(TN)、总磷(TP)等营养盐指标显著高于干流,而干流的有机污染指标显著高于支流;比较不同观测尺度上土地利用构成对河流水质变化的方差贡献率发现,缓冲区宽度一定时,支流在所有观测尺度上的土地利用构成与水质变化皆存在显著相关关系,而干流仅在缓冲区长度0.0—4.0 km的观测尺度上其土地利用构成与水质变化的相关关系显著;缓冲区长度一定时,干、支流河道两侧0.0—0.3 km间土地利用状况对水质变化的解释能力较大。同时发现,氮、磷等营养盐浓度多与较大尺度上的土地利用构成相关,而化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等多与较小尺度上的土地利用构成相关。研究结果显示,有必要区分不同河流等级,选择适宜的观测尺度,分别研究不同水质指标与土地利用构成间的相关关系。     

丛枝菌根对有机污染土壤的修复作用及机理

丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系相互作用的互惠共生体,能改良土壤结构,增强植物抗性.自然界中已知的AMF有170多种,分布广泛,且可与大多数植物共生.利用AM修复有机污染土壤正成为一个崭新的研究方向.本文综述了AM对多环芳烃、酞酸脂、石油和农药等一些典型有机污染物污染土壤的修复作用.AM修复有机污染土壤的机理主要包括:AMF代谢有机污染物;AM分泌酶,降解污染物;AM影响根系分泌作用,并促进根际微生物对有机污染物的降解;AMF宿主植物吸收积累污染物.AM修复研究中,高效AMF的筛选、复合菌种效应、土壤老化、AM作用下植物对有机污染物的吸收积累等几方面仍有待于深入研究.     

转基因植物对有机污染物的吸收、转化和降解

有机污染物是土壤、水体和大气环境的重要污染物.利用和加强植物修复作用是控制环境污染的有效途径.近年来,一些具有修复功能的外源基因被陆续引入到植物中,使转基因植物的生物修复能力大大增强.文章介绍了植物对污染环境中有机污染物,尤其是持久性有机污染物(POPs)的吸收、转化和降解作用,阐述了转基因植物用于被污染环境修复方面的研究进展和应用前景.     

硝酸盐还原促进毒害性有机污染物降解的研究进展

大量具有高毒性、持久性和生物蓄积性的有机污染物被排放到环境中,对生态环境和人类健康造成了严重威胁。近年来,利用硝酸盐作电子受体在厌氧条件下降解毒害性有机污染物,已取得一定的进展。本文综述了硝酸盐还原体系中几种典型毒害性有机污染物(多环芳烃、单环或杂环芳烃类有机物及卤代有机物)的厌氧降解研究进展。在此基础上,提出了硝酸盐还原促进毒害性有机污染物降解研究中存在的主要问题及其在加速污染环境净化方面的应用前景。