纳米材料在污染水体和土壤修复中的应用

纳米材料由于其特有的理化性质,如强的吸附性能、高的催化效率,不仅克服了传统污染水体和污染土壤修复技术的不足,而且表现出更高的修复效率。因此,利用纳米材料对污染环境进行修复已成为当今环境领域的研究热点。本文对纳米Fe0、表面修饰的纳米材料、纳米螯合剂等纳米材料近几年在污染水体和污染土壤修复中的进展进行了归纳和总结,并且对其在环境科学与工程领域应用的研究重点进行了展望。     

铬渣堆放场地土壤的污染过程、影响因素及植物修复

铬渣堆放场地的土壤污染已成为重要的环境问题之一,并引起广泛关注。为了对铬渣堆场铬污染情况有更加详细的了解,本文对铬渣污染土壤的2个基本过程(铬渣中铬的水平迁移过程与垂直运移过程)、土壤有机质、pH、Eh和含水量、土壤类型及其无机胶体组成以及地下水运动方向等影响其迁移的因素进行了分析。在此基础上,对铬超积累植物的筛选、铬超积累植物的富集机制、铬渣堆场周围污染土壤的植物修复及其机理进行了概述。虽然目前对铬污染土壤的植物修复还处于起步阶段,但利用超积累植物对铬渣污染场地进行修复前景广阔。     

细菌降解双酚类化合物的分子机制研究进展

双酚类化合物(bisphenols,BPs)作为工业原料及药物和个人护理品的重要成分之一,在自然界中广泛分布。BPs作为类雌性激素造成的生态风险已成为全球备受关注的环境问题之一。研究人员使用不同方式分离得到菌株或菌群,尝试对BPs进行无害化降解,目前已取得了一些重要的研究进展。本文对近年来细菌降解BPs的相关研究进行了系统梳理,重点关注以双酚A(bisphenol A,BPA)为典型BPs的细菌降解,总结不同路径中的关键作用基因,讨论相同路径中酶的差异及作用方式,并分析其对BPA的降解效果。本文也简要总结了双酚S(bisphenolS,BPS)和其他BPs的细菌降解研究情况。通过总结讨论现有成果,分析细菌降解BPs中尚需深入研究的内容,探寻未来BPs细菌降解机理及应用的研究方向。     

BTEX的环境质量标准研究进展

苯系物(BTEX)是苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzen)和二甲苯的3种同分异构体(o-,m-,p-xylene)的统称。由于其广泛存在于大气、水和土壤等环境介质中,并对相应的生态系统和人类健康造成威胁,引起了有关部门的高度重视。本文综述了BTEX的环境质量标准研究,通过介绍美国环保局、澳大利亚和加拿大等发达国家以及世界卫生组织、欧盟等国际组织关于BTEX的室内空气、地表水和土壤环境质量标准,并与我国对应标准进行比较,指出我国环境质量标准中存在的一些问题和不足。最后,对今后我国BTEX环境基准的系统研究提出建议。     

生态能质(eco-exergy)在水生生态系统建模和评价中的应用

生态能质(eco-exergy)是指系统从给定状态达到热力学平衡状态所做的功,可以度量生态系统的复杂生物化学组分及生态结构。系统具有的能质越大,有序化程度越高,稳定性也越强。生态能质和比生态能质(specific eco-exergy)指标能够评价水生生态系统健康状况,对水生生态系统演替阶段具有指示作用。本文阐述了生态能质的定义、生态学意义以及生态能质值和权重因子fi值的计算方法。对生态能质作为功能函数在水生生态系统结构动力学模型(structural dynamic models,SDMs)中以及作为生态指标在生态系统健康评价、生态恢复研究中的实际应用进行了总结。最后探讨了生态能质指标的局限性以及未来的发展。此外,文中建议将eco-exergy和specific eco-exergy统一翻译为生态能质和比生态能质。     

中美生态分区及其分级体系比较研究

生态分区及其分级体系越来越多地用于环境保护政策的制定和管理决策,尤其是在自然资源管理、保护和评价方面。目前世界上有许多生态分区及其分级体系,不同的生态分区与分级体系使用不同的生态分区方法和各种指标。如何正确评价和选择这些生态分区及其分级体系进行自然资源管理和环境决策,已经成为管理者和研究者的一个难题。概述了近20a来生态分区分级研究现状与国际进展,重点比较、分析了美国主要生态分区及其分级体系与中国生态功能分区之间的差异。结果表明,在生态分区的分区单元内涵、侧重点以及分区角度3个方面,中美之间有显著的不同。美国的生态分区及其分级体系多注重自然生态系统,尤其在其评价指标中,人类在生态系统中的地位与生态系统内其他生物相平等。而中国的生态功能分区,则更加突出人类在生态系统中的地位以及生态系统为人类社会提供的生态服务功能。这些体系各有优点和缺陷。通过这些体系的比较研究,可为中国后续水生态分区研究和改进中国生态功能分区提供参考和建议。     

柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中镉、铅、铜和锌的去除效果

研究了柠檬酸、草酸和乙酸对污泥中Cd、Pb、Cu和Zn等重金属的去除效果,并分析了污泥中重金属的形态变化和生物有效性.结果表明,随着反应时间和酸浓度的增加,污泥中重金属（Cu除外）的去除率也相应增加.污泥加入柠檬酸溶液反应7 h即可去除污泥中52.0%的Pb和74.2％的Zn, 24 h后可去除76.0%的Pb和92.5%的Zn,草酸和乙酸对重金属的去除率较低.柠檬酸去除的Pb和Zn主要以稳定态存在,并导致污泥中不稳定态重金属的比例上升,其中可交换态重金属浓度有不同程度的增加.虽然有机酸对Cd和Cu的去除率较低,但反应后可交换态Cd和Cu的浓度仍有小幅增加.     

细菌耐药影响肠道菌群及其宿主免疫调控

抗生素在养殖业、医疗业及制药业的广泛应用导致环境中的细菌耐药性日益严重,环境中的抗生素及耐药细菌一旦进入人体肠道,将破坏肠道菌群稳态,对人体健康造成威胁,而残存于饮食中的环境污染物则加剧了细菌耐药造成的人体健康影响。文中在总结大量文献的基础上,阐述了细菌耐药对人体和动物肠道菌群的影响机制及其相关的机体免疫调控,以环境中影响人体肠道菌群获得耐药性的来源作为切入点,阐述抗生素和耐药细菌进入人体肠道后对人体肠道菌群结构和耐药基因组成的影响,以及与人体免疫和免疫调节相关疾病之间的相关机制,并对今后的研究方向进行了展望。     

滦河流域景观格局变化对水沙过程的影响

以滦河流域为研究区域,基于SWAT模型模拟1976—2012年滦河流域的水沙过程,分析2000年京津风沙源治理项目实施前后流域产水产沙时空格局变化;研究1980—2010年流域景观格局变化特征,揭示景观格局变化的水沙响应;应用Spearman相关分析法分析流域景观格局变化对水沙过程的影响。结果表明:与20世纪80年代相比,2010年流域林地和建设用地增加,其他用地类型减小;流域景观集中程度提高、连通性变优、优势斑块显著、形状趋于规则、多样性减少、破碎化程度降低、景观类型向非均衡方向发展;流域年均地表径流减少9mm,产水量增加5.44mm,产沙减小1.59t/hm~2;地表径流减少区域占全流域89.32%,产水量增加区域占76.71%,产沙量减少区域占93.89%;地表径流、产水、产沙与林地面积呈负相关,产水与草地面积呈正相关,地表径流、产沙与农业用地面积呈正相关;地表径流、产水、产沙与景观形状、Shannon′s均匀度、景观分离度呈正相关,与蔓延度、最大斑块指数呈负相关;产水、产沙与斑块密度和Shannon′s多样性指数呈正相关;工程治理后,流域年均径流量与产沙量显著下降,产水产沙高值区显著缩小,产沙关键区域仍需治理。     

抗生素抗性基因连锁传播的侧翼保守元件分析

抗生素在医疗、畜牧和水产养殖业的大量使用造成了环境中耐药细菌和抗性基因的日益增加,也加速了抗性基因在环境细菌间的传播扩散.本研究以环境样本直接提取的总DNA为模板,运用热不对称交错PCR (thermal asymmetric interlaced PCR, Tail-PCR)技术直接扩增抗生素抗性基因上下游序列.通过优化Tail-PCR反应程序,单循环同时扩增出tetW基因的多条侧翼序列,包括6条上游序列和9条下游序列.基于序列的生物信息学分析发现,上游包括一段反向重复序列和已知的一段tetW调节肽序列以及一个已知的插入序列,下游包括一个保守的未知序列和一个开放式阅读框架(the open reading frame,ORF)编码甲基转移酶.结果不仅发现了可能协助tetW基因传播的功能元件,也提供了一个未知侧翼序列高效和便捷的研究方法,即采用Tail-PCR技术,一组样品即能便捷获得多条侧翼序列.