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2020年  第33卷  第6期

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2020, 33(6): .
摘要(559) PDF(404)
摘要:
国家水体污染控制与治理科技重大专项京津冀地下水专题
京津冀典型区域地下水污染风险评价方法研究
李翔, 汪洋, 鹿豪杰, 洪慧, 肖超, 李娟, 席北斗
2020, 33(6): 1315-1321. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.29
摘要(1105) HTML (85) PDF(722)
摘要:
地下水污染风险评价是开展京津冀地区地下水污染防控工作的基础,对于保障京津冀地下水环境安全至关重要.为了有针对性地开展京津冀地区地下水污染防控工作,以京津冀地区内某典型区域为研究区,提出了一种基于HYDRUS-2D软件的地下水污染风险评价方法,并以研究区内特征污染物硝酸盐为对象进行地下水污染风险评价.结果表明:①研究区内地下水污染荷载主要受垃圾填埋场分布影响,其次为工业源和农业面源;②包气带结构类型不变的情况下,污染源荷载的变化只会导致进入含水层中的污染物浓度不同,不会改变包气带硝酸盐折减系数;③污染源类型、包气带介质岩性及厚度是造成研究区内地下水硝酸盐污染风险评价存在差异的主要原因.研究显示,采用基于HYDRUS-2D软件的地下水污染风险评价方法,能够有效地降低地下水污染评价过程中的主观性,对于确定京津冀地区地下水污染重点防控区域,提高地下水环境管理水平具有重要的参考价值.
基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法研究
李璐, 殷乐宜, 牛浩博, 刘伟江, 陈坚
2020, 33(6): 1322-1327. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.25
摘要(891) HTML (82) PDF(496)
摘要:
我国地下水环境风险源点多面广,但风险源周边地下水监测水平较低,尤其是在单个监测点指标异常时,监测数据异常值的来源及风险源造成污染概率的判定方面存在较大不足.为了解决此类问题,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法,并以石家庄市某工业集聚区下游一个农灌井中Cr6+含量和CHCl3含量异常事件为研究案例,计算了指标异常来源于工业集聚区内8个风险源的污染概率.结果表明:①通过结合风险源的建成时间、废水排放量等软数据及对流弥散方程,优化先验概率、似然度以及后验概率求解方法,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法.②该工业集聚区下游农灌井中Cr6+含量和CHCl3含量异常事件的案例应用结果显示,Cr6+含量异常来源于S6风险源的后验概率为76.2%,即Cr6+含量异常最有可能由某无机盐制造业污染源造成;CHCl3含量异常来源于S1和S3风险源的后验概率分别为32.7%和23.6%,监测点CHCl3含量异常最有可能由一个或两个化学农药制造业污染源造成.研究显示,建立的地下水风险源污染概率估计方法初步解决了监测数据不足时指标异常的来源识别问题,可用于未开展详细调查前地下水污染来源的快速锁定,也可使后期的地下水污染调查更具有针对性,对地下水污染风险防控具有重要科学意义.
地下水潜在污染源危害性评价方法研究
李翔, 李妍颖, 李绍康, 杨津津, 任耀宗, 李娟, 席北斗
2020, 33(6): 1328-1336. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.30
摘要(882) HTML (56) PDF(539)
摘要:
地下水污染源危害性评价对地下水资源保护及地下水污染防控区划具有重要意义,然而现有区域尺度地下水污染源荷载危害性评价弱化了点源污染复合强度对地下水的影响.因此,为更准确地进行区域地下水潜在污染源危害性评价,引入污染复合强度要素.选取工业源、农业源、生活源、地表排污河、垃圾场和加油站为研究对象,构建以污染源种类、污染物排放量、污染源释放可能性、缓冲区半径和污染复合强度为指标的综合评价模型,采用层次分析法确定各类污染源权重,基于ArcGIS 10.2软件对沧州市进行地下水综合潜在污染源荷载危害性评价.结果表明:Ⅳ、Ⅴ级风险区面积为5 560.0 km2,占总面积的41.6%,主要位于沧州市中部、北部地区,其危害性受工业源影响最大;Ⅰ、Ⅱ级风险区面积为3 303.4 km2,占总面积的25.2%,主要位于沧州市东部地区.研究显示,该评价方法强化了点源污染复合强度对地下水危害性的影响,可为区域地下水潜在污染源危害性评价提供参考,对地下水资源保护及污染防控区划具有重要意义.
基于PCA-SOM的北京市平谷区地下水污染溯源
林斯杰, 齐永强, 杨梦曦, 杨庆, 杨梦凡, 刘毅, 胡清
2020, 33(6): 1337-1344. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.28
摘要(830) HTML (107) PDF(482)
摘要:
为了解北京市平谷区地下水污染物来源,以平谷区2010—2018年监测数据为基础,使用PCA(主成分分析法)识别了地下水水质指标因子,使用自组织映射识别了污染物的空间分布.结果表明:通过监测指标间的Pearson检验发现, 平谷区地下水电导率与ρ(Ca2+)(p=0.936)、总碱度与ρ(HCO32-)(p=0.981)、ρ(Mg2+)与总硬度(p=0.944)指标之间显著相关.地下水化学类型主要以HCO3-Ca型为主,其次为HCO3-Mg型.NH4+、SO42-、Cd、Fe(Ⅱ)、NO2指标空间分布离散性和差异性较大,存在局部富集现象.通过因子分析法筛选出影响平谷区地下水水质的8个公因子,首要影响因子为溶滤-富集作用(贡献率为22.398%),次要影响因子为农业、养殖业和填埋场等人为活动作用(贡献率为16.533%),雨水下渗作用(贡献率为8.035%)、工业源人为活动(贡献率为7.466%)对地下水也有一定影响.通过比较各指标的SOM(Self-Organizing Map,自组织映射)特征图像和监测井映射特征图像,发现NH4+受山前地带林业、种植业和平原地带农业、养殖业的双重影响,Na+、Mn受平原地带人为活动的影响;同时,NH4+、NO3-、NO2三者之间及Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间来源不同,Cd、Al、氰化物三者具有同一来源.研究显示,PCA-SOM(PCA与SOM相结合)可以对地下水化学组分来源进行定性识别与定量分析.
京津冀化工场地地下水污染修复治理对策研究
宋易南, 侯德义, 赵勇胜, 朱瑾, 张琪, 秦传玉, 王文峰
2020, 33(6): 1345-1356. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.23
摘要(1860) HTML (392) PDF(786)
摘要:
京津冀化工场地地下水污染问题突出,严重威胁当地饮水安全和可持续发展,亟待开展修复治理.针对京津冀化工场地地下水污染现状,分析了化工场地地下水污染修复面临的挑战,提出了分区分级的修复治理对策.结果表明:①针对可能存在NAPL(非水相液体污染物)的高风险污染源区,采取高强度修复措施,以实现污染物总量的快速削减;②针对中度污染区,采取单位能耗强度更低的长效修复措施,降低修复成本和二次污染风险;③针对低风险的轻度污染区,采取风险管控措施.结合对典型化工场地地下水污染修复技术的分析,提出的分区分级修复治理对策具有以下特点:①多技术耦合,形成互补效应,可提高修复效率;②节约修复成本,降低二次环境影响;③体现基于风险的原则,避免过度修复.
基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法
朱玉晨, 李亚松, 刘雅慈, 郝奇琛, 陈李宁, 李炳华, 孔祥科
2020, 33(6): 1357-1365. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.18
摘要(738) HTML (43) PDF(435)
摘要:
京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.
大气环境
长三角背景点夏季大气PM2.5中水溶性无机离子污染特征及来源解析
王心培, 王格慧, 谢郁宁, 吴灿, 薛国艳, 陈玉宝, 丁志健
2020, 33(6): 1366-1375. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.12.08
摘要(932) HTML (44) PDF(563)
摘要:
为研究长三角背景点夏季PM2.5污染特征,于2018年5月30日—8月15日在上海市崇明岛对PM2.5样品进行昼夜采集,并对其中水溶性无机离子(Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)进行了分析.运用PSCF(潜在源贡献)方法判别污染物排放源区,并结合PCA(主成分分析)和PMF(正交矩阵因子)源解析探究PM2.5来源.结果表明:①观测期间崇明岛ρ(PM2.5)平均值为(33±21)μg/m3,低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》一级标准限值(35 μg/m3),但在部分时段存在显著超标现象,ρ(PM2.5)最高值在120 μg/m3以上.②水溶性无机离子质量浓度平均值为(14±9.3)μg/m3,占PM2.5的42.4%,其中SNA(SO42-、NO3-、NH4+三者统称)为主要离子,占水溶性离子总质量浓度的85.7%.③n(NH4+)/n(SO42-)(NH4+与SO42-的摩尔浓度比)显示,清洁期〔ρ(PM2.5) < 15 μg/m3〕呈贫铵状态,过渡期〔15≤ρ(PM2.5)≤35 μg/m3〕和污染期〔ρ(PM2.5)>35 μg/m3〕均呈富铵状态;过渡期SNA主要以NH4HSO4和NH4NO3形式存在,而污染期则主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在.④通过对两次典型污染事件进行离子相关性分析和PSCF分析发现,E1污染事件(5月30日—6月8日)为局地生物质燃烧型污染事件,E2污染事件(7月23日—8月1日)为区域传输污染事件.源解析结果进一步表明,两次典型污染事件期间气态污染物的二次转化对PM2.5的贡献最显著,贡献率分别为62.8%和59.8%;其次是生物质燃烧,其贡献率分别为32.5%和20.1%;E2污染事件期间海盐源对崇明岛PM2.5贡献率较高(16.6%),远超过E1污染事件期间对PM2.5的贡献率(2.7%).研究显示,区域输送对崇明岛PM2.5有显著贡献,二次颗粒物累积是崇明岛PM2.5超标的主要原因.
贵阳市秋冬季PM2.5中重金属污染特征、来源解析及健康风险评估
郑灿利, 范雪璐, 董娴, 仇广乐, 陈卓
2020, 33(6): 1376-1383. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.01.03
摘要(818) HTML (73) PDF(414)
摘要:
为掌握贵阳市大气PM2.5中重金属的污染特征、潜在来源和健康危害,于2017年10月—2018年2月白天(08:00—19:00)、夜间(20:00—翌日07:00)连续采集秋、冬两季大气颗粒物PM2.5样品(n=202),采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法,检测样品中10种重金属(Pb、Cd、Cr、As、Zn、Mn、Co、Ni、Cu和V)含量,分析其昼夜质量浓度特征及变化规律,运用PMF(正定矩阵因子分析)模型和HMHR(健康风险评价模型)分别探讨其来源及健康风险.结果表明:①秋、冬两季大气颗粒物ρ(PM2.5)日均值分别为(53±18)(62±20)μg/m3,均低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准(75 μg/m3);ρ(As)、ρ(Zn)和ρ(Mn)均呈冬季高于秋季的特征,其他元素变化不明显.②白天ρ(PM2.5)为(61±20)μg/m3,稍高于夜间〔(58±24)μg/m3〕;ρ(Pb)白天低于夜间,ρ(Ni)、ρ(Mn)、ρ(Zn)和ρ(Cu)则白天高于夜间,其他元素昼夜质量浓度无明显差异.③PMF模型分析表明,交通污染、燃煤、工业冶金和土壤扬尘是采样期间10种重金属的主要来源,其贡献率分别为39%、37%、14%、10%.④HMHR结果表明,Cd和Mn对儿童存在非致癌风险,其他重金属元素对人群无非致癌风险.致癌元素As、Cr和Cd的致癌风险值介于4.3×10-6~4.4×10-5之间,对人群可能存在致癌风险;而Ni和Co的致癌风险值均低于可接受水平(10-6).研究显示,贵阳市秋、冬两季PM2.5中重金属污染水平整体较低,交通污染和煤炭燃烧是其主要来源,重金属元素中Cd、Mn、As和Cr对人群存在一定的健康风险.
台州市市区环境空气中PM2.5的多模型联用来源解析
何微娜, 谢松青, 陶志华, 王俏丽, 李伟
2020, 33(6): 1384-1392. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.23
摘要(803) HTML (44) PDF(678)
摘要:
为对台州市市区环境空气中PM2.5的主要来源进行全面分析,运用CMAQ(空气质量模型)模型中的ISAM源追踪算法,计算了台州市本地各类污染源及外来源对PM2.5的贡献,同时基于CMB模型的初步源解析结果,利用CMAQ模型解析二次前体物排放源的贡献,得到CMB-CMAQ联用模型的源解析结果,综合分析CMAQ模型和CMB-CMAQ联用模型解析结果最终获得台州市市区空气中PM2.5的贡献源数据.结果表明:①CMAQ模型和CMB-CMAQ联用模型解析结果均表明,台州市市区PM2.5本地源中首要贡献源为工业源,两个模型中工业源贡献率分别为20.13%和26.94%,其次为扬尘源(贡献率分别为16.98%、19.37%)和道路移动源(贡献率分别为16.44%、18.14%).②CMB-CMAQ联用模型解析结果中工业源、扬尘源和道路移动源的贡献率均高于CMAQ模型解析结果,而外来源和电力源的贡献率均低于CMAQ模型解析结果.③CMAQ模型和CMB-CMAQ联用模型综合分析分配结果表明,外来源、工业源、扬尘源、道路移动源是对区域中PM2.5贡献较大的4个污染源,贡献率分别为26.10%、22.38%、16.09%、15.07%.研究显示,台州市市区环境空气中PM2.5污染呈以工业源、扬尘源为主,道路移动源污染突出的复合型污染特征,加强这三类源的排放管理对于台州市市区PM2.5污染防治具有重要意义.
桂林市酸雨污染特征及防治对策研究
李陵, 黎泳珊, 彭良, 周艺, 柴发合, 莫招育, 陈志明, 李红
2020, 33(6): 1393-1401. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.11
摘要(759) HTML (75) PDF(462)
摘要:
为促进桂林市酸雨污染防控,利用2013—2017年桂林市3个监测站点采集的共1 147个降雨样品,分析了降雨pH、电导率和水溶性离子成分,结合气态污染物的变化特征和气象因素影响分析,探讨了桂林市酸雨污染成因,并提出了桂林市酸雨污染防治对策建议.结果表明:①2013—2017年桂林市降雨的pH年均值范围为4.85~5.23.酸雨频率范围为42.5%~74.9%,2017年酸雨频率达74.9%.虽然近年来桂林市环境空气质量明显改善,但是酸雨污染却没有明显减轻,反而在2015年后出现恶化.降雨的离子组成中,SO42-和NO3-是主要的阴离子成分,分别占总离子当量浓度的28.19%和10.82%;Ca2+和NH4+是主要的阳离子成分,分别占总离子当量浓度的23.46%和17.64%.酸中和效应分析显示,Ca2+和NH4+为降雨中主要的中和物质.②降雨中碱性离子当量浓度的降幅比酸性离子当量浓度的降幅大,这是导致桂林市近年酸雨恶化的重要因素;此外,来自西部和东南部方向的气流对应了较高的降雨酸度和总离子当量浓度,因此污染物的远距离传输对降雨酸度和离子当量浓度也有一定影响.研究显示,桂林市SO2和NOx排放的持续管控将有利于酸雨污染防治,但桂林市目前实施的削减大气粗颗粒物和NH3排放的大气污染控制策略对于降雨酸度的影响还需要开展进一步评估.
深圳市龙岗区大气颗粒物中多溴联苯醚的污染特征研究
张倩, 张佳骥, 李红艳, 黄楚珊, 张丽娟, 胡国成, 冯华
2020, 33(6): 1402-1408. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.12.01
摘要(650) HTML (68) PDF(391)
摘要:
为了解深圳市龙岗区大气颗粒物中多溴联苯醚的污染状况,于2017年1月、4月、8月和11月分别采集龙岗区大气颗粒物样品.利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)对深圳市龙岗区4个功能区(工业区、商业区、居民区和生态区)的80个大气颗粒物样品进行检测,得到PBDEs(多溴联苯醚)8种单体(BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153、BDE-154、BDE-183、BDE-209)的质量浓度,同时研究了大气颗粒物中PBDEs质量浓度的时空分布特征.结果表明:①深圳市龙岗区大气颗粒物中ρ(∑8PBDEs)(∑8PBDEs为PBDEs 8种单体的加和)范围为0.07~77.80 pg/m3ρ(∑8PBDEs)年均值为(6.86±14.17)pg/m3.ρ(BDE-209)范围为0.01~76.23 pg/m3,年均值为(5.10±13.58)pg/m3,BDE-209为主要污染单体.② 4个功能区的ρ(∑8PBDEs)平均值大小顺序依次为工业区(13.65 pg/m3)>商业区(7.75 pg/m3)>生态区(3.95 pg/m3)>居民区(2.19 pg/m3),工业区是环境空气颗粒物中PBDEs的主要污染区.③ ρ(∑8PBDEs)平均值的季节性变化规律为春季(13.32 pg/m3)>冬季(9.18 pg/m3)>秋季(2.17 pg/m3)>夏季(1.51 pg/m3),符合深圳市亚热带海洋季风气温和气候对环境空气中颗粒物质量浓度的影响规律.研究显示,深圳市龙岗区大气颗粒物中PBDEs质量浓度处于较高水平,污染严重,建议减少含PBDEs产品的生产、使用和运输等活动,或找到更利于环境安全和人体健康的替代品,降低PBDEs对该地区的污染.
水环境
洞庭湖区典型内湖表层沉积物中氮、磷和重金属空间分布与污染风险评价
李照全, 方平, 黄博, 卢少勇, 万群, 熊剑, 张光贵
2020, 33(6): 1409-1420. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.15
摘要(939) HTML (70) PDF(540)
摘要:
为了解洞庭湖区内湖表层沉积物中氮、磷和重金属污染空间分布及其生态风险,分别对南湖、黄盖湖、冶湖、鹤龙湖、洋沙湖、湘阴东湖、华容东湖等7个内湖进行现场调查及表层沉积物采样,采用主成分分析法、相关分析法分析了氮、磷和重金属的来源,同时运用综合污染指数法(FF)、地积累指数法(Igeo)与潜在生态风险指数法(RI)评价内湖的污染现状及其生态风险.结果表明:①南湖w(TN)高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数为0.03倍;华容东湖、南湖、冶湖、湘阴东湖、洋沙湖、黄盖湖w(TP)均高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数分别为1.94、1.63、0.84、0.53、0.28、0.26倍;各内湖中w(Cd)、w(Hg)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cr)、w(Zn)、w(Ni)均高于洞庭湖沉积物背景值,累积倍数平均值分别为1.09、2.29、1.24、1.62、0.66、0.44、1.78倍.②主成分分析与相关性分析表明,第1主成分TN、Cu、Cr、Ni的质量分数主要受农业生产及养殖业影响,第2主成分Cd、Hg、Pb、Zn的质量分数受工业活动影响最大,第3主成分TP、As、Sb的质量分数主要受生活污染影响.③综合污染指数表明,南湖表层沉积物氮、磷面临重度污染,华容东湖、黄盖湖面临中度污染,湘阴东湖、鹤龙湖、洋沙湖面临轻度污染.④地积累指数表明,南湖表层沉积物重金属面临严重污染,黄盖湖、鹤龙湖面临重污染,湘阴东湖、华容东湖、冶湖面临偏中度污染,洋沙湖面临轻度污染.⑤潜在生态风险指数表明,南湖、湘阴东湖表层沉积物重金属面临较高风险,其余5个内湖面临中等风险.研究显示,洞庭湖区内湖表层沉积物不同程度受氮、磷及重金属污染,南湖综合污染尤为严重,内源污染应引起重视.
野外模拟扰动方式对太湖浮游植物群落结构的影响
潘雯雯, 杨桂军, 芮政, 钟春妮, 秦伯强, 杨宏伟
2020, 33(6): 1421-1430. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.10.11
摘要(775) HTML (55) PDF(372)
摘要:
浮游植物是水生生态系统的重要生产者,扰动是水体的固有特征.为探究扰动方式对浮游植物的影响,通过野外模拟试验探讨不同扰动方式(持续扰动和间歇扰动)对太湖浮游植物的影响,并在试验期间测定各扰动条件下浮游植物生长和群落结构变化情况.结果表明:①对照组、间歇扰动组和持续扰动组中浮游植物平均生物量分别为5.92、19.42、58.27 mg/L,平均细胞密度为1.06×108、1.23×108、3.48×108 L-1,持续扰动组浮游植物生物量和细胞密度显著高于对照组和间歇扰动组.②在间歇扰动组中,浮游植物优势种始终是微囊藻,其占比平均值为84.61%;对照组和持续扰动组中,浮游植物主要优势种由微囊藻逐渐转变为湖生伪鱼腥藻,其中微囊藻占比从试验开始时的77.84%到试验结束时分别降至4.72%和5.62%,而湖生伪鱼腥藻从试验开始时的0.55%到试验结束时分别升至94.40%和90.52%.③对照组、间歇扰动组和持续扰动组中Shannon-Wiener指数分别为1.02、1.03和1.63,持续扰动组显著高于对照组和间歇扰动组.研究显示,在该试验条件下,间歇扰动有利于维持微囊藻在太湖浮游植物中的优势地位,同时表明扰动方式显著影响太湖浮游植物生长和群落结构.
南水北调中线工程调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律识别
曹圣洁, 夏瑞, 张远, 李正炎, 任逸轩, 塔拉
2020, 33(6): 1431-1439. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.30
摘要(1099) HTML (67) PDF(597)
摘要:
随着我国南水北调中线工程(简称“中线工程”)于2014年底正式通水运行,科学识别调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律,是国家重大水利工程优化调度的迫切管理需求.基于系统收集的2010—2017年汉江下游水文、气象、水质及水生态数据匹配资料,利用多种数据模型方法识别了中线工程调水前后汉江下游主要环境要素特征和响应规律,探索了导致河流生态退化的关键驱动因子及其贡献.结果表明:①中线工程开通后,受丹江口水库下泄流量减少的影响,汉江下游多年平均流量下降了11.5%,流量年内分配趋于不均匀,流量变幅增大,人类活动对汉江下游径流过程的影响更为显著.②调水后汉江下游ρ(TP)、ρ(TN)减小,武汉段ρ(Chla)和藻密度显著上升,汉江下游水华的发生对水文过程改变更加敏感.③基于GAM模型(广义相加模型)的相关分析,调水前后影响汉江下游藻密度变化的关键因子是流量和ρ(TP),调水前贡献率分别为27.7%和20.5%,调水后贡献率分别为65.4%和20.5%,调水后汉江下游流量对藻密度变化的贡献率显著升高,说明上游调水引起的汉江下游流量减小对水华暴发的影响十分明显,而TP等营养盐的影响相对减弱.
地下水回补引发含水层氟释放次生风险的模拟研究
冯帆, 姜永海, 廉新颖, 杨昱, 郇环, 万朔阳, 贾永锋
2020, 33(6): 1440-1450. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.10
摘要(830) HTML (48) PDF(331)
摘要:
地下水回补过程中,含水层沉积物中部分微量组分(As、F等)可能因为环境条件改变释放进入地下水中造成次生污染.为探究回补入渗后含水层F-释放的次生风险,依托潮白河南水北调回补区及我国北方8个具有高F地下水的典型区域,应用PHREEQC软件模拟回补入渗对含水层萤石矿物溶解平衡及地下水F-浓度的影响.研究含水层沉积物典型矿物组分、回补水源与地下水水质差异对F-释放次生风险的控制作用.结果表明:①由于回补水源水质、地下水水质及含水层矿物差异,回补后不同地区地下水中F-浓度的呈现趋势有显著差异,部分地区由于地下水水质差异大,F-浓度存在上升及下降两种趋势.②地下水Ca2+浓度相对较低的区域回补后F-浓度呈下降趋势,增大回补量有利于降低F-释放风险,而对于Ca2+浓度高、甚至萤石饱和的区域,增大回补量会增加F-释放风险.③地下水中F-浓度同时受到萤石及其他含钙矿物的控制,当含水层存在萤石矿物且其他含钙矿物较少时,回补后F-释放的风险增大.因此在具有F背景的区域,对地下水Ca2+浓度较高的含水层或除萤石外含钙矿物含量有限的含水层进行回补时,可能导致地下水F-浓度升高引发回补次生风险.对于回补水源、地下水与含水层矿物组分相互作用的深入研究是保证地下水安全回补的关键,回补后F-释放反应动力学的进一步研究将加深F-释放次生环境风险的认识.
基于硝酸盐缓释-功能微生物协同的污染底泥原位修复技术研究
莫华涛, 李海翔, 杨敏, 李锟, 彭剑峰
2020, 33(6): 1451-1458. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.27
摘要(655) HTML (45) PDF(702)
摘要:
重污染底泥原位修复常需外加大量电子受体,但大量实践表明电子受体直接投加存在作用时效短、微生物利用效率低等问题.针对该问题,开发了电子受体缓释-功能微生物协同的复合环境功能材料,并探讨了功能材料对底泥原位修复效果.结果表明:①复合功能材料〔以Ca(NO32计,下同〕仅投加5.7 g/kg时,底泥中ORP(氧化还原电位)提升了60.17%~73.96%,AVS(酸可挥发性硫化物)去除率高达90%,是其他传统原位修复材料的1倍.②相较于单独投加Ca(NO32的修复方式,复合功能材料最大可去除上覆水中33.78%的ρ(TN),而且ρ(NH4+-N)也降低了27.90%.③复合功能材料同时促进上覆水中TP和CODCr的去除,其去除率分别在78%和30%以上.④从经济成本和对环境影响的角度出发,在工程应用上宜用电子受体:固定剂:促凝剂:发泡剂:塑形剂:复合微生物菌剂:水的质量比为1:5:0.5:0.5:0.1:1:1的复合功能材料.研究显示,硝酸盐缓释-功能微生物复合材料是一种高效的重污染底泥原位修复材料,能显著提升底泥和上覆水中污染物去除效率,降低ρ(NH4+-N)、ρ(CODCr),避免上覆水体受到二次污染.
污泥腐殖酸对Cd2+的吸附特性
张康, 戴亮, 赵伟繁, 王刚, 未碧贵, 任珺
2020, 33(6): 1459-1468. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.14
摘要(810) HTML (65) PDF(611)
摘要:
为了促进污水处理厂剩余污泥的资源化利用,探索S-HA(sludge-based humic acid, 污泥腐殖酸)对溶液中重金属Cd2+的吸附特性.采用国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法提取S-HA,通过元素分析、FT-IR(傅里叶红外光谱分析)和SEM-EDS(外观形态分析)等方法,考察溶液pH和共存阳离子对吸附过程的影响,并对吸附过程分别进行了吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型拟合,同时通过对比S-HA吸附前后的红外光谱和扫描电镜-能谱图片,探索S-HA对Cd2+的吸附机制.结果表明:①S-HA表面呈松散的簇团状,含有大量的羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,芳香度较高,含有较多的脂肪链结构;S-HA在吸附水中Cd2+的过程中,Cd2+与S-HA表面上的酚羟基、羧基等官能团发生了络合作用.②S-HA对Cd2+的吸附量随溶液pH升高而增加,溶液中Na+、NH4+和Ca2+等共存阳离子的存在不利于S-HA对Cd2+的吸附,其中Ca2+的存在对S-HA吸附Cd2+影响最大.③S-HA对Cd2+的吸附由快吸附、慢吸附和吸附平衡3个阶段组成,吸附平衡时间为12 h;吸附过程符合准二级动力学模型,其整体吸附速度由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,25℃下的最大吸附量为19.29 mg/g,Cd2+在S-HA上的吸附是自发吸热反应.研究显示:污水处理厂剩余污泥提取的S-HA对Cd2+具有较好的吸附效果;S-HA对Cd2+的吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附;高pH对S-HA吸附Cd2+有促进作用,而高离子强度对S-HA吸附Cd2+有抑制作用.
生态环境
人工林与其紧邻农田中野生植物与土壤线虫群落特征对比
齐月, 李俊生, 关潇, 刘冬梅, 陈法军, 付刚
2020, 33(6): 1469-1477. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.12
摘要(826) HTML (42) PDF(398)
摘要:
我国北方农耕区休耕地种植杨树现象较为普遍,但是人工林对农业生态系统中生物多样性的保护作用却鲜有关注.在山东省宁津县选取3块样地,均为休耕地种植杨树林且紧邻小麦玉米轮作田,对比人工林下、田埂及农田内的草本植物群落特征、土壤线虫群落特征及土壤化学性质,以探究人工林对农业生态系统中生物多样性的作用.结果表明:①植物样方总物种数和样方平均物种数均呈现农田 < 距田埂30 m人工林下 < 距田埂10 m人工林下 < 田埂 < 距田埂20 m人工林下 < 距田埂5 m人工林下的变化规律,其中,距田埂5 m人工林下植物样方总物种数为21种,农田内11种.人工林下草本植物群落多样性指数、丰富度指数均显著高于农田内杂草植物群落相应指数(P < 0.05).②农田、田埂及距田埂5 m的人工林下的土壤线虫组成存在差异,农田和人工林下土壤线虫优势属为头叶属(Cephalobus),而田埂中为真头叶属(Eucephalobus).土壤线虫群落多样性指数、成熟指数、植物寄生线虫成熟指数及线虫通路比在人工林下、田埂和农田之间差异均不显著(P≥0.05),土壤线虫均为耐环境压力类群.③人工林下与农田土壤中总氮(TN)、总碳(TC)含量差异不显著(P≥0.05),而田埂和人工林下土壤碳氮比(C/N)显著高于农田内(P < 0.01),表明林下和田埂土壤中有机物分解矿化速度低于农田内.土壤TN含量、TC含量、C/N和pH均与植物群落具有显著关联,而对土壤线虫群落均无显著影响.研究显示,在我国北方休耕地种植杨树林,对于农业生态系统中草本植物多样性保护具有积极作用,但是难以在几年内有效地改善土壤质量.
模拟酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响
王楠, 王传宽, 潘小承, 白尚斌
2020, 33(6): 1478-1487. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.03.15
摘要(795) HTML (58) PDF(1068)
摘要:
为了分析酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响,以浙江省天目山国家级自然保护区毛竹扩张形成的竹阔混交林为研究对象,选取T1(pH=4.0)、T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以pH=5.5为对照(CK),应用Illumina MiSeq高通量测试技术分析不同强度酸雨胁迫下土壤细菌群落组成和多样性变化及其关键影响因素.结果表明:①随着酸雨强度增加,竹阔混交林土壤w(TN)(TN为总氮)、w(OC)(OC为有机碳)、C/N和w(AN)(AN为碱解氮)显著升高,而pH、w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)、w(MBC)(MBC微生物量碳)和w(MBN)(MBN为微生物量氮)显著下降(P < 0.05).②与CK相比,模拟酸雨处理(T1、T2)显著降低了细菌群落的OTUs数量、Chao1指数和Ace指数(P < 0.05).③竹阔混交林土壤细菌包括34门96纲247目401科698属,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门为3种处理下共有的优势菌门(相对丰度>1%).变形菌门和放线菌门相对丰度在CK处理下最高,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度在T2处理下最高.与CK相比,Arthrobacter属和Elsterales属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤细菌群落结构变化的指示种.主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果显示,模拟酸雨改变了土壤细菌群落结构.④冗余分析(RDA)和相关性分析表明,不同酸雨处理的竹阔混交林土壤细菌多样性与土壤pH、w(TN)密切相关(P < 0.05).研究显示,不同模拟酸雨处理下土壤细菌群落结构和多样性有明显差异,主要可能受到土壤pH、w(TN)的影响.
黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物重金属空间分布及生态风险评价
齐月, 李俊生, 马艺文, 贺婧, 付刚, 沈奇, 赵彩云, 曹明
2020, 33(6): 1488-1496. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.24
摘要(1076) HTML (123) PDF(371)
摘要:
为了解黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物中重金属的污染程度,对黄河三角洲位于渤海湾、黄河口附近、莱州湾等滨海滩涂样地的表层沉积物中4种重金属(Cd、As、Cu、Pb)的含量及其空间分布进行研究,分析其含量与环境因子的相关性,并采用地累积指数和潜在生态风险指数评价其污染程度及生态风险.结果表明:表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.36、7.92、0.20、16.24 mg/kg.不同样地间除Pb以外,其他3种重金属含量均差异显著,黄河口附近滩涂Cu含量高于非河口滨海滩涂,Cd含量呈南高北低的分布特征,As含量在渤海湾东侧滨海滩涂中较高.相关性分析显示,Cu、As、Pb来源相同或相近,Cd与Cu来源相同或相近,Cd与As来源不同;粒径 < 4 μm的沉积物含量与Cu、Pb、As含量均呈显著正相关,粒径为4~63 μm的沉积物含量与Cu、As含量均呈显著负相关.地累积指数评价表明,研究区Cd为轻度污染,其他重金属无污染;综合潜在生态风险指数分析表明,研究区重金属潜在生态风险指数(RI)介于59.21~158.63之间,平均值为107.71,属于低风险,黄河口附近及莱州湾滨海滩涂沉积物中重金属潜在生态风险高于渤海湾滨海滩涂.研究显示,黄河三角洲位于莱州湾及黄河口附近的滨海滩涂湿地沉积物中重金属的潜在生态风险需要重点防控.
不同湿地植物脱氮效果与根际土壤微生物群落功能多样性特征分析
潘福霞, 来晓双, 李欣, 赵玉强, 王树志, 王惠
2020, 33(6): 1497-1503. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.10.12
摘要(924) HTML (54) PDF(827)
摘要:
为研究水平潜流型人工湿地中不同植物脱氮效果及对土壤微生物的影响,采集水样测定脱氮效率,采集芦苇根际土壤、香蒲根际土壤和对照土壤(不种植物),利用Biolog技术研究不同处理土壤微生物群落代谢功能多样性特征.结果表明:①与对照相比,种植芦苇和香蒲可提高水平潜流型人工湿地7%~33%的NH3-N去除率.②芦苇和香蒲根际土壤的碳源利用率增加,并显著高于对照土壤;香蒲根际土壤的碳源利用率高于芦苇根际土壤.芦苇和香蒲根际土壤微生物均对碳水化合物的相对利用率较高(> 48.0%),对照土壤微生物对碳水化合物和聚合物的相对利用率均较高,分别为34.4%和32.7%.③芦苇和香蒲根际土壤微生物的丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Shannon-Wiener均匀度指数均显著高于对照土壤.④主成分分析(principal component analysis,PCA)结果表明,芦苇和香蒲根际土壤微生物与对照土壤微生物对碳源的利用特征均存在显著差异,而不同植物对土壤微生物碳源利用多样性的影响较小.研究显示,种植植物可改善水平潜流型人工湿地的脱氮效率,增加根际土壤微生物群落功能多样性,而不同植物(芦苇和香蒲)对脱氮效率和根际土壤微生物群落组成的影响无显著差异,因此在种植植物时可根据当地条件进行选择.
MFC处理人工湿地生物堵塞物及同步产电研究
林莉莉, 鲁汭, 龙忆年, 陈宇华, 肖恩荣, 吴振斌
2020, 33(6): 1504-1513. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.12.05
摘要(825) HTML (50) PDF(413)
摘要:
为探究MFC(microbial fuel cells,微生物燃料电池)对人工湿地(constructed wetland,CW)堵塞物EPS(extracellular polymeric substances,胞外聚合物)组分的处理效果和产电性能,构建双室MFC,设置闭路组(closed circuit MFC,MFC-C)和开路组(open circuit MFC,MFC-O)对EPS中的主要组分〔PN(protein,蛋白质)和PS(polysaccharide,多糖)〕及人工湿地堵塞物进行处理,分析底物类型、底物浓度和外阻(Rex)对MFC系统产电性能的影响及系统对底物的处理效果.结果表明:①MFC系统的产电性能受底物类型、底物浓度及Rex的影响较大,底物浓度增加1.5倍(由200 mg/L增至500 mg/L)时,MFC系统最大电压(Vmax)增加5.8%(PN),最大功率密度(Pmax)分别增加188.30%(PN)和124.21%(PS);保持底物类型和底物浓度不变,Rex增加9倍(由100 Ω增至1 000 Ω)时,MFC的Vmax分别增加110.26%(PN)和92.81%(PS),Pmax分别增加109.19%(PN)和7.51%(PS).②PN可全部被阳极微生物利用,但同时阳极微生物会分泌PS,底物浓度增加1.5倍时,出水中ρ(PS)分别增加107.85%(MFC-C)和78.55%(MFC-O);Rex增加9倍时,ρ(PS)分别增加415.85%(MFC-C)和294.29%(MFC-O);底物为PN时,出水中ρ(PS)均表现为MFC-C < MFC-O,说明MFC形成的微弱电场在一定程度上可抑制PS的分泌.③人工湿地堵塞物可作为MFC的底物,随着投加量的增加(除堵塞物投加量为0.500 g/L外),Vmax(约750 mV)变化不大,但电压稳定时间随投加量的增加而略有延长;堵塞物投加量为6.667 g/L时,MFC的Pmax为12.25 mW/m2,内阻(Rint)为1 112.5 Ω,MFC产电性能下降.研究显示,人工湿地堵塞物EPS可以作为MFC的阳极底物并同步实现能源回收.
土壤与固废
垃圾模拟填埋过程中典型含多溴联苯醚废物污染释放规律
吴娜, 孙英杰, 黄泽春, 聂志强, 肖楠, 黄慧
2020, 33(6): 1514-1521. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.09.26
摘要(795) HTML (68) PDF(324)
摘要:
为探索垃圾模拟填埋过程中PBDEs(多溴联苯醚)的污染释放规律,选取填埋场中典型的含PBDEs废物为研究对象,以填埋场渗滤液为浸提剂进行浸出试验,模拟垃圾填埋场处置场景下不同时间、温度和表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)浓度对不同废物(PP-R管材、PE-RT管材、PVC管材、PP塑料板凳、HDPE洗护用品瓶、PP洗衣机、PS电视机和阻燃ABS)中PBDEs释放的影响;采用液液萃取法提取浸出液中的PBDEs,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对21种PBDEs同系物进行定性、定量检测.结果表明:①在浸出120 d内,每种废物中PBDEs的浸出量随时间的延长均逐渐增加,二者呈良好的线性关系,其中BDE209的浸出量远高于其他同系物,最高可达浸出总量的95.2%.②不同废物随温度的变化情况存在差异,其中PP-R、PE-RT管材中PBDEs浸出量随温度的升高而逐渐增加.③由于不同废物对表面活性剂的最适浓度存在差异,致使其浸出规律也存在差异,一定浓度范围内的表面活性剂可能对PBDEs的释放有促进作用,其中以PS电视机中PBDEs的浸出量为最高,为136 553 pg/mL;以PVC管材中PBDEs的浸出量为最低,仅为1 590 pg/mL.研究显示,含PBDEs的生活垃圾在渗滤液作用下的污染释放较为严重,应加强管控.
基于油提取的土壤与沉积物中微塑料的分离方法
董明潭, 罗泽娇, 邢新丽, 张俏俏, 孙越
2020, 33(6): 1522-1529. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.10.05
摘要(1125) HTML (166) PDF(341)
摘要:
微塑料作为一种全球性新兴污染物受到学界与社会的广泛关注.由于土壤和沉积物中的微塑料难以分离提取,目前关于微塑料的研究主要集中于水体中,而关于土壤与沉积物中微塑料的丰度、分布与环境行为尚不清楚,迫切需要一种经济、快速、可靠的前处理手段将微塑料从土壤或沉积物中分离出来进而开展检测与监测工作.油提取法不同于传统密度浮选法,其利用塑料的亲油性,使用植物油代替密度液分离土壤与沉积物中的微塑料.通过油提取法在砂土(二长花岗岩风化层残坡积物)、壤土(菜地黄棕壤)、黏土(稻田水稻土)、泥质湖泊沉积物中获得的总加标回收率分别为88.3%±6.29%、88.3%±3.82%、90.0%±2.50%、90.8%±1.44%.其中,对于密度浮选法较难提取的聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),其回收率分别为93.3%±11.6%(壤土)、96.7%±5.77%(壤土).植物油的加入会对后续微塑料的光谱表征识别产生影响,但可通过无水乙醇冲洗去除,与拉曼光谱仍具有良好的兼容性.利用该方法开展的实地研究获得黄冈市残坡积物(砂土)、武汉市菜地(壤土)、武汉市水稻田(黏土)、武汉市东湖泥质湖泊沉积物中的微塑料丰度分别为1 679、1 612、1 766、7 629个/kg.研究显示,油提取是当下密度浮选技术的可替代方案.
大风江口海域沉积物酸可挥发性硫化物、重金属分布及风险评价
徐程, 杨斌, 朱雪菁, 钟木凤, 杨建文, 亢振军, 宁志铭
2020, 33(6): 1530-1538. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.10.06
摘要(784) HTML (67) PDF(349)
摘要:
为了解广西北部湾典型亚热带主要入海河口区——大风江口海域沉积物重金属生物毒性/生态风险现状,以2018年7月在该区域采集的10个采样点表层沉积物为基础,采用冷扩散法提取样本中酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfides,AVS),并同步提取重金属(simultaneously extracted heavy metals,SEM),采用碘量法测定AVS含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定同步浸提的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb等5种重金属元素含量(同步提取的5种重金属含量之和用∑SEM表示),并利用∑SEM/AVS比值法和∑SEM-AVS差值法进行沉积物重金属生态风险评价.结果表明:大风江口海域表层沉积物AVS含量范围在0.33~9.30 μmol/g之间,平均值为(3.63±2.76)μmol/g,AVS含量呈现由河流向入海河口区域递减的趋势;∑SEM范围在2.12~27.08 μmol/g之间,平均值为(7.61±7.32)μmol/g,∑SEM呈由河流向开阔海域先增加后递减的趋势;相比于其他海区,大风江口海域沉积物中AVS含量和∑SEM均较高.大风江口海域沉积物中AVS含量与溶出液pH(7.59~8.89)、沉积物氧化还原电位(Eh)(-165~182 mV)均呈显著负相关,表明沉积环境中Eh和pH越低,越有利于AVS的生成.大风江口及邻近海域表层沉积物中∑SEM/AVS和∑SEM-AVS的变化范围分别为0.62~15.33和-3.49~22.90 μmol/g.研究显示,大风江口海域表层沉积物中重金属具有潜在中等或高的毒性生态风险,应加强重金属污染防控.
稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性
梁程, 胡逸文, 嵇梦圆, 桑文静, 李登新
2020, 33(6): 1539-1548. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.18
摘要(835) HTML (65) PDF(819)
摘要:
为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数(R2)均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.
环境污染与健康
两种水源性诺如病毒富集方法的比较
冯微宏, 肖勇, 钱燕华, 许秋瑾
2020, 33(6): 1549-1554. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.04
摘要(833) HTML (102) PDF(343)
摘要:
评估阳离子膜吸附-洗脱法和阴离子膜吸附-洗脱法在富集水源性诺如病毒(NV)过程中的病毒回收效果、消耗时间及使用成本,可以获得更适用于水源性诺如病毒实际监测工作的较优富集方法.以无锡市疾病预防控制中心保存的诺如病毒阳性标准质粒为模板,采用荧光定量RT-PCR(反转录酶-聚合酶链反应)方法绘制病毒定量标准曲线,并应用于病毒的绝对定量.将含诺如病毒的粪便悬液先稀释成3个不同浓度,并加入灭菌水中,分别经过阴离子膜(硝酸纤维素滤膜)或阳离子膜(Nanoceram膜)吸附洗脱,最终相同体积洗脱液提取核酸后用荧光定量RT-PCR方法进行绝对定量,并进一步计算最终病毒回收率.结果表明:①样本病毒浓度为8×101~8×1010 copies/μL时,病毒拷贝数的lg对数值与Ct(荧光定量PCR中达到设定阈值所经过的循环数)呈线性关系.②随着样本病毒浓度的增加,阴离子膜法和阳离子膜法的病毒回收率都相应增加.③当检测样本中病毒浓度分别为8×101、4×102 copies/μL时,阴离子膜法回收率分别为22.2%±4.1%和36.8%±6.2%,阳离子膜法回收率分别为17.4%±1.5%和28.8%±6.1%,说明阴离子膜吸附-洗脱法对病毒的富集回收率显著高于阳离子膜吸附-洗脱法(P < 0.05).研究显示,综合富集效果、耗费时间和成本等因素,阴离子膜吸附-洗脱法比阳离子膜吸附-洗脱法更适用于日常水源性诺如病毒的富集工作.