引调水河道氮的迁移转化及微生物群落结构特征—以望虞河为例

以引江济太调水工程-望虞河为研究对象,探究引调水河道氮素的迁移转化规律及微生物群落结构特征.于2020年10月、12月以及2021年1月在望虞河沿程布设监测点位并采集水样,分析其水体理化性质、氮的形态分布及含量、微生物群落结构变化特征.结果表明:(1)硝酸盐氮是望虞河沿程水体中氮素的主要存在形态,占总氮浓度的75.3%～86.5%.与其他时期相比,引水期的总氮浓度最高,并从长江到太湖方向呈先上升后下降的趋势,支流汇入可能是望虞河总氮浓度上升的主要原因.(2)基于相关性分析,引调水期间Candidatus Nitrotoga、Nitrosomonas、Rhodopirellula等细菌与氮素的浓度变化密切相关,是望虞河水体中对氮素迁移转化起关键作用的属水平微生物.(3)在湖泊湖荡特有微生物Rhodopirellula等菌属的脱氮作用下,观察到相关河段总氮浓度下降,因此引调水河道中沿程的湖泊湖荡可能对引调水中总氮的去除扮演着重要角色.     

城市不同材料屋面径流的污染负荷特性

分析不同材料屋面径流污染负荷特性,对于提高城市面源污染负荷估算精度和确定初期径流截流比具有重要意义.以扬州市为研究区域,通过对小青瓦屋面、水泥瓦屋面和混凝土屋面这3种屋面进行降雨径流监测,比较不同材料屋面径流污染物浓度、冲刷规律以及初期冲刷效应.结果表明暴雨事件中,小青瓦屋面径流中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和总悬浮物(TSS)的事件平均浓度(event mean concentration,EMC)约为水泥瓦屋面的4～9倍;小青瓦屋面径流污染物浓度变化受雨强影响程度大于水泥瓦屋面,其中TP和TSS的浓度变化趋势和雨强变化趋势的Pearson相关系数r分别为0. 853和0. 822;各材料屋面的初期冲刷强度呈水泥瓦屋面混凝土屋面小青瓦屋面,分别截流3种屋面初期径流的31. 5%、58. 0%和60. 4%,可以完成削减60. 0%的屋面径流污染负荷量的目标.如果未具体区分瓦屋面材料,用水泥瓦屋面径流污染物的EMC估算古建筑聚集区的屋面污染负荷量,将严重低估暴雨事件中TN、TP、TSS和高锰酸盐指数的实际排放量,表明精细化区分屋面材料对提高城市面源负荷估算精度具有重要意义.     

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

基于2015～2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期,枯水期藻类优势种群为硅藻,小环藻为优势种,丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群,小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子,当流速超过0.462m/s时,流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量:沙洋断面流量为890m³/s,潜江断面流量为918m³/s,仙桃断面流量为953m³/s,汉川断面流量为1075m³/s.     

典型养殖型湖泊沉积物污染风险评价及来源解析

为了解典型养殖型湖泊沉积物污染特征以及污染来源,系统采集并测定了骆马湖养殖区和非养殖区沉积物营养盐与5种重金属元素（Cu、Zn、Hg、Pb和Cr）含量.分析了骆马湖沉积物污染物的空间分布特征和垂向分布特征,基于潜在生态危害指数法和健康风险评价模型对沉积物重金属生态健康风险进行评价,并通过Pearson相关性分析与主成分分析（PCA）进行污染物来源解析.结果表明：骆马湖沉积物整体污染严重,由于圈圩和围网养殖阻碍了水体连通性,养殖区营养盐空间分布不均,重金属在入湖口附近含量更高.同时大量投放的鱼类、营养物质和含重金属杀菌剂等对湖泊生态系统和环境造成了一定破坏.圈圩区沉积物营养盐和重金属在垂向上无明显的线性累积,但非养殖区沉积物污染程度随深度变浅而增加趋势明显.骆马湖沉积物重金属整体呈重度生态风险,其中Hg的生态风险最高.除了Cr对儿童健康具有非致癌风险,其他重金属尚未对人体健康构成致癌和非致癌风险.总体而言,骆马湖沉积物中重金属如Zn、Pb、Hg和总磷以入湖客水与骆马湖沿岸旅游业、工业及农业开发等外源输入为主;总氮和总有机碳主要受养殖和水生植物等内源影响;基于污染来源解析结果,建议对骆马湖进行分区针对性控制管理.     

景观类型与景观格局演变对洪泽湖水质的影响

基于Landsat序列遥感影像数据解译进行了景观类型分类,分析了2008—2018年洪泽湖16个监测点位水质数据变化特征,从流域尺度研究了景观类型和景观格局演变对湖区水质的影响机制.研究结果表明,洪泽湖区主要水质风险指标为总氮（TN）和总磷（TP）,淮安南区域TN和TP浓度较高.2000年之前洪泽湖流域内景观类型主要为旱地（43.3%）,2000年后主要景观类型逐渐转变为水田（37.7%）和建设用地（23.6%）.建设用地、水田、入湖河流、围圩和围网养殖面积与湖区TN和TP浓度呈显著正相关,林地和草地面积与TN和TP浓度呈显著负相关.围圩养殖面积对TN浓度变异解释度最高,建设用地面积对TP浓度变异解释度最高,分别为47.6%和43.2%.近20年洪泽湖流域景观破碎度增大,斑块密度指数（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与湖区TN、TP浓度呈显著正相关.建设用地、围网和围圩养殖面积增加以及景观破碎化增强与湖区TN和TP浓度上升密切相关.减少围圩和围网养殖的面积比例,控制建设用地和水田规模,降低生态空间景观破碎度,是维护和修复洪泽湖水质安全和水生态健康的重要抓手.     

低温季节水平潜流和垂直潜流人工湿地尾水深度处理中试

人工湿地工作效率和作用机制在低温环境下与在适温条件下存在较大差别,为探究水平潜流人工湿地与垂直潜流人工湿地在低温季节进行污水深度处理的效用与机制差异,构建了两组潜流人工湿地,分析其在不同碳氮比（C/N）条件下对有机物、总氮（TN）和总磷（TP）的净化效果,考察了湿地基质表面、植物根际微生物分布差异.结果表明,当进水COD浓度在37.50~80.00 mg·L^-1之间,总氮和总磷浓度在《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准内,以2 m³·d^-1流量连续运行工况下：①水平潜流和垂直潜流人工湿地均表现出稳定的有机物降解能力,且对有机负荷有较强的抗冲击能力;②补充碳源可显著提升潜流人工湿地的去氮效率,添加碳源后,水平潜流人工湿地TN平均去除率高达76.01%,垂直潜流人工湿地TN平均去除率达到71.69%,但碳源的添加对磷的去除无明显影响,并且对水平潜流人工湿地污染物净化效果提升更显著;③分析两种类型湿地基质和植物根际的微生物群落结构发现,变形菌门、厚壁菌门和疣微菌门在两类湿地样品中均表现为优势菌门,两种湿地基质表面样品微生物群落结构组成差异大于植物根际样品,嗜氢菌属（Hydrogenophaga）、丹毒丝菌属（Erysipelothrix）和戴沃斯菌属（Devosia）对微生物群落差异贡献度最高;整体而言,垂直潜流人工湿地基质和植物根际微生物群落的物种多样性及丰富度高于水平潜流人工湿地.     

改性镁铝水滑石对黑臭水体中磷的去除效果研究

通过采样和调研江苏省盐城市、扬州市不同程度治理的黑臭水体,分析其水质及磷赋存特征,选用对磷酸盐高效吸附的镁铝水滑石,开展了改性水滑石对黑臭水体中磷的吸附行为研究.结果表明：①调研的黑臭水体中44%水样磷浓度超过《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准限值,易发生水华等次生灾害,控磷减磷措施十分必要;②在黑臭水体pH值范围内,pH值对改性水滑石吸附磷的影响较小,改性水滑石的磷吸附量随初始溶液中磷的浓度升高而增大,其吸附动力学过程更符合准二级动力学方程;③在黑臭水体采集水样中,改性水滑石依然表现出较好的磷吸附能力,磷酸盐去除率达到了94.4%,可以有效削减黑臭水体中磷污染程度.     

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

淡水环境中抗生素抗性基因的来源、归趋和风险

近年来淡水体中抗生素耐药菌及抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的广泛分布和快速传播已成为全球性的环境健康热点问题,国内外学者围绕淡水环境中ARGs的主要来源、多介质分布、转移机制及ARGs与微生物群落的互作机制开展了一系列研究.本文综述了医疗废水、污水处理厂尾水和养殖废水作为淡水环境中ARGs主要来源的关键作用,分析了国内外淡水环境中ARGs多介质分布和归趋特征,阐明了淡水环境中ARGs传播扩散途径和归趋影响因子,归纳了ARGs风险形成机制与评价方法,提出了未来关于淡水环境中ARGs的研究热点和趋势,以期为ARGs环境与健康风险管控提供参考.目前关于ARGs产生过程与归趋特性的认识仍相对局限,ARGs在水生食物链中动态归趋特征、传播扩散过程和暴露风险形成机制的相关研究亟待加强,淡水环境ARGs生态健康风险的系统评估方法也需尽快建立.