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载氧沸石对沉积物-水剖面氮去除的机制
1
作者 杨兵 罗竣潇 +6 位作者 唐炳然 邓联军 葛淼 刘强 张晓岭 何强 李宏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3786-3799,共14页
以3种粉煤灰为原材料,制备了粉煤灰基载氧沸石,通过构建原位沉积物柱试验体系,探究了覆盖厚度为0.5,1.0和2.0cm的粉煤灰基载氧沸石对沉积物-水剖面氮的去除效果与机制.结果表明,粉煤灰基载氧沸石能通过吸附和释氧作用降低沉积物-水体系... 以3种粉煤灰为原材料,制备了粉煤灰基载氧沸石,通过构建原位沉积物柱试验体系,探究了覆盖厚度为0.5,1.0和2.0cm的粉煤灰基载氧沸石对沉积物-水剖面氮的去除效果与机制.结果表明,粉煤灰基载氧沸石能通过吸附和释氧作用降低沉积物-水体系中的氮含量,并控制沉积物中氮的释放,改善效果与材料覆盖厚度正相关.覆盖25d后,0.5,1.0,2.0cm覆盖厚度处理组中沉积物-水界面处的溶解氧浓度分别为1.79,3.69,6.26mg/L,上覆水中总氮的去除率分别为22.77%､30.37%和39.10%,沉积物中氨氮释放通量相较于对照组分别削减了31.4%､47.00%和50.47%.此外,粉煤灰基载氧沸石提高了沉积物表层中参与硝化和反硝化作用的微生物丰度,并增加了硝化功能基因(amoA),反硝化功能基因(narG､napA､nirS和nirK)和好氧反硝化基因(napA)的丰度,表明在表面沉积物中发生了耦合的有氧-缺氧反硝化过程.研究结果有望为粉煤灰的资源化利用和水体内源污染治理提供新的视角. 展开更多
关键词 载氧沸石 覆盖 沉积物 内源污染 好氧反硝化
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纳米塑料对大型溞摄食及生长繁殖的影响
2
作者 罗竣潇 何艺欣 +5 位作者 余先怀 唐炳然 张丽雪 杨永川 何雨霏 李宏 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期206-214,共9页
水环境中的纳米塑料(NPs)污染已成为全球性的环境问题。大型溞(Daphnia magna)作为淡水中重要的初级消费者之一,常被运用于基于生物操纵的富营养化水体修复,但关于NPs对大型溞摄食行为的影响尚不清晰。以大型溞和聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs... 水环境中的纳米塑料(NPs)污染已成为全球性的环境问题。大型溞(Daphnia magna)作为淡水中重要的初级消费者之一,常被运用于基于生物操纵的富营养化水体修复,但关于NPs对大型溞摄食行为的影响尚不清晰。以大型溞和聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs,1000 nm)为研究对象,探究了大型溞21 d内对产毒铜绿微囊藻(Toxic Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)摄食倾向的变化及其生理响应。结果表明,以单一产毒铜绿微囊藻作为食物来源时,大型溞受到的发育和生殖毒性最强;与对照组(单一斜生栅藻饲喂)相比,高浓度产毒铜绿微囊藻组大型溞体内超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量分别升高至对照组的3.97倍和4.55倍,总产卵次数和体长分别降低了73%和13%,且大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率呈随时间延长而升高的趋势。但在PSNPs(3.56 mg/L)暴露下,在初始藻密度为微囊藻:栅藻为1:9和微囊藻:栅藻为2.5:7.5处理组中,大型溞的滤食能力都显著下降;对照组添加PSNPs后,大型溞对斜生栅藻的滤食率降低了32%。在产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻共培养体系中,大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率比对照组降低了66%,缓解了大型溞所受的发育和生殖毒性,但不利于降低微囊藻的生物量。 展开更多
关键词 纳米塑料 大型溞 铜绿微囊藻 斜生栅藻 滤食率
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聚乳酸微塑料对沉积物中蓝藻复苏的影响
3
作者 张丽雪 唐炳然 李宏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2660-2671,共12页
为探究生物可降解聚乳酸微塑料(PLA-MPs)对沉积物蓝藻复苏的影响,构建了室内复苏实验体系,分别向淡水沉积物中加入0(对照)、0.05%、0.5%及5%(w/w)的PLA-MPs,并在15℃光照强度为40μE/(m^(2)·s)条件下培养50d.结果表明,0.5%和5%PLA-... 为探究生物可降解聚乳酸微塑料(PLA-MPs)对沉积物蓝藻复苏的影响,构建了室内复苏实验体系,分别向淡水沉积物中加入0(对照)、0.05%、0.5%及5%(w/w)的PLA-MPs,并在15℃光照强度为40μE/(m^(2)·s)条件下培养50d.结果表明,0.5%和5%PLA-MPs处理组均显著升高了上覆水的氨氮(NH_(4)^(+)-N)和硝氮(NO_(3)^(-)-N)含量(P<0.05),实验结束时两组上覆水的NH_(4)^(+)-N含量分别是对照组的61.19、84.94倍,NO_(3)^(-)-N含量分别是对照组的5.80和17.01倍,这与沉积物中氮固定基因(nifH)、硝化基因(AOB-amoA、nxrB)的上调,反硝化基因(narG)的下调有关.同时,PLA-MPs抑制了有机磷矿化基因(phoD)的丰度,降低了沉积物中溶解氧渗透深度,促进了沉积物溶解性活性磷(SRP)的释放.随着PLA-MPs含量的增加,水柱中蓝藻门的相对丰度显著增加,分别比对照组高出12.38%、23.53%和28.54%,表明PLA-MPs促进了沉积物中蓝藻的复苏.研究结果有助于进一步识别PLA-MPs的水生态风险. 展开更多
关键词 聚乳酸微塑料 蓝藻 复苏 氮 磷
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三峡库区调控下泄水期支流浮游植物生长限制因子解析 被引量：2
4
作者 唐炳然 何艺欣 +5 位作者 杨国峰 张丽雪 孙兴福 艾海男 何强 李宏 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期138-151,共14页
以三峡库区支流御临河为研究对象,于2019年8月在御临河河口进行原位浮游植物生长营养盐添加实验.研究发现,单独添加氮或磷营养盐并不能显著促进御临河水体中浮游植物的生长,浮游植物生物量最高时分别为初始值的1.8倍和2.3倍,与对照相比... 以三峡库区支流御临河为研究对象,于2019年8月在御临河河口进行原位浮游植物生长营养盐添加实验.研究发现,单独添加氮或磷营养盐并不能显著促进御临河水体中浮游植物的生长,浮游植物生物量最高时分别为初始值的1.8倍和2.3倍,与对照相比差异无统计学意义;氮、磷共同添加组中浮游植物生长明显,其生物量最高时分别为初始值的5.7倍和8.2倍,显著高于对照组.结果表明:御临河富营养化是由氮和磷共同限制的,且磷是主要的限制因子;当硝酸盐质量浓度在1.050 mg/L,磷酸盐质量浓度在0.220 mg/L以下时,有望在泄水期控制浮游植物的生长速率;通过分析营养盐添加组中钾离子与叶绿素a的关系发现,在一定钾离子质量浓度范围(3.45~21.62 mg/L)内,叶绿素a质量浓度随着钾离子质量浓度的升高呈先增后减的趋势,拐点出现在K^(+)质量浓度为15 mg/L左右,因此推测水体中低质量浓度钾离子可能促进了浮游植物的生长,而以往大部分研究中的营养盐添加方式可能忽略了钾离子对浮游植物的影响. 展开更多
关键词 三峡库区 富营养化 营养盐限制 浮游植物
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基于文献分析的我国人工湿地植物配置路线优化 被引量：5
5
作者 唐炳然 蔡然 +4 位作者 王瑞霖 李德祥 刘帅 何强 李宏 《环境工程技术学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期905-915,共11页
人工湿地由于投资费用低、净化处理效果好、景观性强被广泛应用于水环境污染修复中,但缺乏完整的针对不同条件的人工湿地植物配置的规范化路线。采用文献检索分析方法,对中国知网210篇人工湿地文献中的465个植物组合数据进行筛选与分析... 人工湿地由于投资费用低、净化处理效果好、景观性强被广泛应用于水环境污染修复中,但缺乏完整的针对不同条件的人工湿地植物配置的规范化路线。采用文献检索分析方法,对中国知网210篇人工湿地文献中的465个植物组合数据进行筛选与分析,并根据分析结果构建了人工湿地单物种确定、组合搭配、系统搭建、景观配置、空间配置的植物配置优化路线,提出了每个配置步骤的技术内容与供选植物清单。单物种确定中,提出将菖蒲、美人蕉、芦苇、香蒲、鸢尾5种水生植物作为主要功能植物;组合搭配中,根据进水营养盐浓度确定植物的组合方式;系统搭建中,补充不同类型水生植物或冬季水生植物;景观配置中,根据花色、花期、植株高度及观赏特性补充水生植物;空间配置中,从营养盐去除效果、景观效果、人工湿地系统生物多样性、抗水力冲刷能力4个角度配置水生植物。该植物配置路线可为人工湿地设计中植物配置的规范化提供参考。 展开更多
关键词 人工湿地 水生植物 植物配置 净化效果 文献分析
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老化聚苯乙烯纳米塑料对铜绿微囊藻的影响 被引量：2
6
作者 何艺欣 唐炳然 +2 位作者 张丽雪 曲今垚 李宏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期5877-5884,共8页
为探究新生和老化聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)对铜绿微囊藻生长和产毒特性的影响,本研究通过紫外老化制备了50nm的老化PSNPs,开展了不同浓度(0.1,1,10mg/L)新生和老化PSNPs对铜绿微囊藻的长期(37dd)暴露试验.结果表明,紫外老化处理使PSNPs... 为探究新生和老化聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)对铜绿微囊藻生长和产毒特性的影响,本研究通过紫外老化制备了50nm的老化PSNPs,开展了不同浓度(0.1,1,10mg/L)新生和老化PSNPs对铜绿微囊藻的长期(37dd)暴露试验.结果表明,紫外老化处理使PSNPs表面出现裂纹,平均粒径变小,羰基指数由0.023上升至1.055.两种PSNPs均会在铜绿微囊藻细胞表面聚集,其中老化PSNPs暴露造成的细胞形态损伤更严重,并对铜绿微囊藻造成剂量正相关的生长和光合抑制,氧化损伤,促进了微囊藻毒素(MC-LR)的合成和释放.在相等暴露剂量下,老化PSNPs对铜绿微囊藻上述生理过程的调控作用更强.其中,10mg/L新生和老化PSNPs暴露下,最终藻密度比对照组分别降低了26.65%和45.07%,丙二醛(MDA)含量的最大值是对照组的1.74和1.93倍,最终胞外MC-LR含量是对照组的1.26和1.44倍.老化PSNPs对胞外MC-LR相对更强的促进作用,是由其诱导的MC-LR合成增加和细胞膜破损所共同导致的. 展开更多
关键词 纳米塑料 老化作用 铜绿微囊藻 微囊藻毒素
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底泥覆盖对氮磷释放及休眠蓝藻复苏的影响
7
作者 杨诗幼 唐炳然 +3 位作者 罗竣潇 梁嘉良 何强 李宏 《中国环境科学》 EI CAS 2024年第11期6322-6331,共10页
构建了室内复苏实验体系,选用镧改性膨润土和粉煤灰基沸石为氮磷吸附材料,设置对照组、控氮组(粉煤灰基沸石覆盖)、控磷组(镧改性膨润土覆盖)、氮磷双控组(镧改性膨润土和粉煤灰基沸石混合覆盖),进行为期120d的培养实验,探究了材料覆盖... 构建了室内复苏实验体系,选用镧改性膨润土和粉煤灰基沸石为氮磷吸附材料,设置对照组、控氮组(粉煤灰基沸石覆盖)、控磷组(镧改性膨润土覆盖)、氮磷双控组(镧改性膨润土和粉煤灰基沸石混合覆盖),进行为期120d的培养实验,探究了材料覆盖沉积物后对沉积物-水剖面氮磷去除的效果与机制,进而分析了其对沉积物中休眠蓝藻复苏的影响.结果表明:实验结束时,对照组表层沉积物(0~2cm)间隙水中磷酸盐和氨氮分别为0.732和0.044mg/L.与对照相比,控磷组磷酸盐被削减97.81%;控氮组氨氮被削减65.91%.表明控磷组和控氮组仅分别抑制了沉积物-水剖面中的磷酸盐和氨氮的释放.氮磷双控组同时抑制了沉积物中氮磷的释放,实验结束时上覆水中总磷和总氮较初始分别降低33.33%和57.18%.此外,材料覆盖提升了沉积物表层中参与反硝化作用微生物(如Thiobacillus,Sulfuricurvum)和硝酸盐还原反应微生物(如norank_f_Anaerolineaceae)的相对丰度,这有利于沉积物中氮的去除.实验结束时,对照组的叶绿素a含量为24.36μg/L,为控氮组、控磷组和氮磷双控组的16.13倍、6.07倍和32.48倍;同时控氮组、氮磷双控组蓝藻门浮游植物相对丰度较对照组降低12.24%和10.16%;硅藻门的相对丰度与对照组相比明显升高,分别是对照组的2.34倍和2.33倍,表明浮游植物多样性有所提高.研究结果表明氮磷双控可更有效地抑制休眠蓝藻复苏. 展开更多
关键词 镧改性膨润土 粉煤灰基沸石 蓝藻 复苏 氮 磷
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聚乳酸塑料在淡水沉积物中的降解过程
8
作者 冯琴霜 张丽雪 +2 位作者 唐炳然 何强 李宏 《中国环境科学》 EI CAS 2024年第11期6228-6240,共13页
为探究商用聚乳酸(PLA)可生物降解塑料在淡水沉积物中的降解过程,以主要成分为PLA的可生物降解塑料袋(PLAB)、塑料吸管(PLAS)以及塑料杯(PLAC)为研究对象,构建了室内沉积物实验体系,研究了3种塑料片表面性质的变化,分析了塑料片表面生... 为探究商用聚乳酸(PLA)可生物降解塑料在淡水沉积物中的降解过程,以主要成分为PLA的可生物降解塑料袋(PLAB)、塑料吸管(PLAS)以及塑料杯(PLAC)为研究对象,构建了室内沉积物实验体系,研究了3种塑料片表面性质的变化,分析了塑料片表面生物膜及微生物的响应.结果表明,180d后塑料片表面变得更加粗糙,其中PLAB表面出现大量不规则凸起、裂缝和孔洞并存在质量损失(7.30%),表现出最高的降解程度.同时,仅PLAB的红外光谱明显变化,其C=O与C-O等特征峰峰强增大,羰基指数升高13.65%;XPS光谱中PLAB和PLAS的O/C值升高了13.89%和5.17%,且3种塑料片的RO-C=O相对含量均降低,说明3种塑料都发生了降解.实验结束时,塑料片表面生物膜富集了PLA降解菌(假单胞菌属)以及可能驱动PLA降解的脱硫杆菌微生物.PLAB具有荧光强度最强的成熟生物膜且其表层沉积物生物膜生物量显著高于对照组(P<0.05).PLAB可能因其表面最为粗糙而促进了附着生物膜的形成及周围微生物的生长,同时PLAB含有水解速率更高的聚己二酯对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)组分,进而表现出最高的降解程度.此外,PLA塑料片的加入提高了表层沉积物的微生物多样性,改变了优势门类的相对丰度并可能影响元素循环. 展开更多
关键词 聚乳酸塑料 降解 生物膜 沉积物
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