吉林金川西大甸子泥炭沉积中火山物质的发现及其意义附：泥炭中胡敏酸的稳定碳同位素值（δ<'13>C）作为古气候代用指标可行性研究

泥炭以发育广泛、连续沉积好、沉积速率大（可达1mm/a甚至更大）、记录丰富等特点,正成为过去全球变化研究的良好综合地质档案.参考冰芯、黄土、深海沉积物等中矿物固体的研究思路和方法,希望能对泥炭中可能存在的火山物质和其它风粉尘进行研究.在对吉林金川西大甸子泥炭样品的处理过程中,摸索出一套泥炭样品中固体物质（如火山物质）初步的处理、分析方法;并对金川西大甸子干玛珥泥炭沉积中部一段泥砂状物质进行鉴定,首次发现火山玻璃,判断这些泥砂物为火山灰砂.目前研究表明,泥炭纤维素的δ<'13>C序列能较好地反映古气候变化,那么泥炭中胡敏酸的δ<'13>C序列可否也能反映古气候变化,该文对此作了初步研究.用碱溶酸沉淀方法从泥炭中提取出所谓的胡敏酸,用燃烧法将胡敏酸、纤维素中的碳转化为CO<,2>气体,测定它们的稳定碳同位素组成（δ<'13>C）.与能较好地反映气候变化的纤维素δ<'13>C序列相比,胡敏酸的δ<'13>C序列反映气候变化不明显.

溶液介质条件和腐殖影响下REE在水/粘土界面分配和分馏的实验研究

过去几十年，由于REE具有重要的物源和过程示踪的地球化学意义，又与核放射性元素（钢系元素）的地球化学结构类似，因此，稀土元素的表生地球化学分配和行为研究便成为微量元素地球化学研究的一个重要部分。目前"通过水体悬浮物吸附态REE组成变化分析研究水／微粒界面作用REE分异现象．的工作不少，但至今进行的胶体或其他微粒吸附REE的实验研究不多，且已有的实验未能对溶液介质条件（如pH、离子强度、阴离子、固／液比），尤其是天然有机物的控制机理进行系统研究，对所观察到的水体中REE及其他微量元素分布变化多样性的解释仍缺乏实验依据。本文用结晶良好且粘土矿物含量高的苏州高岭土、美国粘土协会高岭土（Kga-1b）和蒙脱土（Wwy-2）作为吸附剂，采用系列吸附实验定量研究了不同理化条件（如pH值、离子强度、固／液比）下，受溶液阴离子（Cl-、C1O4-、SO42-、HCO3-）和Fluka胡敏酸（HA）影响，REE在粘土／水界面的分配和分馏，并讨论了HA和粘土的相互作用及胡敏酸存在与不存在时的REE形态分布。得到以下几点重要认识，为合理解释地表水体中既E和其他微量元素分布变化的多样性提供了实验依据：1、REE在苏州高岭土／水界面的重现性实验结果为：稀土配分系数D的相对标准偏差最大值为Eu8.4％，其他大多介于5．0％和6．6％间。而稀土吸附率Rd的相对标准偏差最大值为D2.2％，其他大多＜2％。较小误差表明本次研究所用实验方法是可行的。2、REE在苏州高岭土／水界面的动力学实验结果表明：短时间内（几分钟）稀土快速吸附在高岭土：接着因为粘土的层状结构，在20h内粘土层间金属与REE发生交换，稀土分配系数变化较大；20h以后能达到稳定的吸附／解吸平衡。因此本次研究采用的平衡时间为24h。3、pH分别为4.5和6.5时REE在苏州高岭土冰界面的分配能用Langmuir吸附等温线模拟和MINEQL＋软件表达。与静电吸附相对应，pH值越高REE最大吸附量越大。同时REE浓度的差异造成了REE分馏，总的趋势是REE含量越高，分馏越不明显。4、近中性（pH＝6.5）条件下不同阴离子的存在对REE在苏州高岭土／水界面分配和分馏的影响表明：随阴离子（Cl-、ClO4-、SO42-）含量升高REE吸附率降低，其中SO42-对REE吸附的影响最大，说明Na＋质量效应和阴离子配合的影响；同时由于不同阴离子与轻重R陇的络合差异所致，阴离子含量越高，轻重稀土的分馏越明显（La／Yb＝0.14-0.96），一般为阴离子含量的增加使得重稀土更多的被吸附，其中C1-和SO42+的影响最为明显。HCO3-虽然与REE有较强配合，但可能由于我们的HCO3-实验浓度低（＜0.0O25mol／L），在我们的实验结果中其对REE吸附和分馏的影响较小。5、由于不同pH和介质条件下，REE的络合形态分布不同，它们可以影响其在水／粒界面的分配。应用MINEQL＋模型，考虑REE的氢氧化物、碳酸盐和腐殖酸的影响，研究了REE的形态分布，结果表明fIA的存在对REE形态有很大影响：在HA不存在时，pH7-8间REECO3＋为主要的REEs形态，在更低和更高pH值，REE主要存在形式分别为REE加和REE（CO3）2-；而当HA存在时，在1）H值3-9，REEHA成为主要形态，在低pH（＜3）和高pH（＞9）时REE3+和REE（CO3）2-分别为主要形态。6、在较宽的pH范围HA能吸附在粘土上意味着在大多数含HA的天然水体中，粘土表面被HA覆盖。随H增加粘土对HA的吸附降低，反应了配位体交换或表面络合反应引起的专属吸附，其他如疏水性、、腐殖物质的溶解和HA的结构变化可能也影响了吸附。HA含量、矿物表面积和离子强度等理化条件对HA吸附会产生影响，从而影响HA对粘土表面的覆盖和接下来的粘土对REE的吸附。7、溶液介质条件对REE在粘土（Kga-1b和SWy-2）／水界面分配和分馏的影响表明：主要与静电相互作用、离子交换反应相对应，除低PH外，REE在高岭土上的吸附表现出弱的pH依赖性；而随pH增加REE在蒙脱土上的吸附呈下降趋势，显示交换反应为吸附过程的主要因素。在两种粘土中REE吸附均为随离子强度增加而降低，反应了Na质量效应。8、腐殖物质在粘土表面的吸附改变了吸附剂的属性。HA存在时REE在固液界面的分配反应了REEHA在固液界面的分配和HA在高岭土或蒙脱土／水界面上的分配，其他如静电吸附等机制也影响了吸附：在高岭土中，HA会增加低pH（＜4）吸附，随pH增加（＞5）HA会降低吸附。与此不同，在整个PH范围（3-10），HA的存在明显降低了REE在蒙脱土上的吸附。REE吸附在高岭土上随队含量增加是先增加后降低。而蒙脱土实验中，在低HA含量（＜5mg／L）处，RE阮吸附率与HA含量增加呈线性降低至几个百分比，而在高队含量处，REEs吸，附率无明显变化。这些清楚地说明水体环境中有机物的存在通常降低微量金属吸，附在微粒上，增加微量金属在水体中的溶解量，从而促进微量金属在水体环境中的长距离迁移。9、HA存在和不存在时，吸附／解吸过程中的REE分馏随pH或离子强度的变化都不明显，但由于REE系列与腐殖物质和矿物络合的差异，会随队含量的变化发生明显变化。通常溶液中高队含量增加了LREE在高岭土／蒙脱土上的吸附。这些结果是在HA存在时，微粒相上产生LREE富集的一个实验证实，也和大多数天然水体中的REEs分馏相一致。

Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry with a matrix of carbon nanotubes for the analysis of low-mass compounds in environmental samples

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) for environmental analysis has been mainly focused on qualitative analysis of high-mass molecules, such as toxins, humic acid, and microorganisms. Herein,we describe a novel MALDI-TOF-MS method with a matrix of oxidized carbon nanotubes for analysis of low-mass compounds in environmental samples. A number of chemicals in the environment were qualitatively analyzed by the present method, and it was found that most of them, especially the highly polar chemicals, were measurable with high sensitivity. With the intrinsic ability to measure high-mass chemicals, this method can compensate for the current shortage of methods for environmental analysis for the measurement of highly polar or high-mass chemicals. For sample analysis, arsenic speciation in Chinese traditional medicines was qualified and diphenylolpropane in water samples was quantified. With the relatively high tolerance of the method to interfering molecules, a simple pretreatment or even no pretreatment could be employed before MS detection. Furthermore, this method can be employed in a high-throughput format.

Quantifying mircoorganism/organic matter interactions in saturated porous media.

Proteins and humic acids are common constituents of waste water. Latex colloids (colloids) acted as surrogates for microorganisms in multiple pulse dynamic column experiments (MPEs) that permitted colloid mobility to be quantified before and after the injection of either BSA (a protein), or Suwannee River humic acid (SRHA).
At low OM coverage colloid breakthrough curves demonstrated both BSA and SRHA reduced colloid deposition rates, but did not affect colloid irreversible deposition mechanisms. By contrast, high levels of SRHA surface coverage not only further reduced the matrix’s ability to attenuate colloids, but also resulted in reversible adsorption of a significant fraction of colloids deposited. Modelling of colloid responses using random sequential adsorption modelling suggested that 1 microgram of SRHA had the same effect as the deposition of 5.90±0.14 x109 colloids; the model suggested that adsorption of the same mass of BSA was equivalent to the deposition of between 7.1x108 and 2.3x109 colloids.
Colloid responses in MPEs where BSA coverage of colloid deposition sites approached saturation demonstrated the sand matrix remained capable of adsorbing colloids. However, in contrast to responses observed in MPEs at low surface coverage, continued colloid injection showed that the sand’s attenuation capacity increased with time, i.e. colloid concentrations declined as more were deposited (filter ripening).
Importance: Study results highlight the contrasting responses that may arise due to the interactions between colloids and OM in porous media. Results not only underscore that colloids can interact differently with various forms of deposited OM, but also that a single type of OM may generate dramatically different responses depending on the degree of surface coverage. The MPE method provides a means of quantifying the influence of OM on microorganism mobility in porous media such as filter beds, which may be used for either drinking water treatment or waste water treatment. In the wider environment study findings have potential to allow more confident predictions of the mobility of sewage derived pathogens discharging to groundwater.

Phenol degradation by powdered metal ion modified titanium dioxide photocatalysts

Conventional water purification and disinfection generally involve potentially hazardous substances, some of which known to be carcinogenic in nature. Titanium dioxide photocatalytic processes provide an effective route to destroy hazardous organic contaminants. This present work explores the possibility of the removal of organic pollutants (phenol) by the application of TiO2 based photocatalysts. The production of series of metal ions doped or undoped TiO2 were carried out via a sol–gel method and a wet impregnation method. Undoped TiO2 and Cu doped TiO2 showed considerable phenol degradation. The efficiency of photocatalytic reaction largely depends on the photocatalysts and the methods of preparation the photocatalysts. The doping of Fe, Mn, and humic acid at 1.0 M% via sol–gel methods were detrimental for phenol degradation. The inhibitory effect of initial phenol concentration on initial phenol degradation rate reveals that photocatalytic decomposition of phenol follows pseudo zero order reaction kinetics. A concentration of > 1 g/L TiO2 and Cu doped TiO2 is required for the effective degradation of 50 mg/L of phenol at neutral pH. The rise in OH- at a higher pH values provides more hydroxyl radicals which are beneficial of phenol degradation. However, the competition among phenoxide ion, Cl- and OH- for the limited number of reactive sites on TiO2 will be a negative influence in the generation of hydroxyl radical. The dependence of phenol degradation rate on the light intensity was observed, which also implies that direct sunlight can be a substitute for the UV lamps and that photocatalytic treatment of organic pollutants using this technique shows some promise.

Comparing the influence of two different natural organic matter types on colloid deposition in saturated porous medium

Humic acid and protein are two major organic matter types encountered in natural and polluted environment, respectively. This study employed Triple Pulse Experiments (TPEs) to investigate and compare the influence of Suwannee River Humic Acid (SRHA) (model humic acid) and Bovine Serum Albumin (BSA) (model protein) on colloid deposition in a column packed with saturated iron oxide-coated quartz sand. Study results suggest that adsorbed SRHA may inhibit colloid deposition by occupying colloid sites on the porous medium. Conversely, BSA may promote colloid deposition by a 'filter ripening' mechanism. This study provides insight to understand the complex behavior of colloids in organic matter-presented aquifers and sand filters. © (2012) Trans Tech Publications, Switzerland.

Comparison of AGNES (absence of gradients and Nernstian equilibrium stripping) and SSCP (scanned stripping chronopotentiometry) for trace metal speciation analysis

The free metal ion concentrations obtained by SSCP (stripping chronopotentiometry at scanned deposition potential) and by AGNES (absence of gradients and Nernstian equilibrium stripping) techniques have been compared and the usefulness of the combination of both techniques in the same electrochemical cell for trace metal speciation analysis is assessed. The free metal ion concentrations and the stability constants obtained for lead(II) and cadmium(II) complexation by pyridinedicarboxylic acid, by 40 nm radius carboxylated latex nanospheres and by a humic acid extracted from an ombrotrophic peat bog were determined. Whenever possible, the free metal ion concentrations were compared with the theoretical predictions of the code MEDUSA and with the free metal ion concentrations estimated from ion selective electrodes (ISE). SSCP values were in agreement with the ones obtained by AGNES, and both of them agreed reasonably with the ISE values and the theoretical predictions. For the lead(II)-humic acid, it was not possible to obtain the stability constants by SSCP due to the heterogeneity effect. However, using AGNES it is possible to obtain, for these heterogeneous systems, the free bulk metal concentration, which allows us to retrieve the stability constant at bulk conditions.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

The mechanism of bacterial indigo reduction

The reduction of water-insoluble indigo by the recently isolated moderate thermophile, Clostridium isatidis, has been studied with the aim of developing a sustainable technology for industrial indigo reduction. The ability to reduce indigo was not shared with C. aurantibutyricum, C. celatum and C. papyrosolvens, but C. papyrosolvens could reduce indigo carmine (5,5-indigosulfonic acid), a soluble indigo derivative. The supernatant from cultures of C. isatidis, but not from cultures of the other bacteria tested, decreased indigo particle size to one-tenth diameter. Addition of madder powder, anthraquinone-2,6-disulfonic acid, and humic acid all stimulated indigo reduction by C. isatidis. Redox potentials of cultures of C. isatidis were about 100 mV more negative than those of C. aurantibutyricum, C. celatum and C. papyrosolvens, and reached –600 mV versus the SCE in the presence of indigo, but potentials were not consistently affected by the addition of the quinone compounds, which probably act by modifying the surface of the bacteria or indigo particles. It is concluded that C. isatidis can reduce indigo because (1) it produces an extracellular factor that decreases indigo particle size, and (2) it generates a sufficiently reducing potential.

Immobilization of glucose oxidase enzyme (GOD) in large pore ordered mesoporous cage-like FDU-1 silica

Large pore ordered mesoporous silica FDU-1 with three-dimensional (3D) face-centered cubic, Fm3m arrangement of rnesopores, was synthesized under strong acid media using B-50-6600 poly(ethylene oxide)-poly(butylene oxide)-poly(ethylene oxide) triblock copolymer (EO(39)BO(47)EO(39)), tetraethyl orthosilicate (TEOS) and trimethyl-benzene (TMB). Large pore FDU-1 silica was obtained by using the following gel composition 1TEOS:0.00735B50-6600:0.00735TMB:6HCl:155H(2)O. The pristine material exhibited a BET specific surface area of 684 m(2) g(-1), total pore volume of 0.89 cm(3) g(-1), external surface area of 49 m(2) g(-1) and microporous volume of 0.09 cm(3) g(-1). The enzyme activity was determined by the Flow Injection Analysis-Chemiluminescence (FIA-CL) method. For GOD immobilized on the FDU-1 silica, GOD supernatant and GOD solution, the FIA-CL results were 9.0, 18.6 and 34.0 U, respectively. The value obtained for the activity of the GOD solution with FIA-CL method is in agreement with the 35 U, obtained by spectrophotometry. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da labilidade de Cu(II), Cd(II), Mn(II) e Ni(II) em substâncias húmicas aquáticas utilizando-se membranas celulósicas organomodificadas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Lead distribution in organic matter of loamy oxisol treated with manure and its effect on microbial biomass

This paper reports a study regarding the distribution of lead in the organic matter fractions of a loamy oxisol treated with stable manure, and its effect on the soil microbial biomass. The experimental design was a completely randomized factorial with three replicates. Treatments were four lead (Pb) rates (0, 200, 400, and 600 mg kg(-1) soil), two levels of manure (0 and 30 Mg ha(-1)) and two sampling times (30 and 60 days after lead application). Total and soil lead soluble in Mehlich 1 extractant, and Ph in the different fractions of the organic matter (fulvic acid, humic acid, and residual) were evaluated along with the soil microbial biomass. Data showed that lead, applied as PbCl2, was concentrated in the residual fraction. The application of manure at the rate of 30 Mg ha(-1) did not affect lead distribution in the fractions until 60 days after incorporation. Lead extracted by Mehlich 1 increased as function of the quantity applied. Manure stimulated the growth of the soil microbial biomass which was reduced by the 200 mg kg(-1) doses of lead, with manure application, increasing, however, with larger rates. Mehlich 1 extracted only part of the lead present in the residual fraction.

Um novo método para quantificar mercúrio orgânico (Hg orgânico) empregando a espectrometria de fluorescência atômica do vapor frio

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização estrutural das substâncias húmicas aquáticas extraídas dos rios itapanhaú e ribeira de iguape

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Distribuição de metais e caracterização das constantes de troca entre espécies metálicas e frações húmicas aquáticas de diferentes tamanhos moleculares

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)