废水中苯并噻唑类化合物的污染行为与控制原理分析

苯并噻唑类化合物(BTs)是广泛使用的工业添加剂,具有持久性和生物毒性,属于微量新兴污染物,近年来在环境领域受到了越来越多的关注.本文对已有的BTs污染相关文献进行了较为全面系统的归纳.首先介绍了BTs在橡胶、制革、制药等行业中的应用与排放情况,分析了BTs的化学结构特点、内分泌干扰性与微生物抑制作用,对其相分配与生物富集数据进行了总结.其次介绍了BTs在工业产品、工业废水、市政污水、城市径流和天然水体中的分布情况,及其在环境中的污染迁移行为.再次着重介绍了含BTs废水的各种生物处理技术和高级氧化技术,阐述了BTs对微生物及污水生物处理系统的影响,BTs在活性污泥系统和膜生物反应器中的降解情况,以及生物强化与电化学强化手段;对O_3、H_2O_2、UV、芬顿、光催化、电离辐射等高级氧化体系处理BTs废水的原理、效果、条件参数和动力学等方面进行了较为深入的讨论.通过分析文献中报道的BTs降解产物数据,总结了BTs污染物的生物及化学转化途径.最后,分析了BTs污染控制技术目前存在的问题,并对未来的研究重点和发展方向提出了建议.     

生物质炭微生物矿化稳定性机制研究进展

生物质炭在碳封存和土壤改良等方面的应用潜力取决于其在土壤中的微生物矿化稳定性.明确生物质炭在土壤中微生物矿化稳定性是推进生物质炭在土壤固碳、改良等领域应用的关键.基于生物质炭在土壤中的微生物矿化稳定性研究进展,本文系统总结了不同类型生物质炭的微生物矿化速率和在土壤中的平均驻留时间,探讨了不同因素(生物质炭特性、土壤特性...     

扫描/透射电子显微技术在土壤环境微生物相互作用超微结构研究中的应用进展

超微结构技术与土壤和微生物等学科的交叉融合,使得相关研究的尺度向着更直观与更微观的两极方向延伸.微生物与土壤组分的相互作用贯穿于整个土壤多相微界面体系,是土壤中最具活力的因子,深刻影响着环境污染物的迁移转化及归趋行为.扫描和透射电子显微技术的结合能够将土壤与微生物组成的高活性超微界面体系可视化,是当今土壤界面化学研究的前沿方向.介绍扫描和透射电子显微技术结合能谱、高角度环形暗场像、电子衍射分析等手段的基本原理和其应用于环境微生物领域的制样要求;综述应用扫描/透射电子显微技术研究环境胁迫下微生物的形态变化特征、微生物与土壤固相组分的作用、微生物与微生物之间交互作用的超微结构特征,以及结构和形貌观测及化学成分分析;通过扫描/透射电子显微技术揭示土壤微生物与污染物的作用机制,跟踪环境污染物的转化和迁移特征.已开展的研究发现,微生物容易附生于土壤颗粒表面,且通过调整自身细胞表面结构,改变自身转运有机物的通道,从而代谢污染物;共培养模式具有协同效应,在降解有毒有机污染物和处理废弃物方面效率更高,从而加速土壤中污染物的转化与降解过程.此外,还总结了通过扫描/透射电子显微技术如何深入挖掘有生命土壤的超微界面作用机理,展望扫描/透射电子显微技术未来的可能研究方向,期望能进一步促进土壤微生物技术在环境修复领域的深入发展与广泛应用.     

杀草丹降解菌Bacillus sp. T2的筛选、鉴定及降解特性

为研发稻田除稗剂杀草丹污染环境的生物修复技术和探究杀草丹微生物降解代谢机制,通过微生物驯化与富集技术,从长期施用杀草丹水稻田土样中分离纯化一株能够以杀草丹为唯一碳源生长的高效降解菌株T2,在36 h内对0.4 mmol/L的杀草丹降解率达到98.3%以上.根据其形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列相似性分析,将其初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.T2).通过GC-MS鉴定产物为对氯苄硫醇、对氯苯甲醛和对氯苯甲酸;依据产物鉴定结果推测菌株T2通过硫酯键水解的方式起始杀草丹的降解,首先将其转化为对氯苄硫醇,随后进一步被氧化为对氯苯甲醛和对氯苯甲酸,该降解途径可能是一种新的杀草丹微生物降解代谢途径.因此菌株Bacillus sp.T2对杀草丹具有非常高的降解效率,在污染环境的微生物修复方面具有很好的应用前景;本研究结果也为揭示土壤中杀草丹微生物降解代谢过程及机制提供了研究材料和理论依据.     

地表水中典型磺胺类抗生素的自然衰减

近年来,磺胺类抗生素因大量使用,在河流等地表水中广泛检出,其环境行为及生态危害,成为备受关注的环境问题.本文以10种常见磺胺类抗生素为研究对象,通过微宇宙实验,模拟其在河流表层水中的自然衰减规律,同时模拟直接光降解、间接光降解、水解、细菌降解和微生物降解等多种条件,以阐明不同环境因素对磺胺类抗生素自然衰减的作用机制.结果显示,10种磺胺类抗生素在168 h内的自然衰减率可达55%—100%,半衰期为14.7—115.5 h,表明磺胺类抗生素在进入河流等地表水后可发生自然衰减.结构方程模型分析表明,直接光降解及间接光降解是磺胺类抗生素自然衰减的主要途径,而水解和微生物降解的作用不大.采用高分辨率质谱,共检出7种降解产物,推测磺胺类抗生素的转化路径主要包括N—S键断裂及羟基化作用.ECOSAR毒性分析结果表明,转化产物毒性多低于母体抗生素,但仍可能存在潜在的环境风险,需进一步深入研究.     

川西亚高山3种森林土壤碳氮磷及微生物生物量特征

以空间代替时间的方法,对川西亚高山天然针叶林、桦木次生林、人工云杉林有机层和矿质层土壤碳、氮、磷化学计量以及土壤微生物生物量和呼吸进行比较分析.结果表明,天然针叶林转化为次生林和人工林,土壤有机层碳、氮、磷,微生物生物量碳、氮含量及微生物呼吸均显著下降,其中微生物生物量碳依次为天然林(727.98 mg/kg)次生林(554.56 mg/kg)人工林(239.83 mg/kg),微生物生物量氮为天然林(72.56 mg/kg)次生林(50.42 mg/kg)人工林(20.78 mg/kg),而矿质层各测定变量在3个森林群落之间差异基本不显著.各森林群落有机层土壤碳、氮、磷,微生物生物量及呼吸均显著高于矿质层,而碳氮比和微生物生物量碳氮比在土壤层次之间差异不大.相关分析表明,土壤碳、氮、磷及化学计量比及微生物变量之间存在显著相关关系.综上所述,森林转换显著影响川西亚高山土壤碳、氮、磷化学计量及微生物生物量,且影响主要体现在土壤有机层.     

CeO_2/g-C_3N_4光催化剂的制备及性能

通过液相沉积法制备了CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂,利用X射线衍射、氮气吸脱附、紫外可见漫反射等方法对其进行了表征,考察了CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂在可见光下降解罗丹明B的光催化活性,并对光催化反应机理进行了初步探讨.结果表明,复合光催化剂中g-C_3N_4和CeO_2分别为石墨相和萤石相,其中存在堆积介孔结构,随着CeO_2掺杂量的增加,CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的比表面积逐渐增大.CeO_2掺杂提高了光生电子—空穴对的分离效率,使得CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的活性比单纯g-C_3N_4有所提升,其中CeO_2掺杂量为6%的复合光催化剂活性最高,在可见光照射150 min后对罗丹明B染料的降解率可达94%.在复合光催化剂对罗丹明B的降解过程中,光生空穴是主要的活性物种.     

农药对土壤微生物群落的副作用的研究方法(Methods for Detecting Side-Effect of Pesticides to Soil Microbial Communities)

微生物群落在保持土壤肥力和对外界适应能力方面起着十分重要的作用.随着农药的广泛应用和农药评估体系的建立与完善,人们越来越关注农药对土壤微生物群落的负面影响,并且尝试用多种方法进行研究.虽然对其中任何一种方法的使用,均有助于提高人们对农药副作用的认识,但是使用少数几种方法所获得的信息,已能够满足风险评估的最低要求.论文以农药风险评估的"资料要求"为依据,对"资料要求"中涉及的"碳转化"和"氮转化"两种室内试验的特点和设计思路进行了分析.此外还简要介绍了国内外农药管理部门在土壤微生物风险评估中常用的几种模型,并探讨了这些模型与具体试验方法之间的关联.从文中可以看出,对于农药的土壤微生物影响,现已建立起了比较规范化的室内测定方法,目前缺乏的是与风险评估模型相配套的田间试验方法或准则.     

采用HRMS结合~(13)C-同位素比值技术探究水环境中新兴污染物的归趋和转化机制

新兴污染物(ECs)释放到水体中能够对野生物种和人群健康构成潜在隐患.天然有机质(NOM)含有羟基、氨基、羧基和醌基等活性官能团,可参与水体中天然酶介导的酶催化氧化腐殖化反应(ECOHRs),并通过自由基耦合机制与ECs形成共价结合产物.该过程不仅降低了ECs的生态毒性,也增加了水体中有机碳、氮储备.然而,如何分析和鉴定ECOHRs中ECs和NOM分子之间形成的共价结合产物已经成为限制研究者阐明ECs在天然水体中迁移和转化机理的瓶颈.本文综述了天然水体中ECs的来源、污染现状、分布特征和生态毒理学效应,明确了ECOHRs对ECs生物有效性和转化行为的影响,重点利用高分辨质谱(HRMS)结合~(13)C-同位素比值技术分析和鉴定了ECs和NOM分子之间形成的共价结合产物.该方法主要通过精确的分子量、同位素标记差值和相对强度比值,从水环境中筛选出ECs和NOM分子之间所有可能存在的共价结合产物,为深入阐明ECs在天然酶介导ECOHRs中的归趋和转化机理提供了理论支持和技术保障.     

Bi（25）FeO40-g-C3N4磁性催化剂的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备了铁酸铋(Bi25FeO40),将其与类石墨相氮化碳(g-C3N4)复合得到Bi25FeO40-g-C3N4磁性光催化剂,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积分析、UV-Vis光谱和磁滞回线对该磁性光催化剂进行了表征.考察了Bi25FeO40-g-C3N4复合催化剂对亚甲基蓝的可见光催化降解效果.结果表明,Bi25FeO40-g-C3N4复合催化剂对亚甲基蓝的可见光催化降解效率远高于Bi25FeO40.此外,Bi25FeO40-g-C3N4表现出顺磁性,可通过磁选分离并回收.     

生物炭对土壤微生物的影响研究进展

生物炭是有机材料在厌氧条件下热解而成的产物。近年来,生物炭因在碳固定、土壤改良和作物产量提高等方面具有较大的应用潜力而引起国内外学者的广泛关注。作为一类新型的土壤改良剂,它能提高土壤有机碳含量及阳离子交换量(CEC),改善土壤保肥持水性能,有益于土壤微生物活动,同时还可吸附抑制对土壤微生物生长有毒的化感物质,为土壤微生物提供有利的栖息场所。但生物炭的效应与生物炭的特性、用量、土壤类型及肥力有关。笔者从生物炭对土壤微生物的影响及其作用机制出发,概述了不同生物质材料及热解温度对生物炭理化性质的影响及生物炭对土壤微生物丰度、群落结构和活性影响的研究进展。未来应重点从生物炭的特性、生物炭与微生物交互作用及生物炭的环境修复等方面深入研究,客观评价生物炭对土壤微生物的作用。     

乳酸碳链延长技术及其在有机废弃物资源化中的应用研究进展

资源化利用是有机废弃物处理处置的重要方向,降低成本和提高产物的附加值是推动有机废弃物资源化利用的重要引擎,也是巨大挑战.近年来,在该领域发展出了一种基于羧酸平台的乳酸合成己酸的碳链延长新技术.本文首先介绍了乳酸碳链延长技术的代谢机制以及相关功能微生物.该技术的核心是利用乳酸作为电子供体,在特定微生物(如埃氏巨型球菌Megasphaera elsdenii、瘤胃球菌Ruminococcaceae strain CBP6以及反应器混合微生物)的作用下,将乙酸等短链脂肪酸经碳链延长过程转化为含有6个碳原子的中链脂肪酸己酸.然后详细介绍了该技术在富含乳酸的废弃物中的应用研究进展.在有机质含量比较高的废弃物如餐厨垃圾、乳清废水、酿酒废水中均存在高浓度的乳酸,这一类废弃物具有最终资源化为己酸的潜力.进一步分析了影响该技术效能的关键因子,包括环境pH、温度以及电子供体和受体.最后总结了乳酸碳链延长技术相对于传统废弃物资源化处理技术的优、劣势.乳酸碳链延长技术在有机废弃物的资源化处理领域已表现出巨大的应用潜力,未来需要进一步提高己酸产物效价和降低分离提纯成本.(图2表3参66)     

外源铅对水稻土微生物量、微生物活性及水稻生长的影响

盆栽试验研究了土壤-水稻-铅-微生物相互作用的体系中,外源铅不同处理水平 (CK、100、300、500、700、900 mg·kg-1 ) 对两种水稻土壤微生物生物量碳、氮, 微生物活性, 水稻生理指标及生物量的影响.结果表明:水稻土壤中微生物量碳、氮, 微生物活性及水稻叶绿素与生物量都随铅处理水平的增大而增加,多数指标在300～500 mg·kg-1铅处理时出现峰值,然后随铅水平的增加而降低,它们的转折点受土壤性质(如颗粒组成,有机质含量等)影响.试验范围内,水稻脯氨酸含量和过氧化物酶活性都随铅处理水平的增大而缓慢增加.体系中土壤微生物指标和水稻生理指标的变化存在一定的相关性,其大小也受土壤类型的制约.试验还表明,土壤微生物量氮、脱氢酶活性及水稻过氧化物酶活性是铅处理后更为敏感的生物学指标.     

森林土壤中持久性有机污染物环境行为及其影响研究进展

持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs)因其高毒、持久、生物积累、远距离迁移的特性而广受关注.森林土壤含有丰富的有机质,是POPs天然的储存库,对POPs的全球迁移与分配产生重要影响.森林土壤中POPs来源途径不仅包括POPs的干湿沉降,还存在着POPs随落叶迁移至森林土壤的特征途径.森林土壤富集大量POPs,有必要对其在土壤中的环境行为及其环境影响进行总结,因此本文从土-气交换、储存和迁移、降解转化等方面对POPs在森林土壤中的典型环境行为进行综述,分析其对森林土壤根际环境、微生物和微型动物以及食物链传递的环境影响,最后对森林土壤中POPs未来研究方向提出几点建议.     

等温微量热技术在土壤微生物学研究中的应用

土壤微生物代谢活性与土壤功能直接相关,是评价土壤质量的灵敏的、普适的综合指标.物质的理化或生物变化过程都伴随着热效应,等温微量热技术可精确测定和跟踪此过程,其研究领域广范并带动土壤微生物的代谢热力学研究蓬勃发展.本文首先简要介绍微量热技术、普遍采用的底物诱导法揭示的微生物代谢活性和国内外研究团队.然后重点综述微量热技术在土壤微生物学的主要研究成果,包括代谢热力学可量化微生物对土壤有机碳的同化效率;土壤微生物在短时间内达到最大热释放值,伴随高的生长速率,表明其代谢活性高;代谢热熵(单位微生物热释放值)可指示微生物对土壤有机碳的转化和利用效率,是指示土壤质量的良好指标;外源污染物总体上抑制土壤微生物代谢活性;检测过程中应重视微量热测定的影响因素与条件优化.讨论测定过程中微生物生长条件的标准化和底物问题.最后展望潜在的研究方向,微量热技术与各种技术的有机结合,有望在土壤微生物结构与活性的地理属性、气候变化、土壤质量的空间大尺度比较和外源污染物的生物毒性评价等方面发挥其重要作用.     

长期有机无机肥配合施用土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物短期变化

为了阐明改变肥料养分投入后土壤微生物特性的短期变化,采集长期定位有机无机肥配施的红壤水稻土,通过室内培育试验,观测添加不同肥料养分后土壤微生物生物量碳及BIOLOG群落功能多样性的变化.结果表明,长期有机无机肥配施土壤中添加无机肥料养分短期内( 185 d)降低了15％～22％的微生物生物量碳含量和55.6％的微生物群落平均光密度；添加有机肥料养分短期内提高了8％～42％的微生物生物量碳含量和992％的微生物群落平均光密度；而不添加肥料养分短期内提高了501％的微生物群落平均光密度,降低了微生物群落均一性,但对微生物生物量碳含量影响不大.此外,添加不同肥料养分均改变了土壤微生物群落碳源代谢模式.长期配施有机无机肥土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物生态特征发生明显变化,其差异体现在微生物生物量碳与微生物碳源利用特性的变化上.     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

毒死蜱与乙草胺单一污染和复合污染对土壤酶活性及微生物生物量碳的影响

采用室内模拟试验方法,研究毒死蜱与乙草胺单一污染和复合污染对土壤酶活性与微生物生物量碳的影响.结果表明,在试验剂量范围内,毒死蜱与乙草胺单一污染和复合污染对过氧化氢酶都产生抑制作用,而对脲酶有激活效应,对酸性磷酸单酯酶和碱性磷酸单酯酶的影响表现为先激活后抑制的效应,其中乙草胺单一污染对过氧化氢酶和酸性磷酸单酯酶抑制作用显著.毒死蜱与乙草胺在单一污染和复合污染的初期能提高土壤微生物生物量碳,但至第14天后复合污染显示出抑制作用.     

碳基材料对餐厨垃圾厌氧消化效率和微生物群落的影响研究进展

餐厨垃圾厌氧消化是一种可回收再生能源的生物处理技术,目前运行中主要存在系统稳定性差和效率低等问题,添加碳基材料能够提高餐厨垃圾厌氧消化效率并对系统运行产生积极影响.从甲烷产生和微生物群落变化两方面,综述碳基材料(生物炭、活性炭、碳布等)作为添加剂对餐厨垃圾厌氧消化系统的影响.其主要影响机理为(1)厌氧消化系统稳定性;(2)种间直接电子传递(DIET);(3)微生物群落.已有研究表明,碳基材料可促进餐厨垃圾厌氧消化产甲烷效率,提升甲烷产量1.1%-1 685%,缩短产甲烷迟滞期27.5%-95.7%.此外,碳基材料添加会引起厌氧消化系统中细菌和古菌群落结构变化,碳基材料通过选择性地富集功能微生物,促进微生物间互营代谢,进而影响系统稳定性和产甲烷效率.提出未来在餐厨垃圾厌氧消化的研究中,应着重关注碳基材料在连续运行系统中的分离与回收方法,优化不同厌氧消化条件下碳基材料的添加策略,通过代谢组学分析探究碳基材料对厌氧消化体系中微生物的作用机制.(图2表2参92)     

微生物降解褐煤产生的腐植酸化学特性研究

本文对微生物降解褐煤产生的腐植酸的化学特性进行了分析.结果表明,褐煤经微生物降解后其腐植酸与降解前相比,氢和氧百分含量增加,碳百分含量减少,分子量减小 ,而絮凝极限明显增大,红外吸收光谱也发生明显变化.