草鱼池塘水体细菌群落对蓝藻源DOM的降解及其碳代谢特征变化

以水华发生草鱼养殖池塘为背景,利用紫外-可见光谱和BIOLOG-ECO技术探讨了水体细菌群落对蓝藻源溶解性有机质（Algae-derived Dissolved Organic Matter, A-DOM）的降解,并分析了降解过程中细菌群落的碳代谢特征变化.结果显示,在细菌群落不同培养时期（0、12、36、60 h,分别记为B0、B12、B36、 B60）,A-DOM的紫外光谱吸收曲线变化明显（主要表现在0~36 h,240~280 nm处吸光度）,其相对含量（以α_（280）表征）随培养时间延长而逐渐降低（p<0.05）,而分子量（E₂/E₃）和芳香性程度（SUVA₂₅₄）逐渐增大（p<0.05）,这些揭示了细菌群落对A-DOM的显著降解作用.降解过程中,水体pH及DOC、TN、TP、NO₃^-、PO₄^3-浓度均有不同程度的降低,而NH₄⁺、NO₂^-浓度则呈显著升高（p<0.05）;细菌群落碳代谢能力及代谢多样性指数Shannon、Simpson及McIntosh均呈先增大后减小的变化,其中对糖类和羧酸类碳源的利用能力变化显著（p<0.05）;PCA分析进一步表明,细菌群落碳代谢方式存在差异且主要表现在B0、B12、B36之间;相关性Heatmap图及RDA分析显示,细菌群落对A-DOM的降解利用与其碳代谢多样性的变化密切相关,且DOC和pH是影响群落代谢功能变化的主要环境因子.研究认为,草鱼养殖水体细菌群落能有效降解利用A-DOM,降解过程中群落碳代谢特征会发生明显变化并主要受水体pH及A-DOM含量的影响.     

真菌WZ-Ⅰ对有机磷杀虫剂毒死蜱的酶促降解

从高效降解真菌镰孢霉属WZ-Ⅰ(Fusarium LK.ex Fx)中提取了降解酶,研究了该降解酶的分离条件及对毒死蜱的降解特性,研究表明,其胞内酶对毒死蜱的降解率高达60.8%,细胞碎片对毒死蜱的降解率为48%,但由(NH₄)₂SO₄沉淀提取的胞外酶液对毒死蜱的降解率仅为11.3%,经8次非诱导条件下培养提取粗酶液,酶活力损失较少,判断WZ-Ⅰ菌株的毒死蜱降解酶为胞内酶且属于组成酶.以牛血清白蛋白为标准蛋白测得粗提酶中可溶性蛋白的含量为3.36mg·mL^-1;该酶对毒死蜱的酶促降解最适pH为6.8,在pH 6.0～9.0之间都有较高的活性;最适温度为40℃,在实验温度范围(20～50℃)内该降解酶均具有较好的降解活性,但在55℃时,酶活迅速降低,降低到最高酶活力的41%.测得粗提酶中其米氏常数K_m为1.049 26mmol·L^-1,v_max为0.253 5μmol·(mg·min)^-1.研究结果表明该酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,对热和pH均具有较好的耐受力,高效降解真菌WZ-Ⅰ所产生的胞内酶对毒死蜱具有较好的降解效果.     

久效磷降解菌的分离及其酶促降解特性研究

从某农药厂废水处理池的污泥中分离到1株久效磷高效降解菌株M-1,经过对其形态特征、生理生化、以及16S rDNA序列分析,该菌株初步鉴定为Paracoccus sp..M-1能以久效磷作为唯一碳源生长,24 h对100 mg·L^-1久效磷的降解效率为92.47%.久效磷降解酶定域表达试验表明该酶为胞内酶,组成表达.久效磷酶促降解的最适反应pH为8.0,最适反应温度为25 ℃;其米氏常数（K_m）为0.29 μmol·mL^-1,最大降解速率(V_max)为682.12 μmol·(min·mg)^-1.久效磷降解酶热稳定性差,碱性条件下能够保持较高降解活性.     

一种改进的高级氧化工艺降解微囊藻毒素动力学模型

试验利用UV/H₂Ｏ₂和臭氧2种高级氧化工艺降解太湖水中粗提取的微囊藻毒素,研究了光强、初始藻毒素浓度、H₂Ｏ₂投加量、臭氧投加量、pH值及阴离子对其去除率的影响,并探讨了包括pH,碳酸根浓度等水质参数在反应过程中的变化情况.在准一级反应动力学的基础上提出了一种简捷的适合实际水质的高级氧化技术降解数学模型.结果表明,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）体系中,准一级动力学和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.927和0.827;在臭氧工艺中,准一级和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.911和0.925;而采用改进的一级动力学模型拟合的精确性有较大提高,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）和臭氧2种体系中拟合相关系数R² 的平均值分别提高到0.982和0.985;而且通过模型分析还可以得出：在光强、双氧水浓度和臭氧浓度不变的情况下,pH值和碳酸根（碳酸氢根）离子浓度是影响反应最大的因素.     

微囊藻毒素含量与自然水体环境影响因子的相关性

研究了太湖流域湖州段、杭州市贴沙河和某水华池塘等自然水体的微囊藻毒素水平,利用相关性分析、主成分分析、聚类分析等统计方法,探讨了自然水体中微囊藻毒素MCLR和MCRR与环境影响因子的相关性.结果表明,3处水体的微囊藻毒素MCLR水平为0.049～12.30μg/L,MCRR为0.032～7.90μg/L,底层水中微囊藻毒素的含量显著高于表层水;水体中MCLR的平均浓度与TN、NH₄⁺-N、NO₂^--N和TP呈显著正相关(p<0.01),与水温、DO和氮磷比呈显著负相关(p<0.01),MCRR的平均浓度与NO₃^--N和氮磷比呈显著正相关(p<0.01),与pH、DOC、高锰酸盐指数、光密度呈显著负相关(p<0.01);TP和NO₂^--N是影响MCLR生物合成的主导因子,NO₃^--N和氮磷比是影响MCRR生物合成的重要因子;NO₂^--N和NO₃^--N可能分别是MCLR和MCRR生物合成中利用的主要无机氮源.     

太湖北部沉积物不同形态磷提取液中有机质的特征

综合应用高效体积排阻色谱、三维荧光光谱、红外光谱及元素分析等方法,研究了太湖北部3个湖区表层(0～10 cm)沉积物不同形态磷提取液中有机质的特征,并探讨了有机质与磷之间的关系.结果发现,沉积物中总磷的含量与其上覆水体的营养水平相一致;有机C/N、C/P比值在8.5～11.9和188.5～256.6之间,表明沉积物中有机质以湖泊内源自生为主,受陆源输入的影响很小.不同磷形态提取液中有机质的相对分子质量分布和三维荧光光谱存在很大差异,但不同沉积物之间的差别并不显著.3种提取液中有机质的相对分子质量顺序依次为：HCl＞NaOH＞NaHCO₃,其重均相对分子质量(M_w)和数均相对分子质量(M_n)分别在4 983～5 873和3 642～5 065、 3 628～4 198和2 334～2 616、 3 282～3 512和2 249～2 380之间,可能反映了不同提取液中有机磷的组成及其生物活性的不同.沉积物提取液中有机质的三维荧光光谱均以类富里酸荧光峰A(E_x/E_m=230～260　nm/360～470　nm)或C(E_x/E_m=290～320　nm/390～460　nm)为主,NaHCO₃和HCl提取液中还分别发现了类蛋白荧光峰B(E_x/E_m=275～280　nm/340～360　nm)和D(E_x/E_m=225　nm/330～350　nm)及类腐殖酸荧光峰E(E_x/E_m=360～375　nm/460～470　nm).这些荧光光谱特征不仅揭示了不同提取液中有机质组成的差异,而且可能表明了太湖沉积物中有机质的降解受到再悬浮作用的强烈影响.此外,沉积物胡敏酸红外光谱中1 059～1 082　cm^-1的吸收谱带也可能反映了磷酸盐的存在.     

磁性生物炭负载α-MnO2活化过一硫酸盐降解2,2',4,4'-四溴联苯醚

环境中的多溴联苯醚（PBDEs）对人类健康和生态环境存在潜在危害,开发高效、经济和环保的高级氧化体系对其进行有效降解具有重要意义.利用水热法合成的磁性生物炭负载二氧化锰复合材料（α-MnO₂/MWB）作为催化剂,有效活化过一硫酸盐（PMS）降解2,2'',4,4''-四溴联苯醚（BDE-47）,通过SEM、XRD、FT-IR和BET等手段对材料进行表征分析,同时探究了材料对PMS的催化活化能力.结果表明,α-MnO₂/MWB具有最佳的催化性能,在α-MnO₂/MWB负载质量比为1：2、催化剂投加量为0.05 g·L^-1、PMS浓度为5 mmol·L^-1的条件下,对1 mg·L^-1 BDE-47的降解率达到94%.溶液初始pH对体系的影响较小,氯离子（Cl^-）和腐殖酸（HA）对BDE-47的降解有抑制作用,随其浓度升高抑制作用增强,硝酸根离子（NO₃^-）和碳酸氢根离子（HCO₃^-）对降解几乎无影响.通过自由基淬灭实验证明SO₄^-·和·OH是该体系降解BDE-47的两种关键自由基,其中SO₄^-·占主导地位.反应前后材料的XPS表征分析表明,Mn和Fe元素的价态转化是活化PMS的主要原因.α-MnO₂/MWB经重复利用4次,仍保持着高效的催化性能.     

真空紫外辐照法降解水中丁基黄原酸钾的影响因素及动力学模型

黄原酸盐是常用的有色金属硫化矿浮选剂，进入环境后会造成潜在风险.本文以丁基黄原酸钾（PBX）为目标污染物，在比较真空紫外辐照法（VUV）、曝气（Aeration）、过氧化氢（H₂O₂）氧化和次氯酸钠（NaClO）氧化处理对PBX降解效果的基础上，深入研究反应温度、初始pH值、初始底物浓度及共存离子对效果最优的VUV法降解PBX的影响，探明影响VUV降解PBX的关键因素并建立动力学模型.结果表明，对初始浓度为20 mg·L^-1的PBX进行VUV、NaClO氧化、H₂O₂氧化和曝气处理60 min后，VUV处理效果最优（PBX降解率为97.49%），随后依次为H₂O₂氧化、NaClO氧化和曝气处理.在VUV处理过程中，反应温度和初始pH的升高促进了PBX降解，随着PBX初始浓度增加降解速率常数（k_C）减小.溶液中共存的CO₃^2-、SiO₃^2-促进了PBX降解，Ca²⁺则抑制了PBX降解.反应温度和初始pH值是影响PBX降解的关键因素，基于这两个因素建立了PBX降解的模型方程.从经济有效的角度综合考虑，反应温度35℃、pH=8、合适的阴离子（SiO₃^2-、CO₃^2-）及其浓度有利于促进VUV降解PBX.研究结果为选矿废水有机污染物的处理提供了新思路.     

锰氧化物负载施氏矿物去除酸性矿山废水中As(III)的性能及机理

施氏矿物是天然的砷吸附剂,但其存在酸性条件下对As(III)吸附性能较弱且无法对As(III)氧化降毒的缺陷. 采用液相沉淀法成功制备出锰氧化物负载施氏矿物(MnO_x@Sch),研究锰负载量、初始pH值和共存离子对MnO_x@Sch去除As(III)的影响,并采用吸附动力学结合XPS、FTIR及TEM等表征探究该过程的机理. 结果表明:在初始pH=3、投加量为0.5 g·L^-1、As(III)初始浓度为1 mg·L^-1的条件下,As(III)与MnO_x@Sch反应后的剩余浓度仅为2.42~3.38 μg·L^-1.MnO_x@Sch去除As(III)受初始pH影响较小,H₂PO₄^-共存时As(III)去除存在明显的抑制作用. MnO_x@Sch 去除As(III)的过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程. 液相化学组分和固相产物表征分析显示MnO_x@Sch对As(III)的去除机理可概括为As(III)氧化、静电吸附和络合配位及配体交换. 研究结果可为施氏矿物及其改性材料应用于酸性矿山废水砷污染治理提供理论依据.     

固定化工程菌对偶氮染料脱色及强化作用

利用聚亚胺酯大孔泡沫吸附固定基因工程菌Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR),研究其对偶氮染料的脱色动力学及生物强化作用.实验表明,固定的E.coli JM109(pGEX-AZR) 对酸性大红GR的脱色动力学符合Andrews方程,动力学常数为μ_max,c、K_c、K_ic分别为49 .2 mg·(g·h)^-1、710 .43 mg·L^-1和681 .62　mg·L^-1,R²为0 .995.将固定的E.coli JM109(pGEX-AZR)按10%的比例投加到厌氧序批式活性污泥反应器中连续运行32 d,含有固定化工程菌的强化体系耐浓度冲击的能力和脱色率均高于对照体系,脱色率可以稳定在90%以上.利用RISA对其微生物群落结构进行分析,E.coli JM109(pGEX-AZR)及降解酸性大红GR的优势菌群可以在污泥体系中稳定存在.     

高铁酸盐氧化絮凝去除水中腐殖质的研究

研究了高铁酸盐对饮用水中富里酸（ＦＡ）的去除性能与作用条件，考察了高铁酸盐单独氧化、氧化絮凝和与聚合氯化铝联合应用的除ＦＡ效果。结果表明，当高铁酸钾与ＦＡ的质量比为１２时，高铁酸盐氧化可以去除水中９０％以上的ＦＡ，在浑浊水中高铁酸盐具有氧化和絮凝的双重作用效能，同样高铁酸盐投加量下，可将９５％以上的ＦＡ去除。采取高铁酸盐与聚合铝联用可显提高对ＦＡ的去除效果。     

高铁酸钾同时降解微污染水中苯酚和Cr(Ⅵ)的研究

研究了高铁酸钾同时去除微污染水中苯酚和Cr(Ⅵ). 利用静态试验,分析了去除效果的影响因素,并初步探讨了其降解机理.结果表明,高铁酸钾氧化-絮凝协同去除Cr(Ⅵ)、苯酚和CODMn在氧化pH值为4.0,氧化时间20min,絮凝pH值为7.0,絮凝时间30min,高铁酸钾与苯酚的质量比为10:1的最佳条件下,Cr(Ⅵ)、苯酚、CODMn的去除率分别达到84.41%、28.33%、23.34%.说明高铁酸钾是一种可高效去除微污染水中Cr(Ⅵ)的水处理剂.     

高铁酸盐对2种水源水中藻类的去除效果

研究了高铁酸盐对深圳2种原水水中藻类的去除效能.实验结果表明,在处理以小球藻为主的东湖水时,单纯PAC混凝就可有效地去除水中的藻类,藻类去除率均在95%左右.在处理含藻量多,以颤藻为主的铁岗原水时,单纯PAC混凝除藻效果不理想,投加少量高铁酸盐进行预氧化,再投加PAC混凝,可使水中藻的去除率提高10%～20%,去除率高达97.85%.而且用高铁预氧化除藻法明显优于传统预氯化方法.     

绿色水处理剂高铁酸盐在水处理领域中的应用进展

高铁酸盐是饮用水和废水处理中一种多功能绿色环保水处理剂,因其具有高效的氧化、混凝、消毒杀菌能力,且不产生有毒有害的物质,在水处理领域中已受到广泛关注。为全面、系统地剖析高铁酸盐在水处理领域中现有的研究成果,运用知识图谱分析工具VOSviewer对来自中国知网(CNKI)数据库和Web of Science(WOS)数据库的1038篇文献进行了可视化定量分析并辅助定性分析。结果表明:1975—2019年期间,高铁酸盐在水处理领域中应用的研究历经了起步、快速发展、相对稳定的三个阶段;从关键词共现网络图谱分析可知,现阶段的研究热点主要集中在高铁酸盐对饮用水消毒的副产物和对新兴污染物的控制研究方面,研究方向主要是高铁酸盐与污染物的反应动力学、反应机理等。文章总结了高铁酸盐分别作为氧化剂、混凝剂和消毒剂时其对有机/无机污染物、藻类、异味、消毒副产物等的去除和控制作用效果,以期为高铁酸盐在水处理领域中的应用提供理论借鉴和技术支撑。     

南京地区污水厂、自来水厂及长江中抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征

近年来,新型抗性基因以其易传播和耐药广等特性,展现出比传统抗性基因更严峻的健康风险,在临床卫生领域受到广泛关注,但目前对其在环境中的行为和风险研究很少.为此,考察了2种有代表性的新型抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征,并借助荧光定量PCR探索了长江下游（南京段）及附近污水厂和自来水厂中MCR-1和NDM-1的分布特征,进而采用RDA（冗余性分析）评价了分布特征受水质指标的影响效果.结果表明:①污水厂进水中MCR-1和NDM-1绝对丰度较高,且随处理流程呈下降趋势,总去除率分别为92.5%和92.7%,但出水中MCR-1和NDM-1绝对丰度仍分别达2.5×108和7.0×106 copies/L.②长江下游（南京段）各采样点MCR-1和NDM-1绝对丰度的范围分别为8.5×107~3.5×109和4.3×105~2.1×107 copies/L,随水流方向呈降低趋势,但在个别采样点出现异常升高的情况,主要受该区域人为污染的影响.③自来水厂处理工艺对MCR-1和NDM-1去除率分别为75.0%和70.6%,但出水中存留的MCR-1和NDM-1绝对丰度分别达1.4×107和6.3×104 copies/L,且MCR-1和NDM-1在排泥水中大量富集.④MCR-1绝对丰度与ρ（COD_Cr）、ρ（NH₃-N）、电导率呈正相关,而NDM-1绝对丰度仅和浊度存在弱相关关系,与其他水质指标无明显相关性.研究显示,污水处理工艺无法有效去除MCR-1和NDM-1,大量抗性基因通过污水厂出水排入长江,同时自来水厂以含有较高绝对丰度抗性基因的长江水作为水源水,最终自来水厂出水中残存的抗性基因可能进入人体,生态健康风险较大.      

高铁酸钾氧化去除水中三氯生的研究

采用高铁酸钾对水中三氯生（TCS）的去除进行了研究,探讨了TCS的降解机理,考察了高铁酸钾投加量、pH值、天然有机物（NOM）和双氧水等因素对TCS去除和中间产物2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）生成的影响.结果表明：TCS通过醚键断裂降解生成2,4-DCP,TCS浓度为550μg/L,高铁酸钾浓度为15mg/L时,600s后TCS去除率可达96.48%.增加高铁酸钾投加量可以提高TCS的去除,TCS的去除率随pH值升高呈现出降低的趋势,酸性环境有利于TCS的去除,pH值为4时,TCS的去除达100%,腐殖酸和双氧水对TCS的去除有抑制作用.高铁酸钾可以有效降解TCS并降低溶液的急毒性,降低水质健康风险.     

高铁酸盐溶液的制备与去除氨氮的实验研究

根据现场制备要求,优化传统高铁制备工艺,得出工业化现场制备液体高铁的最佳工艺条件,进而用于水库水氨氮的去除研究。实验结果表明,通过优化工艺所制得高铁浓度为24 g/L左右,铁转化率为80%左右。高铁对氨氮的去除效果随高铁与氨氮的摩尔比增大而增大,当摩尔比为0.45时,高铁对水源水中氨氮的去除率可达75%;在保证高去除率的基础上,通过延长絮凝反应时间,可降低高铁投加量;如果采用高铁预氧化,聚合铝或三氯化铁作絮凝剂,可提高对氨氮的去除率,还能大幅度降低高铁投加量,缩短反应时间。     

高铁酸盐预氧化对颤藻去除效果及机理的研究

以深圳市铁岗水库水源为主要研究对象，通过与单纯投加聚合氯化铝（PAC）相比，研究了高铁酸盐预氧化对铁岗水中颤藻（Oscillatoria)的去除效能，藻类去除率高达97．85％。证明在处理较难去除的颤藻时，高铁酸盐与PAC联用，可显著提高对藻类的去除效能，初步研究了预氧化方法对水中颤藻去除的机理。     

Degradation of endocrine disruptor bisphenol A in drinking water by ozone oxidation

The ozone oxidation of endocrine disruptor bisphenol A in drinking water was investigated. A stainless completely mixed reactor was employed to carry out the degradation experiments by means of a batch model. With an initial concentration of 11.0 mg/L, the removal efficiencies of BPA (bisphenol A) could be measured up to 70%, 82%, and 90% when the dosages of ozone were 1, 1.5, and 2 mg/L, respectively. The impacts on BPA degradation under the conditions of different ozone dosages, water background values, BPA initial concentrations, and ozone adding time were analyzed. The results showed that ozone dosage plays a dominant role during the process of BPA degradation, while the impact of the contact time could be ignored. UV wavelength scanning was used to confirm that the by-products were produced, which could be absorbed at UV254. The value of UV254 was observed to have changed during the ozonation process. Based on the change of UV254, it could be concluded that BPA is not completely degraded at low ozone dosage, while shorter adding time of total ozone dosage, high ozone dosage, and improvement of dissolved ozone concentration greatly contribute to the extent of BPA degradation. The effects of applied H₂O₂ dose in ozone oxidation of BPA were also examined in this study. The O₃-H₂O₂ processes proved to have similar effects on the degradation of BPA by ozone oxidation. Translated from Environmental Science, 2006, 27(2): 294–299 [译自: 环境科学]     

Comparative study on the removal technologies of 2-methylisoborneol (MIB) in drinking water

Removal of 2-methylisoborneol （MIB） in drinking water by ozone, powdered activated carbon （PAC）, potassium permanganate and potassium ferrate was investigated. The adsorption kinetics of MIB by both wood-based and coat-based PACs show that main removal of MIB occurs within contact time of 1 h. Compared with the wood-based PAC, the coat-based PAC evidently improved the removal efficiency of MIB. The removal percentage of trace MIB at any given time for a particular carbon dosage was irrelative to the initial concentration of MIB. A series of experiments were performed to determine the effect of pH on the ozonation of MIB. The results show that pH has a significant effect on the ozonation of MIB. It is conclusive that potassium permanganate and potassium ferrate are ineffective in removing the MIB in drinking water.