上海市饮用水中痕量土臭素和二甲基异冰片年变化规律及来源研究

采用液液微萃取-气相色谱/质谱联用测定饮用水中痕量异嗅物质--土臭素(geosmin,GSM)和二甲基异冰片(2-Methylisoborneol,2-MIB或MIB).对上海市饮用水水源以及某水厂工艺出水进行调查发现,土霉昧的来源主要为2-MIB,异嗅问题暴发季节为7～10月,7、8月份达到顶峰,原水中2-MIB的最高检出浓度可达152.82 ng/L.水厂出水中最高检出浓度为97.94 ng/L.初步的来源分析推断2-MIB为水中颤藻的代谢产物.     

氮磷限制条件下螺旋鱼腥藻产生土嗅素特征研究

采用批量培养的方法研究了螺旋鱼腥藻在氮限制和磷限制条件下生长与土嗅素的产生特征.在磷限制条件下螺旋鱼腥藻的生长速率降低,不易生成异形胞;而在氮限制下鱼腥藻生长良好,并生成异形胞,异形胞形成的比例为3.5%~4.4%.在磷限制和氮限制条件下,单位细胞土嗅素的浓度在培养的前20d内都处于急速下降的趋势,之后开始趋于平缓,分别维持在3.18×10-5,3.68×10-5ng/cell左右.氮限制条件下螺旋鱼腥藻单位细胞土嗅素的生成量略高于磷限制条件下.氮限制条件下,螺旋鱼腥藻单位细胞叶绿素a的生成量高于磷限制条件下.螺旋鱼腥藻单位细胞产生的土嗅素与叶绿素a的质量比(geosmin/Chl a)在磷限制条件下要高于氮限制条件下.     

螺旋鱼腥藻土嗅素的产生和分布规律

在12L玻璃瓶中,对富营养底泥培养条件下螺旋鱼腥藻生长时土嗅素的产生情况进行了研究.结果表明,随着螺旋鱼腥藻生物量增加,土嗅素产生量增大,最大浓度可达626ng/L,远超出人体可感知浓度(10ng/L).嗅味物质在螺旋鱼腥藻生物量出现最大值前76h达到最高浓度.生长过程中,土嗅素主要分布在螺旋鱼腥藻细胞内,占总含量的85%~95%,远高于胞外含量.培养初期底泥刚向水体中释放氮时,藻细胞更倾向利用类异戊二烯合成土嗅素,导致土嗅素与叶绿素含量比值增大;随着水体中的氮含量逐渐充足,土嗅素与叶绿素含量比值趋于稳定,维持在0.0015左右.因此,当野外水体的氮含量充分时,螺旋鱼腥藻土嗅素产生量的变化可通过叶绿素含量的变化得到反映.     

北太湖水体固氮作用及其影响因子

为探究北太湖固氮作用,使用乙炔还原法对其水体的原位固氮作用和室内的N、Fe和Mo对鱼腥藻固氮速率的影响进行研究。结果发现:北太湖的年均固氮速率为3.08 ng/(L·h),并表现出明显的时空变化特征,梅梁湾水区的速率最高(2.75 ng/(L·h)),湖心区速率最低(1.38 ng/(L·h));固氮速率在夏季最高[6.03 ng/(L·h)],春[1.08 ng/(L·h)]、秋[0.81 ng/(L·h)]次之,冬季最低[6.97×10-5 ng/(L·h)]。进行相关分析发现:鱼腥藻的生长不受N、Fe和Mo影响(P>0.05);但N是控制鱼腥藻固氮速率的主要因素(P<0.01),而Fe和Mo含量对鱼腥藻的固氮作用并不产生显著影响(P>0.05)。北太湖水体的原位水温(P<0.01)、DTN(P<0.01)、蓝藻生物量和NO₃-(P<0.05)是导致水体原位固氮速率时空差异的主要原因。     

冬季和夏季长江口及其邻近海域一氧化碳的分布、海-气通量和微生物消耗的研究

海洋是大气中一氧化碳(CO)的重要来源,河口区域在调节气候活性气体收支方面发挥着重要作用。本文旨在研究长江口作为典型河口在全球海洋CO生物地球化学循环中的地位,并进一步了解河口区域海水和大气中CO浓度的变化情况。本文基于2021年冬季和夏季在长江口及其邻近海域的现场调查,对该海域CO分布、海-气通量和微生物消耗速率进行了研究。结果表明,冬季和夏季调查海域大气中CO的体积分数平均值分别为(530.39±120.40)×10^-9和(416.91±102.01)×10^-9,大气中CO含量受人类活动影响较大;受光照强度和陆源输入有机物的影响,夏季表层海水中CO的浓度平均值[(4.52±2.13) nmol/L]显著高于冬季[(1.30±0.79) nmol/L];相应地,夏季海—气通量平均值[0.95μmol/(m²·d)]亦显著高于冬季[0.10μmol/(m²·d)]。冬季的微生物消耗速率常数(k_bio)的平均值[(0.46±0.31)/h]明显高于夏季[(0.26±0.07)/h...     

若尔盖高原沼泽土壤氧化甲烷的研究

若尔盖高原泥炭沼泽土氧化大气 CH₄ 的速率为 0.97～1.69ng/(g·h),氧化速率随着土壤深度的增加而减小;而泥炭土 CH₄ 排放速率为0.37～0.61ng/(g·h).2种土壤均具有氧化8000μL/L高浓度CH4的能力,泥炭沼泽土的潜力比泥炭土的大.不同土壤层次氧化甲烷的潜力也有差异,表层土比下层土高.降水减少导致的沼泽水位下降将加强若尔盖高原沼泽土壤氧化 CH₄ 从而减少沼泽 CH₄ 排放.     

典型城市河流中嗅味物质和微生物菌落特征

对某城市河流沿程水质、典型嗅味物质以及微生物群落结构进行了调查分析. 结果表明:河水中2种嗅味物质〔二甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(Geosmin)〕的质量浓度均受到ρ(DO)的显著影响. 绝对厌氧条件〔ρ(DO)<0.2 mg/L〕水体中,ρ(二甲基异莰醇)和ρ(土臭素)的平均值分别为794.8和269.8 ng/L;好氧条件〔ρ(DO)>2.0 mg/L〕水体中,二者的平均值分别为91.6 和104.7 ng/L;而且ρ(DO)较低时,水体中的可疑致病菌含量升高,微生物安全性降低. 控制该河流水体ρ(DO)在2.0 mg/L以上,有利于抑制水体中嗅味物质的产生,可提高河流水体的微生物安全性.      

枯草芽孢杆菌对土臭素和2-甲基异冰片的降解动力学特性

土臭素(geosmin,GSM)和2-甲基异冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)是2种普遍存在于养殖水体中的土腥异味化合物,微生物降解是去除这两种物质的有效途径.本文研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解GSM和2-MIB的动力学特性.结果表明,枯草芽孢杆菌对GSM(1 000~2 000 ng·L-1)和2-MIB(1 000~2 000 ng·L-1)具有较好的降解性能,降解率均达90%以上;枯草芽孢杆菌对这些异味化合物的降解符合伪一级反应动力学,其生物降解速率常数(K)范围为0.14~0.41,降解速率不随GSM和MIB初始浓度的变化而变化;枯草芽孢杆菌对GSM降解的最大比生长速率umax为0.311,Monod常数KS为1.73,而在降解MIB过程中枯草芽孢杆菌的生长不符合Monod方程(R2=0.781).     

饮用水中典型致嗅物质去除技术研究

为去除某市饮用水中的嗅味,根据该市饮用水水源中致嗅物质的组成特点,采用氧化、吸附和臭氧活性炭对其中典型致嗅物质的去除效果及工艺选择进行了研究.结果表明,硫醇硫醚类物质可以用氧化法有效去除,对土嗅素(geosmin)和2-甲基异莰醇(2-MIB)采用氧化法和活性炭吸附法均有效,但吸附法的效果更好;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度<20 μg/L,不含有其他类型致嗅物质时,可以采用强化混凝＋高锰酸钾氧化工艺去除;当原水中geosmin、 2-MIB等微生物代谢产物类致嗅物质浓度<30 ng/L,不含有硫醇硫醚类致嗅物质时,可以采用强化混凝+粉末活性炭吸附工艺去除;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度>20 μg/L,geosmin、 2-MIB浓度>30 ng/L时,需要增加臭氧活性炭深度处理工艺;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度>150 μg/L,或者土嗅素、 2-MIB的浓度>100 ng/L时,需要根据致嗅物质组成特点,选择预KMnO₄氧化或者粉末活性炭吸附＋臭氧活性炭深度处理的组合工艺去除.     

臭氧-接种生物滤池组合工艺去除饮用水中典型致嗅物质

通过在生物滤池表面接种MIB(2-甲基异茨醇)及geosmin(土臭素)降解菌,增强生物滤池的作用,并探讨臭氧-生物滤池组合工艺对MIB和geosmin的处理效果. 结果表明:单独接种生物滤池可使ρ(MIB)和ρ(geosmin)从初始的500ng/L分别降至125和112ng/L,MIB和geosmin的去除效果先随EBCT(空床停留时间)的延长而显著增加,但当EBCT大于20min后无明显变化;随着滤料深度的增加,滤池生物量逐渐降低,对污染物的去除率增加缓慢.在接种生物滤池前增加臭氧单元,当EBCT为20min、臭氧投加量为2mg/L时,臭氧-接种生物滤池组合工艺可去除84%的MIB和94%的geosmin,其中接种生物滤池单元中生物量随滤池深度的增加呈先增后减的趋势,滤料深度为100~200mm时,单位高度滤料的去除率最高. 采用臭氧-接种生物滤池组合工艺可有效去除水中的MIB和geosmin.      

北京市景观水体嗅味污染特征

以北京市9处典型景观湖泊水体为研究对象,对其嗅味污染特征进行深入分析,并结合相关水质指标对水体嗅味污染特征进行初步解析. 研究发现,北京市景观水体中主要的嗅味污染物为土臭素(geosmin),2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)以及β-紫罗兰酮(β-ionone),其质量浓度平均值分别达613.84,1 319.57和143.00 ng/L. 通过对水质参数进行深入分析发现,北京市主要景观水体富营养化问题严重,TP是北京市景观水体的限制性水质因素,且有机物污染程度较高〔ρ(DOC)≥5.17 mg/L〕. 在研究的景观水体中,玉渊潭、福海和北海嗅味污染较为突出,前海和西海嗅味污染较轻. 北京市主要景观水体中嗅味污染与水中ρ(TP),ρ(DOP)和ρ(DOC)表现出显著相关,说明水体中存在的大量DOP和有机污染物是水体富营养化和嗅味污染的主要原因.      

Simultaneous determination of ten taste and odor compounds in drinking water by solid-phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry

Taste and odor （T＆O） problems in drinking water frequently occur because of many compounds present in the water, of which trans-1,10-dimethyl-trans-9-decalol （geosrnin） and 2-methylisoborneol （MIB） are well-known. In this study, a fast and effective method was established for simultaneous determination of 10 T＆O compounds, including geosmin, MIB, 2,4,6-trichloroanisole （TCA）, 2-methylbenzofuran, 2-isopropyl-3-methoxypyrazine （IPMP）, 2-isobutyl-3-methoxypyrazine （IBMP）, cis-3-hexenyl acetate, trans,trans-2,4-heptadienal, trans, cis-2,6-nonadienal, and trans-2-decenal in water samples by headspace solid-phase microextraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry. An orthogonal array experimental design was used to optimize the effects of SPME fiber, extraction temperature, stirring rate, NaC1 content, extraction time, and desorption time. The limits of detection ranged from 0.1 to 73 ng/L were lower than or close to the odor threshold concentrations （OTCs）. All the 10 T＆O compounds were detected in the 14 water samples including surface water, treatment process water and tap water, taken from a waterworks in Lianyungang City, China. MIB and geosmin were detected in most samples at low concentration. Six T＆O compounds （IPMP, IBMP, trans,cis-2,6-nonadienal, 2-methylbenzofuran, trans-2-decenal, and TCA） were effectively decreased in water treatment process （sedimentation and filtration） that is different from cis-3-hexenyl acetate, MIB and geosmin. It is noted that the TCA concentrations at 15.9-122.3 ng/L and the trans,cis-2,6-nonadienal concentrations at 79.9-190.1 ng/L were over 10 times higher than their OTCs in tap water. The variation of the analytes in the all water samples, especially distribution system indicated that distribution system cannot be ignored as a T＆O compounds source.     

Treatment of taste and odor causing compounds 2-methyl isoborneol and geosmin in drinking water: A critical review

Problems due to the taste and odor in drinking water are common in treatment facilities around the world. Taste and odor are perceived by the public as the primary indicators of the safely and acceptability of drinking water and are mainly caused by the presence of two semi-volatile compounds – 2-methyl isoborneol (MIB) and geosmin. A review of these two taste and odor causing compounds in drinking water is presented. The sources for the formation of these compounds in water are discussed alongwith the health and regulatory implications. The recent developments in the analysis of MIB/geosmin in water which have allowed for rapid measurements in the nanogram per liter concentrations are also discussed. This review focuses on the relevant treatment alternatives, that are described in detail with emphasis on their respective advantages and problems associated with their implementation in a fullscale facility. Conventional treatment processes in water treatment plants, such as coagulation, sedimentation and chlorination have been found to be ine ective for removal of MIB/geosmin. Studies have shown powdered activated carbon, ozonation and biofiltration to be e ective in treatment of these two compounds. Although some of these technologies are more e ective and show more promise than the others, much work remains to be done to optimize these technologies so that they can be retrofitted or installed with minimal impact on the overall operation and e ectiveness of the treatment system.     

洞庭湖水体异味物质及其与藻类和水质的关系

以洞庭湖水体中异味物质为研究对象,开展异味物质调查,并结合藻类结构、水质及其营养状况等因素,深入分析洞庭湖异味物质的来源和变化情况. 结果表明,DMS(dimethylsulfide,甲硫醚)、DMTS(dimethyltrisulfide,二甲基三硫醚)、β-cyclocitral(β-环柠檬醛)、MIB(2-methylisoborneol,二甲基异冰片)和GSM(geosmin,土嗅素)在全湖广泛存在,其最高质量浓度分别达到500.80、28.80、21.84、14.50和22.40 ng/L. 结合与藻类生物量的相关分析发现,直链藻、冠盘藻等硅藻可能是洞庭湖中DMS、DMTS和β-cyclocitral的重要来源,湖区土壤、沉积物中的微生物和死亡分解的藻类是MIB和GSM主要来源. 洞庭湖水体绝大部分处于中营养水平,其中东洞庭湖TLI(综合营养状态指数,为48.3)最高,南洞庭湖(为47.3)其次,西洞庭湖(为42.7)最低. 异味物质含量和水质的相关分析发现,异味物质质量浓度与TLI、水温、pH、ρ(DO)、ρ(TN)和ρ(COD_Mn)显著相关,说明水质对异味物质含量有重要影响.      

上海某黄浦江原水供水系统中主要致嗅物质的迁移规律分析

采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用研究了上海市某黄浦江水源供水系统中2-甲基异莰醇(M1B)、土味素(GSM)和余氯的迁移变化规律.结果表明,黄浦江源水及其各级净水工艺处理水、管网水和二次供水系统末端水中均含有MIB和GSM,分别在2～18 ng/L和2.68～5.06 ng/L之间;其浓度经水厂各级工艺处理后明显下...     

不同营养源条件下螺旋鱼腥藻生长与产嗅特征研究

蓝藻次生代谢产物所导致的嗅味问题已成为饮用水的主要水质问题之一,然而不同种属蓝藻的产嗅特征往往差别明显.本研究将从洋河水库中分离得到的可高产土臭素（geosmin）的螺旋鱼腥藻（Anabaena sp.）进行扩大化培养,通过测定不同营养源条件下的生物量及土臭素等各项指标的变化,探讨了不同营养盐条件对该螺旋鱼腥藻生长及产...     

地表水体放线菌分离鉴定与致嗅能力研究

原水中的嗅味是饮用水中嗅味的主要来源之一.从中国南方地区某水库中分离纯化放线菌并进行菌种鉴定及产致嗅物质2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)能力研究.使用膜滤法和高氏一号培养基分离纯化水体中的放线菌.结合菌落菌丝形态特征、碳源利用、菌株生理生化特征及16S rRNA同源性序列分析对从该水库中分离纯化的40株放线菌进行菌种鉴定,结果表明有38株链霉菌、1株气微菌和1株假诺卡氏菌.分别使用高氏一号液体培养基和水库水体对这40株放线菌进行摇床发酵,结合顶空固相微萃取(SPME)和气质联用(GC-MS)方法检测发酵液中致嗅物质2-MIB和GSM含量,发现不同放线菌甚至链霉菌属内不同菌种产生致嗅物质的能力不同,且相差较大.放线菌在液体培养基中产致嗅物质2-MIB和GSM能力并不完全代表在水库中对水体2-MIB和GSM的贡献大小.     

无锡市饮用水嗅味突发事件致嗅原因及潜在问题分析

针对2007年5月底6月初发生的无锡市饮用水嗅味事件,在嗅味层次分析法(FPA)的基础上,利用感官气相色谱法对污染水团、取水口以及管网水中的致嗅物质种类进行了鉴定,并利用GC-MS对主要致嗅物质进行了定量分析,同时,对微囊藻毒素含量以及生物遗传毒性进行了测定.结果表明,此次嗅味事件的主要致嗅物质为以二甲基三硫为主的硫醚类有机体腐败产物,6月4日采集的污染水团中二甲基三硫含量高达11399 ng·L-1.同时,含有一定量的2-甲基异莰醇(MIB)等藻类分泌物,但这些物质的嗅味被二甲基三硫等硫醚类化合物导致的腥臭味所掩盖,不是主要的致嗅物质.另外,6月4日及6月8日采集的取水口样品分析结果表明,原水中微囊藻毒素含量远低于新颁布的生活饮用水卫生标准,而且,利用umu测试得到的水中遗传毒性水平很低.     

Detection of geosmin and 2-methylisoborneol by liquid-liquid extraction-gas chromatograph mass spectrum (LLE-GCMS)and solid phase extraction-gas chromatograph mass spectrum (SPE-GCMS)

Two sample preparation methods were introduced and compared in this paper to establish a simple, quick and exact analysis of geosmin and 2-methylisoborneol. LC-18 column was employed in solid phase extraction (SPE), 1.0 mL of hexane was adopted in liquid-liquid extraction (LLE), and the extracts were analyzed by gas chromatograph mass spectrum (GCMS) in selected ion mode. Mean recoveries of SPE were low for 2-methylisoborneol (2-MIB) and geosmin (GSM) with values below 50%. For LLE, the recoveries were satisfyingly above 50% for 2-MIB and 80% for GSM. Detection limits of the LLE method were as low as 1.0 ng/L for GSM and 5.0 ng/L for 2-MIB. A year-long investigation on odor chemicals of drinking water in Shanghai demonstrated that in the summer, there was a serious odor problem induced by a high concentration of 2-MIB. The highest concentration of 152.82 ng/L appeared in July in raw water, while GSM flocculation was minimal with concentrations below odor threshold.