Sulfur-containing amino acid methionine as the precursor of volatile organic sulfur compounds in algea-induced black bloom

After the application of methionine, a progressive and significant increase occurred in five volatile organic sulfur compounds (VOSCs): methanethiol (MeSH), dimethyl sulfide (DMS), dimethyl disulfide (DMDS), dimethyl trisulfide (DMTS) and dimethyl tetrasulfide (DMTeS). Even in the untreated control without a methionine addition, methionine and its catabolites (VOSCs, mainly DMDS) were found in considerable amounts that were high enough to account for the water’s offensive odor. However, blackening only occurred in two methionine-amended treatments. The VOSCs production was observed to precede black color development, and the reaching of a peak value for total VOSCs was often followed by water blackening. The presence of glucose stimulated the degradation of methionine while postponing the occurrence of the black color and inhibiting the production of VOSCs. In addition, DMDS was found to be the most abundant species produced after the addition of methionine alone, and DMTeS appeared to be the most important compound produced after the addition of methionine+glucose. These results suggest that methionine acted as an important precursor of the VOSCs in lakes suffering from algea-induced black bloom. The existence of glucose may change the transformation pathway of methionine into VOSCs to form larger molecular weight compounds, such as DMTS and DMTeS.     

黑臭水体中主要致嗅组分特征分析

黑臭水体中致嗅挥发性物质是造成水体产生异味的主要原因。通过气相色谱/质谱法对黑臭水体中的挥发性组分进行连续监测,同时利用气味活性值(OAV)识别了其中的主要致嗅组分,并讨论了其在不同河道和不同时间的变化特征。结果显示:黑臭水体中检出频率和浓度最高的16种组分中,包括5种醛类、5种氯代烃、5种苯酚类物质及二甲基二硫醚。二甲基二硫醚、壬醛、辛醛、柠檬醛及苯酚的OAV1,是研究选取河道中的主要致嗅组分。其中,辛醛与壬醛天然存在于自然水体中;二甲基二硫醚主要来源于黑臭水体中厌氧微生物代谢;而苯酚与柠檬醛可能是由于外源污染的排放。     

HS-SPME-GC-MS法测定黑臭河流中二甲基三硫醚

该研究在优化分析条件的基础上,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱/质谱(GC-MS)联用方法测定了黑臭河流水体中二甲基三硫醚的含量。通过研究萃取头涂层、萃取温度、萃取时间、水样体积和气相色谱进样口温度对二甲基三硫醚萃取效率的影响,得到了二甲基三硫醚最佳预处理和检测条件为:采用CAR-PDMS(75μm)萃取头,取20 mL待测水样在45℃恒温搅拌下顶空萃取30 min,进样口温度为250℃。采用优化后的方法对实际城市黑臭河流水样进行了检测,测得的二甲基三硫醚的浓度范围为5 853～8 939 ng/L。     

农村黑臭水体沉积物细菌群落结构特征

沉积物微生物是农村黑臭水体物质循环和有机物降解等过程的主要驱动者,其群落结构组成常因外界环境的微小变化而变化.以菏泽市东明县29个农村黑臭水体为研究对象,测定农村黑臭水体上覆水和沉积物氮、磷及重金属等污染物指标,结合Illumina测序结果,分析农村黑臭水体沉积物细菌群落组成和多样性特征及其与环境因子的相关性.结果表明,该区域农村黑臭水体上覆水和沉积物中污染物分布范围均较广.与农业面源相比,以农村生活污水为主要污染来源的农村黑臭水体上覆水中氮、磷污染物浓度更高,分别是农业面源的3.1倍和1.5倍.此外,该区域农村黑臭水体沉积物中重金属含量处于较低水平,普遍低于菏泽市土壤元素背景值.该区域农村黑臭水体沉积物细菌群落的优势菌门为变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门,这5种优势菌门的序列总和占全部序列的70.3%～83.6%.γ-变形菌纲、α-变形菌纲、厌氧绳菌纲和放线菌纲是沉积物细菌群落的优势菌纲;硫杆菌属和假节杆菌属是其优势菌属.Spearman相关性分析结果表明,环境因子中DO、 COD、 TN、 TP和有机质对农村黑臭水体沉积物细菌菌属有显著影响(P<0.05),沉...     

河流水体黑臭演化过程及恶臭硫化物的产生机制

水体黑臭是河道水环境污染极其严重的表现,认识水体黑臭演化过程对开展水污染防治至关重要。该研究在实验室模拟条件下,结合滨海河流水质特点,重点研究了总有机碳(TOC)、总氮(TN)及Fe~(2+)浓度等3个水质因子对水体黑臭形成的影响,同时分析了不同水质条件下甲硫醇(MT)和H_2S等挥发性硫化物的产生机制。通过采用河流原水进行接种制备人工黑臭水,设定不同的TOC,TN、Fe~(2+)浓度和水体盐度梯度进行模拟实验,分析了单一水质因素对水体黑臭形成的影响;为了进一步认识各种水质因素之间的相互作用及其对黑臭水体形成的综合影响,该文同时开展了多因素正交试验。单因子实验结果表明,当TOC浓度>100 mg/L、TN浓度>50 mg/L且Fe~(2+)浓度>5 mg/L时,水体在第7天开始变黑,试验结束时(12 d),水中H_2S及MT浓度增长显著(MT浓度>6μg/L,H_2S浓度>250μg/L);正交试验结果表明,TOC对黑臭水形成的影响极其显著(显著值<0.01)。该研究可为水体黑臭的有效防控提供有力的技术支撑。     

应用生物制剂修复黑臭河涌试验研究

应用固定化生物催化剂(IBC)对江门市某河涌进行生物修复。结果表明:向底泥投加IBC能增加底泥中有益微生物量,优化底泥微生物群落,使河涌底泥中有机质逐渐降解;同时能抑制硫酸盐还原菌(SRB)繁殖,降低底泥中硫化物含量。试验进行4个月后,底泥有机质去除率达到54.7%⁶3.7%,底泥中SRB数量减少了92.8%63.7%,底泥中SRB数量减少了92.8%⁹4.5%,底泥硫化物含量降低了81.9%94.5%,底泥硫化物含量降低了81.9%⁸7.5%,河涌黑臭现象基本消除;向上覆水体投加IBC,在IBC中微生物和多种酶的协同作用下,水中有机污染物被快速降解,上覆水体的COD和氨氮浓度逐渐下降,试验进行4个月时,去除率分别达到20.0%87.5%,河涌黑臭现象基本消除;向上覆水体投加IBC,在IBC中微生物和多种酶的协同作用下,水中有机污染物被快速降解,上覆水体的COD和氨氮浓度逐渐下降,试验进行4个月时,去除率分别达到20.0%³5.2%和32.9%35.2%和32.9%⁴4.1%,提高了河涌的生物自净能力。     

城市黑臭水体的吸收特性分析

黑臭水体是城市水环境的一个严重问题,对城市黑臭水体光学特性进行分析,是利用遥感技术手段进行黑臭识别的前提与基础.2016~2017年采集了长沙、南京和无锡的城市黑臭水体共计85个样点,非黑臭水体共计80个样点,并对水样的悬浮物等水质参数浓度以及水体组分的吸收系数进行了测量.结果表明:(1)黑臭水体的总颗粒物吸收系数、非色素颗粒物吸收系数总体上高于非黑臭水体.(2)黑臭水体与非黑臭水体的CDOM吸收系数有明显的差异.由此可用CDOM吸收特征波段440 nm和不同波段范围内拟合的吸收系数曲线斜率对黑臭水体进行区分.城市黑臭水体吸收特性的分析,将为黑臭水体的遥感识别和监测提供有效的技术支撑.黑臭水体中的高CDOM浓度,可以作为遥感识别黑臭水的一个重要参考.     

河道黑臭污染简易评价方法研究

河道黑臭主因是底泥和水体在缺氧乃至厌氧条件下,污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质.目前,河道黑臭评价主要采用多因子黑臭指数法(NH3-N、COD、DO等),但NH3-N、COD难以在现场快速测定,也无法定量袁征底泥黑臭程度.本文选取能够现场快速监测的氧化还原电位ORP作为独立黑臭评价指标,分析论证了ORP与部分黑臭因子DO、S∞、PH、SO4=的相关性,结果表明,ORP与pH、SO42-、DO、S2-相关性较好,可以单独作为水体和底泥黑臭现场监测评价指标,用于入河污水、河道水体与河道底泥黑臭度的现场快速监测和定量评价.     

白塔堡河中致嗅类挥发性有机硫化物污染现状及来源研究

为研究白塔堡河中致嗅类挥发性有机硫化物(VOSC)的污染现状及来源,采用吹扫捕集(P&T)与气相色谱(GC)/火焰光度检测器(FPD)联用的分析方法同时测定水体中14种致嗅类VOSC的浓度,并依据综合营养状态指数(TLI)对白塔堡河的富营养化程度进行评价,用主成分分析法(PCA)分析其污染来源.结果表明,所调查的31个点位中,各目标化合物均有不同程度的检出,浓度范围为0~35.98 μg·L^-1;甲硫醚(DMS)为最主要的污染物,其均值为3.36 μg·L^-1,检出率为100%,变异系数为2.30.河流整体处于中度富营养化水平,其中,城市段水体重度富营养化,农村段和城镇段VOSC浓度与TLI显著相关(r>0.70).14种致嗅类VOSC的污染来源可由3个主成分来反映:第一主成分(硫醇类、DMS、甲乙硫醚(EMS))代表由微生物厌氧分解造成的二次污染,其贡献率为44.42%,这是水体富营养化和生活污水、含蛋白质的工业废水及养殖废水排放共同作用的结果;第二主成分(乙硫醚(DES)、二乙基二硫醚(DEDS)、甲丙二硫醚(MPDS)、1-丙基二硫醚(1-PrDS))代表农业面源,贡献率为30.77%;第三主成分(二甲基三硫醚(DMTS))代表工业源,贡献率为7.83%.     

基于连续监测的城市内河返黑返臭机制初探:以南宁市二坑溪为例

黑臭水体严重危害城市生态功能,"水十条"的颁布为实现城市黑臭水体的污染整治目标制定了时间表.城市黑臭水体治理过程中,大量治理后的水体出现返黑返臭现象.为研究这一现象的原因,采用多参数水质检测仪和化学分析方法,对治理后返黑返臭的南宁市二坑溪水体进行了24 h连续监测和月度动态监测.结果表明,降雨过程与水体氨氮浓度相关性显著(P0.01),气温与水体氨氮浓度变化趋势正相关(r=0.23,P0.05),与水体透明度变化趋势负相关(r=-0.33,P0.01),显示治理后水体返黑返臭与内源污染物的微生物降解和外源污染物的输入有关.综上,为了防止治理后的城市黑臭水体返黑返臭,应当关注河道底泥等内源污染物及其控制技术,综合采取生态治理手段减少外源污染物输入,才能最终实现城市黑臭水体长效治理.     

外源含硫化合物对土壤挥发性有机硫化合物交换通量的影响

通过静态箱采样和Entech7100预浓缩仪-GC-MS分析了半胱氨酸、硫化钠和硫酸钠对土壤吸收或释放羰基硫（COS）、二甲基硫醚（DMS）、二硫化碳（CS2）和二甲二硫醚（DMDS）等4种挥发性有机硫化合物（VOSCs）的影响.结果表明,添加半胱氨酸后,土壤由COS和CS2汇转变为源,DMS和DMDS通量显著增加,且...     

蒲河致嗅类VOSCs污染水平与空间分布及其影响因素

为研究蒲河中致嗅类VOSCs(挥发性有机硫化物)的污染水平、空间分布及其影响因素,采用吹扫捕集(P&T)与气相色谱(GC)/火焰光度检测器(FPD)联用方法,测定水样中14种致嗅类VOSCs的质量浓度,采用相关性分析确定水质因子〔ρ(DO)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Cr)、ρ(BOD₅)〕对ρ(∑VOSCs)空间分布的影响. 结果表明:所调查的27个采样点中各目标化合物均有检出,ρ(∑VOSCs)的范围为85.82~1 766.04 ng/L;DMS(甲硫醚)为最主要的污染物,ρ(DMS)平均值为114.29 ng/L,检出率为96.30%,变异系数为0.42. ρ(DO)与ρ(∑VOSCs)显著相关,Pearson相关系数为-0.751,对ρ(∑VOSCs)的空间分布影响最大;其次是ρ(NH₃-N),Pearson相关系数为0.441;ρ(COD_Cr)和ρ(BOD₅)与ρ(∑VOSCs)不相关.      

水稻土中甲硫氨酸分解释放挥发性含硫气体的影响因素

为了探讨水稻土中含硫气体产生和释放的途径 ,在室内培养条件下 ,测定了南京水稻土中含硫气体的释放 .从该淹水土壤中测出 3种含硫气体 ;羰基硫 (COS)、二甲基硫 (DMS)和少量硫化氢 (H₂S)气体 .当土壤中加入甲硫氨酸后 ,DMS气体的释放量有了明显增加 ,此外还有大量甲硫醇 (CH₃SH)和二甲基二硫 (DMDS)气体测出 .而 COS在好氧条件 (普通大气淹水 )下的释放量明显增加 ,在厌氧条件 (充氮淹水 )下的释放量变化不明显 ;只有 H₂S的释放量几乎没变 .这些结果表明 ,甲硫氨酸的分解可能是 COS、DMS、CH₃SH和 DMDS的产生源之一 ,且释放含硫气体的种类明显不同于胱氨酸和半胱氨酸 .在好氧 (普通大气 )条件下 ,DMDS和 CH₃SH的释放量低于厌氧情况 (充氮气 )下的释放量 ,DMS则高于厌氧条件下的释放量 .这表明 ,水稻土中甲硫氨酸分解产生 DMDS和 CH3SH需较强的还原条件 ,产生这 2种气体的微生物需要严格的厌氧条件 .产生 DMS的微生物则比前者需要高一些的含氧量 .土壤 pH值和含水量及光照对甲硫氨酸分解释放含硫气体均有影响 .各含硫气体在持水率 50%、普通大气、光照条件下的释放量明显高于无光照条件下的释放量 .     

Beyond hypoxia：Occurrence and characteristics of black blooms due to the decomposition of the submerged plant Potamogeton crispus in a shallow lake

Organic matter-induced black blooms(hypoxia and an offensive odor) are a serious ecosystem disasters that have occurred in some large eutrophic shallow lakes in China. In this study, we investigated two separate black blooms that were induced by Potamogeton crispus in Lake Taihu, China. The main physical and chemical characteristics, including color- and odor-related substances, of the black blooms were analyzed. The black blooms were characterized by low dissolved oxygen concentration(close to 0 mg/L), low oxidation-reduction potential, and relatively low pH of overlying water. Notably higher Fe2+and∑S2-were found in the black-bloom waters than in waters not affected by black blooms. The black color of the water may be attributable to the high concentration of these elements, as black FeS was considered to be the main substance causing the black color of blooms in freshwater lakes. Volatile organic sulfur compounds, including dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, and dimethyl trisulfide, were very abundant in the black-bloom waters. The massive anoxic degradation of dead Potamogeton crispus plants released dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, and dimethyl trisulfide, which were the main odor-causing compounds in the black blooms. The black blooms also induced an increase in ammonium nitrogen and soluble reactive phosphorus levels in the overlying waters. This extreme phenomenon not only heavily influenced the original lake ecosystem but also greatly changed the cycling of Fe, S, and nutrients in the water column.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

红串红球菌TJQ对不同形式硫的脱除研究

红串红球菌TJQ是本实验室筛选的一株专一性脱硫菌,高效液相色谱法（HPLC）分析表明．该菌能选择性地脱除二苯并噻吩（DBT）中的硫,最终代谢产物是2-羟基联苯（2-HBP）。实验结果表明,该菌既可以利用有机硫源又可以利用廉价的无机硫源作为生长硫源,以硫酸钠作为硫源培养的菌株可专一性脱除苯并噻吩（BT）和DBT及其甲基衍生物4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）中的硫。除此之外,它还可以脱除苯硫醚（PS）和硫醇类含硫化合物中的硫。在正十六烷模拟体系中菌株对噻吩（TH）、4,6-DMDBT、DBT等类型的硫的降解效率很高,对BT和PS类硫的降解效率也较好。它可以使实际柴油中总硫含量由554mg／L降到267mg／L,降解率达到51．8%。     

挥发性有机硫化合物释放及对全球环境的影响

介绍了几种挥发性有机硫化合物：甲硫醚（DMS）、羰基硫（COS）、甲硫醇（MSH或CH3SH）、二硫化碳（CS2）和二甲基二硫（DMDS)从各种自然源（主要是生物源）释放的情况，并论述了有机硫气体释放对全球环境和气候的影响。着重阐述了在海洋、陆地生态系统中，各种生物硫源的释放情况和有机硫气体的迁移、转化规律。讨论了大气中痕量有机硫气体的分析方法，并提出一些建议。     

铅锌硫化矿浮选废水及尾矿库外排水中VOSCs的组成特征及其来源解析

利用臭氧氧化技术对铅锌硫化矿浮选过程各单元作业废水及尾矿库外排水进行处理,根据硫酸根离子浓度增量计算废水中低价态硫(价态小于+6)浓度.采用吹扫捕集-气相色谱质谱联用仪(PTC-GC/MS)检测浮选药剂(丁基二硫代碳酸钠(n-BX)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、腐殖酸钠(SH)、松醇油)水溶液的自然降解产物、尾矿库进水及外排水中的挥发性有机硫化物(VOSCs).结果表明,尾矿库主要进水水源中低价态硫浓度为112 mg·L-1,其中,二硫化碳(CS2)在检测组分中所占相对比例为35.60%,是主要的VOSCs物质.各单元作业中浮选作业工段加入大量浮选药剂,浮选药剂水溶液自然降解产物中均检出CS2,而用药量最大的n-BX(C5H9Na OS2)自然降解产物中CS2相对比例最高(80.33%),因此,n-BX是浮选废水中VOSCs主要药剂来源.尾矿库外排水中低价态硫浓度为22 mg·L-1,其中,VOSCs物质主要有3,6-二甲基-1,2,4,5-四硫环己烷(C2H4S4)、N-巯基-甲酰胺(CH2SNO)和2-甲基-3-噻唑啉(C4H7NS),尾矿库外排水中C2H4S4所占相对比例为22.59%,是主要VOSCs物质.尾矿库水体中微生物通过消耗CS2生成C2H4S4进行新陈代谢.本研究结果可为铅锌硫化矿浮选工艺改进和安全排放提供参考.     

土壤中发生的挥发性有机硫气体的研究

测定了张北、封丘、鹰潭、吴县、长沙、湛江等地旱地土壤和水稻土在室内培养情况下挥性有机硫气体的释放。结果表明，这些土壤中产生硫化氢、氧硫化碳、甲基硫醇、二甲基硫、二硫化碳和二甲基二硫等含硫气体。水稻土中产生的有机硫气体高于旱地土壤，同时施用有机肥和化肥后，土壤中发生的有机硫气体高于仅施用化肥，在厌氧条件下检测到的有机硫气体高旱地土壤、同时施用有机肥和化肥后，土壤中发赡有机硫气体高于仅施用化肥。在厌氧