磺胺与金属氧化物纳米颗粒对发光菌的急性联合毒性及其机制初探

磺胺与金属氧化物纳米颗粒同作为抗菌剂对环境与人体健康皆有危害。为探究其对细菌的毒性作用,测定了4种磺胺,包括磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲基异恶唑(SMZ)、磺胺嘧啶(SD),与3种金属氧化物纳米颗粒,纳米ZnO(n-ZnO)、纳米CuO(n-CuO)、纳米Cr_2O_3(n-Cr_2O_3)对发光菌(Vibriofischeri)的单一毒性及二元急性联合毒性。结果表明,SCP对V.fischeri的单一毒性明显大于其他3种磺胺;n-ZnO的单一毒性远大于n-CuO和n-Cr_2O_3;磺胺与金属氧化物纳米颗粒的二元急性联合毒性效应表现为拮抗、相加和协同,协同居多,说明金属氧化物纳米颗粒增加了磺胺的生物毒性,两者在环境中的共存带来了更大的环境生态风险。     

金属纳米颗粒的环境行为及其与藻类的相互作用概述

金属纳米颗粒在各领域的应用日益广泛，可通过多种途径进入环境，并在水生生态系统中积累.因此关于其进入水环境后的行为及与水中初级生产者—藻类相互作用的研究至关重要.金属纳米颗粒在水中会发生团聚、沉降、溶解、硫化反应及光化学反应等，这些行为受到自身理化性质(大小、形状、表面电荷、晶体结构、化学组成等)和环境因素(pH、离子强度、阳离子价态等)的影响，进而改变金属纳米颗粒在藻类表面的吸附聚集和可能的吸收累积.金属纳米颗粒还可能影响藻类光合作用、引起氧化应激、甚至造成藻类的凋亡.同时，与金属纳米颗粒共存的其它污染物及天然有机质也可能改变金属纳米颗粒的行为、生物吸附、生物累积和生物效应.相应地，藻类在面对金属纳米颗粒胁迫时也会启动自我防御机制.尽管如此，真实环境中金属纳米颗粒与藻类的相互作用及分子机制仍有待进一步研究.     

水环境中基于分离-富集的金属形态分析方法研究进展

金属的形态对其在环境介质中的迁移转化、生物有效性和毒性具有重要影响.目前认为,金属的自由离子态和不稳定络合态是具有潜在生物有效性的形态,而纳米颗粒的存在使得具有生物有效性的金属形态变得更为复杂.痕量金属和纳米颗粒在天然水环境中的含量较低,大部分检测方法无法达到检测限要求.基于分离-富集的金属形态分析方法因检测限低、操作简单、结果可靠等优点被广泛用于环境中痕量金属及纳米颗粒存在下金属的形态分析.本文从原理、应用条件和优缺点等方面对梯度扩散薄膜技术、唐南渗析膜技术、离子交换技术和渗透液膜技术等基于分离-富集的金属形态分析方法进行综述,为水环境中金属形态分析方法的选择提供了参考和依据.     

纳米材料在放射性废水处理中的吸附应用

随着核能的开发与利用,放射性污染已经成为一个严峻的环境问题,放射性废水的处理日益引起人们的重视.近年来,纳米技术飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料.纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性等,这些特性使纳米材料在水处理领域展现了巨大的应用潜力.利用新颖高效的纳米材料吸附去除废水中的放射性核素已越来越受到研究者的关注.本文综述了国内外纳米材料吸附处理废水中放射性核素的研究进展,主要总结了碳纳米材料、纳米金属氧化物、钛基纳米材料、零价金属纳米颗粒对放射性废水的处理性能,简要阐述了纳米材料对放射性核素的吸附机理.最后,对纳米材料去除放射性核素污染研究的未来发展方向及待研究问题进行了展望.     

同步辐射技术在环境纳米金属组学研究中的应用

随着我国工业的发展,在工业产值不断提升的同时,向环境中释放出的各类污染物也逐渐增加,其中包括多种金属纳米颗粒物。这些金属纳米颗粒物进入大气、水源及土壤中,累积到一定程度引起环境安全问题;进一步可被动植物所吸收,经过食物链富集和传递,造成直接或间接人体暴露,危害人体健康。环境纳米金属组学,研究的范畴主要涉及自然或人为因素产生的金属纳米颗粒在环境介质和生物有机体中的生物/化学行为、转化归趋,并且据此评价金属纳米颗粒物的环境安全性及其生物健康效应。随着对金属纳米颗粒环境效应研究的不断深入,对传统的研究方法提出了更多的挑战。同步辐射具有高亮度、高准直和宽频谱等特性,在金属元素分析方面具有无可比拟的优势。本文主要介绍了同步辐射技术,如同步辐射X射线荧光分析技术(SR-XRF)和同步辐射X射线吸收光谱技术(SR-XAS)等,在金属纳米颗粒物的环境行为及其生物健康效应研究中的应用;结合本实验室及国内外的一些研究工作,阐述了同步辐射技术应用于环境纳米金属组学研究领域所取得的一些新进展,以期为拓展同步辐射技术在环境金属纳米颗粒物分析的应用研究提供参考价值。     

水体中金属(氧化物)纳米颗粒的环境行为与污染控制研究进展

金属(氧化物)纳米材料在生产和使用过程中,可以通过各种途径进入到水环境中,对水生生物、生态环境和人体健康产生威胁.理解纳米颗粒在水体中的环境行为,对于评估纳米材料的归趋及其对环境和人体的健康风险至关重要.本文概述了金属(氧化物)纳米颗粒的性质、来源和毒性危害,汇总了表征纳米颗粒浓度、粒径及形貌的分析方法与技术,分析了它们在水环境中的环境行为以及影响其稳定性的主要环境因素,并总结了水体中金属(氧化物)纳米颗粒的去除方法和效果的最新研究进展.随着金属(氧化物)纳米材料的广泛应用,未来有必要加强对自然水体中纳米颗粒环境行为的研究,并系统开展纳米颗粒健康风险评估工作,为预测纳米材料进入水环境后的归趋和风险提供科学依据.     

纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响研究进展

纳米金属氧化物的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,土壤是其释放到环境中主要的汇。纳米颗粒由于尺寸效应,具有许多独特的物理化学性质,其进入环境后潜在的生态和健康风险问题日益受到研究者的关注。土壤酶是土壤生物化学过程的主要参与者,也是生态系统物质循环和能量流动过程中最活跃的生物活性物质。土壤酶活性的变化能反映土壤中生化反应的情况,可作为评价土壤中纳米材料污染状况的生物学指标。本文较系统地回顾和总结了纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响及可能的影响途径,探讨了纳米金属氧化物作用于土壤酶的主要影响途径,并展望了未来研究主要发展方向。     

微生物甲烷厌氧氧化耦合金属还原研究进展

甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体.微生物介导的厌氧甲烷氧化(anaerobic oxidation of methane,AOM)是厌氧环境甲烷减排的重要途径,对缓解全球温室效应具有重要意义.AOM既可耦合硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等可溶性电子受体的还原,又能耦合金属氧化物等不溶性固体的还原.本文系统综述了金属还原型甲烷厌氧氧化(metal iondependent anaerobic oxidation of methane,M-AOM)的发现、所涉及微生物及其代谢途径、电子传递过程、环境影响因素等.AOM产生的电子可通过细胞直接接触、微生物纳米导线、金属螯合物、氧化还原电子穿梭体4种途径传递至金属离子或氧化物.微生物介导的金属还原,既包括厌氧甲烷营养古菌(anaerobic methanotrophic archaea,ANME)单独负责M-AOM的整个过程;又包括微生物的互营合作,即首先ANME氧化甲烷,并将产生的电子直接传递至互营微生物,接受ANME的电子来还原金属氧化物.鉴于目前没有成功分离出ANME的单一菌株,未来对M-AOM的研究重点将集中在深入解析M-AOM电子传递机制及其生态分布和对甲烷汇的全球贡献上.(图5表1参129)     

纳米氧化铝/氧化锰-硅藻土复合物对磷酸根阴离子的吸附

为改善纳米金属氧化物颗粒在硅藻土表面的负载特性,在保留硅藻土大孔结构的同时提高纳米颗粒的分散性,本研究通过原位合成/负载法,制备出一种具有多级孔结构的纳米氧化铝/氧化锰-硅藻土复合物(Dt-Al-Mn).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸脱附等温线分析等手段对其进行物相、形貌及孔结构等表征,并通过吸附实验来探究其对磷酸根离子的吸附特性.结果表明,硅藻土表面均匀负载了铝-锰双金属氧化物颗粒薄膜,该颗粒薄膜以无定形存在.Dt-Al-Mn不仅保留硅藻土的大孔结构,并且形成了大量的微孔和介孔结构,其比表面积和孔容为352.4 m~2·g~(-1)和0.535 cm~3·g~(-1),远高于硅藻土(Dt)和硅藻土负载氧化铝材料(DA).Dt-Al-Mn对磷酸根的最大吸附量为67.9 mg P·g~(-1),其吸附等温线较好地符合于Langmuir模型.综上所述,Dt-Al-Mn有望成为一种具有应用前景的富营养化水体修复材料.     

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。     

土壤中金属阳离子对Cl-离子吸附的诱导效应

使用三种可变电荷土壤和一种恒电荷土壤 ,研究电解质溶液中金属阳离子对Cl-离子吸附的影响 .结果表明 ,在可变电荷土壤中 ,金属阳离子对Cl- 离子的吸附有明显的诱导效应 ,影响大小次序为 :AlCl3>CuCl2 >KCl>NaCl.而在恒电荷土壤中影响不大     

几种金属氧化物TPS性能比较

通过程度升温硫化研究了ＣｕＯ，Ｆｅ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＭｎＯ２，ＣａＯ及ＺｎＯ等金属氧化物的脱硫性能，对各种金属氧化物的ＴＰＳ曲线进行比较发现，其硫化温度及速度都不相同，氧化锰的硫化温度最低，从３４５Ｋ开始有较强的硫化氢吸收峰出现；氧化铜的硫化在３７３Ｋ左右进行；对氧化铁和氧化锌，硫化从４７３Ｋ开始，而氧化锡的硫化在６５０Ｋ左右发生；氧化钙的硫化发生在７３５Ｋ。粒度对ＴＰＳ曲线有较明显的影响，粒度减     

植物重金属伤害及其抗性机理

讨论了二个问题：（1）重金属对植物伤害效应及伤害机理。其中包括重金属对植物细胞质膜透性，水分代谢、光合作用、呼吸作用、碳水化合物代谢、氮素代谢、核酸代谢、植物激素等生理生化过程，生境以及矿质营养的伤害效应，在伤害机理中讨论了植物体内原有的离子平衡系统，大分子物质活性和自由基与伤害的关系。（2）植物对重金属抗性及抗性机理。其中包括植物对重金属的抗性概念，例证，分类，抗性机理包括植物限制重金属离子吸收，重金属与体外分泌物结合，重金属的排除，根系富集，与细胞壁结合，在液泡中积累，形成类－金属硫蛋白或植物络合素，加强抗氧化系统等与植物抗性的关系，参85     

味精废水中重金属及金属污染对处理利用的影响

本文应用等离子光谱（ＩＣＰ）测试三个厂家味精生产废水中２１种金属元素的水平，其中金属元素的总水平分别达１９１９２ｍｇ．ｌ＾－１，３１９０ｍｇ．ｌ＾－１和３１６１ｍｇ．ｌ＾－１，对照国内外有关的四项水质标准，三厂家味精生产废水中存在着Ｆｅ，Ｚｎ等多种重金属或其他金属元素严重超标现象，味精生产废水对青芋存在急性毒性，２４，４８，７２和９６ｈ的半致死味精废水浓度ＬＣ５０分别为６．９％，３．２％，２．５％     

河流水体中重金属形态模型研究

本文提出了一种重金属形态模型,用于模拟水体中的水溶态、颗粒态和底泥、悬浮物的活动态和非活动态。以乐安江水体中铜污染为背景,计算结果与现场调查分析的数据比较表明,两者基本吻台,说明模型基本上是合理的,概括了重金属污染的重要过程,参数的选择反映了河流的实际情况。     

原生质体电诱导融合构建去除重金属的高效菌

研究了采用原生质体电融合技术构建高效的重金属去除菌;对影响电融合效率的几个参数,以及融合子的生长条件、除铬性能和遗传稳定性等方面进行了考察;确定了进行电融合的最佳条件,并选出 1株最好的融合株R32. 实验结果表明:R32不论是在处理低浓度还是高浓度的铬液时,其去除率和还原率都明显高于 2株亲本菌,处理低浓度含铬废水时,去除率和还原率可达到 100%;处理高浓度含铬废水(200mgL-1 )时,还原率仍可达 50%以上. 经过多次传代后,R32的除铬能力保持稳定. 当投菌量>10gL-1 (湿重)时,其去除率和还原率都在 80%以上. 正交实验结果显示,pH和Cu2 浓度对R32的生长影响都不大,这些特点都有利于R32在实际含铬废水处理中的应用. 图 4表 3参 14     

土壤重金属污染对丛枝菌根真菌产孢量的影响

以沈阳附近重金属矿区自然和农田土壤为研究对象，对土壤重金属含量、植物类型、AMF种群及孢子密度进行了调查，并对污染的农田、荒地土壤进行了比较．结果表明：调查污染区土壤中球囊霉属为优势类群，无梗囊霉属为少见类群，盾巨孢囊霉属为偶见类群，无梗囊霉属和盾巨孢囊霉属对重金属污染特别是铜污染较为敏感；丛枝菌根真菌重金属污染土壤中分布广泛．在综合污染指数达到28．03的严重污染土壤中仍能生存，其孢子密度在不同污染程度的土壤中变异很大，轻、中度污染土壤中较高，随重金属污染程度的增加而锐减；矿区重金属污染土壤中土壤污染程度、土壤pH值、土壤利用情况及宿主植物都影响AMF产孢．图4表4参32     

溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO4^2—的影响

本文研究了溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO_4~(2-)的影响。实验结果表明,溶液pH降低,红壤吸附SO_4~(2-)的量增加;溶液中金属离子种类不同,红壤吸附SO_4~(2-)的量差异很大。其次序为Al~(3+)>Zn~(2+)>Na~+。实验结果也表明,当溶液中有Al~(3+)Zn~(2+)离子存在时吸附的SO_4~(2-)较有Na~+离子存在时吸附SO_4~(2-)难被水解吸下来。     

活性污泥对重金属离子混合物的生物吸附

采用城市污水处理厂产生的活性污泥研究了影响污泥吸附Zn^2 ，Cu^2 和Cd^2 三种重金属离子的主要因素，在实验条件下，温度对污泥吸附重金属的影响并不显著，而体系Ph值和吸附时间等的影响较为重要，活性污泥对Cu^2 的吸附符合Langmuir模型，Zn^2 则与Freundlich模型的符合程度优于Langmuir模型，Cu^2 的吸附与两个模型的符合程度一致，另外，活性污泥对Cu^2 离子的吸附性能明显高于其他离子，但在实验中未发现不同金属离子之间存在明显吸附抑制或促进。     

某石化废水的综合毒性评价及其处理工艺对毒性的削减规律研究

利用生物毒性测试对环境中的污染物进行生态风险评价,是目前风险评价中的研究热点。本研究以明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和大型溞(Daphina magna)为受试生物,对某石化厂废水的处理流程中5个主要单元出水的急性毒性进行了测试,分析了其急性毒性与理化指标间的相关性;同时,为了解不同处理单元毒性去除效果及主要毒性来源,结合毒性鉴别评价(toxicity identification evaluation,TIE)技术对各阶段出水的毒性削减及其主要致毒物质类别进行了分析。毒性测试结果表明,该废水处理厂对石化废水的毒性去除效果比较显著,其中进水对明亮发光杆菌、斜生栅藻和大型溞分别表现为中毒、高毒和剧毒,最终处理后出水的毒性分别为无急性毒、中毒和微毒,对毒性的去除效率分别为96.4%、74.3%和99.5%。TIE结果表明,石化废水中的主要致毒物质是非极性有机物和可滤型物质。本研究结果为石化废水的综合生物毒性评价提供了研究基础,为探讨废水生物毒性的去除提供了实例参考。