十溴联苯醚对大型蚤和发光菌的毒性研究

利用发光菌和大型蚤2种不同层级的水生生物研究十溴联苯醚(BDE-209)对其的毒性,为多溴联苯醚的生态风险控制提供基础数据和技术参数。大型蚤毒性试验结果表明:BDE-209在24 h和48 h内不足以引起大型蚤死亡,48-EC50>10 mg/L,属于低毒;BDE-209暴露浓度为1 mg/L时,对大型蚤的生长和繁殖没有显著影响。但BDE-209暴露浓度≥10 mg/L时对大型蚤的生存和繁殖会产生较大影响,这是由于BDE-209在慢性试验过程中降解成了多种毒性更强的低溴联苯醚。发光菌急性毒性试验表明,BDE-209对发光菌的剂量-效应曲线为非线性,且急性毒性较小,浓度越高,抑制率越高,高浓度下对发光菌的抑制率变化很小。     

大气环境变化对污染土壤中PBDEs自然降解过程的影响研究

以模拟电子垃圾拆解区污染土壤中的多溴联苯醚(PBDEs)为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了臭氧浓度的上升及光照条件、温度和土壤pH值等环境因素对土壤中PBDEs自然降解过程的影响.研究结果表明:臭氧浓度的升高能明显促进PBDEs的自然降解,且臭氧浓度越高BDE-209的降解率越高,随着土壤深度增加,BDE-209去除率则相应降低,10 mg·L-1的臭氧在2 h内对深层土壤中BDE-209的去除率可达99%.光照强度为1.0 m W·cm-2的持续紫外光照条件下,土壤中BDE-209的降解现象较为明显,且光降解速率随光强的增强而增大.40℃的夏季地面高温及pH=9.0的弱碱性土壤均有利于PBDEs的自然降解.此外,PBDEs的降解过程是逐步脱溴的过程.PBDEs的降解过程既包括了BDE-209的降解,也包括了中间产物(BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153、BDE-154和BDE-183)的降解.当BDE-209去除率达到一定程度且中间产物逐渐积累达一定量时,中间产物的降解反应逐渐成为主导反应,导致PBDEs总量逐渐降低.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

纳米Pd/Fe催化甲醇/水中2,2'',4,4''-四溴联苯醚(BDE-47)还原脱溴

构建了纳米Pd/Fe催化还原甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)反应体系,常压下采用单因素实验系统考察了纳米Pd/Fe催化还原甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的主要影响因素,并分析了BDE-47还原反应的中间产物及终产物.结果表明,纳米Pd/Fe的反应活性随Pd负载率的提高而先升后降;甲醇-水体积比高于50∶50后,BDE-47去除率随甲醇-水体积比升高而降低;在25～40℃内,BDE-47去除率随反应温度的升高而升高,随BDE-47初始浓度的增加而降低,增加纳米Pd/Fe量可提高反应速率;酸性及弱碱性条件有利于BDE-47还原.BDE-47还原主要为脱溴反应,是一个从n溴到(n-1)溴联苯醚的逐步脱溴过程,反应进行90min后,BDE-47分子中溴原子完全被脱除,反应终产物为二苯醚.     

2,2'',4,4''-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

十溴联苯醚降解菌的特性及功能蛋白初步分析

筛选获得了1株对十溴联苯醚(BDE-209)有较好降解效率的菌株,经16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为铅黄肠球菌(Enterococcus casseliflavus).该株菌最适培养条件为培养基初始pH 7,培养时间48 h.E.casseliflavus对BDE-209有较好的降解效果,在含有5 mg·L-1葡萄糖的降解体系中,1 g·L-1菌体处理1 mg·L-1BDE-209,4 d时降解率达到最大(56.7%).SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验结果表明,在E.casseliflavus降解BDE-209的过程中,2 mg·L-1与5 mg·L-1的BDE-209可诱导菌体生成某类新的胞外蛋白,而胞内蛋白则随着BDE-209含量的增加,表现为蛋白表达量的增减以及受BDE-209抑制而不表达某些蛋白质.双向电泳实验结果检测到31个差异点,表明在降解时菌体中与降解相关的蛋白构象发生了变化,导致蛋白种类和含量变化.     

过硫酸盐-石灰苏打处理印染反渗透浓水研究

本文通过热活化过硫酸盐(PS)氧化印染反渗透浓水(ROC)中的难降解有机物,并辅以石灰苏打软水技术降低其硬度,以期实现印染ROC的回用.PS氧化研究表明,酸性条件相对于中性和碱性条件更有利于反应的进行,适宜的初始PS浓度为1000 mg·L~(-1),经济有效的活化温度为75℃.PS氧化降解ROC中难降解有机物的过程符合一级降解动力学模型.经PS氧化处理后,ROC中SO2-4浓度由9600 mg·L~(-1)上升到10350 mg·L~(-1),节省了回用时印染助剂的投加;TOC浓度1.0 mg·L~(-1),表明ROC中难降解有机物已基本矿化.石灰苏打脱除印染ROC中硬度的研究表明,150 mg·L~(-1)的石灰和800 mg·L~(-1)的苏打投加量是降低硬度的最为适宜的药剂组合方式.PS-石灰苏打处理印染ROC可稳定实现出水COD21.5 mg·L~(-1),硬度17.5 mg·L~(-1),满足印染废水回用要求.     

湖泊沉积柱中的高溴联苯醚及其在环境中的降解

采用GC/MS方法分析了5个内陆湖泊(巢湖、滇池、红枫湖、青海湖和四海龙湾)钻孔沉积物中HB-PBDEs(高溴联苯醚,包括九溴和十溴的联苯醚)的垂直分布状况,并对它们的组成特征及其在环境中的降解进行了分析.结果显示,5个内陆湖泊表层沉积物中有机碳归一化后的w(ΣHB-PBDEs)为17.5～977.9 ng/g,其中滇池、红枫湖和巢湖HB-PBDEs的污染相对较为严重;与国内外其他研究相比,我国内陆湖泊沉积物中BDE-209的污染状况相对较轻.沉积物中HB-PBDEs的组成特征显示,BDE-209不但在大气传输过程中发生了明显降解,而且在进入湖泊沉积物后也发生了明显降解.由于BDE-209在不同环境介质中都可发生降解,并且降解产物为毒性更大的低溴代单体,因此进一步研究BDE-209在环境中的降解具有重要意义.      

铜绿假单胞菌胞内酶粗提液对十溴联苯醚的降解

探讨了铜绿假单胞菌粗酶液对十溴联苯醚(BDE-209)的降解特性,结果表明,该菌株胞内酶在12 h内对1 mg.L-1的BDE-209降解率达到了69.22%,温度、pH值、酶蛋白浓度及底物BDE-209浓度均会影响胞内酶粗提液对BDE-209的降解效率.当BDE-209浓度为1 mg.L-1时,BDE-209适宜的酶促降解条件为:温度30℃,反应pH值7.5,且降解率随着酶浓度的增加而增大.胞内酶对BDE-209的降解过程符合一级动力学反应模型,底物浓度为1 mg.L-1时降解速率最快,半衰期为6.9 h.胞内酶降解BDE-209符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其基本降解动力学参数为rmax=0.133 mg.(L.h)-1,Km=0.642mg.L-1,Ki=1.558 mg.L-1.     

碱性及含硫化合物对十溴联苯醚热降解的影响

将十溴联苯醚（BDE-209）于400~600℃的温度范围内进行热降解,利用GC、GC/MS对产物种类及含量变化进行分析,讨论了温度、时间、碱性化合物和含硫化合物对BDE-209降解以及对溴代二噁英生成的影响.结果表明.温度和时间均是BDE-209热降解和生成溴代二噁英的重要影响因素;热降解40min时,450℃条件下溴代二噁英生成量最多;产物种类证实碱性化合物通过与BDE-209脱溴形成的HBr反应促进降解,且可抑制二噁英的生成;含硫化合物的添加同样促进BDE-209降解,抑制二噁英的形成,其详细的抑制机理有待进一步确定,BDE-209的降解反应有两种情况,即苯环上的脱溴反应和醚键的断裂反应.     

植物化感物质壬酸和焦酚对大型溞生长繁殖的毒性效应

为评估植物化感抑藻物质的生态安全性,通过48 h急性毒性实验和21 d慢性毒性实验,研究了穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）典型化感物质壬酸和焦酚对大型溞（Daphnia magna）生长和繁殖的毒性效应.结果显示,壬酸对大型溞24 h和48 h的LC₅₀分别为75.08 mg·L^-1和38.55 mg·L^-1,焦酚对大型溞24 h和48 h的LC₅₀分别为18.89 mg·L^-1和13.71 mg·L^-1.21 d慢性毒性实验中,2.0 mg·L^-1的壬酸和焦酚对大型溞生长仍没有显著影响（p>0.05）,但在高于0.5 mg·L^-1浓度水平即显著延长大型溞首次产溞时间,降低其产溞个数（p<0.05）.大型溞净增殖率和内禀增长率随壬酸和焦酚浓度增加而减小,2.0 mg·L^-1壬酸和焦酚对大型溞净增殖率的抑制率分别为42.40%和38.86%,对大型溞内禀增长率的抑制率分别为25.00%和20.83%.研究表明,壬酸和焦酚对大型溞的繁殖过程产生一定程度的影响,但仍需结合原位试验在更大尺度上评估植物化感抑藻物质的生态安全性.     

不同剂型高效氯氟氰菊酯对大型溞的毒性效应

为明确剂型对农药制剂毒性的影响,参照《化学农药环境安全评价试验准则》的方法,测定了高效氯氟氰菊酯乳油、脲醛树脂微胶囊悬浮剂、聚脲微胶囊悬浮剂和水乳剂3种剂型4种制剂对大型溞的急性毒性,并对其体长、摄食等亚急性毒性指标进行了比较.结果表明,加工成不同剂型均会提高药剂的毒性,高效氯氟氰菊酯原药对大型溞的48 h-EC50为2.50×10-3mg·L-1,乳油、脲醛树脂微胶囊悬浮剂、聚脲微胶囊悬浮剂和水乳剂3种剂型的4种制剂的48 h-EC50分别为8.04×10-4、6.25×10-4、1.56×10-3、1.65×10-3mg·L-1,且毒性随暴露时间延长而明显增加.亚急性毒性试验结果显示,当浓度为1.00×10-4mg·L-1时,3种剂型的4种制剂均会对体长、摄食等亚急性指标产生影响,且不同剂型的高效氯氟氰菊酯对大型溞体长的影响强弱顺序为:脲醛树脂微胶囊悬浮剂乳油聚脲微胶囊悬浮剂水乳剂,对摄食的影响为:乳油脲醛树脂微胶囊悬浮剂聚脲微胶囊悬浮剂水乳剂.     

纳米氧化锌致大型溞的毒性效应特征

采用半静态暴露的方法,以大型溞的死亡率、显微结构损伤、蜕皮率、游泳行为等作为毒性测试终点,研究不同浓度纳米氧化锌(ZnONP)对大型溞(Daphnia magna)的毒性效应.结果显示,ZnONP水溶液稳定性差,在溶液中沉降率随着浓度增大而增大,Zeta电位降低.ZnONP对大型溞处理48 h的半数致死浓度LC_(50)为3 mg·L~(-1),ZnONP致大型溞的死亡率呈现一定的时间-效应关系;ZnONP暴露会使大型溞肠道和体表损伤.经显微结构观察发现,ZnONP可粘附在大型溞体表面,并引起大型溞游泳的垂直高度升高,大型溞蜕皮时间延迟,成功蜕皮率降低.结果表明ZnONP对大型溞个体和行为产生一定的毒性效应,其毒性效应的机理与其颗粒物对大型溞肠道和体表粘附有直接的关系,研究结果对合理地评价纳米材料对水生生物的影响有一定的理论参考价值.     

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.     

氧化石墨烯对邻苯二甲酸二丁酯藻毒性的影响

以海洋微藻青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica var.tingtaoensis)为受试对象,研究了氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)单独及共同对青岛大扁藻的急性毒性效应,考察了藻细胞的生长状况,光合色素产量,细胞通透性,氧化应激指标及扫描电镜,以探讨GO的加入对DBP藻毒性的影响.结果表明,低浓度GO(0.1~10 mg·L~(-1))对青岛大扁藻的藻密度和叶绿素产量无明显影响,但藻细胞通透性随GO浓度升高显著增加(P0.05),10mg·L~(-1)时达到空白组的2.2倍.DBP对青岛大扁藻的EC50,96 h为(11.14±0.80)mg·L~(-1),其毒性远大于GO(EC50,96 h大于100mg·L~(-1)).1 mg·L~(-1)GO的加入使DBP的EC50,96 h降低到(4.93±2.14)mg·L~(-1),低浓度GO对DBP藻毒性表现出一定的增强作用.1 mg·L~(-1)的GO加入时,对低浓度DBP组(0.1~2 mg·L~(-1))的藻密度、叶绿素产量、细胞通透性水平没有显著性影响,但加剧了高浓度DBP组(4 mg·L~(-1))对藻密度、叶绿素产量的抑制,使单个藻细胞内ROS和SOD平均增加了21%和7%.扫描电镜结果发现GO对藻细胞具有覆盖,包裹及聚集作用,这些可能是DBP藻毒性增强的主要原因.该结果为揭示新型污染物碳纳米材料对海洋生物的风险提供了数据支持.     

邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对蒙古裸腹溞的毒性及其跨代影响

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是一种环境内分泌干扰物,可以通过城市生活污水和工业废水排放等方式迁移进入水域生态系统,从而对食物链中各营养级生物造成潜在危害.为阐明DBP对经海水驯化的枝角类生物生长、发育及生殖的影响,本文研究了DBP对蒙古裸腹溞（Moina mongolica）的急性毒性和5个世代的跨代毒性效应.结果表明,DBP对蒙古裸腹溞24 h和48 h的半致死浓度分别为8.36 mg·L^-1和6.34 mg·L^-1,安全浓度为1.09 mg·L^-1.DBP浓度在0.2~1.00 mg·L^-1时,对蒙古裸腹溞存在跨代毒性效应.DBP处理组F3代溞的平均寿命、总生殖量、每窝生殖量、首窝生殖量和种群增长等指标与对照组相比出现下降,而且DBP处理组F4代溞的平均寿命、总生殖量和首窝生殖量与对照组相比同样出现下降.本研究结果可为DBP对枝角类毒性研究提供理论依据.     

北京市典型土著沉水植物对水体中硝酸盐和正磷酸盐的耐受性研究

以北京市3种典型土著沉水植物轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻为研究对象,构建模拟水生生态系统,研究3种沉水植物对水体中NO₃^-和PO₄^3-的耐受性并确定其耐受范围.同时,对植物体内过氧化氢酶、丙二醛、叶绿素和蛋白质4种指标进行检测.结果表明,轮叶黑藻对NO₃^-具有较强的耐受性,耐受浓度可达8 mg·L^-1,金鱼藻和狐尾藻次之,耐受浓度为3~5 mg·L^-1;狐尾藻对PO₄^3-的耐受性最差,耐受浓度约为0.2 mg·L^-1,轮叶黑藻和金鱼藻的耐受性相当,当PO₄^3-浓度达到0.4 mg·L^-1时开始出现显著胁迫.因此,在本研究的实验条件下,当水体NO₃^-浓度<5 mg·L^-1、PO₄^3-浓度<0.2 mg·L^-1时,建议3种沉水植物同时种植;当NO₃^-浓度>5 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻;当PO₄^3-浓度为0.2~0.4 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻和金鱼藻.研究结果可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其沉水植物群落的构建提供一定的理论指导.     

8种典型PhACs在水中的赋存、生态风险及其对大型溞的影响

检测了8种典型的药物活性化合物(PhACs)在污水处理厂尾水受纳河流中的赋存情况.结果显示8种PhACs夏、冬两季总浓度范围分别为27.6～226.4 ng·L~(-1)和56.6～368.8 ng·L~(-1),其中咖啡因的浓度最高(16.2～125.8 ng·L~(-1)),其次是罗红霉素(3.3～89.2 ng·L~(-1))和布洛芬(3.6～59.2 ng·L~(-1)). 8种PhACs对绿藻、溞类和鱼类的总体生态风险(MRQ)在夏、冬两季分别为1.51、 0.08、 5.68和8.34、 0.22、 6.45,其中酮康唑、红霉素和布洛芬对藻类、溞类和鱼类MRQ的贡献率分别达到了49%、 85%和92%以上.从敏感物种来看,冬季绿藻对PhACs最为敏感,夏季鱼类对PhACs最为敏感.环境浓度下PhACs对大型溞21 d混合暴露实验结果显示:混合PhACs能够显著干扰大型溞的生长、生殖情况,显著提升了大型溞生殖能力和游泳活性,降低了心脏和胸肢跳动频率.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.