含氮杂环化合物对水生生物的毒性作用研究

研究了6种典型含氮杂环化合物对水生生物的急性毒性,获得了吲哚、吡啶、喹啉、异喹啉、2-甲基喹啉和8-羟基喹啉对小球藻的48 hEC50、对大型蚤的48 h LC50、对斑马鱼的96h LC50及对发光细菌的15min EC50值.6种物质对大型蚤、斑马鱼及发光细菌的毒性与其价分子连接性指数、辛醇/水分配系数显著相关.发光细菌毒性结果与大型蚤、斑马鱼的毒性结果显著相关,而与小球藻不相关.     

焦化废水中几种含氮杂环有机物在A1-A2-O系统中的降解特性研究

在对焦化废水中有机物在A1－A2－O生物膜系统中降解转化规律进行分析的基础上，选取焦化废水中6种主要的含氮杂环化合物，吡啶，吲哚，喹啉，异喹啉，8－羟基喹啉，与苯酚共同配制成溶液，在A1－A2－O生物膜系统中运行，结果表明上述几种含氮杂环有机物在A1－A2－O 都可得到较完全的去除，它们在厌氧段的降解速率从大到小依次为，吲哚＞2－甲基喹啉＞8－羟基喹啉＞异喹啉＞喹啉＞吡啶。在厌氧条件下，吲哚和喹啉存在拮抗作用，而吡啶对喹啉有协同作用，啉啶的加入有利于改善由喹啉和吲哚之间产生的拮抗作用。     

含氮杂环化合物在厌氧和缺氧条件下的降解研究

选取5种含氮杂环化合物吡啶，吲哚、喹啉、异喹啉，2－甲基喹啉，研究了它们在厌氧和缺氧条件下的降解情况，结果表明，上述5种化合物在厌氧条件下的降解从易到难依次为：吲哚＞异喹啉≈喹啉＞吡啶＞2－甲基喹啉，在缺氧条件下的降解从易到难依次排列为：吡啶＞吲哚＞喹啉＞2－甲基喹啉＞异喹啉。实验比较，说明5种化合物在缺氧条件下都比在厌氧条件下容易降解，特别是吡啶，其降解速率有很大提高。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O生物膜系统中的降解机理研究

对焦化废水中有机物在A1 A2 O生物膜系统各段的降解进行了研究 .结果表明 ,废水中主要有机组份为苯酚类和含氮杂环类化合物 ,它们所占比例分别为 5 0 %和 4 0 % .经过厌氧酸化处理后 ,苯酚类中简单酚得到了较大程度的降解 ,随着苯酚甲基取代基数目的增加 ,降解率逐渐降低 ,对三甲酚则没有降解 ;简单的含氮杂环化合物如喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶在厌氧过程中也得到了较大的降解 ,而有取代基的含氮杂环化合物则有所增加 ;喹啉和甲基喹啉的降解可生成羟基喹啉和甲基 2(1H)喹啉酮中间产物 .经过厌氧酸化段处理后 ,废水的BOD5 COD有较大提高 .厌氧出水的大部分有机物可在缺氧段得到降解 .最终出水中有机物基本上为大分子难降解物质 .     

厌氧反硝化产甲烷体系中喹啉与吲哚共基质的降解特性

研究了厌氧反硝化产甲烷体系中,典型含氮杂环化合物喹啉、吲哚作为共基质碳源,厌氧生物对二者的降解特性,及群落分析.结果表明：在共基质条件下,喹啉的存在对吲哚的生物降解有抑制作用,且抑制随喹啉浓度的升高而升高;吲哚的存在对喹啉的生物降解有促进作用,但吲哚浓度过高（150mg/L）抑制了喹啉的降解;喹啉、吲哚共基质时,二者的降解都遵循零级反应动力学;通过GC-MS分析,喹啉的主要中间代谢产物分别为2（1H）喹诺酮与8-羟基-2（1H）喹诺酮;吲哚的主要代谢产物为2-吲哚酮与靛红;通过高通量测序对共基质体系的微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以变形菌门Proteobacteria为主,菌纲以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主,菌属以Acinetobacter,Candidimonas,Azospira,和Desulfomicrobium为主.     

混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺对页岩气返排液水质净化效能分析

页岩气返排液中部分小分子有机物如二甲基苄胺（DMBA）、吲哚啉和6-甲基喹啉较难去除,采用混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺处理页岩气返排液,探究了其有机、无机组分的去除规律。结果表明:混凝-臭氧-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为96.7%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为98.7%和99.13%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为82.02%、98.02%和97.67%;混凝-吸附-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为95.99%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为95.31%和97.54%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为70.19%、94.70%和87.93%。混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透工艺可有效去除返排液中的离子、DOC和UV₂₅₄,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉的去除效果显著,有利于返排液的外部回用。     

不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

选用氨氮、苯酚和喹啉作为吲哚的共代谢基质,通过白腐菌BP对共基质体系的降解研究了白腐菌在秸秆滤出液培养基中对不同共基质体系的代谢过程,并进行了动力学分析,考察了不同共代谢基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲哚降解的影响.结果显示,不同降解体系中的白腐菌都可去除99%以上的吲哚.充分的氮源可提高白腐菌的活性和漆酶酶活的峰值;共基质苯酚和喹啉可以增加白腐菌漆酶产量,为吲哚的降解提供较多的电子,同时苯酚和喹啉也能得到较高的去除.在秸秆滤出液中,白腐菌在pH为6～8之间对吲哚都具有较强的降解能力.吲哚在白腐菌的代谢过程中,可能首先在吡啶环的2和3位发生一步羰基化.     

模拟城市污水在厌氧、缺氧以及好氧反应器中的毒性削减研究

采用发光细菌法测定城市污水毒性,并研究了模拟城市污水分别在厌氧、缺氧、好氧条件下的毒性削减情况.试验采用人工配水,其中添加了甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、吲哚、吡啶、环己酮、苯丙酸7种有毒有机物.并用GC-MS检测上述有机物在不同生物处理过程中的降解情况及出水有机物的变化情况.结果表明,模拟城市污水经厌氧生物处理后毒性增大(HRT≤10h);缺氧生物处理对模拟城市污水的毒性略有削减;而好氧生物处理对模拟城市污水的毒性削减能力较强,效果明显.     

共基质下白腐菌降解含氮杂环类物质的研究

选用不同的营养基质（秸秆、土豆、合成）,通过液体发酵确定白腐菌对典型含氮类杂环化合物喹啉,吲哚分别进行降解。结果表明：秸秆滤液培养基中,喹啉15d内能被降解88．79％,吲哚在6d内降解率能达到99％。采用此培养基,进一步研究喹啉、吲哚及其它物质共基质条件下,白腐菌对喹啉和吲哚的降解性能,发现在共基质条件下喹啉的降解被抑制,而吲哚则能在共基质条件下3d被完全降解,说明共基质促进了白腐菌对吲哚的降解。     

三种化感物质对水华混合藻类以及多刺裸腹蚤的毒性作用

为使脂肪酸和酚酸类化感物质能安全有效地用于实际水体水华的预防和控制,以池塘水华混合藻类以及浮游动物多刺裸腹蚤为实验对象,考察了亚油酸、水杨酸和对羟基苯甲酸对两者的毒性作用.结果表明,亚油酸对池塘水华混合藻类具有极高毒,当0.3mg/L时,对水华混合藻类的最大抑制率达到87.6%,水杨酸与对羟基苯甲酸为中毒;化感物质两两联合作用时均具有协同抑藻效应,亚油酸与水杨酸联合协同抑制作用最强;3种化感物质也从不同程度上显示出对多刺裸腹蚤的毒性作用,但亚油酸对多刺裸腹蚤属于高毒,水杨酸以及对羟基水杨酸属于低毒,3者对多刺裸腹蚤的EC50 均明显大于对池塘水华混合藻类的EC50,表明了利用这3种化感物质(尤其是亚油酸)来开发生物除藻剂的巨大潜能,同时也说明在可除藻的浓度范围内对环境的不良影响可能较小.     

Anoxic degradation of nitrogenous heterocyclic compounds by activated sludge and their active sites

The potential for degradation of five nitrogenous heterocyclic compounds(NHCs), i.e.,imidazole, pyridine, indole, quinoline, and carbazole, was investigated under anoxic conditions with acclimated activated sludge. Results showed that NHCs with initial concentration of 50 mg/L could be completely degraded within 60 hr. The degradation of five NHCs was dependent upon the chemical structures with the following sequence:imidazole pyridine indole quinoline carbazole in terms of their degradation rates.Quantitative structure–biodegradability relationship studies of the five NHCs showed that the anoxic degradation rates were correlated well with highest occupied molecular orbital.Additionally, the active sites of NHCs identified by calculation were confirmed by analysis of intermediates using gas chromatography and mass spectrometry.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属 (Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150　r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680　mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150　mg/L时在8　h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

Fast photo-catalytic degradation of pyridine in nano aluminum oxide suspension systems

UV light can degrade pyridine to ammonia nitrogen at room temperature. The decomposition of pyridine under UV irradiation with the help of aluminum oxide powders was rarely studied. While with the assist of alumina, fast photo-catalytic degradation of pyridine to 100 percentage ammonia nitrogen was realized within an hour. The promising promotion phenomena were confirmed in opening other nitrogen heterocyclic compounds (NHCs) such as quinoline and 2,2′-bipyridine. Scanning electron microscopy images showed the alumina powder was about 100 nm in size. X-ray diffraction results indicated that the sample was mainly a-Al₂0₃. Specific surface area of the sample was about 280 m²/g determined by BET method. The optimum dosages of catalysts and effects of pH value were also tested. There was no clear absorbance of the alumina sample showed in the range of 200-420 nm. It is believed that the interaction between pyridine and alumina surface hydroxyl caused by chemisorptions weakened the carbon-nitrogen bond and led to the promotion of the decomposition.     

固定化优势菌种处理焦化废水中几种难降解有机物的试验研究

针对焦化废水中的３种难降解有机物（喹啉、异喹啉、吡啶）筛选了具有效高降解能力的优势菌种。采用无纺布－PVA复合载体对优势菌种进行包埋固定。研究了包埋固定化优势菌种对相应有机物的降解特性。结果表明,经优势菌种处理8h,3种难降解有机物均可降解90％以上。     

生物沸石对吡啶、喹啉的降解与吸附作用

探讨了通过生物沸石的降解及吸附作用,解决吡啶、喹啉及转化产物NH 4+-N的污染问题.结果表明,生物沸石中的吡啶降解菌Shinella zoogloeoides BC026及喹啉降解菌Pseudomonas sp.BW003能有效去除吡啶、喹啉,同时转化后的NH 4+-N也能被天然沸石或改性沸石所吸附.尽管改性沸石吸附能力不如天然沸石,但其表面能更有效附着微生物,在实际工程应用上更具前景.     

影响土壤重金属生物毒性的若干因子

本文应用发光细菌法探讨了土壤类型、粘土矿物、无定形金属氧化物、吸附剂对重金属纯溶液以及重金属污染土壤的降毒效应.红壤、砖红壤对Cu、Cd、Pb呈现负的降毒效应,而对As具有明显的降毒作用.黑土、黄棕壤对供试阳离子金属具有明显的降毒效应,对As降毒却不明显.试验证明粘土矿物及其组成是影响土壤重金属毒性的最基本因素.无定形氧化锰对供试阳离子金属的降毒能力大于无定形氧化铁,对As的效应二者则相反.不同吸附剂对Cu、Cd、Pb呈现基本相同的降毒顺序,即炉烟灰>活性炭>泥炭>干活性污泥,不同配比吸附剂对红壤添加性阳离子和东乡铜矿污染土壤均具有明显的降毒作用.添加吸附剂的东乡铜矿污染土壤随着土壤溶液毒性的消除,随之也消除或减轻了其对水稻种芽的急性毒害.     

Fe (II)活化过硫酸盐处理喹啉工艺参数优化及生物毒性

以喹啉为处理目标物,采用Fe²⁺活化K₂S₂O₈（PS）的高级氧化体系在不同环境因素下降解喹啉.结果表明：与单一PS体系和Fe²⁺体系相比,Fe²⁺/PS体系可以有效降解喹啉.在初始喹啉浓度为250mg/L,喹啉/PS物质的量比为1：10,PS/Fe²⁺物质的量比为3,初始pH3,反应温度为45℃,反应时间为80min的条件下,喹啉降解率可达100%.提高PS和Fe²⁺浓度均能有效提高喹啉降解率,但超过一定限值后对喹啉去除效果不明显.Fe²⁺/PS去除喹啉的过程符合一级反应动力学.溶液初始pH值越高,喹啉去除率越低;反应温度越高,喹啉去除率越高.自由基淬灭实验证实,Fe²⁺活化PS体系中有SO₄^-·和OH·的存在,其中由SO₄^-·产生的OH·对喹啉的降解占主导地位.通过GC/MS检测到2种中间产物8-羟基喹啉和2（1H）-喹啉酮,据此推测基于硫酸根自由基强化喹啉降解的可能路径.大肠杆菌急性毒性实验结果证实,虽然Fe²⁺/PS体系去除喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,但酸性条件和较高的反应温度有利于体系脱毒.