嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对高砷尾矿生物氧化行为影响的研究

含砷尾矿在生物氧化作用下会产生大量含砷(As)酸性矿山废水，从而对周围生态环境造成严重危害，亟需系统性明晰含砷尾矿生物氧化过程中As的迁移转化规律.探究含砷尾矿生物氧化行为的影响因素有利于揭示As的迁移转化规律.以高砷尾矿(As含量>20%)为研究对象，考察了不同初始pH条件(1.2～2.8)和固体浓度(2.0～10.0 g·L^-1)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)生物氧化行为的影响.结果表明：As的生物氧化受初始pH值和固体浓度的显著影响.As的生物氧化效率随着初始pH或固体浓度的升高呈先升高后下降的趋势；在初始pH值2.0时，观察到As的浸出率(高达92.94%)比其他初始pH条件高.在固体浓度8.0 g·L^-1时具有最优的As浸出率(高达93.24%).在所有初始pH和固体浓度条件下可以发现生物浸出前期As的浸出效率快速上升，而生物氧化中期维持相对稳定并在生物氧化后期出现下降趋势，这与微生物活性变化和黄钾铁矾的形成有关.XRD和SEM分析结果显示在生物氧化过程中微生物氧化释放的...     

皂素在含硫铁矿采选固废生物氧化中的作用

为提升含硫铁矿采选固废生物氧化分解效率,以皂素-微生物-含硫铁矿采选固废为反应体系,研究皂素对含硫铁矿采选固废生物氧化过程中H⁺、Fe及S释放的影响,并探讨其作用机制。结果表明：添加30 mg/L皂素,生物氧化38 d后,含硫铁矿采选固废释放H⁺0.55 mmol/g、总Fe 111.4 mg/g和SO■359.3 mg/g,相比未添加皂素的空白对照组,释放量分别提升了175%、82.9%和39.2%。皂素的添加,促进了矿物表面沉淀层(黄钾铁矾、S⁰)的氧化溶解,并抑制了次生矿物黄钾铁矾生成,从而减缓了钝化作用;可显著减小溶液与矿物表面的接触角、表面张力,增强溶浸液Fe³⁺在矿物微孔裂隙中的渗透作用,从而加速了含硫铁矿采选固废的氧化与溶解。研究结果可为皂素在含硫铁矿采选固废生物氧化的应用提供理论支撑。     

富里酸对A. ferrooxidans活性和次生铁矿物形成的影响

为揭示富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性和生物合成次生铁矿物的影响，进而为酸性矿山废水治理提供理论依据，采用摇瓶试验，分析了pH、氧化还原电位(ORP)、Fe²⁺氧化率、Fe²⁺氧化速率、总Fe沉淀率以及次生矿物矿相等相关指标的变化情况.结果表明，在含9K液体培养基以及K⁺浓度均为53.3 mmol·L^-1体系中，pH与ORP变化呈相反的趋势；富里酸浓度低于0.4 g·L^-1时，有利于次生铁矿物的生成，表明低浓度的富里酸能够提高A. ferrooxidans的活性，富里酸浓度高于0.6 g·L^-1时，Fe²⁺氧化率、总铁沉淀率低于对照组，表明高浓度的富里酸对A. ferrooxidans产生显著的毒害作用以及降低总Fe沉淀率.随着富里酸浓度的提高，次生铁矿物的主衍射峰位置以及所含官能团与对照组相比无明显区别，各体系产生的次生铁矿物为纯净的黄钾铁矾；进行无9K培养基实验：未添加K⁺时，FA-0.4 g·L^-...     

砷全细胞生物传感器的优化

砷全细胞生物传感器具有专一性强、操作简单、费用低和不依赖大型检测仪器的优点,已被用于环境砷污染的监测中.但目前砷全细胞生物传感器的灵敏度低,尤其是信噪比低,是阻碍其实际应用的主要因素之一.本研究利用砷抗性操纵子ars R和报告基因gfp构建砷全细胞生物传感器,通过优化组成型启动子强度、ars R DNA结合序列(ArsR binding site,ABS)及检测条件等对该传感器的检测性能进行改进,并通过对加标的天然水样检测,验证了其实际应用性.结果表明：优化后的砷全细胞生物传感器在0～300μg·L^-1和7.5～75μg·L^-1的亚砷酸钠浓度范围分别表现出良好的剂量依赖效应和线性响应,对砷检测限达到1.83μg·L^-1;新增ABS和中等强度组成型启动子J114能够使生物传感器背景荧光降低并提高其对砷的响应强度;结合对宿主菌种类、生长状态和起始细菌数量等检测条件的优化,生物传感器荧光信号响应得到显著性提高.在6和75μg·L^-1亚砷酸钠诱导下,信噪比分别提高2.6倍和6.1倍.此外,该生物传感器对天然...     

环境中典型抗生素生态安全阈值

随着人们生活水平的提高,抗生素的使用量日趋增加,对生态环境造成潜在风险.以12种典型抗生素(克拉霉素、金霉素、青霉素、头孢噻肟、头孢唑啉、硫酸链霉素、新霉素、磺胺甲恶唑、林可霉素、氯霉素、诺氟沙星、恩诺沙星)为研究对象,根据欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中抗生素的预测无效应浓度(PNEC).结果表明,12种典型抗生素PNECwater值大小依次为：磺胺甲恶唑(0.0075μg·L^-1)<青霉素(0.10μg·L^-1)<诺氟沙星(0.1128μg·L^-1)<克拉霉素(0.20μg·L^-1)<金霉素(0.24μg·L^-1)<新霉素(0.60μg·L^-1)<硫酸链霉素(1.00μg·L^-1)<林可霉素(2.00μg·L^-1)<氯霉素(12.5μg·L^-1)=恩诺沙星(12.5μg·L^-1)<头...     

新疆典型高砷地下水区域碘的空间分布特征及其影响因素分析

高碘、高砷地下水作为原生劣质地下水,具有区域性、伴生性和相似富集机理等特点.奎屯河流域是中国典型原生高砷水分布区,本研究基于奎屯河下游区域39组地下水水样,通过分析地下水水化学特征、赋存环境和水文地球化学过程,明确了该地区地下水中碘的分布特征与碘富集影响因素.结果表明：研究区地下水赋存环境为还原性弱碱性,I-浓度范围为13.96～574.85μg·L^-1(平均值为111.79μg·L^-1), 38.46%的地下水为高碘地下水(ρ>100μg·L^-1),87.18%的地下水处于高砷环境(ρ>10μg·L^-1).地下水以低碘高砷地下水(53.85%)为主,其次为高碘高砷地下水(33.33%)、低碘低砷地下水(7.69%)、高碘低砷地下水(5.13%).地下水I^-浓度整体由南向北逐渐升高,高碘地区主要集中分布在研究区北部(126团、127团场、128团北侧靠近北山山前冲洪积砾土平原一带),占比为32.26%,适碘地区分布在研究区中部(128团场东部与南侧、127团和下游奎...     

El Ni?o影响下珠江口及其邻近海域营养盐时空变化及其生态效应

2019—2020年在珠江口开展了四季水体营养盐和环境因子的现状调查.结果发现，与常年(多年平均)不同，El Ni?o影响下华南地区及广东省前汛期降水量显著增大，春季珠江入海径流大于夏季，水体平均盐度为26.56，低于夏季(30.61)，非汛期(秋、冬季)降水量和入海径流急剧减少，秋季平均盐度(32.39)最大.四季溶解无机氮(DIN)平均浓度排序为春季(0.38 mg·L^-1)>夏季(0.18 mg·L^-1)>冬季(0.16 mg·L^-1)>秋季(0.08 mg·L^-1)，磷酸盐(DIP)平均浓度排序为冬季(0.009 mg·L^-1)>夏季(0.006 mg·L^-1)>春季(0.004 mg·L^-1)和秋季(0.004 mg·L^-1),DIN和DIP浓度整体自珠江口上游向近海逐渐降低，主要受控于珠江冲淡水，同时受陆架水入侵和浮游植物繁殖消耗等因素影响.春季叶绿素a平均浓度为4.2μ...     

中国饮用水中砷的分布特征及基于伤残调整寿命年的健康风险评价

砷的长期暴露可造成多种器官功能性损伤甚至死亡,掌握其在水中分布特点和潜在风险对防控水源性砷造成人体健康危害有重要意义.基于2000～2022年已发表数据,采用文献计量学方法,在全国尺度范围内系统分析我国饮用水砷污染的地理分布特征,并以表征疾病负担的伤残调整寿命年(DALYs)为量化指标评价因饮用水中砷暴露导致的健康风险.结果表明,我国饮用水中砷的浓度平均值为(2.88±0.33)μg·L^-1,低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)限值(10μg·L^-1);分布表现为北方高于南方,农村地区高于城市,个别省份(山西、内蒙古和宁夏)仍存在超标现象.饮用水砷造成的健康风险大小整体为1.63×10^-6DALYs·(人·a)^-1,高于WHO《饮用水水质准则》推荐的风险参考水平[1.0×10^-6 DALYs·(人·a)^-1];在六大地理区域风险大小排序为：华北>东北>中南>西北>西南>华东.水砷暴露导致皮肤癌(2 905.2...     

O3-SBBR联合工艺深度处理印染工业园生化尾水的效能和机制

针对印染工业园生化尾水中生物难降解的有机氮难题,采用O₃-SBBR(臭氧-序批式生物膜反应器)联合工艺进行深度处理.开展了影响因素实验、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基种类、琥珀酸脱氢酶活性和脱氮功能基因.结果表明,适宜的臭氧氧化条件：pH为8.0～8.5、ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1左右、 O₃投加量(以O₃/H₂O计,下同)约为100.0 mg·L^-1和反应时间为90.0～120.0 min.臭氧氧化生化尾水的有机氮符合拟一级动力学模型,最大速率常数k值为0.010 35 min^-1[实验条件：pH为8.0、 O₃投加量为150.0 mg·L^-1和ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1].臭氧氧化显著提高序批式生物膜反应器(SBBR)的脱氮性能,脱氮效率从19.8%(SBBR)提高到32.9%(O₃     

天冬氨酸对低温条件下厌氧颗粒污泥处理污水的强化研究

通过序批实验的形式,选用天冬氨酸(Asp)添加作为强化措施,探究了低温15℃时厌氧颗粒污泥对废水COD的去除情况,并分析了Asp对污泥特性的影响.结果表明,21 d之后,Asp对厌氧颗粒污泥去除COD开始出现一定的促进作用,当Asp投加量为0.133 g·L^-1时,COD去除率最高,在实验末期达到80.73%.在挥发性脂肪酸(VFAs)方面,45 d时,A(0 g·L^-1 Asp)、B(0.067 g·L^-1 Asp)、C(0.133 g·L^-1 Asp)、D(0.200 g·L^-1 Asp)4组中甲酸含量分别为0.050、0.033、0.0308、0.0347 mg·mL^-1,乙酸含量分别为0.104、0.224、0.281、0.266 mg·mL^-1,丙酸含量分别为0.224、0.180、0.148、0.159 mg·mL^-1,甲酸、乙酸和丙酸被快速消耗,且0.133 g·L^-1 Asp...     

黑臭水体治理Ⅱ：沉积物耗氧方式对重金属形态及生物有效性的影响

缺氧导致水体黑臭已成为我国许多河流普遍存在的污染问题,而沉积物耗氧是水体溶解氧减少的重要过程.本文通过构建一套室内模拟装置,利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和改进的BCR三步连续提取法来探索黑臭水体沉积物不同耗氧方式对水体氧化还原体系和沉积物中重金属(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)形态及生物有效性的影响.结果表明,厌氧培养过程中上覆水氧化还原电位为-65.50～0 mV,属于铁锰控制区;沉积物氧化还原电位为-170.30～-370.10 mV,主要由硫体系控制.化学耗氧,主要是其中的铁锰耗氧,会使沉积物中生物有效态Fe、Mn、S浓度增加,进而影响重金属的迁移转化.化学耗氧组上覆水中As浓度增加至9.64μg·L^-1,铁锰耗氧组上覆水中Co、Ni和As浓度分别增加至20.79、20.53和6.97μg·L^-1.化学耗氧组表层沉积物中生物有效态Co、Ni和As浓度增加至7.03、6.18和6.98μg·L^-1,而铁锰耗氧组其浓度增加至8.62、11.80和2.44μg·L^-1.说明不同耗氧方式会对沉...     

山东省平度北部富锶地下水水化学特征及形成机制

地下水是平度地区重要供水源,本次调查中发现富锶地下水,研究其水化学特征和成因机理具有重要意义.2020年9月采集了地下水和地表水样品,结合水文地质条件,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值、矿物饱和指数等方法,揭示了平度北部地区富锶地下水的成因机制.结果表明,平度北部地区富锶地下水分布广泛,锶含量为0.08～2.92 mg·L^-1.平均含量为0.68 mg·L^-1,水化学特征受溶滤作用、蒸发浓缩作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素.地下水径流强化了Sr²⁺的富集.区内以硅酸盐岩矿物和碳酸盐岩矿物溶解为主.Na⁺、K⁺、Cl^-、Sr²⁺主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-主要来源于碳酸盐岩的溶解.人类活动对研究区水化学特征有较大影响.     

稻田土壤淹水期As/Sb释放的动态过程及因素探究

稻田土壤淹水期重金属As/Sb的释放情况严重影响着我国水稻品质与安全问题.本文选取湖南省娄底市锡矿山周边污染土壤,研究了水分管理过程中淹水土壤中不同价态砷(As)和锑(Sb)的动态释放规律,并考察了土壤性质及组分对重金属As/Sb的释放与转化行为的影响机制.结果表明,在淹水时期,土壤溶液的pH值呈现出由酸性到中性转变的趋势,Eh值随淹水时间明显降低.值得注意的是,土壤溶液中As的浓度随淹水时间增长而逐渐升高,其中主要以还原态As(III)为主,最高浓度可达632.49μg·L^-1,显著高于As(V);相反,Sb浓度在最初的2 d内上升,然后随着时间的推移趋于稳定,主要以Sb (V)的形式存在,最高浓度为1627.34μg·L^-1. As/Sb释放的差异主要归因于土壤对As(III/V)和Sb(III/V)的吸附能力不同所导致,其中土壤颗粒对As(V)吸附能力远高于Sb(V),因此在淹水初期观察到Sb(V)的快速释放;随着厌氧时间增加,氧化态As/Sb被微生物还原为As(III)/Sb(III),而As(III)在土壤颗粒表面吸附能力明显低于S...     

WS2强化Fe2+活化高碘酸盐降解酸性橙7的研究

构建无机还原剂硫化钨(WS₂)强化Fe²⁺活化高碘酸盐(PI)体系，以典型有机染料酸性橙7(AO7)为模拟污染物，探究了Fe²⁺浓度、PI浓度、WS₂浓度、p H值及水体常见共存阴离子对AO7去除过程的影响，并基于自由基淬灭与捕获实验(EPR)分析了体系中可能存在的活性氧化物种及其生成机制.结果表明：WS₂/Fe²⁺/PI体系氧化去除AO7的效率远高于同等条件下单一Fe²⁺/PI活化过程；在[Fe²⁺]₀=0.1 mmol·L^-1、[PI]₀=0.5mmol·L^-1、[WS₂]₀=0.3 g·L^-1、初始p H为2.6条件下，AO7去除率在12 min内达到93.0%.实验中Fe²⁺浓度、WS₂浓度与AO7去除率呈正相...     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

有机废弃物发酵液中氨氮对己酸巨球菌产酸性能的影响机制

如今,有机废弃物在厌氧发酵方面引起了极大的关注,然而形成的发酵液中不可避免地会导致氨氮(NH₄⁺-N)积累,这对于碳延长微生物厌氧生产高附加值产物的工艺来说是一个未知的挑战.因此本文探究了不同浓度的NH₄⁺-N对Megasphaera hexanoica(己酸巨球菌)厌氧发酵过程中代谢活性和己酸生产性能的影响.结果表明,低浓度(5 g·L^-1)的NH₄⁺-N诱导了菌株的最大己酸产量从41 mmol·L^-1增加至55 mmol·L^-1,生物量也从800.15 mg·L^-1提升至992.74 mg·L^-1.不仅如此,低浓度的NH₄⁺-N促进了胞外聚合物的分泌,其中与电子转移相关的蛋白分泌量从81 mg·L^-1增加至117 mg·L^-1,电子传递系统活性也从0.19 ...     

三种次生矿物固定A. ferrooxidans的Fe2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水（AMD）治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe²⁺氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下（pH=2.30、Fe²⁺浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10⁶cells/mL）生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前（固定态）和溶解后（游离态）A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物（0.24g） < 黄铵铁矾（0.35g） < 黄钾铁矾（0.67g）,但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物 > 黄铵铁矾 > 黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10⁷~ 5.33×10⁸,5.72×10⁶~5.72×10⁷,6.35×10⁶cells/g（干基）.次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe²⁺氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.     

氟苯尼考降低生物除磷性能的影响行为及机制解析

为探究新兴污染物氟苯尼考(FF)对强化生物除磷(EBPR)的影响及作用机制,构建了序批式反应器,通过不同质量浓度的FF短期和长期暴露,分析了生物除磷效率的变化规律,解析了FF和胞外聚合物的作用机制,明确了EBPR内微生物群落结构对FF的响应特征.研究发现,FF对EBPR性能的影响具有浓度依赖性,即0.1 mg·L^-1的FF对EBPR的性能没有明显影响,而2.0 mg·L^-1的FF降低了除磷效率.机制研究表明,2.0 mg·L^-1 FF长期暴露对厌氧阶段磷酸盐的释放没有影响,但降低好氧阶段磷酸盐的过量吸收.三维荧光分析表明,2.0 mg·L^-1 FF对活性污泥的胞外聚合物的结构和成分有明显影响.微生物群落结构分析表明,与空白组相比,2.0 mg·L^-1的FF提高了Candidatus Competibacter、Tetrasphaera和Terrimonas的相对丰度,分别至19.00%、5.28%和16.28%,但显著地降低了Chinophagaceae的相对丰度.本结果为EB...     

我国地表水新烟碱类杀虫剂对水生生物安全的威胁

针对我国新烟碱类杀虫剂（NNIs）使用量大且地表水中浓度逐渐上升的现状,基于物种敏感度分布法,利用危害商法和概率风险评价法评估了我国地表水中NNIs对淡水水生生物的单一和复合生态风险,并对我国地表水质监管NNIs提出了目标建议值.结果表明：（1）单一化合物,吡虫啉的急性危害最大,吡虫啉和啶虫脒的慢性危害较大,最敏感生物均为昆虫;（2）海南省是地表水NNIs浓度最高的地区,急慢性危害最大;（3）联合毒性的概率曲线表明,5种NNIs对5%淡水水生生物产生慢性联合毒性的概率高达92.12%,严重威胁我国水生生物的安全;（4）基于物种敏感度分布曲线得到毒性参考值,结合危害商和概率风险评价的结果,建议我国保护水生生物安全的地表水质监管目标值分别为吡虫啉0.01μg·L^-1、噻虫啉0.03μg·L^-1、啶虫脒0.04μg·L^-1、噻虫胺0.22μg·L^-1和噻虫嗪0.24μg·L^-1.总之,我国地表水中NNIs浓度已经威胁到水生生物的安全,必须加强监管.     

珠海近岸海域叶绿素a时空分布特征及其环境调控因素浅析

基于2017年11月（秋季）和2018年3月（春季）两个航次在珠海近岸海域开展的水环境调查,分析了水质理化参数、叶绿素a的浓度以及叶绿素a的空间分布及其环境调控因素.结果显示:（1）春季海水中叶绿素a含量高于秋季,其中秋季表层海水中叶绿素a的浓度为0.47～20.64μg·L^-1,平均值为3.23μg·L^-1;底层浓度为0.74～13.27μg·L^-1;平均值为2.18μg·L^-1.春季表层海水中叶绿素a的浓度为1.32～63.90μg·L^-1,平均值为9.35μg·L^-1;底层浓度为2.21～7.46μg·L^-1;平均值为4.36μg·L^-1.春秋两季叶绿素a浓度变化规律存在相似性,呈现东北部高、西南部低的趋势.（2）不同水质参数对海水叶绿素a浓度的影响具有季节性差异,秋季对叶绿素a含量影响较大的参数有温度、盐度、溶解氧、活性磷酸盐;春季影响较大的参数则是盐度和化学需氧量.