典型炼化废水微生物功能结构与主要致毒物质响应关系研究

为探明典型炼化废水处理系统(简称“系统”)生物毒性削减效果、主要致毒物质类别及微生物功能响应关系,以费氏弧菌和鼠伤寒沙门氏菌为受试生物,测试系统沿程生物急性毒性及遗传毒性,并结合毒性鉴别评价方法甄别系统主要致毒物质,同时利用高通量测序技术探究系统微生物功能结构与主要致毒物质响应关系.结果表明：(1)系统沿程生物毒性总体呈下降趋势,生化处理单元进水为急性毒性微毒、遗传毒性阳性.其中,炼油废水急性毒性总削减率为86.514%,遗传毒性总削减率为96.221%;化工废水急性毒性总削减率为53.281%,遗传毒性总削减率为62.273%.(2)通过毒性鉴别评价方法 (toxicity identification evaluation,TIE)结果推断,炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物,化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属.(3)CCA分析表明,NH3-N浓度(r=0.819,p=0.001)、Cr浓度(r=0.777,p=0.002)、TPH (total petroleum hydrocarbon,总石油烃)浓度(r=0.752,p=0.002)与生化处理前微生物群落结构...     

制革废水和印染废水的综合毒性评估及鉴别

研究采用成组生物毒性试验(发光菌急性毒性、斑马鱼幼鱼急性毒性,斑马鱼胚胎发育毒性和小球藻急性毒性),结合理化指标,通过毒性单位、平均毒性(average toxicity,Av Tx)、毒性指数(toxic print,Tx Pr)、最敏感的测试(most sensitive test,MST)和潜在毒性效应指数(potential ecotoxic effects probe,PEEP)对不同工艺阶段印染及制革废水进行毒性削减评估.结果表明PEEP能兼顾废水排放量与毒性效应,更为客观地表征了废水综合毒性,PEEP评价结果显示制革废水和印染废水的毒性削减率分别达到36.8%和23.2%.最后,以发光菌作为受试生物,采用毒性鉴别评估(toxicity identification evaluation,TIE)技术,对印染废水进行毒性鉴别.结果表明,印染废水中主要的致毒物质为非极性有机污染,其次为可滤性化合物,然后是重金属、氧化性物质以及挥发性物质.     

应用生物发光技术评价炼油废水的综合急性毒性

本文应用生物发光技术对炼油废水的综合急性毒性进行了检测评价,该方法具有取材价廉,简便快速等优点,实用性强。试验表明:炼油废水具有较强的急性毒性特征,Ec_(50)=55.57%,毒性等级Ⅱ级(毒)。各车间废水的比较以催化裂化和千馏废水毒性最高,是废水急性毒性控制的重点对象。     

市政污泥接种焦化废水好氧降解能力及微生物群落演替的响应分析

焦化废水是毒性很大的典型工业废水,生物处理过程中需要微生物具备很强的适应能力.以探讨焦化废水对微生物的毒性抑制以及微生物对焦化废水的适应过程为目的,通过于焦化废水原水中接种市政污泥,在考察COD、苯酚、氨氮和硫氰化物等主要污染物指标降解的基础上,运用Illumina高通量测序平台分析降解过程微生物群落组成及多样性变化的响应关系.结果表明,接种了市政污泥的焦化废水培养16 h后COD开始下降,40 h时苯酚降解了97.14%,72 h时硫氰化物开始降解,96 h时硫氰化物浓度低于检测限,氨氮浓度随着硫氰化物的降解而升高.群落测序分析表明,不同培养阶段污泥中微生物表现出群落结构及丰度上的差异:在苯酚降解阶段,苯酚优势降解菌Acinetobacter、Pseudomonas的丰度增大,48 h总相对丰度为13.04%;在硫氰化物降解阶段,Sphingobacterium、Brevundimonas、Lysobacter、Chryseobacterium为主导菌属,96 h时其总相对丰度为16.13%;在144 h阶段,优势菌属则变为Fluviicola、Stenotrophomonas和Thiobacillus,总相对丰度为22.45%.由此认为,市政污泥克服了焦化废水中毒性成分的抑制作用之后能迅速适应环境,表现出微生物群落结构随着废水降解成分的变化而改变,环境因子和降解功能菌之间的竞争是群落结构演变的主要因素.     

印染废水处理过程中有机污染物及急性毒性变化规律研究

我国印染废水排放量大,对于印染废水中典型毒害物质的控制日趋严格,且生物毒性控制越来越受到重视.因此,本文以掌握典型印染废水处理中污染物去除特性和毒性转化机制为目标,解析印染废水水质特征及其在典型处理工艺中的变化.结果发现,典型印染废水处理工艺对典型污染物的去除效率较好,出水COD、苯胺浓度、色度分别为46 mg·L~(-1)、0.86 mg·L~(-1)、6倍,去除效率分别为78%、95%、86%;但对急性毒性的控制不足,尤其是有机组分的急性毒性控制不足.典型印染废水处理中,生物曝气处理是控制典型污染物的主要阶段,对COD、色度、苯胺的去除效率分别达60%、23%、50%,对生物毒性的去除率为48%.氯氧化和混凝沉淀是保障印染废水中苯胺类有毒物质和色度达到排放标准的重要深度处理阶段,对色度、苯胺的去除效率分别为86%、95%;然而,深度处理却会引发印染废水急性毒性急剧升高,升高比例达150%.印染废水中的急性毒性组分包括有机组分和无机组分,生物曝气主要去除有机组分毒性;氯化深度处理会增加有机组分毒性和无机组分毒性,其中,无机组分毒性可通过还原脱氯削减,但有机组分毒性控制需综合考虑前处理阶段提质增效或实施氯氧化替代工艺.     

电极褶皱角度对三维电极强化活性污泥法处理印染废水中溶解性有机物的影响

以印染废水中溶解性有机物（DOM）为研究对象，重点研究了褶皱角度对三维电极强化活性污泥系统（3D-EAS）处理印染废水的出水水质及DOM去除效果的影响，通过分析系统电化学特征及微生物群落结构演替规律，揭示了3D-EAS对DOM的降解机理.结果表明，褶皱角度为30°时，系统具有最佳处理效果，出水TOC(23.78 mg·L-1)与TN(5.14 mg·L-1)最低，溶液电阻最小（2.11Ω），DOM的急性毒性由47%削减至8%.不同褶皱角下，各反应器出水急性毒性无显著性差异，但出水DOM的去除特征差异明显.R30（褶皱角度为30°的三维极板）和R60（褶皱角度为60°的三维极板）优先降解富里酸类、腐殖酸类性物质，而R90（褶皱角度为90°的三维极板）和R180（褶皱角180°为无角度极板）优先降解蛋白质类物质、可溶性微生物产物.由DOM分子与急性毒性的斯皮尔曼相关性可知，不饱和高氧类化合物和脂肪类化合物与急性毒性呈负相关.微生物群落结构分析结果发现，褶皱角可显著改变三维电极强化活性污泥系统中微生物群落结构，3D-EAS中的优势菌属为Defluviicoccus、Sphingomonas、...     

某制药废水对发光细菌急性毒性的评价研究

采用发光细菌法测试某制药厂废水处理站工艺流程中5个节点废水的急性毒性.地下调节池水样EC50为3.44%,TUa为29,LID为625,为极强/高毒废水;地上调节池水样EC50为2.46%,TUa为41,LID为244,为极强/高毒废水;中间沉淀池水样EC50大于100%,LID=10,毒性较弱;二级沉淀池和总排放出口的废水EC50均大于100%,且LID均为1,无毒性.结果表明,现有处理工艺流程有效降低了制药废水对发光细菌的急性毒性,总排出口废水对发光细菌已经没有可见的生物毒性,达到相关制药废水排放标准.同时发现,低浓度废水对发光细菌的发光度不但没有抑制,反而有一定的增强作用.     

综合生物毒性指标在水体污染监测中的应用

工业废水中所含污染物种类复杂,内含有毒物数量大、种类多,采用现有的水质污染综合指标即 BOD、COD、TOC、DO 等化学指标只能监测出单一因子的直接影响,反映不出多种毒物的综合影响.只有选用能直接测定水体总毒性的方法才能准确地鉴别废水中有毒物的综合生物毒性效应.发光菌毒性试验、SOS 微生物显色反应检测法以及微核技术就是近年来国内外在生物急性毒性和遗传监测方面的研究成果.     

酸性矿山废水对沉积物真核微生物群落的影响

对受酸性矿山废水污染的橫石河上游到下游水体和沉积物中理化参数以及沉积物中真核微生物的多样性进行系统调查,使用斯皮尔曼相关性分析和典范对应分析（CCA）甄别真核微生物群落的主要环境胁迫因子.结果表明：橫石河中真核微生物优势种群为真菌门（Fungi）（4.51%~86.69%）、绿藻门（Chlorophyta）（0.61%~77.36%）和纤毛虫门（Ciliophora）（0.81%~34.91%）.沉积物中真核微生物群落Alpha多样性随酸性矿山废水污染梯度降低而逐渐升高.与原核微生物群落不同,酸性矿山废水环境沉积物中真核微生物群落结构的变化主要受硫酸根和电导率的影响.     

固定化微生物技术在强化降解废水有毒物质过程中的研究与应用

本文分析评价了固定化微生物技术强化废水中有毒物质降解过程的应用研究进展，该技术可以克服常规微生物处理中的污泥膨胀现象，污染物降解效率高，抗逆性，抗毒性和耐负荷冲击能力强，对于处理含各毒重金属离子废水，废水脱色，降解含氰含酚等含毒有机废水、除磷除氮均有很广阔的应用前景。     

石化乙烯工业废水中关键毒性物质的鉴别

借鉴美国环保署制定的毒性物质鉴别评价技术(TIE),直接从企业生产的工艺出发,结合废水的主要水质指标对某石化厂乙烯工业废水进行毒性鉴别试验,发现废水中的苯和硫化物对大型蚤具有明显的致死性,其中苯是废水中的关键毒物。所取废水对测试生物大型蚤的24 h-LC50均值为53.68%,其中主要致毒物质苯的含量大约30 mg/L。     

羊角月牙藻在制药废水毒性评价中的应用

以羊角月牙藻(FACHB-271 Selenastrum capricornutum)作为测试生物,分别采用EC₅₀(半数抑制浓度)、TU_a(急性毒性单位)和LID(最低无效应稀释度)指标对某制药厂污水处理站4个工艺节点和总出水排放口的水样进行急性毒性效应评价. 结果表明:地下调节池(工艺节点①)水样EC₅₀为15.12%±3.82%,TU_a为6.6,LID为16,为极毒/中毒废水;地上调节池(工艺节点②)水样EC₅₀为15.81%±1.04%,TU_a为6.3,LID为16,为极毒/中毒废水;中间沉淀池(工艺节点③)水样EC₅₀为62.12%±3.83%,TU_a为1.6,LID为8,为中毒/低毒废水;二级沉淀池(工艺节点④)水样EC₅₀为89.10%±1.43%,TU_a为1.1,LID为4,为低毒废水;总出水排放口水样EC₅₀＞100%,TU_a＜1,LID为1,为无毒或微毒废水. 经过各污水处理工艺节点后,制药废水对羊角月牙藻的急性毒性逐级减弱,并且毒性指标与ρ(COD_Cr)具有较好的线性关系. 研究还发现,采用毒性指标LID表征该制药废水的生物毒性,对废水样品的毒性分辨能力更强.      

多环芳烃污染土壤真菌群落组成及驱动因子

研究多环芳烃(PAHs)污染土壤中真菌群落结构及其驱动因子,可为PAHs污染土壤微生物修复技术研发提供技术支持。该文通过对华北某焦化厂5个点位(每个点位取6个深度)土壤样品中环境因子(PAHs含量、理化性质)和真菌群落结构进行了定量分析,研究了PAHs污染土壤中真菌群落结构与环境因子之间的关系。结果表明:(1)焦化厂土壤样品中微生物的主要真菌类群(属)为葡萄球菌属(Subulicystidium)、柄孢壳菌(Podospora)、土赤壳属(Ilyonectria)、介球菌属(Plectosphaerella),其和占真菌总量的20.22%～48.95%;(2)PAHs污染程度对真菌群落α多样性指数无显著影响(p0.05),但对真菌群落(属)有显著影响(p0.05);(3)冗余分析结果表明总有机碳和TPAHs是该区域真菌群落结构变化的主要驱动因子(p0.05)。     

自然光和UV辐照下二级出水DOM及毒性的变化

为了探明自然光和紫外光（UV）对二级处理出水中溶解性有机物（DOM）及其毒性效应的削减特性，研究了在自然光和UV两种不同光源的辐照条件下，二级处理出水中DOM的光谱特性、遗传毒性和植物毒性变化，阐明了毒性效应变化的成因.结果表明：相比于自然光照，UV辐照可以明显降低二级处理出水的UV₂₅₄，并达到21%矿化.自然光和UV均可降低二级处理出水中有色溶解性有机物（CDOM），但去除的组分有所差异.同时，自然光照与UV辐照均可降低二级处理出水的遗传毒性，其削减率分别达到92%和61%.遗传毒性的变化与CDOM荧光强度变化有显著相关性.UV辐照可降低二级处理出水的植物毒性，削减率达到81%，而自然光照对二级处理出水植物毒性的削减率仅为19%，削减效果较差.利用UPLC-MS检测二级出水中的除草剂，发现植物毒性削减的差异主要是由于自然光照下二级处理出水中的阿特拉津降解缓慢，表观降解速率常数为0.0033h^-1；但是UV辐照下二级处理出水中的阿特拉津可快速降解，其表观速率常数为0.2225h^-1.这为污水厂排放水毒性效应控制及生态安全保障提供了一定的依据.     

异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderiasp.YX02强化连续流反应器中微生物群落结构解析

为揭示生物脱氮反应器中微生物群落结构随时间变化的动态演替过程,以投加包埋固定化异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia sp.YX02建立的连续流反应器为研究对象,利用PCR-DGGE技术获得了不同阶段下微生物群落结构的DNA特征图谱并对图谱进行了多元统计分析,同时考察了微生物群落结构的变化与反应器中p H、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N及COD等环境因子的相关性.结果表明,反应器在18 d的运行期间微生物群落较为丰富,各阶段群落结构的相似性并不随着反应器的运行而有序递减,相邻阶段群落结构的相似性先下降后上升,反应器内的菌群经演替最终形成了稳定的菌群结构.Shannon-Wiener多样性指数变化与反应器的运行显著关联,不同阶段多样性指数差异明显,整体上呈先下降后上升的趋势,运行后期出现了新的菌群.UPGMA聚类分析大致将反应器的运行过程划分为3个时期,且不同时期存在一定的演变关系.对DGGE图谱进行主成分分析(principal component analysis,PCA)表明,随着反应器的运行,劣势菌被大量淘汰、优势菌株常驻,运行后期形成以包埋菌Burkholderia sp.YX02为代表的新的菌群结构.对微生物的群落结构与环境因子的相关性进行典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明,NO-2-N对微生物群落结构的影响最大,其次为NO-3-N、NH+4-N和COD,p H影响最小.     

制浆造纸废水对水生生物急性毒性研究

目前我国工业废水排放的监督和管理主要以理化监测为主,而理化分析并不能实际反映出水污染源对水体中受害生物的综合毒害强度。该研究同时采用鱼类急性毒性试验、溞类急性毒性试验、发光细菌急性毒性试验和藻类生长抑制试验测定制浆造纸排放废水的生物毒性大小,根据上述毒性实验所测定的半数效应的体积百分比浓度,筛选出对该行业废水最为敏感的毒性试验方法和试验生物,同时结合毒性单位法和废水中的常规污染物浓度与特征污染物对该排放废水进行了综合评价。试验结果表明:该制浆造纸废水对斑马鱼的96 h LC50为33.24%、33.33%和32.96%,属中毒;对大型溞的48 h LC50为27.01%和37.47%,属中毒;对青海弧菌Q67的15 min EC50远远小于10%,属高毒或剧毒;对斜生栅藻的96 h EC50为50%~100%,属低毒。可见,发光细菌毒性试验方法对制浆造纸废水最为灵敏;同时测定4类生物急性毒性的方法为建立我国重点废水排放行业的生物毒性监测方法体系和适合不同污染源废水的试验生物目录库奠定了基础;虽然部分制浆造纸废水的理化指标已经达标,但是其生物毒性较强,这说明采用生物毒性监测配合理化监测方法监测水污染源排放的废水,才能更深刻了解污染物对水生态环境的实际影响,水生生物毒性试验是化学试验的必要补充。     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

点源炼油废水处理系统微生物多样性及代谢功能研究

为了探明点源炼油废水处理系统（简称"系统"）沿程微生物多样性及其活动规律,采用高通量测序技术开展废水微生物群落结构及代谢功能研究.结果表明:①各单元出水Shannon-Wiener指数和Ace指数基本呈上升趋势,均表现为进水 < 涡凹气浮池 < 斜板气浮池 < 调节池 < A/O池.②微生物群落组成显示,各单元出水微生物群落结构差异显著（Bray-Curtis ANOSIM=0.388 1,P=0.008）;进水中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,为90.55%.沿程各单元出水优势菌组成发生变化,其中,调节池、涡凹气浮池、斜板气浮池出水中Proteobacteria相对丰度分别降至54.90%、62.59%、52.89%,Epsilonbacteraeota相对丰度分别增至17.03%、29.60%、41.53%,厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度分别增至26.13%、6.02%、2.33%;A/O池出水中Proteobacteria相对丰度降至39.69%,髌骨细菌门（Patescibacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度分别增至23.95%、15.65%.③db-RDA分析表明,化学需氧量（COD,P < 0.05）、氨氮（NH₃-N,P < 0.05）显著影响微生物群落结构,其中,NH₃-N去除率与Bacteroidetes（r=0.588,P < 0.05）呈显著正相关,COD去除率与Patescibacteria（r=0.530,P < 0.05）、Bacteroidetes（r=0.706,P < 0.01）均呈显著正相关.④KEGG基因数据库分析可知,各单元出水代谢机制相关基因相对丰度最高,均高于60%,其中,能量代谢相关基因相对丰度大小表现为进水>涡凹气浮池>调节池>斜板气浮池>A/O池;外源化合物生物降解相关基因在一级处理过程中相对丰度波动较小,均在3.00%以下,而生物处理后相对丰度迅速增至15.38%.研究显示:系统沿程微生物多样性基本呈上升趋势,且影响废水中微生物群落变化的最显著因素为COD和NH₃-N;生物处理后外源化合物生物降解相关基因占比迅速增加,表明生物处理单元存在潜在冲击风险.      

常州市典型工业废水综合急性毒性评估

以不同营养级别的藻(生产者)、溞(消费者)和发光细菌(分解者)为指示生物,在发光细菌急性毒性、大型溞急性毒性和叶绿素荧光急性毒性实验这三者的基础上,采用毒性分级体系(toxicity classification system)对常州市六种典型企业原水和处理出水的综合急性毒性进行了评估及比较。结果表明,六种典型企业原水都具有明显的急性毒性,电镀厂、食品厂和综合污水处理厂的处理出水基本无毒,毒性削减明显,但化工厂、印染厂和电子厂处理出水具有较高的急性毒性,而理化指标监测结果表明这六种处理出水可以直接排放。废水综合急性毒性大小和理化指标结果没有必然联系,应进一步完善理化监测指标,强制性增加生物毒性指标的监测。     

造纸群尾水景观再生利用的潜在生态风险研究

造纸废水再生回用于河流生态景观将对水体中的水生生物带来潜在的安全风险。该文以斑马鱼为测试生物,分别测定某造纸群污水处理厂的进水、景观回用再生水及受纳河流水样的急性毒性、胚胎毒性、内分泌干扰毒性、基因毒性等多种生物毒性效应,评价造纸废水深度处理后作为河流生态景观补给水的潜在生态风险。结果表明,造纸群污水处理厂进水与景观回用再生水对斑马鱼的96 h急性毒性LC50为0.43和0.82,对斑马鱼胚胎的致死率分别为53.1%与42.7%;它们对雄性斑马鱼体内VTGS有显著诱导效应,对DNA有很强的氧化损伤效应。由此可见,虽然造纸废水经深度处理后常规水质指标已达到国家景观再生水回用标准,但是它对河流的鱼类等水生生物仍具有多种生物毒性效应。因此,造纸废水作为生态补给水再生回用到河流水体时,需合理设计深度处理工艺来有效削减或去除毒害污染物质,确保受纳水体生态安全。