2,4-二氯苯酚诱导鲫鱼活性氧(ROS)的产生及其分子致毒机制

以α-苯基-N-叔丁基甲亚胺-N-氧化物(PBN)为自旋捕获剂,利用电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)自旋捕集技术研究了在2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)胁迫下,2、4、8、24、72h后鲫鱼(Carassius auratus)幼体肝脏活性氧的产生及其动力学.结果表明,2,4-DCP能引起鲫鱼肝脏中·OH的产生(与对照组相比具有显著性差异,p＜0.01),且其强度随时间的增加而增强,8h时达到最大,随后开始降低,直至72h降至对照组水平.超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性随时间变化的动力学与·OH产生动力学趋势一致,暗示·OH可能由O2·-生成.GSH/GSSG比值随时间的变化趋势表明,机体处于氧化应激态.鲫鱼肝脏丙二醛(MDA)含量明显增加,且与自由基产生的动力学相比滞后16h,表明脂质过氧化可能由·OH诱导产生.本研究表明,·OH对2,4-DCP的响应比抗氧化防御系统和脂质过氧化更直接、更快速,有可能成为指示水生生态系统中2,4-DCP污染的早期预警指标.     

低浓度2,4-DCP对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统的影响

 采用室内模拟方法,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)和小鲫鱼(Carassius auratus)为实验材料,研究了0.1mg/L 2,4-DCP在不同暴露期内对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统的影响.结果表明,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及氧化型谷胱甘肽(GSSG)对2,4-DCP非常敏感,在暴露第2天就受到极显著的诱导或抑制(P<0.01);还原型谷胱甘肽(GSH)含量总体上被抑制;谷胱甘肽还原酶(GR)活性整体上呈现轻微诱导趋势谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GPx)活性先受抑制后被诱导;谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性先被诱导,后降低到对照组水平.上述肝脏抗氧化酶指标可作为水生生态系统中2,4-DCP污染的生物监测指标.     

2,4-二氯苯酚低浓度长期暴露对鲫鱼肝脏抗氧化系统的影响

在室内模拟条件下,研究了低浓度2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)长期暴露(40d)对鲫鱼(Carassius auratus)幼体肝脏抗氧化系统的影响结果表明:过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GPx)活性、氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量可被显著诱导;超氧化物歧化酶(SOD)活性在0.005mg·L^-1 2,4-DCP污染胁迫下即被显著诱导;还原型谷胱甘肽(GSH)含量几乎持续受到抑制;谷胱甘肽还原酶(GR)活性则先受到抑制后逐渐回升;谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性变化较小,仅在2个低浓度组中有轻微诱导.GR、GSH,尤其是SOD,对2,4-DCP较为敏感,可以作为水生生态系统中2,4-DCP污染的一项早期监测指标.     

Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对2,4-二氯苯酚的电催化加氢脱氯研究

为发展废水中氯代酚的处理技术和保护水环境安全,采用"浸渍-干燥-电沉积"法制备钯-多壁碳纳米管-泡沫镍电极,研究电极对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除能力和动力学特征,并探讨了2,4-DCP的脱氯机理.结果表明,在MWCNTs和Pd负载量分别为0.7 mg·cm^-2和0.01 mmol·cm^-2时制备的电极对2,4-DCP去除效果最好;掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）可增大电极的表面积,提高Pd的分散性,增强电极的催化效率.当Na₂SO₄浓度为0.05 mol·L^-1,工作电压为-1 V,反应液初始pH为7时,50 mg·L^-1的2,4-DCP降解90 min的去除率达到99.74%,降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.0667 min^-1.采用高效液相色谱法监测2,4-DCP的降解产物,发现苯酚为2,4-DCP还原的最终产物,降解途径包括直接脱去2个氯原子转化为苯酚和分步脱去2个氯原子再转化为苯酚,但以直接脱去2个氯原子为主要途径.活性基淬灭实验证明,电极通过产生的吸附态氢原子（H_ads）对2,4-DCP进行加氢脱氯.     

假单胞菌的氯儿茶酚1,2-双加氧酶基因的克隆和表达

 从土壤中分离得到1株降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)能力较强的细菌菌株GT241-1,克隆了该菌株的3,5-二氯儿茶酚1,2-双加氧酶基因(dcpB),采用的克隆策略为:用Southern杂交对dcpB进行定位后,构建重组质粒,再用斑点杂交从重组质粒中筛选目的转化子.经序列测定得知dcpB亚克隆片段全长4303bp,其中dcpB基因编码区765bp.核苷酸和推测的氨基酸序列分析表明,dcpB与已在GenBank登记的相关基因有一定的差异.dcpB基因能够在大肠杆菌转化子中成功地表达有生物活性的酶.     

硫氮共掺杂碳基材料活化过一硫酸盐降解2,4-二氯苯酚的效能及机理

为了解决外源杂原子掺杂到碳基相催化剂过程中掺杂量低和分布不均的问题,本研究通过直接碳化聚吡咯（PPy）和聚噻吩（PTh）混合物制备得到硫氮共掺杂碳基催化材料（CPPy-PTh）,并研究其活化过一硫酸盐（PMS）降解水中的2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的性能.结果表明,CPPy-PTh催化PMS可在30 min内降解99%的2,4-DCP.CPPy-PTh的高效催化能力主要是因为其表面被石墨化和氮、硫官能化,这使得PMS更容易在CPPy-PTh表面传递电子.淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）结果表明,2,4-DCP的降解过程遵循以单线态氧（¹O₂）为主导的非自由基氧化途径.CPPy-PTh在宽广的pH范围和干扰离子存在下也同样具备催化能力.这些发现可为水中持久性有机物的降解提供理论指导和技术支持.     

源头农业区不同类型水塘中水体沉积物磷吸附容量

湖泊和湿地沉积物性质受到其所在流域土地利用的显著影响.本实验以一个源头小流域的水塘系统为例,研究了位于不同土地利用中的水塘沉积物磷吸附特征.由于水塘分散于不同土地利用中,接收来自于不同土地利用的径流和土壤颗粒,水塘系统提供了研究磷吸附性质的极好范例.研究表明:水塘沉积物具有强的磷吸附容量.吸附最大值(S_max)为228～974mg·kg^-1,平衡浓度(EPC0)为0.004～0.032mg·L^-1,平均饱和度(DPS)仅为9.5%.水塘周围土地利用明显影响沉积物物理化学性质和吸附性质.对于S_max,周围土地利用为林地的山塘最大,而周围土地利用为村庄的村塘最小,其顺序为山塘>旱塘>田塘>河塘>村塘.对于EPC_O则正好相反,山塘<旱塘<田塘<河塘<村塘.分析表明,草酸浸提态铁(Fe_ox)同磷吸附最大值S_max具有显著正相关关系(r²=0.85,p<0.001),而KCl浸提态磷(KCl-P)同平衡浓度EPC_O具有显著正相关关系(r²=0.83,p<0.001).多重回归分析表明草酸浸提态铁(Fe_ox)和KCl浸提态磷(KCl-P)是控制水塘沉积物磷吸附的关键因子.     

低浓度锌及其EDTA配合物长期暴露对鲫鱼肝脏锌富集及抗氧化系统的影响

选择幼龄鲫鱼为材料 ,研究锌(Zn²⁺)及其配合物(Zn-EDTA)低浓度长期暴露(40d)对鲫鱼(Carassius auratus)肝脏锌富集和抗氧化防御系统的影响 .结果表明 ,鲫鱼肝脏中锌的积累量随锌暴露浓度的升高而增加,且Zn²⁺处理明显高于Zn EDTA处理 .2种形态锌对鲫鱼肝脏超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx)均表现出抑制作用 ,其中Zn²⁺暴露浓度与酶活性之间存在良好的剂量效应关系;Zn²⁺在低浓度时对谷胱甘肽转硫酶(GST)有诱导作用 ,高浓度时为抑制作用 .Zn EDTA对GST活性始终产生抑制作用 .CAT与GPx对锌暴露比GST和SOD更为敏感 ,适合作为水环境锌污染的早期监测指标 .     

微塑料PES与2,4-DCP复合污染对厌氧污泥胞外聚合物与微生物群落的影响

考察了聚醚砜（PES）微塑料及2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）对厌氧颗粒污泥疏松胞外聚合物（LB-EPS）和紧密胞外聚合物（TB-EPS）组分的影响,并利用高通量测序技术对厌氧颗粒污泥的微生物群落及基因功能变化进行了分析.结果表明,2,4-DCP以及PES+2,4-DCP实验组COD去除率分别为35%和37%,与空白对照组相比降低了57%和55%;而PES实验组COD去除率仍在90%左右.投加PES+2,4-DCP后,厌氧颗粒污泥LB-EPS中的蛋白及多糖含量与对照组相比出现了降低,TB-EPS中多糖含量增加最少.无论投加PES还是2,4-DCP均会抑制辅酶F₄₂₀的活性.通过高通量测序发现投加了PES或2,4-DCP实验组厌氧颗粒污泥的微生物丰度及多样性均减少.在对照组和实验组中,门水平下优势菌群为Proteobacteria（13.45%~44.47%）、Firmicutes（6.86%~21.67%）和Actinobacteria（3.16%~18.11%）;纲水平下PES+2,4-DCP实验组中β-Proteobacteria含量与对照组相比减少了15.28%,γ-Proteobacteria含量与对照组相比增加了28.44%.基于PICRUSt分析发现PES或2,4-DCP实验组中,污泥中能量代谢功能相关基因比对照组增多了0.25%~0.72%;而2,4-DCP实验组污泥中膜运输功能组相关基因丰度减少明显.     

Adsorption of Mn2+ from aqueous solution using Fe and Mn oxide-coated sand

The adsorption of Mn²⁺ onto immobilized Mn-oxide and Fe-oxide adsorbent such as manganese oxide-coated sand1 (MOCS1), manganese oxide-coated sand2 (MOCS2), iron oxide-coated sand2 (IOCS2), and manganese and iron oxide-coated sand (MIOCS) was investigated. The effects of pH (5.5 to 8.0) and temperature (25 to 45℃) on the equilibrium capacity were examined. Equilibrium studies showed that there is a good fit with both Freundlich and Langmuir isotherm, which indicates surface heterogeneity and monolayer adsorption of the adsorbents. Kinetic data showed high correlation with the pseudo second-order model, which signifies a chemisorption-controlled mechanism. The activation energies, activation parameters (ΔG^*, ΔH^*, ΔS^*), and thermodynamic parameters (ΔG⁰, ΔH⁰, ΔS⁰) confirmed that adsorption with MIOCS was endothermic and more spontaneous at higher temperature while an opposite trend was observed for the other adsorbents. Thermodynamic studies showed that adsorption involved formation of activated complex, where MOCS1 and MIOCS follow a physical-chemical mechanism, while MOCS2 and IOCS2 follows purely chemical mechanism.     

Toxic effects of chlortetracycline on maize growth, reactive oxygen species generation and the antioxidant response

The toxicity of chlortetracycline (CTC) on maize (Zea mays L.) growth and reactive oxygen species (ROS) generation was studied. The root and shoot lengths and fresh weights of maize seedlings were inhibited by CTC treatment (p < 0.05). Root length was more sensitive than other parameters with the EC₁₀ value of 0.064 mg/L. The spin trapping technique followed by electron paramagnetic resonance (EPR) analysis was used to quantify the ROS production. The ROS generated in maize roots after exposure to CTC was identified as hydroxyl radical (.OH). The EPR signal intensity correlated positively with the logarithm of CTC concentrations exposed (p < 0.05). The dynamic changes of malondialdehyde (MDA) contents and the antioxidative enzyme activities in maize roots were also determined. As compared to the control group, CTC was found to significantly increase MDA content. Treatment of maize roots with the.OH scavenger sodium benzoate (SB) reduced the MDA content and enhanced the antioxidative enzyme activities. The results demonstrated the harmfulness of CTC at high dose to maize in the early developmental stage, and clarified that the inducement of.OH is one of the mechanisms of CTC toxicity.     

F-127改性纳米零价铁及对水中2,4-DCP的去除

为了增强纳米零价铁的分散性,本研究采用环境友好型材料Pluronic F-127对纳米零价铁(NZVI)进行表面改性,形成分散型纳米零价铁(F-NZVI),并用于水中2,4-DCP的去除.通过不同质量比的F-NZVI颗粒沉降试验和对2,4-DCP的去除试验,发现存在沉降去除和悬浮去除两个阶段,确定F-127与NZVI颗粒的最佳质量比为2∶1,2,4-DCP最大去除率为72.32%.通过SEM、FTIR、XRD、XPS对样品进行表面形貌、组成和晶体结构分析,发现F-127对提高NZVI分散性和抗氧化性有显著作用.通过控制不同因素研究F-NZVI去除水中2,4-DCP的最优条件,实验结果表明,当2,4-DCP初始浓度为20 mg·L~(-1)时,F-NZVI去除2,4-DCP的最佳pH值为5,F-NZVI最佳投加量为3 g·L~(-1).     

生物活性炭降解2,4-二氯酚的特性

以普通活性污泥法和石英载体生物膜法为对照,研究生物活性炭对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的吸附特征和生物吸附动力学,探讨生物活性炭去除2,4-DCP的作用机制.结果表明:使用粉末活性炭吸附2,4-DCP可行且具有较强的抗冲击负荷能力,生物活性炭比活性污泥法、石英生物膜法的降解速率快,抗冲击负荷能力强,适合长期高浓度运行使用.且在生物活性炭系统中,除了活性炭吸附和生物降解作用外,活性炭对2,4-DCP还有氧化降解作用.     

ZVI/EDDS/Air体系降解水中2,4-二氯酚的研究

建立零价铁(ZVI)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和曝气三者组成的类Fenton(ZVI/EDDS/Air)处理体系,考察了初始EDDS浓度、铁粉投加量、曝气速率、2,4-二氯酚(2,4-DCP)浓度、初始pH以及反应温度等对水溶液中2,4-DCP降解的影响.结果表明,该体系能有效降解2,4-DCP,并且其降解规律符合准一级动力学方程.在2,4-DCP质量浓度100 mg·L-1、EDDS浓度0.80 mmol.L-1、铁粉投加量20 g·L-1、曝气速率为2 L.(min.L)-1的最佳实验条件下室温反应1 h,2,4-DCP的降解率达到99%.ZVI/EDDS/Air体系对氯酚的降解较ZVI/EDTA/Air体系具有环境友好、反应条件温和,而且对2,4-DCP的降解效果好等优点.     

五氯苯酚与邻氯苯酚和2,4-二氯苯酚对斑马鱼的联合毒性

在五氯苯酚(PCP)与邻氯苯酚(2-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)3种物质单一毒性试验结果的基础上,按照等毒性单位设计,采用相加指数法,对五氯苯酚(PCP)与邻氯苯酚(2-CP)或2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)以及这3种物质共存对斑马鱼(Brachydanio rerio)的联合毒性进行了试验研究.结果表明,邻氯苯酚(2-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)与五氯苯酚的联合毒性效应均表现为协同作用,使五氯苯酚的毒性剧增.由于邻氯苯酚或2,4-二氯苯酚的存在以及3种物质共存,使五氯苯酚对斑马鱼的48 h LC50由原来的0.102 mg/L,分别下降到0.031,0.029及0.022 mg/L.因此可见,水体污染评价目前只考虑单一毒物的影响还远远不够,由此制定的控制标准对水体的保护不利,必须从联合毒性的角度对水质污染进行综合评价.      

4-氯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响研究

采用生物强化技术降解废水中的难降解有机物 2 ,4 二氯酚 (简称 2 ,4 DCP) ,研究了不同浓度的 4 氯酚 (简称 4 MCP)存在对 2 ,4 DCP降解的影响 ,并通过半连续流实验研究了 4 MCP长期存在下 ,强化系统中 2 ,4 DCP和 4 MCP降解速率的变化趋势 .结果表明 ,第 1次半连续流实验中 ,4 MCP浓度为 5、10、2 0及 30mg L时 ,都会对强化系统中 2 ,4 DCP的降解速率产生一定的抑制作用 ,而且抑制作用随着 4 MCP浓度的增加而增强 .随着半连续流实验次数的增加 ,4 MCP对 2 ,4 DCP降解的抑制作用减弱甚至消失 ,共基质时 2 ,4 DCP的降解速率反而比其单基质半连续流运行时快 .4 MCP与 2 ,4 DCP共基质存在时 ,2 ,4 DCP优先被微生物利用 ,此后 4 MCP才被降解 ,表现出两阶段降解的现象 .     

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.     

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器(CAS)受到2,4-二氯酚(2,4-DCP)间歇性负荷冲击时,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化.结果表明,投加5%和15% 2,4-DCP复合高效菌的强化CAS系统,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高.当系统受到间歇性2,4-DCP负荷冲击[110.37～171.60 mg/(L·d)]时,对于单次投菌后前30日内发生的间歇性负荷冲击,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果;在无2,4-DCP存在的情况下连续运行70d,当系统再次受到2,4-DCP负荷冲击时,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定,因此有必要再次投加高效菌.