Simultaneous biodegradation of nitrogen-containing aromatic compounds in a sequencing batch bioreactor

Many nitrogen-containing aromatic compounds (NACs), such as nitrobenzene (NB), 4-nitrophenol (4-NP), aniline (AN), and 2,4-dinitrophenol (2,4-DNP), are environmentally hazardous, and their removal from contaminated water is one of the main challenges facing wastewater treatment plants. In this study, synthetic wastewater containing NB, 4-NP, 2,4-DNP, and AN at concentrations ranging from 50 to 180 mg/L was fed into a sequencing batch reactor (SBR). Analyses of the SBR system indicated that it simultaneously removed more than 99% of the NACs at loading rates of 0.36 kg NB/(m3·d), 0.3 kg 4-NP/(m3·d), 0.25 kg AN/(m3·d), and 0.1 kg 2,4-DNP/(m3·d). Bacterial groups of Bacteriodetes, Candidate division TM7, α-Proteobacteria, and β-Proteobacteria were dominant in the clone libraries of 16S rRNA genes retrieved from the microbial communities in the SBR system. "Cycle tests" designed to alter feeding and aeration parameters of the SBR system demonstrated that the resident microbial biome of the SBR system responded rapidly to changing conditions. Consumption of O2 was concomitant with the apparent mineralization of NACs. Aromatic ring-cleaving dioxygenase activities suggested that (1) AN and NB were degraded via catechol 2,3-dioxygenase; (2) 4-NP was degraded via 1,2,4-benzentriol 1,2-dioxygenase; and (3) 2,4-DNP was degraded via an unresolved pathway.     

HPLC法测定水中16种多环芳烃

以液-液萃取为原理,采用佛罗里硅土柱为净化手段,采用高效液相色谱测定水样中16种多环芳烃。实验结果表明,该方法可以成功分离16种PAHs及两种替代物,最低检出浓度可达到1．9～21ng．l^-1,相对标准偏差在0．16％-12．8％范围内,基体加标（除萘较低外）回收率达到72．3％-106％,替代物加标在76．9％～85．0％之间。实现了环境水体中痕量PAHs的定性与定量分析。     

珠江澳门水域水柱多环芳烃初步研究

对采自澳门水域水柱不同深度水样溶解相及颗粒相(悬浮颗粒物)中的多环芳烃进行了定量分析。初步结果显示:多环芳烃质量浓度(溶解相和颗粒相)为1854 4～8733 4ng L,其中溶解相多环芳烃质量浓度为892～7944 5ng L,颗粒相为339 4～969 5ng L,16种优控多环芳烃的质量浓度为940～6654ng L;悬浮颗粒物中污染物的质量浓度自水柱表层至底部逐步减小,多环芳烃在颗粒相和溶解相中的分配系数(lgKp)也自上至下呈递减趋势,说明颗粒物主要是以沉降作用和水平迁移过程为主;水柱下层样品中多环芳烃的lgKp值异常升高,与水柱下层水体的悬浮物质量浓度较高以及盐水入侵(盐水楔)作用有关。      

不同共基质条件下上流式厌氧污泥床反应器中硝基酚的降解研究

用实验室规模的2个UASB反应器,分别研究了以葡萄糖和乙酸钠为共基质条件下3-硝基酚(3-NP)和2,6-二硝基酚（2,6-DNP）的降解效果.结果表明,对3-NP的降解,用葡萄糖作共基质的效果明显好于以乙酸钠为共基质;而对2,6-DNP的降解,乙酸钠作共基质效果更好.在含3-NP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度为2 500 mg/Ｌ左右,HRT为26 h,以葡萄糖为共基质时,进水3-NP浓度可提高到254.6 mg/Ｌ,3-NP的去除率保持在99.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,3-NP浓度可提高到71.6 mg/Ｌ,3-NP去除率在90.0%以上.在含2,6-DNP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度在2 500 mg/Ｌ左右,HRT为35 h,以葡萄糖为共基质时,2,6-DNP浓度可提高到170.0 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率保持在98.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,2,6-DNP最大浓度可提高到189.5 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率在99.2%以上.     

鲫鱼肝微粒体芳烃羟化酶指示多环芳烃对水体污染的研究

以萘和2．6－二甲基萘作为鲫鱼（Carassius auratus）肝徽粒体芳烃羟化酶（AHH）的底物,研究被多环芳烃污染后,鲫鱼肝微粒体AHH的活力变化及其动力学,并研究了相向条件下雌雄鲫鱼肝微粒体AHH的活力差异。结果显示AHH的表观米氏常数（K_m）．萘为43.5,2.6－二甲基萘为12.5：最大反应速度常数,萘为312.5．2.6－二甲基萘为230。表明鲫鱼肝微粒体AHH对2.6－二甲基萘有很大的亲和力,其活力的大小可作为指示多环芳烃对淡水污染的指标。     

低氧条件下不同电子受体对克雷伯氏菌降解菲的影响

为考察低氧条件下不同电子受体对于克雷伯氏菌(Klebsiella sp.ZS1,下称ZS1)降解菲的影响,在8%氧分压下,分别添加20 mmol/L Na₂SO₄、20 mmol/L NaNO₃、10 mmol/L FeCl₃为电子受体进行降解菌的培养. 通过分光光度法和平皿计数法分别测定电子受体消耗率和菌体生长量,并采用气-质联用法(GC-MS)测定ρ(菲),对不同电子受体影响下的菌体生长量和ρ(菲)进行单因素方差分析. 结果表明,在低氧环境下ZS1降解菲过程中,SO₄2-、NO₃-、Fe3+的消耗率分别为74.7%、0.2%、4.5%;电子转移速率分别为1 899、0.366 3、7.679 μmol/d. 未接种ZS1时,ρ(菲)只减少了10.1%;接种ZS1后,不添加电子受体和分别添加SO₄2-、NO₃-、Fe3+下菲的降解率分别为68.9%、86.2%、72.9%和68.5%,一级动力学方程求得的降解速率常数分别为0.181、0.360、0.186、0.183 d-1. 添加SO₄2-组ZS1的生长量是不添加电子受体组的2.5倍,而添加NO₃-或Fe3+时与不添加电子受体组基本相等. 研究显示,在低氧条件下,ZS1降解菲过程中可同时利用SO₄2-和O₂为电子受体;添加SO₄2-作为外源电子受体对ZS1的生长及降解能力有很强的促进作用;而添加NO₃-和添加Fe3+对ZS1降解菲和ZS1的生长没有显著影响.      

2,4-二硝基酚厌氧生物降解动力学研究

研究了间歇试验条件下,2,4-二硝基酚(2,4-DNP)与葡萄糖共基质时的厌氧降解动力学.结果表明:2,4-DNP与葡萄糖能同时被微生物降解;葡萄糖浓度高低对2,4-DNP的降解影响不大,而2,4-DNP的存在明显影响COD的降解.当2,4-DNP浓度<225 mg/L时,其比降解速率随浓度增大而增大,浓度为225 mg/L时比降解速率达到最大;由于底物抑制,当2,4-DNP浓度>225 mg/L时,其比降解速率呈下降趋势.选用Andrews非竞争性抑制模型描述2,4-DNP厌氧降解动力学,对实验数据进行非线性拟合,求得模型参数q_max、K_s和K_i分别为3.24 mg/(h·g)、196.23 mg/L和165.91mg/L,实验数据与该动力学方程拟合较好.     

固相萃取柱净化-液相色谱法测定大气中多环芳烃

建立以乙腈-水为流动相,高效液相色谱法测定大气颗粒物中16种优控多环芳烃化合物的方法。用玻璃纤维滤膜采集大气颗粒物,以二氯甲烷为溶剂,超声波提取样品,提取液过滤经溶剂转换后在C18硅胶柱上分离净化,洗脱液经氩气吹干浓缩后用乙腈定容,用乙腈-水作流动相进行高效液相色谱梯度洗脱分离,荧光检测器变波长程序检测。通过实验优化了16种多环芳烃化合物的分离和测定条件。16种PAH检测限为0.023~0.45μg／L,日内(n=5)和日间(n=5)相对标准偏差分别为小于1.20％和小于2.3％。该法具有快速、灵敏、准确、重现性好的优点,适合于大气中痕量多环芳烃的测定。     

基于不确定性分析的太湖水体多环芳烃的生态风险评价

利用概率法[蒙特卡罗抽样(monte carlo sampling,MCS)和拉丁超立方抽样(latin hypercube sampling,LHS)]、区间分析法、模糊数法和方差传递等不确定性处理方法,分析了太湖水体ΣPAH8生态风险的不确定性,量化了不确定性因素影响的太湖水体ΣPAH8的生态风险.结果表明,基于概率理论的MCS和LHS模拟结果为太湖水体ΣPAH8危害商值的概率分布,危害商值的平均值分别为0.37和0.35,90%的置信区间分别为(0.000 18,0.89)和(0.000 17,0.92),超过临界值1的概率分别为9.71%和9.68%,敏感性分析表明毒性数据对ΣPAH8商值概率分布的影响较大;区间分析结果表明太湖水体ΣPAH8危害商值范围为0.000 17～0.99;模糊数计算得到可信度为0.9对应的太湖水体ΣPAH8危害商值的区间值为(0.001 5,0.016 3);方差传递结果表明太湖水体ΣPAH8的危害商值在90%置信水平下的置信区间为(0.000 16,0.88),各种不确定性分析均表明PAHs的生态风险较低.通过各种方法比较,基于概率理论的不确定性处理技术更适合太湖水体PAHs的生态风险评价,可为水体有机污染物的风险管理和控制提供科学依据.     

饱和带有机污染物的厌氧反硝化微生物降解

以卤代烃和芳香烃为代表,通过室内实验模拟饱和带厌氧反硝化环境,对地下饱和带中有机污染物的厌氧反硝化可生物降解性,降解机理,降解动力学方程等进行了研究。实验结果表明,芳香烃较卤代烃易被微生物降解,在有低学葡萄糖存在时有 机物的最大生物降解速率Ｃ６Ｈ６：Ｌｍａｘ＝１７ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,Ｃ７Ｈ８：Ｌｍａｘ＝４６ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,ＣＣｌ４;Ｌｍａｘ＝７ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,ＣＨＣｌ３：Ｌｍａｘ＝６     

总烃和非甲烷烃的气相色谱法测定

采用双柱双氢焰离子化检测器测定空气中的总烃和非甲烷烃。用石英砂和GDX-502分别填充总烃柱及甲烷柱,以甲烷标准气定性和外标法峰高定量。方法精密度实验的变异系数为3.0％;准确度实验的回收率为98.0％;在上述两根柱上,甲烷的检测限分别为0.02mg/l和0.04mg/l。     

多环芳烃在西江高要段水体中的分布与分配

为了解西江流域水体中多环芳烃(PAHs)的深度和季节分布及其在溶解相和颗粒相的分配以及控制因素,分别在洪水期(2003年8月和2004年7月)和枯水期(2003年11月和2004年3月)采集了西江高要段水柱.结果表明,溶解相和颗粒相中PAHs的浓度分别为21.7~138 ng/L和40.9~664.8μg/kg;水体中PAHs的总含量(颗粒相及溶解相),洪水期大于枯水期.在溶解相中,PAHs的浓度随深度无明显规律;而在颗粒物中,PAHs的浓度都表现出相同的变化趋势,即中层水PAHs含量最高,表层水PAHs含量最低.溶解相和颗粒相中PAHs的浓度都随悬浮颗粒物的含量增加而增加.从PAHs组成特点来看,溶解相以3环的PAHs为主,而颗粒相以3~4环的PAHs为主.PAHs在颗粒相及溶解相中的分配系数(KP)不受颗粒有机碳浓度控制(R2为0.000 1~0.2),而受颗粒物浓度、及溶解有机碳浓度的共同影响(R2为0.15~0.36),尤其是溶解态的细小碳黑有机质的影响.西江高要段水体PAHs在不同季节的lgKOC值大部分超过经典平衡分配模型的上限.除了2003年11月(R2为0.000 4~0.12,p0.001)之外,其它3个季节PAHs的lgKOC与lgKOW均有较强的相关性(R2为0.29~0.91,p0.05).洪水期颗粒物的亲脂性强于枯水期.     

太原市焦炉工人尿中多种羟基多环芳烃浓度水平

以我国北方城市—太原市60名焦炉工人(男女人数比为2:1,年龄:40~50岁)为研究人群,分别在采暖期(2009年12月)和非采暖期(2009年9月)收集其工作8h的班前和班后尿液,同时以该市郊区60名农民为对照组,并统一采用问卷的方式收集其年龄、性别、工种、职业史、疾病史等信息,通过酶水解-高效液相色谱法分析测定尿样中6种OH-PAHs的浓度水平.该焦炉工人尿液中2-OHNap、2-OHFlu、3-OHPhe、9-OHPhe、1-OHPy和3-OHBap的平均浓度水平均高于对照组,分别为19.83、5.63、2.05、1.75、1.67和0.23μmol/mol肌酐,各OH-PAHs的浓度水平依次为2-OHNap>2-OHFlu> ∑-OHPhe(3-OHPhe+9-OHPhe)>1-OHPy>3-OHBap;男性尿液中OH-PAHs的浓度水平高于女性,采暖期的浓度水平高于非采暖期,但季节差异不大;焦炉工人尿中各OH-PAHs的浓度水平呈炉顶工>炉侧工>炉底工>对照组的趋势;焦炉工人在8h班后尿中各OH-PAHs的浓度水平均高于班前水平,其中高环的3-OHBap的浓度增加量最高,比班前增加了55%.焦炉工人尿液中的OH-PAHs的浓度水平与外暴露存在着正比关系,因此,建议进一步开展焦炉工人外暴露水平和内暴露水平之间关系的研究.     

SPE-HPLC法测定水环境中痕量炔雌醇研究

建立了固相萃取-高效液相色谱法测定水环境中痕量炔雌醇含量的方法。考察了C18小柱的最佳洗脱条件,并且根据出峰时间选择了最佳的色谱条件:流动相为乙腈:水=6:4(V:V),温度为30℃,流速为1.0 mL/min,检测波长为280 nm。线性关系良好,回归方程为y=3.424 8x+0.106,回收率为98%~102%,RSD<3%(n=6)。该方法操作简单,快捷,可以精确地检测到水中雌激素。     

尿中1-羟基芘的研究——人体接触多环芳烃的指标

对尿中1-羟基芘的分离和测定方法进行了研究和改进。10ml尿样经酶水解后,用反相高压液相色谱-荧光检测器分析,一小时左右即可得到定量结果,1-羟基芘的检出限为0.047ng。测定了对照组、交通警和焦炉工人尿中1-羟基芘的含量。讨论了人尿中1-羟基芘的量和接触多环芳烃的关系,认为尿中的1-羟基芘可做为人体接触空气中多环芳烃的一个指标。     

基于原位被动采样技术研究巢湖沉积物和水体中PAHs的垂直分布及其界面交换

沉积物-水体界面处分子扩散是污染物的一个重要地球化学过程,也是判断沉积物是否为上层水体中污染物汇或源的主要依据.本研究利用低密度聚乙烯膜(LDPE)为吸附相的原位被动采样器,同步确定了巢湖西半湖南淝河入湖口处不同深度的上层水体和沉积物孔隙水中13种多环芳烃(PAHs)浓度,并计算了它们在沉积物-水体界面的分子扩散通量.结果表明,3种性能参考化合物(PRCs)在上层水体中的解析速率较沉积物孔隙水中大,相应地,水体中LDPE膜对PAHs的吸附速率高于沉积物孔隙水.水体中13种PAHs总浓度(130～250 ng·L~(-1))低于沉积物孔隙水(180～253 ng·L~(-1)),且均以低环PAHs为主.2～3环PAHs浓度在上层水体中无明显的垂直变化,但4～6环PAHs浓度呈现随深度增加而降低的趋势.沉积物孔隙水中PAHs浓度的垂直变化规律反映了历史强排放过程.研究区域PAHs在沉积物-水体界面的交换通量变化范围为-384～1445 ng·m~(-2)·d~(-1),除Flu和Pyr外,其它PAHs均从沉积物向水体释放,反映了底部沉积物是上层水体中PAHs的重要二次污染源.     

鞍山市大气中多环芳烃健康影响评价

通过对鞍山市典型区域（6个污染源、4个居住区、一个对照点）大气颗粒物中PAHs的监测,采用BaP当量致毒系数TEF,研究了鞍山市大气颗粒物中典型PAHs毒性当量分布特征。研究结果表明,鞍山大气中典型PAHs污染主要以4～6环为主,不致癌BaP当量浓度为0．066ng/m3,致癌BaP当量浓度为12．7ng／m3,强致癌BaP当量浓度为8．1ng/m3,很强致癌BaP当量浓度为12．7ng／m3。BaP毒性当量浓度呈现出采暖期要远远高于非采暖期,工业区及工业区周边BaP毒性当量浓度要远远高于居住区和对照点。     

金属离子污染砂土复电阻率的时变特征及形成机制

为研究不同污染情况下土壤复电阻率的时间变异特征及控制机制,设计了人工砂土和水2种不同的介质作对照,以NaCl、MnCl₂和模拟海水作为污染物分别模拟海水入侵和金属离子污染场景,测量10⁰~10³Hz范围内的相位变化并观测其时变特性.结果显示,无论在纯液相介质中还是在土壤介质中,相位值都随着污染物浓度的增大而减小,随频率的增大而增大.随着污染物浓度的变化,土壤介质中的相位比水相介质中更加敏感.在土壤和水的背景环境下,通入1g/L的NaCl溶液,在1Hz条件下测量,土壤相位下降了约42%,而水相介质几乎看不出相位变化.针对固定频率进行多次测量的结果表明,水相介质中的相位值稳定而土壤介质中的相位值在中高频段（>16Hz）表现出了明显的时变特征,这种时变性也随着污染物浓度的增大而减小.在10²Hz时,测得沙柱背景值的相位浮动范围在-4.05~-11.67mrad,方差达到4.8,而在水相溶液中方差仅为0.09.复电阻率法对金属离子污染土壤的反应很灵敏,有较好的指示意义,其参数变化主要与孔隙水中金属离子含量有关.但由于多相介质的相界面特征以及孔隙结构的复杂性,使得交变电流下电荷载流子在介质中的迁移极化规律混乱,造成相位波动.     

1-硝基芘和多环芳烃联合致突变性的研究

测定了１－硝基芘（１－ＮＰ）和其它（硝基一）多环芳烃对Ａ试验的６个菌株（ＴＡ９８，ＴＡ１００，ＹＧ１０２１，ＹＧ１０２４，ＹＧ１０２６，ＹＧ１０２９）的单一和联合致突变性，１，６－二硝基芘（１．６ＤＮＰ）、１－硝基芘（１－ＮＰ）和２－硝基坊（２－ＮＦ）所单一致突变性都为ＹＧ１０２４，ＹＧ１０２１，ＴＡ９８，ＹＧ１０２６，ＹＧ１０２９，ＴＡ１００，地２－ＮＦ的敏感性稍有差别，联合致突变性实验结果表明