淮河流域安徽段水体成组生物毒性评价

在淮河流域安徽段某区域采集了3个地表水样和12个地下水样,通过大型溞急性毒性(活动抑制)、微核及SOS/umu试验,分析了这些水样的急性毒性及遗传毒性。结果表明,急性毒性测试中,该区域地表水及大部分地下水的急性毒性均未超过US EPA废水排放毒性的控制要求(0.3 TU),有2个位点的地下水样毒性当量为0.31 TU,超过限值;经t-test分析,地表水的急性毒性显著高于地下水。SOS/umu检测中,2个地表水样和7个地下水样的结果呈阳性,表现出DNA损伤效应,其诱导率IR在(2.20±0.063)~(3.36±0.067)之间,对应的致癌风险P基本处在10-6~10-7水平。微核检测结果表明,3个地表水样具有较严重的染色体损伤效应,9个地下水样表现为阴性。总之,该区域地表水急性毒性及遗传毒性相对较高;部分浅层地下水也存在一定程度的急性毒性和遗传毒性,致癌风险处在可接受范围,但仍可能对周围居民的健康产生潜在威胁;而深层地下水没有检测到任何毒性效应。研究为周边居民饮水安全和人体健康提供了基础信息。     

用SOS/umu测试评价光电催化降解五氯酚过程的遗传毒性特征

采用SOS/umu测试研究了五氯酚水溶液在光电催化反应过程中的遗传毒性变化及降解产物对鼠伤寒沙门氏菌TA1535/pSK1002的细胞毒性,并与五氯酚在直接光解、光催化反应过程中的降解产物进行了比较.五氯酚光电催化降解过程中降解产物对测试菌种的细胞毒性逐渐降低,产物经代谢活化的细胞毒性低于直接光解、光催化降解五氯酚的产物.五氯酚经光电催化降解15￣45分钟的产物经代谢活化测试结果呈阳性,在60￣120分钟的降解产物呈阴性,说明五氯酚的光电催化降解过程中生成了间接遗传毒性物质,但该类物质能够在光电催化过程中被去除.而五氯酚经直接光解、光催化处理120分钟的产物均具有遗传毒性风险.本研究结果表明光电催化技术的环境安全性优于直接光解、光催化技术.此外,SOS/umu测试作为一种简单、灵敏的遗传毒性物质检测方法,适合于评价光电催化技术的遗传毒性特征,可以作为评价该技术环境安全性的生态毒理学方法之一.     

利用SOS/umu测试评价某电子垃圾处理地土壤的遗传毒性

由电子垃圾不当处理引起的环境污染问题已经引起普遍关注.采用SOS/umu测试方法对我国南方某电子垃圾处理地23个土壤样品的有机提取物的直接和间接遗传毒性进行了初步的评估和筛选.结果表明,在有机提取物最高暴露浓度相当于100mg·well-1时,只有很少一部分样品检出直接遗传毒性,而绝大多数样品的有机提取物经过代谢活化后,表现出遗传毒性.与对照地区土壤相比,从事电子垃圾回收处理的地区土壤中存在间接致突变物质的积累,这可能与当地粗放形式的电子垃圾处理活动有关.     

利用改进的SOS/umu方法检测水处理过程中污染物的遗传毒性效应

SOS/umu遗传毒性测试方法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,但是目前已报道方法的实验周期长达17 h,给实验操作带来了不便,因此亟需对常规方法进行改进。建立了测试周期可小于8 h(2 h预培养,4.5 h暴露培养) 的SOS/umu快速测定方法之后,应用改进后的方法对5种典型遗传毒性物质, 4-硝基喹啉1-氧化物(4-NQO)、丝裂霉素C(MMC)、甲磺酸甲酯(MMS)、2-氨基蒽(2-AA)和苯并芘(BaP)进行测定,结果表明,改进后的SOS/umu方法对4-NQO、MMC、MMS、2-AA和BaP的检测限分别为0.013±0.0031、0.031±0.0028、229.18±60.51、2.29±1.22和1.28±0.0698 μmol·L^-1,优于或者相当于报道方法。采用经典方法和改进后的方法对全国两个地区6个环境水样的遗传毒性进行测定,结果表明,两种方法检测出的6个环境水样的遗传毒性强度无显著性差异。另外,将研究方法应用于北方某市甲乙两个水厂原水、出厂水和管网水的遗传毒性评价,结果表明,两个水厂的原水、出厂水和管网水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO当量浓度(TEQ4-NQO)在0.0012 μg·L^-1至0.0129 μg·L^-1之间;加入鼠肝微粒体酶系统(S9)后,仅有乙水厂的管网水检测出极其微弱的遗传毒性效应。以上研究结果表明,改进后的SOS/umu快速测定方法能够实现在短时间（8h）内完成环境化合物及环境样品的遗传毒性检测,为筛选和评价化合物和复杂环境样品的遗传毒性提供了更为快捷的手段。     

基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价的尝试

化学物质暴露是导致癌症发生的重要诱因,通过饮用水暴露导致的人类致癌风险在饮用水处理技术中日益引起重视.由于水中化学物质种类繁多、组成复杂,准确地检测每个致癌物质的浓度和毒性非常困难.为了控制饮用水的安全,根据DNA损伤诱导SOS反应而表达umuC基因这一基本原理建立的SOS/umu测试法,已经广泛应用于饮用水遗传毒性的检测.论文建立了基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价方法,并对北方某水厂饮用水的遗传毒性进行了umu测试,计算了该地区饮用水的致癌风险,提出了可能的饮用水遗传毒性基准值.结果表明,该水厂常规工艺出水的致癌风险均值为1.55×10-6,存在一定的安全隐患;而深度处理工艺能有效地削减出水致癌风险均值至5.3×10-7,达到目前先进国家水质管理的要求,保障了饮用水的安全.样品中4-硝基喹啉-1-氧化物(4-NQO)的等当量浓度(TEQ4-NQO)0.0948μg·L-1可作为饮用水遗传毒性基准值。     

诺氟沙星的氯化反应及其遗传毒性的变化

分别以诺氟沙星初始浓度为10μg·1-1和25 mg·1-1进行氯化消毒实验,用HPLC和SCS/umu遗传毒性测试方法,分别测定不同氯化消毒反应时间后残留诺氟沙星的浓度和遗传毒性,反应速度常数分别为0.0243 min-1和0.0226 min-1;在高浓度反应组,反应45 min后反应液的遗传毒性效应有明显的提高,其EC50为131 nmo·1-1,低于反应前的EC50(181 nmol·1-1),表明在反应过程中生成了遗传毒性高于母体的中间产物.     

基于雨型的南方城市道路雨水径流污染物分析

以嘉兴市区主干道为研究区域,开展了该市两种典型降雨条件下,道路雨水径流中典型污染物初期冲刷效果、质量浓度变化规律、道路雨水径流水质污染指标相关性,污染物平均质量浓度(EMC)的研究。针对城市典型降雨,分析城市降雨径流污染过程的变化规律,对城市道路径流污染的控制和雨水资源有效利用具有重要意义。利用模式雨型对嘉兴市2010年至2013年间90场降雨进行归纳,总结出Ⅲ型和Ⅶ型为嘉兴市的常见雨型。从2013年降雨监测期间筛选出与该市发生频率最高的两种雨型相似的典型降雨进行分析,结果表明,(1)降雨雨型、降雨强度、降雨前期干燥时间均会对道路径流雨水中污染物浓度产生较大的影响,这也是Ⅶ型降雨比Ⅲ型降雨中道路雨水径流中污染物较高的原因。(2)以携带80%污染物所实际发生的径流量的多少来判断初期冲刷效应的强弱,则Ⅶ型降雨中TN、NH4+-N、SS、TP、COD的初期冲刷效应均强于Ⅲ型降雨。两场降雨中TP的初期冲刷效应均低于其他4种污染物。(3)道路雨水径流中TN、NH4+-N、COD与SS之间均存在良好的相关性。Ⅶ型降雨中TP与SS的相关系数为0.917,而在Ⅲ型降雨中TP与SS的相关系数仅为0.772,所以TP与SS的相关性受降雨条件影响较为明显。(4)Ⅲ型和Ⅶ型降雨中道路雨水径流中SS、COD、TP质量浓度分别为353.2、465.71、4.03mg·L-1和548.41、335.96、1.18 mg·L-1均不同程度的高于地表水V类标准。Ⅲ型和Ⅶ型降雨中TN浓度为3.47和6.62 mg·L-1高于国家污水一级排放标准,因此SS、COD、TP是道路雨水径流中的主要污染物。     

利用SOS/umu测试方法鉴定沙颍河河水中的遗传毒性物质

采用HPLC分割导向的SOS/umu测试方法鉴定了沙颍河河水中的遗传毒性物质。当采用TA1535/pSK1002菌株测定HPLC分割的各馏分时,如果不经大鼠肝微粒体酶(S9)代谢活化,只有馏分F10显示遗传毒性,加入大鼠肝微粒体酶代谢活化后,馏分F10和馏分F15都显示有遗传毒性,说明河水中存在某些需经过大鼠肝微粒体酶代谢活化才能显示出遗传毒性的物质。当采用过量表达O-乙酰转移酶(O-AT),对芳香胺类物质和硝基芳烃化合物有特殊响应的NM2009菌株测定时,馏分F8、F9和F10均呈现遗传毒性;特别是对于馏分F10,用NM2009菌株测定的遗传毒性远高于原始菌,说明这3个馏分中都含有芳香胺类或硝基芳烃类物质。     

基于场降雨的北京某高架桥雨水径流中多环芳烃污染特征

以北京市某高架桥的典型场次雨水径流作为研究对象,通过对多场雨水径流中多环芳烃(PAHs)的监测,研究了高架桥雨水径流中PAHs的污染特性以及冲刷规律.结果表明,随着降雨历时的增加,雨水径流中PAHs浓度呈现先增加后减小的变化趋势,实验均值中w(Flu)/w(Pyr)为0.94,因此,高架桥雨水径流中溶解态PAHs主要来源于石油燃料的不完全燃烧.雨水径流中溶解态PAHs以三环、四环组分为主,五和六环次之,二环组分最少.高架桥雨水径流中PAHs存在浓度和质量初期冲刷现象,∑_(16)PAHs和四环组分在不同降雨事件中均存在浓度初期冲刷现象,∑_(16)PAHs及各环组分在降雨强度大、降雨历时长的场降雨存在明显的质量初期冲刷现象,而降雨强度小的场降雨质量初期冲刷不明显.     

林区公路对南岭森林集水区径流的影响

林区公路的生态水文影响历来少受关注,道路对集水区径流的影响及其机制仍不明确。在南岭国家森林公园选取2个对比森林集水区,其一为自然状态(W1),另一个受旅游公路干扰(W2),利用各集水区2017年8月-2018年7月连续监测的降雨和流量数据,研究了林区公路对径流的影响。结果表明:(1)在W2集水区,不同雨量级的次降雨产生的快速径流量是集水区W1的1.64-3.69倍,W2的水文响应值的年平均值(12.60%)是W1(4.32%)的2.92倍;而且在相似降水条件下W2的洪峰流量远大于W1,洪峰滞后雨峰的时间比W1短;(2)基于79场(W1)和87场(W2)雨量P≥5 mm的次降雨及其径流的监测,将两集水区各次降雨过程中产生的快速径流(QF)与降雨量(P)、降雨历时(PD)、前7天降水量(AP7)、最大30 min雨强(I_(30))、最大60 min雨强(I_(60))、平均降雨强度(AHRD)和初始流量(F_i)各指标进行相关分析,两个集水区的快速径流都与降雨量、降雨历时呈极显著相关;此外W1的快速径流与I_(60)呈极显著相关,与I_(30)显著相关,W2的快速径流与I_(30)和I_(60)相关关系不显著,但与AP7呈显著相关;(3)观测期间,W2的年径流系数为0.489 5,W1的年径流系数为0.443 7,基流占总径流的比率(BF/R)在一年中每个月都表现为W2小于W1。林区公路修建引起了径流量、径流组分分配以及径流过程变化:林区公路明显增加集水区的快速径流量和洪峰流量并使洪峰滞后雨峰的时间缩短,导致产生快速径流的主导因素改变;显著减少了集水区的基流补给,使集水区径流中基流比例显著减少。     

尾巨桉人工林小流域降水产流特征分析

研究尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)生长阶段(林龄3.5—5.5 a)所处小流域的降水产流特征,有助于了解桉树生长过程的生态水文效应,对修订桉树人工林经营方案中注重提高生态系统的水源涵养能力有重要参考意义。以广西南宁桉树森林生态系统定位观测研究站(南宁桉树生态站)的闭合尾巨桉林小流域为试验区,在小流域出水口建设1个测流堰,在测流堰附属房的测定池安放1个自动水位计,定位观测小流域2013年5月—2015年4月的地表径流,使用生态站的自动气象观测系统观测降水量和土壤体积含水量,建立降水、土壤含水量和径流的函数关系,分析土壤前期含水量对径流形成和持续的影响。小流域年均降水量1300 mm,以小雨为主,两个年度小雨共计191场,占降水强度等级总场数74%;降水年内分布不均,雨季集中在季夏,占全年降水量的60%以上,冬季降水最少,属于干旱季节;降水产流现象在降水集中的月份才可能出现,2013年5月—2014年4月的径流深为81 mm,径流系数6%,2014年5月—2015年4月的径流深只有9 mm,径流系数仅为0.7%;径流初始时间明显滞后于降水初始,滞后时间与前期土壤含水量密切相关;径流递增率与降水历时呈线性函数关系,径流递减率与径流消退时间呈对数函数关系;降水产流过程经历径流递增期、稳定期和递减期3个阶段。     

Temporal variation of heavy metal pollution in urban stormwater runoff

Stormwater runoff from three types of urban surfaces, a parking lot, a street, and a building roof, was monitored during four rainfall events that occurred in the one-year period from June 2009 to June 2010. The event mean concentrations (EMC) of dissolved copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) exceeded China’s National Water Quality Standards for Surface Water. The degree of heavy metal contamination was related to the type of underlying surfaces. Additionally, the concentration of dissolved heavy metals peaked shortly after the runoff began and then declined sharply as a result of adequate flushing. First flush effects of varying degrees were also observed during all of the monitored rainfall events based on the first flush ratio (FF₂₅). Redundancy analysis revealed that four environmental variables (rainfall depth, intensity, antecedent dry weather period and type of underlying surface) had significant effects on the strengths of the first flush effects, accounting for 72.9% of the variation in the FF₂₅. Dissolved metals presented varying first flush effects on different underlying surfaces that occurred in the following relative order: parking lot>roof>road for low intensity and high runoff volume rainfall events; parking lot>road>roof for high intensity and low runoff volume events. The relative strength of the first flush for dissolved heavy metals was Fe, Mn>Cu, Zn>Pb.     

利用重组大肠杆菌SOS法评价污水厂出水的遗传毒性以及工艺去除效果

SOS/umu测试法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,由于该技术所用菌种为致病菌且操作步骤繁琐等原因,制约了技术的推广应用。研究建立了基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法(专利号:ZL201110022476.1),应用该方法评价了某市4座污水厂出水的直接遗传毒性效应,同时以污水处理一厂为例考察了直接遗传毒性效应的季节变化规律以及不同的工艺对水中直接遗传毒性物质的去除情况。结果显示:各污水厂出水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO毒性当量浓度范围为0.018~0.514 mg·L-1;一年四季中夏季进出水直接遗传毒性效应最高,现有工艺中生化处理工艺段对直接遗传毒性去除效果最佳,去除率为33.33%。该方法操作便利、检测敏感性较高、操作危险性较低,可用于水中直接遗传毒性效应的测试。     

城市屋面雨水绿地水平流渗透净化研究

把城区屋面汇集的雨水径流通过绿地或人工土层净化后收集利用或渗透地下，既可涵养地下水，又截留处置了部分雨水，减轻了雨洪负荷和雨水径流对受纳水体的污染，是一种经济有效的雨水利用方案。但为保证雨水渗入地下后不污染土层和地下水源，本文研究了屋面雨水在天然和人工配制的两种土壤中水平流动的净化作用及其规律。为屋面雨水绿地渗透方案的工程实施提供技术依据。     

城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分,因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注。通过对国内外关于路面径流水质的研究进行总结发现：我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1,超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准,TSS的质量浓度高达552.86 mg·L-1。因此,COD、TP、TN、Pb和TSS是我国路面径流的主要污染物。高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路,而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路。与其他国家相比,我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。多数研究表明：污染物的质量浓度与降雨量呈负相关关系,路面坡度增加了车辆与路面的摩擦力和燃料的消耗,进而导致路面径流污染物的浓度较高,路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响,主要由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎,释放出了细小的颗粒物（粒径〈43μm）并且不能将其清除的缘故。但是,降雨强度、干期、降雨历时和车流量对径流水质的影响存在一定的争议。通过对现有的研究总结发现：车流量≥30000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量〈30000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍;路面径流中的重金属主要来源于车辆的交通损耗,有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质,营养污染物来源于大气干湿沉降。今后应从以下几方面开展研究：将多环芳烃、大肠杆菌等水质指标列入研究计划;深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用;运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。