重金属-纳米颗粒联合毒性评价模型研究进展

基于单一污染物的毒性研究无法准确评估真实环境中多污染物共存的生态与健康风险,因此大量研究开始关注混合物联合毒性这一更具挑战性和现实性的课题.本文围绕当前毒理学领域的主要研究对象——重金属、纳米材料,综述了重金属混合物、纳米颗粒混合物、以及两者混合物的联合作用评价方法,包括基于重金属间无相互作用或相互作用可忽略的浓度加和(concentrationaddition,CA)模型、独立作用(independent action,IA)模型及其改进模型,基于生物生理过程的生物配体模型(biotic ligand model,BLM)、毒代-毒效动力学模型(toxicokinetictoxicodynamic,TK-TD)、动态能量平衡(dynamic energy budget,DEB)理论,基于颗粒物结构性质的定量纳米结构-活性关系(quantitative nano structure-activity relationships,QNAR,或nano-QSAR)模型等,介绍了各类模型的基本原理、适用条件和应用情况.最后对重金属-纳米颗粒联合毒性的未来研究方向进行了展望.     

不同种类海产品中溴酚的含量及组织分布

溴酚类化合物(bromophenols,BrPs)可以在藻类等海洋生物中自然生成，是海洋风味物质，在海洋生物中广泛检出．同时，一些BrPs也是广为应用的溴代阻燃剂或溴代阻燃剂的合成前体化合物，不仅具有生物毒性且能与多溴二苯醚、四溴双酚A、甚至多溴代二苯并二噁英及多溴代二苯并呋喃等强毒性有机污染物发生相互转化．本研究利用HPLC-MS/MS分析了我国江苏省连云港市市场上销量较高的贝类、螺类和鱼类(各3种)中，19种BrPs的含量及组织分布．结果可见，样品中共检出4种BrPs，分别是4-一溴酚(4-monobromophenol,4-mBrP)、2,4-二溴酚(2,4-dibromophenol,2,4-diBrP)、2,6-二溴酚(2,6-dibromophenol,2,6-diBrP)和2,4,6-三溴酚(2,4,6-tribromophenol,2,4,6-triBrP)，其中2,4,6-triBrP含量水平和检出率最高，在9种海产品不同组织中的浓度范围为0.512—56.0 ng·g^-1 dw (干重)(平均值(14.1±13.8) ng·g^-1     

不同形态微塑料和汞对斑马鱼胚胎发育毒性联合作用研究

为探讨不同形态微塑料对生物体的毒性差异,本研究比较了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒(直径约70～250μm)和纤维(长度约3～5mm,直径约20μm)与重金属汞(Hg)对斑马鱼胚胎发育的联合毒性效果.结果表明,Hg单独暴露对斑马鱼胚胎造成了胚胎发育毒性(如血流发育障碍,心跳变缓和孵化率降低)以及心包囊水肿和尾巴畸形效应,48和72h的畸形率分别高达31.3%和91.7%.纤维状(f-PET)和颗粒状(p-PET)微塑料都会减轻Hg的胚胎发育毒性.从代谢组学的数据来看,Hg对机体造成的糖代谢和氨基酸代谢紊乱效应在微塑料和Hg联合暴露组也显著降低(P<0.01).但是,由于对Hg吸附能力和过程的差异,p-PET更显著缓解Hg造成的24h血流障碍效应,而在暴露后期在降低Hg对斑马鱼胚胎畸形毒性方面不如f-PET显著.因此,微塑料与Hg的联合毒性效果与微塑料的形态有关.     

生物炭及其水溶组分促进水铁矿微生物还原

采用水稻秸秆在300,400和500℃热解温度下制备生物炭(BC),并从中提取生物炭水溶组分(DBC),结合微生物还原实验和傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射晶体衍射(XRD)、电子顺磁(EPR)等表征手段考察BC和DBC对Geobacter sulphurreducens PCA还原水铁矿的影响和作用机制.结果表明,400℃热解BC可使微生物异化铁还原的速率增加12倍,还原率最高,这是由于其含有最多的醌基、羧基基团,可以作为电子穿梭体促进电子转移.BC不能作为电子供体直接向微生物或水铁矿提供电子.DBC使水铁矿的长期微生物异化铁还原程度和初始还原速率分别增加了10倍和2倍以上.500℃热解DBC可以充当电子供体或者电子穿梭体,促进水铁矿的微生物还原,但是不能直接化学还原水铁矿.     

嘉兴南湖水系水污染特征分析及治理策略

对过水性湖泊南湖及其水系7条主干河道水质进行调查研究,结合该水系2012—2015年相关历史数据,阐述南湖水系水污染特征并提出相应的治理策略。结果表明,根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),南湖属于Ⅴ类水,7条主干河道中有4条为Ⅳ类水,2条为Ⅴ类水,1条为劣Ⅴ类水,其中TP和高锰酸盐指数分别是影响南湖和河道水质的关键性指标。南湖水系水质自2012年以来持续改善,氨氮和TP浓度总体呈下降趋势,且入湖河道主要污染物指标变化趋势与南湖基本一致。城乡生活污水、畜禽养殖废水、农田径流是造成南湖水系水污染的主要原因,建议采用控源截污、生态修复等治理措施实现南湖水系改善和生态系统健康发展。     

秸秆焚烧对哈尔滨空气质量的影响研究

对2015—2016年哈尔滨重污染天气的分布特征与规律进行分析,依据黑龙江省近10年主要作物秸秆产量、草谷比、焚烧比例和排放因子估算秸秆焚烧对PM2.5贡献量,并结合后向轨迹模型从气象要素、火点分布等方面分析哈尔滨重污染天气的成因。结果表明,哈尔滨2015—2016年重污染天数49d,重污染率6.7%,优良天数515d,优良率70.5%,秋冬重污染天数占重污染总天数的79.6%;2006—2015年黑龙江省秸秆露天焚烧总量18 944.49万t,PM2.5排放总量163.00万t,其中玉米、稻谷、豆类PM2.5排放量最高,分别占PM2.5总排放量的60.73%、23.13%、9.09%;10—11月为秸秆焚烧期,该时段风速小湿度低,稳定的气象条件不利于污染物扩散和颗粒物沉降,是造成污染物累积从而导致重污染天气的重要原因;当地及周边农业种植区秸秆焚烧是造成哈尔滨2015年、2016年10—11月重污染天气的主要原因,且秸秆焚烧对城市空气质量的影响具有数天的滞后现象。     

固定源排污许可证监测管理制度研究

依靠排污许可证管理,固定源执行由行业排放标准为主正逐步过渡到"国家行业排放标准——单一源排放标准"双层排放标准,并以执行更全面和精准的单一源排放标准为主,对应的监测要求及考核方式更加多样化。对监测管理制度进行设计,明确固定源制定自行监测方案和守法监测的主体责任,厘清许可证核发部门、属地监测、执法部门的监管职责。系统设计"固定源制定并提交自行监测方案-核发部门审核-方案纳入排污许可证中成为规定-依规定自行监测和记录-固定源提交执行报告-监管部门审计式审核-执法监测和执法检查"的全过程管理机制,设计标准化的监管计划程序落实证后监管与执法监测,明晰监管部门的有限责任。     

钙钛矿型催化剂催化湿式氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液

采用溶胶-凝胶法制备了Mn掺杂钙钛矿型催化剂LaFexMn1-xO3，并以其为催化剂催化湿式双氧水氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液。采用XRD，SEM，FTIR技术对催化剂进行了表征。表征结果显示：制备的催化剂均具有标准的钙钛矿型结构，其中，LaFe0.9Mn0.1O3的结构稳定，比表面积大。实验结果表明：制备的催化剂中LaFe0.9Mn0.1O3的催化活性最高，且稳定性好，连续使用5次后催化活性未见明显减弱；在H2O2投加量3.0 g/L、n（H2O2）∶n（LaFe0.9Mn0.1O3）=12∶1、反应温度160 ℃、反应压力1 MPa、浓缩液pH 3、反应时间60 min的最优条件下，COD、UV254和TOC的去除率分别达到80.9%、95.2%和68.0%，BOD5/COD由0.02提升至0.40，可生化性大幅提高。     

改性蔗渣焚烧灰对废水中硫酸盐的吸附性能

以改性蔗渣焚烧灰为吸附材料,通过吸附实验研究其吸附去除硫酸盐的吸附机理。利用伪一级和伪二级动力学模型以及内扩散模型,对吸附动力学实验结果进行分析。结果表明,改性蔗渣焚烧灰吸附去除硫酸盐较符合伪二级动力学特征,整个吸附反应的吸附速率主要由颗粒内扩散决定;用Langmuir和Freundlich等温模型分析实验数据发现,Langmuir模型更好地描述改性蔗渣焚烧灰对硫酸盐的吸附过程;用Van’t Hoff方程式计算吸附过程热力学参数ΔH和ΔS均为正值,ΔG为负值,说明该吸附反应是自发的、吸热的,且是反应过程中体系混乱度增加的反应。     

紫外/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺的研究

采用紫外(UV)/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺(PAM),研究了H_2O_2投加量、TiO_2投加量、UV光照强度以及PAM初始浓度等因素对PAM去除效果的影响,并对降解体系是否产生丙烯酰胺单体(AM)进行验证。试验结果表明,在20℃、H_2O_2投加量为20mmol/L、催化剂TiO_2投加量为10mg/L、PAM初始质量浓度为100mg/L,UV光照强度为140μW/cm~2时,反应120min后的PAM去除率达97.4%,且无AM产生。