供水PE和PPR塑料管内表面生物膜群落组成及其代谢特征

饮用水管道材料可以影响管壁生物膜群落组成,其代谢功能的差异又会导致不同的微生物风险.以PE管和PPR管为实验对象,结合16S rRNA测序、非靶向代谢组学、流式细胞仪和激光共聚焦扫描显微镜等方法,探究不同塑料管材对管壁生物膜微生物群落组成、代谢过程和微生物量的影响.结果表明,PPR管生物膜中微生物多样性和丰富度明显高于PE管.PPR管生物膜中变形菌门和拟杆菌门相对丰度高于PE管,PE管生物膜中放线菌门和酸杆菌门相对丰度高于PPR管.PE管壁生物膜中微生物代谢产物主要为十五烷酸、棕榈油酸和乙底酚等物质,PPR管生物膜中微生物代谢产物主要有13-氧化ODE、间香豆酸、7-羟基香豆素和松三糖等物质.相比于PPR管,PE管生物膜中与微生物代谢产物相对应的代谢通路包括核苷酸代谢、脂肪酸的生物合成和嘌呤代谢等表达量显著上调.与PPR管相比,PE管生物膜厚度更厚、微生物量更多,活菌比例更高,容易导致更强的微生物风险.因此,建议以后深入探究不同材质的塑料管对生物膜形成的影响机制并提出相应控制措施,以确保饮用水塑料管网水质微生物安全.     

给水管网铁颗粒物对全氟化合物的富集及对消毒副产物的影响

给水管网中普遍存在铁颗粒物,对水中微量污染物可能产生富集作用,然而铁颗粒物对全氟烷基和多氟烷基物质(PFASs)的富集机制及其水质健康风险仍有待深入研究.本文探究了Fe(II)生成铁颗粒物的过程中对PFASs的富集性能,发现在铁离子原位形成铁颗粒物的过程中,对长碳链全氟化合物的富集性能比短碳链全氟化合物更高.对PFASs的富集导致铁颗粒物粒径增大,未加入PFASs的样品反应后颗粒物平均粒径约为8.03μm,反应后除全氟丁磺酸组之外其他样品粒径均在10.6μm以上.此外,还发现4种PFASs存在下均能提升铁颗粒物对消毒副产物生成的促进作用,全氟辛酸、全氟辛磺酸、全氟丁酸、全氟丁磺酸存在下消毒副产物的生成量分别提升了35.5%±1%、63.3%±0.4%、41.6%±0.5%、18.1%±0.1%.消毒副产物浓度和铁颗粒物粒径呈现良好的线性正相关,线性拟合系数R²为0.8546.X射线衍射表征表明,PFASs提升了铁颗粒物晶体中FeOOH的含量.由此可见,铁颗粒物对PFASs的富集能够促进给水管网中消毒副产物的生成,从而进一步加剧水质风险.     

沉积物颗粒表面分形特征的研究

通过一阶分子连接性指数^1X与分子表面积TSA之间的相关性计算出吸附分子的尺度，采用分形吸附等温线法计算出妫河沉积物的Ds为2．379，官厅沉积物的Ds为2．836．基于沉积物对N2的吸附．脱附等温线数据，采用FHH(Frenkel-Halsey-Hill)方程计算出两种沉积物的表面分形维数Ds，发现官厅沉积物与妫河沉积物的Ds相差不大；温度影响Ds主要是由于升温改变了沉积物的组成与结构．在本实验中采用热力学模型(thenmodynamic model)计算出的Ds值大都超过3．此外，沉积物的Ds与其比表面积、矿物含量、CEC、有机质的相关性差．以萘、菲、芘作为码尺计算出的Ds并不完全是表面空间填充能力的客观表现，而是表面吸附过程的一个重要的综合性特征参数．     

多相催化技术的固液微界面调控原理及应用进展

多相催化氧化是一种很有前景的水深度处理技术,实际水环境中微量难降解有机污染物的去除通常受到水中共存物质如天然有机物（NOM）的影响.因此,在多相催化体系中,基于污染物与氧化媒介在催化剂表面的作用及转化过程调控催化剂的表面性质,对于复杂环境中污染物的高效靶向去除至关重要.本文主要综述了以过氧化氢、臭氧和光为媒介的多相催化氧化技术的固液微界面调控原理,以及基于固液微界面调控的水处理应用进展.重点阐述了催化剂表面性质对氧化媒介和目标污染物在表面分解和转化的影响,以及不同类型有机污染物在催化剂表面的作用原理.在此基础上,我们提出通过不同的手段极化催化剂表面,使表面电子分布不均匀,形成氧化位点和还原位点,使目标污染物失电子氧化同时活化表面吸附氧化媒介形成更多吸附态·OH,是促进复杂水环境中目标污染物高效去除的关键途径.     

磁性高分子复合水凝胶的制备及其对水中铜离子的吸附性能

以海藻酸钠和聚乙烯醇为骨架负载磁性纳米Fe_3O_4颗粒合成了两种磁性高分子复合水凝胶材料:一种是以Ca~(2+)交联制备的磁性海藻酸钙单网络水凝胶(SAPFe),另一种是以海藻酸钙和聚乙烯醇经循环冷冻解冻制成的磁性双网络水凝胶(DAPFe).利用SEM、FTIR、BET对合成的材料进行表征,并研究了SAPFe和DAPFe对Cu~(2+)的吸附性能.结果表明,DAPFe比表面积达89.01 m~2·g~(-1),平均孔径为2.2 nm,DAPFe比SAPFe具有更低的含水率、更高的交联程度、更发达的孔隙结构和更高的比表面积.DAPFe对Cu~(2+)的最大吸附量可达207.01 mg·g~(-1),远大于SAPFe(173.01 mg·g~(-1)).SAPFe和DAPFe对Cu~(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级吸附动力学模型.通过分析SAPFe和DAPFe吸附Cu~(2+)前后官能团的变化,发现磁性高分子复合水凝胶具有丰富的羧基和羟基功能性官能团,并通过与Cu~(2+)产生螯合作用实现去除.     

水污染解决途径:从源头上削减化学品输入

<正>化学品(包括药物及个人护理品)的大量使用造成的水体污染已成为全球广泛关注的水质安全问题[1]。尽管这类污染物在水中的浓度不高,但其健康风险却不容低估,特别是多种化学品共存时,其导致的复合污染效已引起高度关注[2]。传统的污水处理和饮用水处理工艺对种类繁多的化学品并不能实现有效去除[3],如何解决水中的化学品污染这一环境问题,成为环境科学与工程领域的一大挑     

多相芬顿-活性炭工艺强化饮用水消毒效果

为了考察多相芬顿-活性炭工艺对饮用水中微生物消毒效果的影响,采用中试对活性炭工艺与多相芬顿-活性炭工艺进行了对比研究。该中试对水中溶解性有机物(DOC)、总细菌16S rRNA、三磷酸腺苷(ATP)及胞外多聚物(EPS)含量与性质进行了分析。结果表明,多相芬顿-活性炭工艺能够将出水DOC浓度控制在(0.90±0.11) mg·L~(-1),并使得EPS减少83.2%,降低EPS中蛋白质/多糖(PN/PS)比值,其凝聚性明显下降,在相同氯浓度投加情况下水中微生物16S rRNA基因拷贝数去除量提高了3.5个对数量级,ATP浓度降低为0.016 nmol·L~(-1)。因此,多相芬顿-活性炭工艺明显提高了对有机物的去除能力,显著降低EPS中蛋白质的含量,使得微生物凝聚性变差,微生物更加容易被消毒剂灭活,该工艺强化了饮用水消毒效果。     

铜铁氧体法处理模拟染料废水

探讨了不同反应条件对铜铁氧体法(in situ copper ferrite process)处理亚甲基蓝、结晶紫、刚果红和酒石黄这4种不同模拟染料废水的效果,并以亚甲基蓝模拟染料废水为例,研究了铁氧体法处理染料废水的反应热力学和生成沉淀物的物理化学性质,提出了铜铁氧体法处理模拟染料废水的主要机制.结果表明,通过调节铜铁氧体法的反应条件对4种模拟染料废水均可取得良好的处理效果.在c(Cu2+)=0.01 mol·L-1,c(Fe2+)=0.025 mol·L-1,c(OH)/c(M)=1.7(投加的氢氧根离子与金属的摩尔比),T=40℃,t=60 min的条件下,铜铁氧体法对亚甲基蓝、酒石黄、结晶紫、刚果红这4种模拟染料废水的最大处理能力分别达到349.2、382.2、402.5、831.8 mg·g-1.铜铁氧体法处理模拟染料废水的机制主要是高活性的新生态Fe-Cu沉淀物对染料分子的高效吸附和在沉淀物聚集过程中的卷扫、包裹作用.沉淀物通过磁分离、分解提纯、高温煅烧可生成铜铁氧体晶体材料回收利用.     

纳米SiO2和纳米高岭土对阿特拉津的吸附

随着纳米材料的广泛应用,其生态环境效应及其在环境中对有机污染物迁移转化过程的影响逐渐引起人们的重视.应用振荡平衡法研究了纳米SiO2 和纳米高岭土对阿特拉津(AT)的吸附,并讨论了离子强度、吸附剂浓度和pH值对吸附过程的影响.结果表明,纳米SiO2 和纳米高岭土对AT的吸附量都随离子强度的增大而减小.在离子强度 0.001～0.1 mol. L-1 范围内,纳米SiO2 吸附 AT 的 Freundlich 系数 (Kf)由25.55降低到18.35,而纳米高岭土则由85.85降至20.57.不同浓度纳米SiO2:对AT吸附量的影响不明显,而随吸附剂浓度的增高,纳米高岭土吸附AT的Kf由5g·L-1,的71.55降低至20g·L-1 的37.22,浓度效应显著.随着溶液碱性的增强,AT在2种纳米吸附剂上的吸附量明显呈下降趋势. AT的存在形态对其在2种纳米颗粒上的吸附起主导作用.     

碳纳米管对阿特拉津的吸附/解吸特性

采用批量实验研究了不同溶液条件下阿特拉津(AT)在单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)上的吸附/解吸行为.实验结果显示,离子强度对AT在SWNT和MWNT上的吸附没有显著影响,但随着pH值的增大,AT在2种碳纳米材料上的吸附量显著增加;这表明,AT在溶液中的存在状态是吸附的主要影响因素.在本实验的研究条件下,AT从SWNT和MWNT上的解吸行为不存在明显的滞后效应.碳纳米管对AT较高的吸附容量和吸附的可逆性表明,碳纳米管的大规模应用将可能带来一定的环境和健康风险.