水体病原微生物定量风险评价:历史、现状与发展趋势

环境风险评价是成型于1970年代的多学科交叉新兴领域,为环境风险管理提供决策的科学依据.环境风险评价研究的发展经历以意外事故为风险源的事故风险评价,以化学品为风险源和人体健康为风险受体的健康风险评价,以生态系统为风险受体的生态风险评价.以微生物污染为风险源和人体健康为风险受体的定量微生物风险评价(QMRA)也于1990年代开始发展.QMRA确定微生物的摄入量及其对人体产生不良作用概率之间关系的数学描述.作为一种前沿的微生物健康风险评估手段,QMRA为公共卫生政策和标准制定、采取可行的健康干预决策提供有力支撑,已被美国、加拿大、荷兰、澳大利亚等多个国家应用于环境管理.本文梳理了环境风险评价的发展历史,系统详细综述水媒传播病原微生物定量风险评价的研究与应用,同时指出当前QMRA面临的问题并提出针对性的建议.     

高含固厨余垃圾垂直流厌氧处理系统的构建与启动

我国厨余垃圾产量巨大，含固率在25%左右，不适于填埋，厨余垃圾处理亟待寻找其他出路.本研究在中温（（37±1）℃）条件下，构建了垂直流厌氧处理系统处理高含固厨余垃圾，并对其启动阶段运行效能及启动后系统微生物群落结构进行了分析.稳定运行后，系统容积负荷为9.79 g·L^-1·d^-1，挥发性固体（VS）降解率为80.57%±4.10%，比产气率（SBP）和比甲烷产率（SMP）分别为（0.748±0.078）L·g^-1·d^-1和（0.405±0.052）L·g^-1·d^-1，系统缓冲能力强，具有良好的产气能力，不存在酸抑制和氨抑制的情况.对不同位置的微生物群落结构进行分析，细菌在反应器主体的优势菌为Chloroflexi菌门中的Levilinea菌属，参与碳水化合物水解酸化的细菌分布较广；古菌的优势菌属则为Methanothrix、Methanobacterium和Methanolinea，均与产甲烷有关.     

小球藻对多种重金属吸附性能的研究

微藻是一种广泛存在、生长速度快、适宜大规模养殖的结构简单的植物.近年来,基于微藻的水污染控制技术被广泛研究并得到认可,其中,利用藻类吸附污染水体中的重金属类物质更被看作是一种极具前景的水处理手段.然而,当前的研究始终对藻类吸附重金属性能的决定性影响因素缺乏相对全面的探究,同时对藻类表面官能团在吸附过程中所起的作用也不明确.对此,本研究采取静态实验的方法,选取常见的淡水藻类小球藻Chlorella sp.和典型重金属Ni （Ⅱ）、Cr （VI）、Cd （Ⅱ）,以藻细胞密度、重金属离子浓度、温度、pH作为影响因素,探究其对小球藻细胞吸附性能的影响.结果表明,小球藻对Ni （Ⅱ）、Cr （VI）、Cd （Ⅱ）均显示出了很好的吸附能力.在所选的几种藻细胞密度下,小球藻吸附性能差异不大.当溶液处于中性偏酸性、重金属浓度低于5 mg·L^-1的情况下,小球藻吸附效果最好.在20~30℃范围内升高温度对吸附会产生有利影响.对小球藻进行红外光谱检测发现,官能团C—O、C=O、—COOH、—NH—在对重金属离子的吸附过程中起主要作用.     

电气石负载聚氨酯泡沫作为生物载体强化2,4,6-三氯酚还原

2,4,6-三氯酚在环境中广泛分布,是典型的持久性有机污染物.脱卤呼吸菌能还原分解氯酚,使其毒性大大降低,继而被其他微生物氧化分解并矿化.然而脱卤呼吸菌在自然环境中丰度较低,代谢速率慢,对电子利用能力较差,因此传统的生物添加或生物激活等原位修复方法往往导致效能受限,可应用性差.本研究驯化富集了具有稳定厌氧还原脱氯2,4,6-三氯酚能力的混合菌群,在添加乙酸钠（5 mmol·L^-1）和氢气（10 mL）的情况下,在6 d内将2,4,6-三氯酚还原脱卤为4-氯酚.研究采用聚氨酯泡沫作为生物载体材料,在聚氨酯泡沫表面负载电气石,发现在无氢气额外添加的情况下,2,4,6-三氯酚的还原脱氯速率提高了6倍,且脱卤性能稳定.对强化后混菌的群落结构及潜在核心脱氯功能菌属进行分析,16S rRNA测序鉴定结果表明假单胞菌属（Pseudomonas sp.）在混合菌群中的占比超过90%,为体系中的核心脱氯功能菌.本研究为地下水中还原脱卤菌群的应用提供了理论技术.     

光驱动水凝胶用于非常规水源处理的研究进展

近年来淡水资源短缺问题日趋严重,使用非常规水源作为淡水资源的补充受到了广泛关注.海水和大气水是非常规水源中很重要的组成部分,最近十年水凝胶逐渐被应用到处理这些水源的技术之中,如光热蒸馏、正渗透、水富集.由于水凝胶与水分之间独特的相互作用,使得水凝胶与之前所研究的水处理材料相比在吸水性能和脱水性能方面都具有极大的优势.此外,其在自然光照条件下就可以实现水处理工艺的运行,从而使得水处理过程更加低碳环保.本文首先介绍了海水淡化和大气集水方法的发展历程,之后分别介绍了水凝胶应用于海水淡化和大气集水方面近几年来的研究进展,从评价指标、处理原理、影响因素、净化能力等方面对各种处理工艺进行总结,最后提出了光驱动水凝胶用于非常规水源处理方法的研究前景.     

缺氧MBR-MMR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

采用普通小球藻(C.vulgaris)作为实验藻种,搭建缺氧MBR-微藻膜反应器(缺氧MBR-MMR)耦合系统处理海水养殖废水,前置缺氧MBR用于有机物、NO~-_3-N和NO~-_2-N的降解,释放的NH~+_4-N进入MMR用于微藻生长而得到去除,考察协同处理效能和微藻采收情况,探究膜污染行为.反应系统共运行91 d,对NO~-_3-N和NH~+_4-N的去除率分别达到90.0%和88.0%以上,对PO~(3-)_4-P和TOC的平均去除率分别为49.4%和84.7%.普通小球藻在进行连续采收的情况下,能以平均浓度为9×10~7个·mL~(-1)的生物量稳定运行,实现了较好的去除效能和资源化利用.通过红外光谱和三维荧光光谱分析,MMR内造成膜污染的主要物质是色氨酸类蛋白质和腐殖酸类物质,与缺氧MBR内膜组件相比污染较轻.     

可见光驱动下氧掺杂氮化碳活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳（g-C₃N₄）合成氧掺杂石墨相氮化碳（O-g-C₃N₄）,并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C₃N₄进行表征.结果表明,O-g-C₃N₄表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性能有了明显提高.同时,该改性方法能够有效地通过取代sp²杂化N原子的方式将O原子掺杂到g-C₃N₄中.以波长为430 nm的LED灯作为可见光光源,将O-g-C₃N₄用于活化过硫酸盐降解罗丹明B（RhB）.结果表明,该实验体系能够大幅度提高RhB的去除率.当所加LED灯的电源功率为18.00 W,O-g-C₃N₄投加量为0.08 g·L^-1,PS投加量为1.428 g·L^-1,溶液初始pH为5.6时,反应30 min后,浓度为10 mg·L^-1的RhB的降解率可以达到97.8%,矿化率可达9.738%.     

哈尔滨市供暖期PM2.5组分特征及来源解析

在哈尔滨市2014年1—3月的供暖期间对城区、郊区及周边农村地区的室内外PM_2.5样品进行了同时采集,分析了样品中碳质组分、水溶性离子及无机元素后,通过颗粒物热力学模型计算了颗粒物原位酸度,并通过基于标记的正矩阵分解（PMF）模型对室内外颗粒物的来源进行了表征.计算结果表明,3个地点室外PM_2.5原位酸度均低于室内,且室内外颗粒物原位酸度均为市区最高.PMF结果表明,哈尔滨市区、郊区及农村地区二次源对室外PM_2.5的贡献均排第3位.交通源对市区及郊区的贡献在16%~20%,对于农村地区则是最弱的影响因素.生物质燃烧是农村地区室内外PM_2.5的首要来源;燃煤和工业排放则是市区室内外PM_2.5的主要来源;工业排放是郊区室外PM_2.5的首要来源,与郊区的石化及金属工业有密切联系.因此,为提升哈尔滨市供暖期的空气质量,在进行农村散煤与生物质燃烧治理,推进农村地区清洁能源利用的同时,应多措并举注重城市交通状况改善和促进燃煤锅炉与工业超低排放技术的升级改造,促进区域协同治理.     

电-Fenton技术中H2O2积累强化的研究现状及展望

电-Fenton技术因原位电化学合成H₂O₂、电循环Fe²⁺/Fe³⁺而在水处理领域备受关注.阴极2电子氧还原（ORR）电合成H₂O₂反应决定着·OH形成速率及产量.本文首先从阴极电合成H₂O₂全过程角度阐明了阴极积累H₂O₂的原理,随后分别总结了近年来在电-Fenton体系强化2电子ORR前驱体氧传质策略、提高2电子ORR电合成H₂O₂的反应活性/选择性方法、减小/抑制H₂O₂无效分解的途径.在此基础上,进一步总结了电-Fenton技术在环境中的应用,最后对电-Fenton的发展趋势进行了阐述.     

大气气溶胶粒径分布特征与呼吸系统暴露评估研究进展

近年来气溶胶污染被社会各界密切关注.大气气溶胶的粒径分布和污染物组成特征研究是探究大气气溶胶污染成因的基础,同时也是准确评估人体暴露于气溶胶污染导致的健康风险的关键.多级采样器可分粒径采集大气气溶胶,通过模拟人体呼吸系统进而准确量化大气气溶胶组分被吸入后在人体的沉积部位和沉积量,从而被应用至大气气溶胶粒径分布特征和人体健康风险评估的研究中.本文介绍了大气气溶胶粒径分级方法,探讨了应用多级采样器在气溶胶粒径分布研究中存在的主要问题及解决方案,并综述了大气气溶胶粒径分布特征和人体呼吸系统暴露评估的研究进展,最后结合当前的研究现状对大气气溶胶在粒径分级和人体健康风险研究领域的未来发展方向进行了展望.