水稻土中五氯酚的降解转化动态及其对微生物群落的影响

采用室内培养实验,研究厌氧条件下水稻土中五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)的还原转化与微生物群落组成变化。结果表明,室内培养实验条件下,PCP在水稻土样品中降解比较迅速,在反应17 d时,实验添加的PCP能够完全被还原转化。高通量测序结果显示PCP的添加明显改变了水稻土壤的微生物群落结构,其微生物多样性显著下降,在PCP降解完之后逐渐恢复。原始土壤以及添加PCP的土壤样品中其优势微生物主要分布在变形菌门(Proteobacteria)。PCP添加刺激了水稻土中伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、地杆菌科(Geobacteraceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)等脱氯相关的微生物菌群繁殖,成为PCP降解过程中的优势菌群,有利于PCP还原降解。本研究结果可为水稻土中有机氯农药污染物的微生物降解脱毒提供理论依据。     

突发性水体重金属污染应急处理处置技术研究进展

近年来突发性水体重金属污染事件频发,严重威胁流域水资源安全,制约国民经济和社会的可持续发展。尽管突发性水体重金属污染应急处理处置技术备受关注,但现有的技术储备仍十分薄弱。本文基于文献调研和已有的案例总结,系统评述了现有的应急处理处置技术的优缺点,并简要介绍了这些应急技术在已报道的国内历次突发性重金属水污染事件中的实践应用,指出了突发性重金属水污染应急处理处置技术的发展趋势,对于未来应对突发性重金属水污染事件快速选择经济、有效、绿色的应急处理处置技术和应对策略具有重要的参考价值。     

异丙甲草胺在氧化铝界面的亲核置换转化动力学及其影响因素

采用批处理实验的方法研究γ-Al2O3界面上亲核试剂硫化钠作用下异丙甲草胺的转化动力学及其影响因素。结果表明,硫化钠作为一种亲核试剂,能促使异丙甲草胺发生亲核置换转化,且可以进一步提高异丙甲草胺在氧化铝多相反应体系中的转化速率。结果还表明,随着硫化钠浓度的升高,异丙甲草胺降解动力学常数k值也相应增加(当硫化钠浓度为5 mmol·L 1时,k值为0.043 h 1;而当硫化钠的浓度为100 mmol·L 1时,k值上升到0.974 h 1),以速率常数k值与硫化钠初始浓度作图,发现速率常数k与硫化钠浓度成正相关线性关系,其相关系数达到0.985;多相体系中反应溶液的pH会影响异丙甲草胺的转化速率,在含有10 mmol·L 1硫化钠的γ-Al2O3体系中(温度为25℃),溶液pH值由6.0上升到10.0,异丙甲草胺降解动力学常数k由0.046上升到0.195 h 1;异丙甲草胺的转化速率与多相体系中的反应温度呈显著正相关关系,转化速率取决于体系的反应温度,温度越高,转化速率越大;热力学Arrhenius经验式求得异丙甲草胺的活化能Ea=49.9 kJ.mol 1。转化速率与温度的关系为:lnk=6.005 4×103/T+17.868。     

γ-FeOOH-草酸系统中橙黄I的光化学脱色

以8W黑光灯为光源,γ-FeOOH为催化剂,加入草酸构成光化学Fenton体系,研究了这一体系中橙黄I的光化学脱色动力学;考察了橙黄I的初始浓度、初始pH值和草酸初始浓度对橙黄I光化学脱色降解的影响.结果表明,草酸能显著促进橙黄I的脱色与降解,橙黄I光化学脱色一级动力学常数随草酸浓度的增大呈先升后降的趋势,最佳草酸初始浓度为1·8mmol·L-1;溶液pH值的变化也显著影响橙黄I的脱色.光化学反应过程中Fe2+和总Fe的浓度也随草酸浓度与反应时间的变化而变化.     

磁赤铁矿/多羧基有机酸体系中五氯酚的异相光化学降解

自然界广泛存在的铁氧化物与多羧基有机酸在光照条件下能够由内源自身生成活性物过氧化氢,构成异相类Fenton体系降解污染物.在实验室构建了由磁赤铁矿和多羧基有机酸组成的光化学体系,研究了五氯酚在此体系中的降解和脱氯.结果表明,五氯酚在此异相光化学体系中的降解效率受波长范围、有机酸种类和氧气的显著影响.在UV-A波长范围,五氯酚具有较高的光降解效率.草酸能够显著促进五氯酚在磁赤铁矿中的异相光降解,但柠檬酸不具有此作用.氧气是体系中生成各种含氧活性物的必要条件.五氯酚在此体系中的降解遵循一级反应动力学.最佳实验条件下,五氯酚1 h的降解率可达80%以上,脱氯率可达35%以上.对体系主要活性物过氧化氧的定量研究较好的解释了体系在各种条件下的活性差异.     

微氧生物亚铁氧化及其重金属固定效应研究进展

铁的生物地球化学循环对于多种环境过程至关重要,如碳封存、温室气体排放以及营养元素和有毒金属的迁移和转化。近年来,随着分离培养方式及分子生物学方法的发展,作为铁循环的重要组成部分的微氧生物铁氧化的研究取得了显著的进展。微氧型亚铁氧化菌广泛分布于近中性环境中,其分离栖息地从地下水、湿地、溪流延展至深海环境。微氧生物亚铁氧化成矿过程主要发生在细胞表面,生成比表面积较大的无定型铁氧化物。大部分微氧型亚铁氧化菌通过形成鞘状或螺旋柄状结构的胞外多聚物吸附生成的铁氧化物,防止自身被铁氧化物包埋,导致无法正常代谢而死亡。亚铁氧化成矿过程可吸附和共沉淀重金属元素,降低重金属的移动性和生物可利用性,从而缓解重金属的污染,为治理环境污染提供新的思路。文章主要总结了近年来国内外对嗜中性微氧型亚铁氧化菌的研究进展,包括其代谢特征、种类及分布、以及亚铁氧化菌的成矿机制和成矿过程对重金属迁移转化的影响。最后对如何快速有效地分离微氧型亚铁氧化菌、明确成矿过程中的特殊结构的形成机制等问题进行了讨论和展望。     

红壤胶体铁氧化物界面有机氯的非生物转化研究进展

综述了红壤胶体铁氧化物的结构、形态及其转化;铁氧化物界面有机氯的非生物转化过程及其影响因素;异化铁还原作用下的有机氯转化过程。有机氯的非生物转化主要包括氧化转化与脱氯转化过程。氧化转化包括暗态下的化学氧化与光化学氧化过程;脱氯转化包括脱氢卤化、加氢脱氯、脱双卤、二聚脱氯与亲核置换脱氯等反应过程。有机氯的非生物转化主要受胶体界面pH、Eh、水溶性有机物、金属离子、铁氧化物形态与铁还原细菌等的显著影响。有机氯非生物转化的化学-微生物耦合机制、复合污染条件下重金属对界面有机氯非生物转化过程的影响机制、红壤胶体界面有机氯污染的综合调控技术方法等三个方面值得关注,有助于推动土壤胶体界面环境化学的发展。     

α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学

通过反歧化法合成α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,研究了不同锰氧化物剂量、不同磺胺嘧啶初始浓度和不同pH值下α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学,并讨论了不同的反应条件对反应动力学的影响.结果表明,α-MnO2可以有效的氧化降解甚至矿化磺胺嘧啶,反应符合准一级反应动力学方程,在25 ℃,pH 4.6的反应条件下,反应120 min后,11.5 mmol·L-1的α-MnO2对0.02 mmol·L-1磺胺嘧啶去除率达到99.98%.α-MnO2剂量和磺胺嘧啶的初始浓度均与磺胺嘧啶氧化降解的动力学常数呈显著正相关关系,相关因子分别为0.67和0.18,相关系数R分别达到0.9961和0.9979;而磺胺嘧啶的降解动力学常数与体系的pH则呈显著负相关关系,相关因子为-0.25,相关系数R达到0.9975.初步探讨了锰氧化物氧化降解磺胺嘧啶机理.研究表明,土壤及沉积物中的锰氧化物可以有效促进其中残留抗生素类药物磺胺嘧啶的降解消除过程.     

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_SBET-成人降至安全水平,CR_PBET-成人、CR_SBET-儿童以及CR_PBET-儿童值仍处于1.0E-06~1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。     

γ-FeOOH-草酸系统中橙黄I的光化学脱色

以8 W黑光灯为光源,γ-FeOOH为催化剂,加入草酸构成光化学Fenton体系,研究了这一体系中橙黄Ⅰ的光化学脱色动力学;考察了橙黄Ⅰ的初始浓度、初始pH值和草酸初始浓度对橙黄Ⅰ光化学脱色降解的影响.结果表明,草酸能显著促进橙黄Ⅰ的脱色与降解,橙黄Ⅰ光化学脱色一级动力学常数随草酸浓度的增大呈先升后降的趋势,最佳草酸初始浓度为1.8 mmol·L-1;溶液pH值的变化也显著影响橙黄Ⅰ的脱色.光化学反应过程中Fe2+和总Fe的浓度也随草酸浓度与反应时间的变化而变化.