藻类对甲基汞的富集与传递研究进展

甲基汞是一种高毒性的污染物，其易累积在水生生物体内，从而对水生生态系统和人体健康产生危害.作为水生生态系统的初级生产者，藻类控制着进入食物链的甲基汞浓度和总量.藻类对甲基汞的显著富集作用及水生食物链传递过程导致其在高营养级生物中显著累积.因此，厘清藻类在甲基汞的富集与食物链传递过程中的作用对于揭示甲基汞的生物累积和预测甲基汞的环境风险具有重要意义.本文概述了藻类对甲基汞的富集与食物链传递特征与机制，总结了影响富集与食物链传递的生物与环境因素，讨论了全球变暖和富营养化等环境变化对藻类富集与传递甲基汞的影响，并展望了藻类富集甲基汞研究的发展方向.     

A2O工艺中雌激素的行为变化和去除机理

研究了厌氧-缺氧-好氧(A2O)活性污泥工艺对生活污水中天然雌激素雌酮(Estrone,E1)、17β-雌二醇(17β-Estradiol,E2)以及17α-乙炔基雌二醇(17α-Ethynylestradiol,EE2)的去除性能。在对COD、N和P具有良好去除效果的前提下,对E1、E2和EE2的去除率可分别达到92.7%、100%和62.7%。通过对各反应单元内3种雌激素的物料平衡分析,表明A2O工艺对雌激素的去除主要发生在厌氧段和好氧段。以失活污泥作为对照组,好氧硝化过程中雌激素去除的小试实验发现,好氧过程中E1、E2的去除主要依靠生物降解作用,而EE2的去除则主要依赖于活性污泥对其的吸附作用。     

砷化合物的摄入调控机制

流行病学结果显示慢性砷暴露可导致人群罹患皮肤癌、膀胱癌、肺癌等恶性疾病,但其致毒/癌机制尚不明确.目前关于砷暴露致毒/癌机理的讨论主要集中在砷的胞内作用途径,而较少关注砷摄入调控过程对其暴露致毒/癌的贡献.在生理条件下,部分砷化合物由于结构与磷酸根、葡萄糖、甘油等天然底物相近,可借由相应的载体被细胞摄入,摄入途径和效率存在显著的砷形态依赖性.此外,砷化合物的生物毒性效应与其赋存形态直接相关.可见,砷的摄入调控对于砷的暴露致毒/癌具有重要作用.本文主要综述了在哺乳动物体系中不同砷形态的摄入载体、载体调控及对应的砷摄入分布、效率和暴露毒性,在此基础上,强调了以往在砷致毒/癌机制研究中被忽视的砷摄入调控途径.然而,砷摄入调控过程中的诸多重要环节如砷胁迫下的摄入启动和调控机制等都是空白,需进一步系统深入地研究,为深入理解砷的致毒机制提供了新的视角和研究思路.     

环境中汞的微生物还原过程及机制

汞是一种全球性的环境污染物.汞的还原过程可降低地表环境汞浓度,促进汞的大气传输,对汞的区域/全球循环、甲基化及生物积累具有重要的作用.地表环境微生物还原是汞还原的重要过程,在多种环境介质中均可发生.本文介绍了多种环境介质中微生物汞还原在汞生物地球化学循环中的重要作用,详细总结了有氧与缺氧条件下微生物汞还原的途径与机制,提出了微生物还原汞的其它可能机制,并对相关领域的研究进行了展望.     

水环境中铁-汞耦合对汞生物地球化学循环的影响研究进展

汞及其化合物是一类重要的全球污染物.水环境是汞重要的汇,也是汞发生形态转化与生物富集的重要场所.水环境中铁-汞相互作用对汞的生物地球化学循环有重要的影响.本文围绕水环境中铁-汞生物地球化学循环的耦合,讨论并总结了含铁矿物对汞的吸附、硫铁矿物对汞的硫化、溶解性铁与含铁矿物对二价汞的还原、铁对汞微生物甲基化的影响、铁参与的甲基汞降解、铁硫矿物介导二甲基汞生成以及水稻根系铁膜对汞吸收的影响,并进一步对铁-汞耦合对汞的生物地球化学循环影响的未来研究重点进行了展望.     

大气汞氧化还原过程与机制的计算化学研究进展

大气中汞的氧化还原反应对于其全球生物地球化学循环起着极其重要的作用,它促进了汞在全球范围内的扩散。汞主要以气态元素汞的形态释放到大气中,并经历复杂的均相和非均相化学反应,被氧化为活性气态汞和颗粒态汞;同时,活性气态汞也可经过光致还原反应光解生成气态元素汞。计算化学是一种基于理论方法利用计算软件来对化学现象和本质进行解释和预测的方法,现已广泛用于大气汞氧化还原反应机制的研究。本文从计算化学角度出发,综述了大气中常见氧化剂包括O₃、·OH、NO₃和各种卤素自由基等对气态元素汞的氧化机制的理论研究,包括通过计算氧化产物的键解离能、键长和生成焓等热力学参数来研究反应产物的稳定性;通过计算反应的中间体和过渡态来阐述微观反应机制;通过计算反应速率常数来研究反应进行的快慢等。同时,本文还综述了最新报道的应用高精度量子化学计算方法研究活性气态汞还原为气态元素汞的反应机制,包括活性气态汞的紫外可见吸收光谱、势能面、光解反应速率以及光解反应的分支比等。了解大气汞的氧化还原反应的计算化学研究进展,对于深入了解汞在大气中的迁移转化具有至关重要的作用。     

基因工程菌在石油污染修复中的研究进展与前景

构建基因工程菌（genetically engineered microorganisms,GEMs）是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用于石油污染物的生物降解和监测.本文概述了石油污染物降解基因工程菌的主要构建策略,包括选择和改造宿主菌、改造与优化石油污染物关键酶和代谢通路、开发微生物全细胞传感器和构建基因工程菌的自毁程序.此外,基因工程菌也可用于石油污染的酶修复、微生物菌群修复和细菌-植物联合修复.随着系统生物学和合成生物学在降解微生物中的应用,基因工程菌在石油污染修复中展现出良好的研究和应用前景.     

二甲亚砜捕获-高效液相色谱测定天然水体中羟基自由基的光化学生成

利用二甲亚砜捕获羟基自由基定量生成甲醛,甲醛与1,3-环己二酮和氨衍生反应,衍生产物在400 nm的激发波长下,在460 nm处具有特征荧光,建立了一个新的高效液相色谱分离、荧光检测水体中光学反应产生的羟基自由基的方法.考察了捕获剂用量、酸度、温度、时间以及衍生试剂用量对羟基自由基测定的影响,在优化的实验条件下,该方法对羟基自由基的定量下限为0.066μmol·L-1.采用建立的方法对湖水、海水以及湿地水在氙灯模拟光源以及太阳光下羟基自由基光化学生成进行了初步研究,表明太阳光照下羟基自由基的生成速率约为氙灯光照下羟基自由基生成速率的两倍以上,说明羟基自由基在实际自然条件下的生成速率有可能被低估.天然水体中的羟基自由基的生成与水体成分密切相关,由铁和可溶性有机质(DOM)光照产生羟基自由基的机理较为复杂,DOM和铁的相互作用对天然水体中羟基自由基的光化学生成影响有待于进一步研究.     

限量曝气进水时间对硝化颗粒污泥的影响特性研究

缺氧-好氧环境的交替循环对氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌具有重要影响.本研究通过逐渐增加限量曝气进水时间(从10 min至120 min)延长缺氧时段,考察柱形SBR中硝化颗粒污泥对不同缺氧-好氧环境交替循环的响应特性.整个研究过程中,硝化颗粒污泥保持着稳定的颗粒特征,粒径大于0.8 mm的颗粒污泥占总污泥量的质量分数始终在95%以上,颗粒平均沉降速率维持在125～130 m·h-1之间.尽管缺氧时段不断延长,但NH+4-N去除率和NO-2-N累积率分别稳定在(60±5)%、(85±5)%;此外,在每个周期的曝气反应时段,NH+4-N的去除速率以及NO-2-N和NO-3-N的累积速率分别保持在90mg·(L·h)-1、70 mg·(L·h)-1和15 mg·(L·h)-1左右.以上结果表明,限量进水时间的延长及其所造成的不同时间跨度的缺氧环境对硝化颗粒污泥没有较为显著的影响.     

太阳光下水中2,4,6-三氯酚的光解机制研究

对比研究了太阳光下2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）在纯水,可溶性有机质（DOM）溶液和实际地表水中的光解情况.结果表明,2,4,6-TCP在纯水中主要为直接光解和自敏化光解,涉及的活性物种为单线态氧;在DOM水溶液中主要为直接光解和敏化光解,涉及的活性物种为单线态氧和羟基自由基;2,4,6-TCP在纯水,DOM溶液和实际地表水中的光解速率均随溶液含氧量的提高而增加.太阳光可见区对2,4,6-TCP直接光解没有贡献,UVA贡献为72.60%,而当有DOM存在时,可见光区对2,4,6-TCP的光解贡献为12.39%,UVA的贡献为52.73%.2,4,6-TCP在实际地表水中的光解与在DOM水溶液中的光解类似,都表现为通氮抑制光解,通氧促进光解,并且光谱贡献率也十分接近,表明溶解氧和DOM是2,4,6-TCP在地表水中间接光解的主要影响因素.