海洋环境汞甲基化/去甲基化研究进展

汞（Hg）是一种在大气中具有较长停留时间并能进行长距离传输的全球性污染物.甲基汞（MeHg）具有毒性强、易富集、可随食物链放大的特点，是引起环境风险的主要汞形态.通过各种来源排放到海洋环境中的无机汞在沉积物和水柱中均可甲基化为MeHg，原位甲基化和去甲基化是控制海洋环境中甲基汞水平的关键过程.虽然目前已有综述总结了环境中汞甲基化/去甲基化，但对海洋生态系统中汞甲基化/去甲基化过程涉及相对较少.本文在总结海洋汞甲基化/去甲基化过程速率、途径和热点区域基础上，详细讨论了海洋光化学、非光化学以及微生物3种汞甲基化/去甲基化途径机制，并对未来研究方向进行了展望.在现有研究基础上，未来应在不同汞甲基化/去甲基化途径贡献估算、实际海洋环境汞甲基化/去甲基化基因/微生物作用验证、环境因素对海洋汞甲基化/去甲基化影响方面开展更深入研究.海洋汞甲基化/去甲基化的研究可为深入理解海洋汞的环境行为与风险和发展有效的汞污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.     

水葫芦压滤脱水与鲜汁强化除磷工艺

就地对水葫芦进行粉碎压滤能有效减少质量和体积,降低处置难度,减少运输成本。针对水葫芦鲜渣含水率高,鲜汁污染物浓度高的问题,研究不同压滤时间、压力和调理剂的添加对压滤后鲜渣的含水率的影响;同时采用化学混凝法研究不同混凝剂、pH和混凝时间以及CaO的添加对鲜汁中COD和TP的去除效果的影响。结果表明:鲜渣含水率随着压滤压力、时间的增加而降低,8 MPa压力条件下鲜渣含水率为66.35%,添加鲜货质量10%的木屑和CaO能使含水率降为46.17%和40.21%,加快鲜渣脱水速度;FeCl_3、Al_2(SO_4)_3和PAC等3种混凝剂均能有效去除鲜汁中COD和TP,去除率分别可达80%以上和85%以上,进一步添加CaO能强化TP的去除效果,去除率可达96%以上;水葫芦压滤脱水和鲜汁预处理工艺为水葫芦处置提供了一种新的途径。     

郑州市土壤与绿色植物中汞的分布特征

汞污染具有生物积累性,因而得到社会广泛关注。研究监测和评估了郑州市城区土壤和绿色植物叶片中汞浓度、分布、污染水平等。研究发现郑州市主城区土壤总汞浓度为0. 150～0. 958 mg/kg,平均浓度为0. 448 mg/kg;郑州市主城区绿色植物叶片总汞浓度为0. 017～0. 249 mg/kg,平均浓度为0. 107 mg/kg;土壤和叶片中汞浓度按功能区排序为交通枢纽区工业区商业区行政区高教区住宅区。采用地累积指数法对郑州市80个土壤样品的汞污染水平进行评估,结果显示60%受到轻度污染,35%受到偏中度污染,5%受到中度污染。研究较为全面地分析了土壤汞污染的现状及浓度,为郑州市土壤汞污染防治提供参考。     

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.     

固定化斜生栅藻净化畜禽废水中氨氮和磷的影响因素

为探讨Cu2+、p H和流速对固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP效果的影响,在实验室条件下模拟实际污水处理过程,并采用正交实验方案对结果进行分析。结果表明低质量浓度Cu2+(0~0.05 mg/L)改善藻的净化效果,高质量浓度Cu2+(0.50~5.00 mg/L)抑制藻的净化效果;在p H较高的条件下(p H=9),固定化斜生栅藻的净化效果明显提高;流速对结果没有明显影响。通过正交实验,得出固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP的优化条件如下:Cu2+质量浓度为0.05 mg/L,p H为9,流速为0.3 m/s。此时NH+4-N去除率为96.11%,TP去除率为97.53%。     

基于稳健统计方法对实验室比对中土壤汞的质量控制指标研究

利用稳健四分位间距法和迭代法2种稳健统计方法,通过对全国31个省、自治区、直辖市范围内共334家环境监测单位开展土壤中汞的实验室间比对,对比对测定结果和质控数据进行统计分析,系统性地研究了土壤中汞的质量控制指标。建议实际监测工作中土壤汞的实验室间相对标准偏差范围为7%～19%,相对误差控制指标为±8%,低浓度水平下可适当放宽至±10%,加标回收率控制范围为81%～109%,为日常监测开展土壤汞的质量控制工作提供了评价依据,具有广泛的应用价值和较好的指导作用。     

基于SCI论文的汞污染防治领域的文献计量分析

汞作为一种全球性污染物,一直是国际上热点问题之一。我国汞污染排放量大面广,局地污染严重。为分析汞污染防治领域的发文现状和研究热点,梳理了主要的汞污染防治技术、汞污染评价与管理3个方面的SCI论文,并对国内外论文的发文国家/地区、发文机构、发文期刊、影响力、研究领域与热点等内容进行了统计与分析。结果表明,汞污染的研究主要集中在处理技术和污染评价2个方面,近10年来,汞污染防治论文总量呈缓慢增加的趋势,其中,汞污染处理技术相关的论文有所减少,汞污染评价相关的论文逐年递增。汞污染处理技术主要包括吸附处理、氧化还原、电化学修复、催化处理等方面;污染评价主要涉及毒理研究、汞的迁移与转化、风险评估等。近年来,汞的迁移转化与风险评估,汞污染的电动力修复、催化处理、吸附处理等领域的发文量增速较快。全球重点研发机构的研究方向趋同,主要侧重于环境科学与生态、化学、工程、毒理学等方向的研究;但不同机构的研究对象则具有明显的地域特点。我国在该领域的发文总量和ESI高被引论文数量均排全球首位,研究方向、重点发文期刊与全球基本一致,重点发文机构为中国科学院、华中科技大学、清华大学、浙江大学等机构,这些机构在全球的发文量排名也处在前列。     

原子荧光法测定水中汞的原子化条件研究

分别采用热原子化原子荧光法(热汞法)和冷原子化原子荧光法(冷汞法)测定水中汞,比较了两种方法的检出限、线性相关系数、准确度和精密度的差异。冷汞法和热汞法的检出限分别为0.003和0.01μg/L,标准曲线相关系数分别为0.999 9和0.999 7,加标回收率范围分别为102%~106%和106%~113%。结果表明,冷汞法比热汞法具有更低的检出限,灵敏度和准确度也略优于热汞法。对于冷汞法,提高负高压有利于提高方法的灵敏度、准确度,并具有更低的方法检出限。     

以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。