UV/H2O2氧化微囊藻毒素-LR的动力学模型

介绍了一种UV/H2O2光氧化体系降解微囊藻毒素MC-LR的动力学模型.根据UV光分解、H2O2和·OH氧化MC-LR的反应以及稳态近似法,导出了MC-LR降解的动力学方程.解释了体系中H2O2、HO-2、CO23-、HCO-3等对降解MC-LR动力学的影响.实验结果表明,在一定的光强和H2O2浓度情况下,由于反应产生的CO23-、HCO-3和HO-2等离子的影响,UV/H2O2光氧化MC-LR的过程只能近似用准一级动力学方程描述.     

水源地藻类及藻毒素同时去除的效果及机制分析

利用组合载体对太湖梅梁湾水源地水体中藻类及藻毒素的同时去除试验表明:检测水源地水体中藻量、Chl-a、TMC的含量各为(31.67～78.27)×106个.L-1、32.58～102.67μg·L-1、1.79～11.97μg·L-1.在水力停留时间为7d、组合载体的密度为13.1%的条件下,组合载体AP对藻量的平均去除率达到了59.78%,对Chl-a的平均去除率达到了80.82%,对TMC-LR、TMC-RR、EMC-LR、EMC-RR的降解率最高能达到99.73%、97.10%、100%、75.44%.对其去除机制的研究表明,组合载体AP对总细菌的富集能力达到了8.3×1011～35.6×1011cells.g-1,比湖水本底值中细菌的总数高出了8～9个数量级.对除藻及藻毒素过程中的优势菌种,经过培养、分离,考察其形态、生理生化特性,利用聚合酶链反应(PCR)、16S rRNA序列分析技术,经鉴定确认该优势菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌(Bacillussp.).组合载体AP上富集的大量微生物,它们的协同降解作用是去除藻及藻毒素的主要作用机制.     

Degradation and detoxification of microcystin-LR in drinking water by sequential use of UV and ozone

Microcystins (MCs) produced by cyanobacteria are strong hepatotoxins and classified as possible carcinogens.MCs pose a considerable threat to human health through tainted drinking and surface waters.Herein filtrated water from a waterworks in Harbin,China,was spiked with microcystin-LR (MC-LR) extracted from a toxic scum of microcystis aeruginosa,and the spiked sample waters were treated using UV irradiation with consequent ozonation process (UV/O3),compared with ozonation at a dose range commonly applied in water treatment plants,UV irradiation at 254 nm and UV irradiation combined with ozonation (UV+O3),respectively.The remaining of toxins were analyzed using high-performance liquid chromatography and also determined using a protein phosphatase type 2A inhibition assay,which was utilized to evaluate the reduction in toxicity.Results indicated that in comparison to other three processes (O3,UV,and UV+O3),UV/O 3 process could effectively decrease both the concentration and toxicity of MC-LR at 100 μg/L level after 5 min UV irradiation with consequent 5 min ozonation at 0.2 mg/L (below 1 μg/L),while 0.5 mg/L ozone dose was required for the level below 0.1 μg/L.The addition of an UV treatment step to the existing treatment train may induce significant transformation of micropollutants and breaks down the natural organic matters into moieties unfavorable for ozone decomposition,stabilizing the ozone residual.These findings suggested that sequential use of UV and ozone may be a suitable method for the removal of these potentially hazardous microcystins from drinking water.     

贵州省红枫湖饮用水源地微囊藻毒素含量与水体中氮、磷含量等的相关性

2008年6~9月对贵州省红枫湖饮用水源地A、B、C采样点及取水口采样,研究了水体中微囊藻毒素即总藻毒素(total microcystin RR和total microcystin LR,TMC-RR、TMC-LR),胞外藻毒素(extracellular microcystin RR和extracellular microcystin LR,EMC-RR、EMC-LR)和胞内藻毒素(intracellular microcystin RR和intracellular microcystin LR,IMC-RR、IMC-LR)含量及相关的TN、TP、NH4-N、NO2-N、COD、Ch1a、pH等理化指标的变化情况,讨论了理化指标与藻毒素含量之间的相互关系。结果表明藻毒素在时间及空间上分布不均,无明显规律性。藻类高发期间藻毒素以胞内毒素为主要存在形式,去除藻毒素保障饮用水安全最重要的是去除饮用水源水中的藻类。相关性分析表明藻毒素含量与pH、NO2-N、Ch1a具有统计学意义上的相关性,综合回归分析的结果,pH是影响藻毒素的重要因子,因此贵州省喀斯特弱碱性特殊水环境与藻毒素产生的环境条件值得各方面高度关注。     

珠江三角洲4种代表性土壤/沉积物中自由态与结合态有机氯农药的含量与分布特征

有机氯农药在土壤/沉积物中主要以自由态和结合态存在.本研究选取珠江三角洲地区4种代表不同沉积环境的典型土壤/沉积物样品,先采用碱萃取、盐酸/氢氟酸去矿物等方法对样品进行了组分分离,再采用有机溶剂萃取法对不同组分中自由态和结合态有机氯农药进行了系统分析.结果显示,4种土壤/沉积物总有机氯农药含量为20.96～134.22 μg·kg^-1,其中HCHs总含量为5.66～22.87　μg·kg^-1,DDTs总含量为1.51～11.70　μg·kg^-1,β-HCH、七氯、艾氏剂、异狄氏剂、硫丹硫酸盐和甲氧滴滴涕等6种农药为主要成分,占总有机氯农药的53.56%～77.26%.自由态有机氯农药含量为8.46～88.45　μg·kg^-1,占总有机氯农药的40.37%～65.90%.结合态有机氯农药含量为11.46～45.77　μg·kg^-1,占总有机氯农药的34.10%～59.63%,主要存在于土壤/沉积物的腐殖酸和胡敏素组分,反映了环境中结合态有机氯农药的大量存在.自由态DDT和HCH类有机氯农药的分布情况表明,4种样品均没有新鲜HCH类农药输入而部分样品仍有新鲜DDT类农药输入.结合态有机氯农药在腐殖酸和胡敏素间的分布与有机质碳含量相关,占总有机碳57.71%～80.55%的胡敏素结合了94.78%～97.48%的结合态有机氯农药.风险评价结果表明,部分游离态有机氯农药如γ-HCH、艾氏剂、异狄氏剂、DDT类农药可能存在一定的生态风险.由于单个化合物的总量要比自由态高出约1～30倍,同时结合态农药在一定条件下有释放到环境的可能,因此有机氯农药的环境风险评价和环境标准建立均需考虑结合态有机氯农药.     

藻毒素复合污染对鱼体的免疫毒性研究

针对水体富营养化问题,通过单一暴露和联合暴露方式研究两种MCs四种暴露剂量（0．1,1,10,100μg／L）下对鱼体的免疫毒效应。结果发现,不同剂量MCLR和MCRR单一暴露都能使鲫鱼淋巴细胞发生死亡,呈现明显的剂量效应和时间效应关系。且MCLR对鱼体的毒性相对McRR要更显著;MCLR和McRR复合暴露对鱼体淋巴细胞的毒性效应表现为协同作用,且随着毒素浓度的增加,其毒性效应差异显著性也随之升高,故而鱼体的免疫系统造成重大的影响,因此应当加强控制藻毒素在水体中的复合污染。     

巢湖和太湖微囊藻毒素差异性研究

采用固相萃取高效液相色谱法检测巢湖和太湖水体中5种微囊藻毒素(MCs)——MC-RR、MC-YR、MC-LR、MC-LA、MC-LY的含量。结果表明,巢湖水体中的MCs以MC-RR、MC-LA、MC-LY为主,太湖水体主要以MC-RR、MC-LR、MC-LA为主,其中太湖MC-LR的最高质量浓度为2.558μg/L,超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中对集中式生活饮用水地表水源地的限定值(1μg/L)。分析巢湖和太湖水体中MCs与水质指标之间的相关性,发现同种MCs与两湖环境因子的相关性存在明显差异。逐步回归拟合结果表明,氨氮和DO分别能与巢湖MC-LR、MC-LY进行拟合;Chl-a、TOC能与太湖MC-LR回归拟合,TOC能与太湖MC-YR进行拟合。由于多数MCs不能通过水质指标的拟合结果来预测,因此在未来研究中需结合环境因子和MCs的遗传机制来共同分析MCs在水中的分布规律。     

富营养化湖泊中微囊藻毒素及其控制去除技术

微囊藻水华是湖泊水体中产生最频繁、危害最严重的一类。微囊藻毒素作为富营养化水体中最常见的藻类毒素,获得了国内外的广泛关注与研究报道。我国淡水水体受微囊藻毒素污染的程度已经相当严重,尤其是饮用水水源的污染,对人们的健康构成了极大的危害。因此当前急需确认藻类毒素对我国水环境影响的程度,研究蓝藻水华产毒的生态条件及控制去除途径,探索毒素对人体健康的影响和防治对策,目前关于微囊藻毒素的健康效应的研究多是从饮用水角度出发,今后的研究可收集详细的数据以建立危险性评估模型,并评价各种降低微囊藻毒素危险性措施的效果。文章就微囊藻毒素的产生、性质与结构、对环境与人类健康的危害、以及微囊藻毒素在水处理过程中的控制方法等方面的研究进展进行了综述,并提出了研究展望。     

基于Monte Carlo模拟法对水源水体中微囊藻毒素的健康风险评估

调查水源水体中微囊藻毒素MCs(MC-RR、MC-LR和MC-YR)的污染情况,结合调查情况应用蒙特卡洛法(Monte Carlo)模拟量化人群通过饮水途径摄入微囊藻毒素的风险.在珠江西航道沿线设置5个采样点,在2016年1~6月期间共采集90份水样,根据国标(GB/T 20466-2006)推荐的HPLC方法检测水体中的微囊藻毒素,运用专业风险评估软件@Risk7.0,构建非参数概率评估模型,对通过饮水途径摄入微囊藻毒素(暴露)风险进行概率评估.对随机采集90份水源水体中微囊藻毒素MCs质量浓度检测值进行分布拟合,并运用Chi-Squared、Anderson-Darling、Kolmogorov-Smirnov这3种统计方法进行拟合度检验,根据3种评估拟合结果,确定最佳拟合分布模型.结果表明,在检测的90个水样品中,MC-RR的检出率最高,达到51.11%,质量浓度范围为0.001 7~0.386 3μg·L~(-1);其次为MC-LR和MC-YR,检出率分别是47.78%和21.11%,质量浓度范围分别是0.028 5~0.279 6μg·L~(-1)和0.003 0~0.136 2μg·L~(-1),水源水体中3种微囊藻毒素以MC-RR为主,最大检出质量浓度为0.386 3μg·L~(-1),MC-YR的含量最低.采用软件@Risk7.0分布拟合结果显示,MC-LR质量浓度最适的拟合分布为Ext Value Min模型(0.113 91,0.098 462),MC-RR质量浓度最适的拟合分布为Logistic(0.058 064,0.053 044).健康风险评估表明,MC-LR对人体健康危害的风险高于MC-RR的风险,儿童比成人更易于受到MCs污染的威胁.MC-LR对儿童健康危害的致癌年风险数值大于美国环保署(USEPA)推荐的最大可接受风险水平1×10-4;MC-LR对成人的致癌暴露年风险数值大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5×10-5,表明水源水体中的MCs对人体健康存在潜在的危害,有必要加强饮用水源水体的保护与监控,为有效控制水源地水质污染和更好地保障人民健康奠定基础.     

微囊藻毒素对水稻根系生长和抗氧化系统的影响

以水稻幼苗为材料,研究了不同质量浓度(1、100、1 000、3 000μg·L-1)微囊藻毒素(MCs)在胁迫期和恢复期对水稻幼苗根系生长、吸收活力、抗氧化系统的影响以及MCs在水稻根部的积累.结果表明,胁迫处理7 d,MCs在水稻根部的积累量与MCs质量浓度呈正相关.1μg·L-1MCs处理促进了根系生长,根系活力上升,过氧化氢酶(CAT)活性上升有效维持H2O2于正常水平;100μg·L-1MCs处理下,根系生长受抑,根系活力下降,CAT无显著变化;在高质量浓度(1 000μg·L-1、3 000μg·L-1)MCs处理下,不仅根系生长受抑、根系活力下降,且CAT活性受抑,H2O2大量积累,膜质过氧化加剧.相比胁迫期,恢复7 d后各处理组水稻根系MCs的积累量均低于胁迫期.100μg·L-1MCs处理组根系各生长指标、根系活力、丙二醛(MDA)、H2O2和CAT的变幅减小,优于胁迫期,显示出一定程度的恢复,而1 000μg·L-1和3 000μg·L-1MCs处理组,根系生长与根系活力均低于胁迫期,氧化胁迫进一步加剧,表明高质量浓度(1 000μg·L-1和3 000μg·L-1)MCs对水稻根系造成的伤害不可逆.