用固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法测定海洋沉积物中13种氟喹诺酮类抗生素

为进一步探索海洋沉积物中氟喹诺酮类抗生素的污染情况,基于固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(SPE-LC-MS/MS)技术,建立了海洋沉积物中13种FQs的测定方法;采用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱多反应监测离子模式(MRM)对FQs进行分离检测。结果表明：在优化实验条件下,13种FQs的质量浓度为0.50～100μg·L^-1,目标化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(R²>0.99),方法检出限为0.003～0.03μg·kg^-1;在加标量为1μg·kg^-1和10μg·kg^-1时,空白加标的平均回收率为73.5%～124.6%和67.5%～118.5%,相对标准偏差(RSD)为1.0%～9.7%(n=7);以海洋沉积物为基质,13种目标物的加标回收率为67.7%～142.4%,RSD小于10.2%(n=6);使用该方法对广州某湾区海洋沉积物中13种FQs的残留量进行了实地检测,培氟沙星质量分数最高,为1.6μg·kg^-1     

水体中17种持久性和可迁移有机污染物的检测

持久性和移动性有机污染物(persistent and mobile organic contaminants,PMOCs)在环境中降解缓慢,并且可以通过水体循环进行迁移。由于缺乏水体中PMOCs的高效富集和准确测定方法,导致关于PMOCs在水体中存在水平的可靠监测数据较少。通过优化固相萃取条件和高效液相色谱-串联质谱参数,建立了同时检测水中17种PMOCs的分析方法。采用HLB固相萃取柱对水样中的PMOCs进行富集,乙腈和含10 mmol·L^-1乙酸铵的水溶液作为流动相进行梯度洗脱,PMOCs检出限为0.04～0.35 ng·L^-1,定量限为0.13～1.16 ng·L^-1,回收率为65.01%～98.65%。在北京潮白河、广东北江和河北滹沱河进行布点采样,并测定其PMOCs的质量浓度。实验结果表明：17种PMOCs在潮白河、北江和滹沱河中均有检出,其∑PMOCs平均质量浓度分别为604.69、740.45和505.11 ng·L^-1。潮白河地表水中安赛蜜、金刚烷胺和己内酰胺的质量浓度相对较高,分...     

铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L^-1,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38μg·L^-1,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L^-1,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06μg·L^-1,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物...     

基于甘蔗渣衍生碳量子点的荧光适配体探针的制备及其对17β-雌二醇的检测效果

为实现灵敏、快速、特异性地检测水环境中的17β-雌二醇(E2),以甘蔗渣衍生的碳量子点作为荧光信号,核酸适配体(aptamer)作为识别元素,构建了一种可以特异性检测E2的荧光探针,通过荧光强度的变化来定量检测E2并对检测效果进行分析。结果表明：核酸适配体能成功修饰在碳量子点的表面形成稳定的荧光探针;200 mg·L^-1的碳量子点与1μmol·L^-1的aptamer为荧光探针的最佳构建比例;相对荧光强度与0～10μg·L^-1质量浓度的雌二醇成正比,且最低检测限为0.42μg·L^-1;该荧光探针可成功应用于水体中E2的检测,回收率为93.6%～106.5%。与传统的仪器检测方法相比,该荧光探针检测E2具有良好的选择性和重现性,还具有操作简单、成本低的优点。本研究成果可为核酸适配体构建的荧光探针在水环境检测中的推广应用提供参考。     

燕山地球关键带多环境介质中多环芳烃分布特征

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为环境中常见的持久性有机污染物,因其致癌、致突变、致畸和难降解的特性备受关注。地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,选取燕山地球关键带的雁栖湖站点,对地表水、表层土壤(0～10 cm)和地下水3种环境介质进行调查研究,旨在探索16种PAHs的分布情况。结果表明：1)地表水、土壤、地下水中的16种PAHs含量范围分别为9.78～2 221.3 ng·L^-1、76.21～285.03μg·kg^-1、21.45～1 521.13 ng·L^-1,均值分别为548.42 ng·L^-1、195.77μg·kg^-1、492.54 ng·L^-1,地表水中的平均浓度高于地下水;2) 3种环境介质中PAHs分子质量分布呈现大体相似特征,具体表现为单体PAH中萘(Nap)占主导地位,2～3环低分子量PAHs占比大于4环,5～6环最低;3)地表水和地下水的PAHs质量分数占比基...     

基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L^-1,在0.2～1 mg·L^-1的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(Ⅵ)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(Ⅵ)的质量浓度为1 mg·L^-1,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L^-1的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L^-1)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力;MFC传感器连续3次对含有1 mg·L^-1     

水平渗滤系统的污染物去除效果及动力学分析

基于人工快渗(CRIS)和水平潜流人工湿地(HSSFCWs)构建了水平流人工渗滤系统(HFCIS),研究了该系统对耗氧有机物(以COD计)、氨氮(NH₄⁺-N)的沿程去除情况和污染物在系统内的垂向分布情况,并进行了动力学分析。结果表明,在水力负荷为0.083 m·d^-1、进水耗氧有机物(以COD计)浓度为220～630 mg·L^-1、NH4+-N质量浓度为13～47 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N的去除率分别为88.6%和91.9%以上。在水力负荷为0.25 m·d^-1的条件下,进水耗氧有机物(以COD计)和NH₄⁺-N质量浓度分别为613～690mg·L^-1和36～48mg·L^-1时,总去除率分别为95.5%和78.2%以上。水平方向沿程污染物质量浓度呈现逐渐衰减的趋势,污染物降解符合一阶动力学模型,去除速率常数在CR...     

A2O-MBR反应器处理景区粪污废水工程

旅游景区粪污废水水质复杂且有机负荷波动大,在实际工程中实现长期稳定达标排放具有一定的挑战。为此,研究了A²O-MBR工艺在旅游景区厕所高浓度粪污废水处理工程中的应用,重点对启动条件及运行工艺参数等进行了研究。结果表明,A²O-MBR工艺用于处理旅游景区厕所粪污废水,缺氧池回流比为100%、好氧池回流比为200%,控制缺氧池及好氧池溶解氧质量浓度分别为0.4～0.6 mg·L^-1和1.5～3.0 mg·L^-1,反应器出水COD、NH₃-N及TP平均质量浓度可分别达到为40.39、3.64和0.39 mg·L^-1,最终出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L^-1的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^-1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amo A基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明:1～3 mg·L^-1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水NH₄⁺-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^-1;5～10 mg·L^-1的SDZ仍能促进NH₄⁺-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amo A基因丰度是AOA amo A基因丰度的12.2～168.5倍。1～10 mg·L     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L^-1废水,分别加入0 mg·L^-1 (对照组,R1)、5 mg·L^-1 (R2)和10 mg·L^-1(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate,TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和64%。N₂H₄质量浓度为5 mg·L^-1时,生物膜的EPS分泌量提高,触发...     

耐镉浮萍筛选、鉴定及其对镉的富集效果

近年来,水体镉污染日益严峻,筛选超富集植物用于其治理具有重要意义。本研究以90个浮萍株系为实验材料,采用30 mg·L^-1的镉处理7 d,获得7个镉耐受优势株系。通过Blast比对和构建系统发育树鉴定该7个浮萍株系的种属,确定为Spirodela polyrhiza、Lemna japonica、Lemna minor和Landoltia punctata。通过低质量浓度(0.5 mg·L^-1)和高质量浓度(10 mg·L^-1)镉处理7 d,进一步比较和研究了7个优势株系对镉的富集效果。结果表明,低浓度镉处理后,5个株系的镉富集量超过100 mg·kg^-1;高浓度镉处理后,7个浮萍株系的镉富集量超过1 200 mg·kg^-1,生物富集系数大于120,对水体中镉的去除率高于70%。其中,4号株系(L. japonica)为本次筛选出的最佳株系,其镉富集量、生物富集系数和对水体中镉的去除率分别达到2 834.30 mg·kg^-1、283.43和82.50%。     

生物炭负载纳米零价铁对湖泊底泥镉污染的修复效果

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及底泥理化性质等指标评价了nZVI/BC对湖泊底泥中Cd的修复效果。结果表明,相比于对照组,经56 d修复后nZVI/BC处理组中Cd的残渣态质量分数增加了29.73%,有效降低了Cd的移动性;Cd的浸出质量浓度从4.65μg·L^-1降至0.38μg·L^-1,Cd的生物可提取态质量浓度从5.08μg·L^-1降至2.13μg·L^-1,其浸出质量浓度和生物可提取态质量浓度分别下降了91.83%和58.07%。同时,经过56 d的修复,nZVI/BC使上覆水中溶解态Cd的质量浓度比对照组降低了67.53%。此外,nZVI/BC的添加提高了底泥的pH和有机质,根据这2个指标的变化进一步分析了nZVI/BC复合材料对Cd的稳定机制。以上研究结果可为重金属污染底泥的修复...     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400～500 mg·L^-1、COD约400 mg·L^-1的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L^-1和67.40 mg·L^-1,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)^-1。微生物分析结果表明,Candidatus＿Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。     

氨基修饰增强的Fe/Cu-MOF对罗丹明B的光催化降解性能及相关机理

利用溶剂热合成法合成了氨基修饰的Fe/Cu-MOF-NH₂,分别采用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EA等检测方法进行了表征分析,并将其用于RhB的光催化降解,考察了RhB的初始质量浓度、催化剂质量浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明,氨基的引入显著提升了催化剂的可见光响应性能;在合成Fe/CuMOF-NH₂时,当含氨基配体与不含氨基配体的摩尔比为1∶1、RhB初始质量浓度为300 mg·L^-1、催化剂质量浓度为1 mg·mL^-1、pH为4.2时,光照4 h后,催化剂对RhB的去除率达到99.53%。活性物种淬灭实验结果表明,·OH、h⁺分别是Fe/Cu-MOF-NH₂和Fe/Cu-MOF在催化降解过程中的主要活性物种。以上结果可为探究Fe/CuMOF-NH₂光催化降解RhB的机制提供参考。     

硅铝铵离子筛的制备及其对污水中氨氮的脱除性能

通过常温搅拌制备了对污水中NH₄⁺具有高选择性去除的硅铝型弱晶态铵离子筛,其平均孔径介于2倍水合Ca²⁺直径和2倍水合Na+直径之间。结果表明,铵离子筛对NH₄⁺具有优良的吸附选择性和可再生性,吸附容量可达到25 mg·g^-1。受Na(AlO4)双位点吸附规则制约,铵离子筛对Ca²⁺、Mg²⁺具有优良的筛截效果,市政污水中质量浓度为70mg·L^-1的Ca^-1不影响铵离子筛对NH₄⁺的吸附性能Na(AlO)。吸附饱和的铵离子筛经0.5 mol·L^-1 NaCl溶液多次洗脱和再生之后,仍能将污水中的氨氮质量浓度由40 mg·L^-1快速降至1 mg·L^-1以下。本研究可为高效去除污水中的氨氮提供一种简单、高效的方法。     

普通硅酸盐水泥和钙盐对氟污染地表水的除氟效果

水体氟污染问题受到了广泛关注,现行的除氟技术对自然水体中氟化物的去除效果不明显,无法大范围推广应用。选择碳酸钙(CaCO₃)、氯化钙(CaCl₂)2种钙盐和普通硅酸盐水泥(简称水泥)对山东省胶州市南胶莱河水样进行了处理,考察了3种材料及其相应的组合对氟离子的去除效果,并筛选出适用于地表水体除氟的材料;通过改变搅拌时间和搅拌速度研究了不同扰动程度对除氟效果的影响;通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射分析和傅里叶红外光谱分析讨论除氟机理。结果表明,当这3种材料单独使用时,CaCO₃和水泥表现出除氟效果,水泥除氟效果优于CaCO₃,在添加0.5 g·L^-1水泥的处理中,水样中的氟离子质量浓度由1.46 mg·L^-1降至1.23 mg·L^-1;CaCO₃和水泥组合的除氟率高于单独CaCO₃或水泥,可将水样的氟离子质量浓度由1.39 mg·L^-1降至1.09 mg·L^-1<...     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^-1,电流密度为7.5 mA·cm^-2时,HO·生成量为1.024μmol·L^-1。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^-1的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^-1,电流密度7.5 mA·cm^-2时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能...     

含油废水异质结微通道分离机理及实验

石油炼制废水等石化行业含油废水普遍存在油分与悬浮物高度复合、油分乳化且水质剧烈波动等特征,其达标处理成为关乎企业绿色发展与产能拓展的关键因素。针对含油废水分离资源化需求,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、四氢呋喃(THF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、固化剂等配制涂敷剂,通过喷涂石英砂制备了改性颗粒,并混合常规石英砂构建了异质结颗粒群,由此开发出异质结微通道沸腾床分离实验装置,考察了其对复合污染乳化废水中污染物的分离效果。结果表明：涂覆改性颗粒的接触角明显增加,且改性颗粒与油滴接触的微界面动态识别过程表明其较原始石英砂的疏油性显著增加;异质结颗粒群经过撕裂、剥离和聚并过程,将乳化液中10μm以下的细小油滴有效聚结并确保废水油分去除率超过92%。针对油分和悬浮物质量浓度不超过50 000 mg·L^-1的实际石化废水,现场10 m3·h^-1规模的异质结微通道沸腾床侧线实验结果表明,在常规工况和波动工况条件下,其出水平均油分质量浓度分别为11.4 mg·L^-1和18.2 mg·L^-1,悬浮物质量浓度则分别...     

华中地区某污水处理厂低碳运行措施及效果

以华中地区某污水处理厂(设计规模:25×10⁴ m³·d^-1)为例,分析城镇污水处理厂的节能降碳的有效措施。该厂在2021年底实施了系列节能高效运行和工艺优化创新措施,取得显著降碳效果。措施包括:采用节能高效设备、生化池按需曝气、光伏发电等节约电耗措施,以及强化生物除磷、优化化学除磷、多点配水节约碳源、智能加药等。对比分析该污水处理厂2022年的运行数据与2019-2021年的数据。年平均吨水电耗、吨水消耗碳源、吨水消耗除磷剂分别由0.192kW·h·m^-3、5.010mg·L^-1、4.199mg·L^-1降至0.161 kW·h·m^-3、0 mg·L^-1、2.980mg·L^-1。污水处理厂年消耗电费、药费等直接运行成本节约39.6%,间接碳排放强度减少20.3%。相关举措可为类似污水处理厂的从运行管理角度实现减污降碳协同增效提供参考。     

用于水环境Cu2+检测的微生物电化学传感器运行模式探索及微生物菌落分析

探索不同运行模式下的微生物电化学传感器检测重金属离子时,在灵敏度、响应时间等方面的差异。考察MFC电化学传感器在恒定外电阻、开路和恒定外加偏压这3种模式下不同浓度的Cu²⁺对传感器的电压抑制率或电流下降量。结果表明,Cu²⁺浓度检测范围为0～10 mg·L^-1时,恒定外电阻模式下的Cu²⁺对传感器的电压抑制率范围46.98%～80.12%,线性相关系数R²为0.979 4;开路模式下的Cu²⁺对传感器的电压抑制率范围为63.15%～89.12%,线性相关系数R²为0.972 6;恒定外加偏压模式下,加入Cu²⁺,传感器的电流下降量范围1.214 4～3.730 mA,线性相关系数R²为0.947 6。开路模式下的MFC电化学传感器对Cu²⁺的检测性能更优秀。这为利用微生物电化学传感器实时监测水质中的重金属含量提供了理论和试验基础,同时也为进一步研究利用微生物电化学传感器...