新疆典型高砷地下水区域碘的空间分布特征及其影响因素分析

高碘、高砷地下水作为原生劣质地下水,具有区域性、伴生性和相似富集机理等特点.奎屯河流域是中国典型原生高砷水分布区,本研究基于奎屯河下游区域39组地下水水样,通过分析地下水水化学特征、赋存环境和水文地球化学过程,明确了该地区地下水中碘的分布特征与碘富集影响因素.结果表明：研究区地下水赋存环境为还原性弱碱性,I-浓度范围为13.96～574.85μg·L^-1(平均值为111.79μg·L^-1), 38.46%的地下水为高碘地下水(ρ>100μg·L^-1),87.18%的地下水处于高砷环境(ρ>10μg·L^-1).地下水以低碘高砷地下水(53.85%)为主,其次为高碘高砷地下水(33.33%)、低碘低砷地下水(7.69%)、高碘低砷地下水(5.13%).地下水I^-浓度整体由南向北逐渐升高,高碘地区主要集中分布在研究区北部(126团、127团场、128团北侧靠近北山山前冲洪积砾土平原一带),占比为32.26%,适碘地区分布在研究区中部(128团场东部与南侧、127团和下游奎...     

草酸钙钝化砷黄铁矿生物氧化同时促进砷固定的机制

含砷硫化矿(ABSMs)的暴露溶解是导致矿区周边水域和土壤中砷含量超标的重要原因之一.嗜酸铁硫氧化微生物、氧气和水的接触会显著加速ABSMs的氧化和砷的释放.选择砷黄铁矿(FeAsS，最典型的ABSMs)为研究对象，探究了草酸钙(COM)对典型嗜酸菌Sulfobacillus thermosulfidooxidans生物氧化砷黄铁矿的钝化效应.结果表明，COM介导FeAsS生物氧化过程中产生的无定型纳米颗粒会致密包裹在细菌和矿物表面，抑制了细菌在矿物表面的吸附、Fe(II)的生物氧化和Fe³⁺对矿物的直接催化作用，最终钝化了FeAsS的溶解和砷的释放.在初始pH=2.0、COM添加量(以Ca²⁺浓度计)分别为0.25、0.5和1 g·L^-1条件下生物氧化10 d后，As浓度由不含COM氧化体系的3.73 g·L^-1分别降低至2.89、2.03和1.47 g·L^-1.同时，COM的添加不仅明显抑制了黄钾铁矾的形成和累积，还使矿物表面砷的氧化受阻.COM浓度越高，表观钝化效应越强....     

中国饮用水中砷的分布特征及基于伤残调整寿命年的健康风险评价

砷的长期暴露可造成多种器官功能性损伤甚至死亡,掌握其在水中分布特点和潜在风险对防控水源性砷造成人体健康危害有重要意义.基于2000～2022年已发表数据,采用文献计量学方法,在全国尺度范围内系统分析我国饮用水砷污染的地理分布特征,并以表征疾病负担的伤残调整寿命年(DALYs)为量化指标评价因饮用水中砷暴露导致的健康风险.结果表明,我国饮用水中砷的浓度平均值为(2.88±0.33)μg·L^-1,低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)限值(10μg·L^-1);分布表现为北方高于南方,农村地区高于城市,个别省份(山西、内蒙古和宁夏)仍存在超标现象.饮用水砷造成的健康风险大小整体为1.63×10^-6DALYs·(人·a)^-1,高于WHO《饮用水水质准则》推荐的风险参考水平[1.0×10^-6 DALYs·(人·a)^-1];在六大地理区域风险大小排序为：华北>东北>中南>西北>西南>华东.水砷暴露导致皮肤癌(2 905.2...     

环境中典型抗生素生态安全阈值

随着人们生活水平的提高,抗生素的使用量日趋增加,对生态环境造成潜在风险.以12种典型抗生素(克拉霉素、金霉素、青霉素、头孢噻肟、头孢唑啉、硫酸链霉素、新霉素、磺胺甲恶唑、林可霉素、氯霉素、诺氟沙星、恩诺沙星)为研究对象,根据欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中抗生素的预测无效应浓度(PNEC).结果表明,12种典型抗生素PNECwater值大小依次为：磺胺甲恶唑(0.0075μg·L^-1)<青霉素(0.10μg·L^-1)<诺氟沙星(0.1128μg·L^-1)<克拉霉素(0.20μg·L^-1)<金霉素(0.24μg·L^-1)<新霉素(0.60μg·L^-1)<硫酸链霉素(1.00μg·L^-1)<林可霉素(2.00μg·L^-1)<氯霉素(12.5μg·L^-1)=恩诺沙星(12.5μg·L^-1)<头...     

漂浮阴极SMFC传感器产电信号对不同重金属污染的响应特征及机制研究

我国十分重视对突发性水污染事件的监测和处置.本研究设计了一种实时在线监测重金属污染事件的漂浮阴极沉积物-微生物燃料电池传感器(漂浮阴极SMFC传感器).该传感器阳极埋设在淹水土壤中,阴极漂浮在水面作为污染响应元件,并向阴极分别加入Zn²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Cr⁶⁺溶液以模拟水体重金属污染事件,以探究该传感器电信号对不同重金属污染的响应特征及机制.结果显示,Cu²⁺和Cr⁶⁺污染引起传感器出现明显的电压峰,而其他5种重金属污染则未引起明显的电信号响应.该传感器电压信号对Cu²⁺污染的最低检测限为5 mg·L^-1,灵敏度为1.06 mV·L·mg^-1,线性范围为5～40 mg·L^-1;Cr⁶⁺污染的最低检测限为40 mg·L^-1,灵...     

新冠疫情下武汉典型饮用水水源中DBPs污染特征与风险评估

为了揭示新冠肺炎疫情下武汉典型饮用水水源中消毒副产物（DBPs）的污染特征与风险水平,选取武汉典型饮用水源地26个采样点位,采用N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法和气相色谱仪-微池电子捕获检测器（GC-μECD）法分别对水体中残余氯消毒剂和DBPs进行了检测,并开展健康与生态风险评估.结果表明,26个点位中有16个检出了游离氯或总余氯,检出最大浓度为0.04 mg·L^-1,部分点位游离氯超过了国家地表水标准,靠近城市污水厂排水口的点位浓度相对较高.对10个代表性点位进行了34种DBPs的检测,有24种物质被检出,检出率为10.00%～100.00%;ρ（总DBPs）浓度范围为0.11～104.73μg·L^-1,平均值为7.26μg·L^-1.三氯甲烷检出浓度最高,浓度范围为9.98～11.15μg·L^-1,平均值为10.47μg·L^-1;一溴一碘乙酰胺检出浓度最低,浓度范围为ND～0.11μg·L^-1,平均值为0.01μg·L^-1...     

我国地表水新烟碱类杀虫剂对水生生物安全的威胁

针对我国新烟碱类杀虫剂（NNIs）使用量大且地表水中浓度逐渐上升的现状,基于物种敏感度分布法,利用危害商法和概率风险评价法评估了我国地表水中NNIs对淡水水生生物的单一和复合生态风险,并对我国地表水质监管NNIs提出了目标建议值.结果表明：（1）单一化合物,吡虫啉的急性危害最大,吡虫啉和啶虫脒的慢性危害较大,最敏感生物均为昆虫;（2）海南省是地表水NNIs浓度最高的地区,急慢性危害最大;（3）联合毒性的概率曲线表明,5种NNIs对5%淡水水生生物产生慢性联合毒性的概率高达92.12%,严重威胁我国水生生物的安全;（4）基于物种敏感度分布曲线得到毒性参考值,结合危害商和概率风险评价的结果,建议我国保护水生生物安全的地表水质监管目标值分别为吡虫啉0.01μg·L^-1、噻虫啉0.03μg·L^-1、啶虫脒0.04μg·L^-1、噻虫胺0.22μg·L^-1和噻虫嗪0.24μg·L^-1.总之,我国地表水中NNIs浓度已经威胁到水生生物的安全,必须加强监管.     

明亮发光杆菌培养的响应面优化及其对常见金属离子的毒性评价研究

随着人们对金属毒性认识的不断深入,对生物毒性检测方法的灵敏度提出了更高的要求.以发光度为响应值,通过响应面法对传统的明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)培养基中主要组分的浓度进行了优化,得到了最佳培养基组成：氯化钠(25.00 g·L^-1)、胰蛋白胨(4.010 g·L^-1)、酵母浸出液(1.200 g·L^-1)、甘油(2.475 g·L^-1),在此条件下培养14 h后,发光细菌的发光度达到1.7×10⁹RLU,比优化前增加了1倍,菌浓度达到0.85,较优化前增加了5%.在优化培养基组分浓度的基础上,对其他条件(接种量、p H值、温度)进行了单因素发光度影响分析,发现在接种量1%(初始种子液OD₅₉₅为0.003),测定环境22～25℃,样品p H值为6～8的条件下,利用优化培养基进行急性毒性测定基本不会影响发光度.随后,基于优化后的培养条件对常见金属离子的急性毒性进行了评价,结果表明：除Fe²⁺、Zn...     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对高砷尾矿生物氧化行为影响的研究

含砷尾矿在生物氧化作用下会产生大量含砷(As)酸性矿山废水，从而对周围生态环境造成严重危害，亟需系统性明晰含砷尾矿生物氧化过程中As的迁移转化规律.探究含砷尾矿生物氧化行为的影响因素有利于揭示As的迁移转化规律.以高砷尾矿(As含量>20%)为研究对象，考察了不同初始pH条件(1.2～2.8)和固体浓度(2.0～10.0 g·L^-1)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)生物氧化行为的影响.结果表明：As的生物氧化受初始pH值和固体浓度的显著影响.As的生物氧化效率随着初始pH或固体浓度的升高呈先升高后下降的趋势；在初始pH值2.0时，观察到As的浸出率(高达92.94%)比其他初始pH条件高.在固体浓度8.0 g·L^-1时具有最优的As浸出率(高达93.24%).在所有初始pH和固体浓度条件下可以发现生物浸出前期As的浸出效率快速上升，而生物氧化中期维持相对稳定并在生物氧化后期出现下降趋势，这与微生物活性变化和黄钾铁矾的形成有关.XRD和SEM分析结果显示在生物氧化过程中微生物氧化释放的...     

基于g-C3N4纳米片/氧化石墨烯复合材料电化学传感器检测水体中左氧氟沙星研究

近年来,随着抗生素的滥用和不加控制的排放,水体中抗生素的检测已经成为环境分析的一个重要研究领域.本文采用简单的超声方法将超薄石墨相氮化碳纳米片（g-C₃N₄Ns）固定在氧化石墨烯（GO）的表面,形成g-C₃N₄Ns/GO纳米复合材料,制备了一种基于石墨相氮化碳/氧化石墨烯的新型电化学传感器,用于环境水样中左氧氟沙星（LEV）的检测.在优化的实验条件下,利用差分脉冲伏安法（DPV）对LEV进行检测,线性范围为0.25～90μmol·L^-1,检出限为0.073μmol·L^-1.该传感器具有良好的稳定性、灵敏度、抗干扰能力和制备简单等优势,并成功地用于测定河水和自来水样中的LEV,具有良好的回收率,为左氧氟沙星的灵敏检测提供了一种可行的方案.     

含Br-废水高级氧化过程AOX生成特性研究

在焦化废水中投加Br^-模拟含Br^-难降解废水,研究UV/H₂O₂和UV/PDS两种高级氧化工艺在实现TOC优化去除条件下可吸附有机卤素（Adsorbable Organic Halogens,AOX）的生成特性.通过响应曲面法优化反应条件,实现废水中TOC高效去除,但Br^-浓度从50 mg·L^-1增至150mg·L^-1时,UV/H₂O₂和UV/PDS出水AOX浓度分别从0.56 mg·L^-1和0.65 mg·L^-1升高至1.44 mg·L^-1和1.63 mg·L^-1,远高于进水AOX浓度(0.08mg·L^-1);对活性卤代成分（RHS）稳态浓度的模拟结果表明UV/PDS中RHS浓度总体高于UV/H₂O₂,是造成二者出水AOX浓度区别的重要原...     

Pantoea sp.IMH介导土壤中砷锑的形态转化

砷(As)、锑(Sb)污染是世界范围内比较严重的环境问题,且经常同时存在.微生物在As、Sb的氧化还原和迁移转化的过程中起着至关重要的作用.As和Sb作为同族元素,具有类似的化学性质和相关的微生物氧化还原机制.然而,砷还原菌株对As、Sb迁移转化机制的研究相对较少,特别是在As、Sb共存的土壤中.本研究的目的是探究含有ars C基因的砷还原菌株Pantoea sp.IMH对土壤中As、Sb的氧化还原和迁移转化.除了接种活细胞的活菌体系和非生物对照组,同时,考虑到自然界中细菌死亡裂解过程,还做了失活死细胞的死菌体系.结果表明,在活菌体系中,溶解态As(Ⅴ)有72.7μg·L~(-1)转化为As(Ⅲ),364.8μg·L~(-1)的溶解态的Sb(Ⅴ)没有还原,表明ars C介导的砷还原菌不能还原Sb(Ⅴ).在死菌体系中,总砷和总锑的含量分别为506.8μg·L~(-1)、821.1μg·L~(-1),是活菌体系(As=155.2μg·L~(-1);Sb=364.8μg·L~(-1))和非生物对照组中(As=57.6μg·L~(-1);Sb=271.1μg·L~(-1))砷锑含量的4倍左右.这可能是死菌体释放的胞内物质促进了砷锑的释放,3个体系中总砷和总锑释放量均显著性相关(P0.05).本研究进一步阐释了微生物对土壤中As和Sb迁移转化的影响.     

黑臭水体治理Ⅱ：沉积物耗氧方式对重金属形态及生物有效性的影响

缺氧导致水体黑臭已成为我国许多河流普遍存在的污染问题,而沉积物耗氧是水体溶解氧减少的重要过程.本文通过构建一套室内模拟装置,利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和改进的BCR三步连续提取法来探索黑臭水体沉积物不同耗氧方式对水体氧化还原体系和沉积物中重金属(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)形态及生物有效性的影响.结果表明,厌氧培养过程中上覆水氧化还原电位为-65.50～0 mV,属于铁锰控制区;沉积物氧化还原电位为-170.30～-370.10 mV,主要由硫体系控制.化学耗氧,主要是其中的铁锰耗氧,会使沉积物中生物有效态Fe、Mn、S浓度增加,进而影响重金属的迁移转化.化学耗氧组上覆水中As浓度增加至9.64μg·L^-1,铁锰耗氧组上覆水中Co、Ni和As浓度分别增加至20.79、20.53和6.97μg·L^-1.化学耗氧组表层沉积物中生物有效态Co、Ni和As浓度增加至7.03、6.18和6.98μg·L^-1,而铁锰耗氧组其浓度增加至8.62、11.80和2.44μg·L^-1.说明不同耗氧方式会对沉...     

天冬氨酸对低温条件下厌氧颗粒污泥处理污水的强化研究

通过序批实验的形式,选用天冬氨酸(Asp)添加作为强化措施,探究了低温15℃时厌氧颗粒污泥对废水COD的去除情况,并分析了Asp对污泥特性的影响.结果表明,21 d之后,Asp对厌氧颗粒污泥去除COD开始出现一定的促进作用,当Asp投加量为0.133 g·L^-1时,COD去除率最高,在实验末期达到80.73%.在挥发性脂肪酸(VFAs)方面,45 d时,A(0 g·L^-1 Asp)、B(0.067 g·L^-1 Asp)、C(0.133 g·L^-1 Asp)、D(0.200 g·L^-1 Asp)4组中甲酸含量分别为0.050、0.033、0.0308、0.0347 mg·mL^-1,乙酸含量分别为0.104、0.224、0.281、0.266 mg·mL^-1,丙酸含量分别为0.224、0.180、0.148、0.159 mg·mL^-1,甲酸、乙酸和丙酸被快速消耗,且0.133 g·L^-1 Asp...     

不同水力扰动强度对老化PSMPs在泥水两相间迁移的影响

以太湖为研究对象,针对老化聚苯乙烯微塑料（PSMPs）,探讨了水力扰动强度对PSMPs在泥水两相间的迁移过程,并通过FTIR和SEM-EDS等微观表征手段对PSMPs的形貌和元素等进行表征.结果发现,扰动条件下(55r·min^-1和120r·min^-1),上覆水中悬浮物（SS）和PSMPs均高于对照实验.这是缘于无扰动条件下,PSMPs受浮力影响,团聚在水面.在低强度(55r·min^-1)扰动下,上覆水中SS和PSMPs分别为（264.67±16.01）mg·L^-1和（239.67±6.51）n·mL^-1,而高强度(120r·min^-1)扰动下,上覆水中SS和PSMPs分别为（264.67±16.01）mg·L^-1和（239.67±6.51）n·mL^-1.在底泥中,PSMPs分别为（491.00±23.46）mg·L^-1和2.00n·mL^-1.且根据SEM-EDS分析,...     

基于铁阳极的生物阴极自养反硝化效能影响因素探究

利用微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)装置耦合零价铁脱氮和生物阴极,研发基于铁阳极的新型生物脱氮技术,可有效避免脱氮过程中外源有机物的添加,降低污水处理成本,减少二次污染.本文以MFC装置为平台,零价铁为阳极,附着生物膜的碳刷为阴极,组成零价铁自养反硝化装置.在控制变量的条件下,采用单因素试验法探究不同起始pH(5～9)、不同外接电阻(50～2000Ω)、不同阴极电导率(0～232g·L^-1)和不同起始基质浓度(42～800 mg·L^-1)对零价铁自养反硝化效能和MFC产电性能的影响.结果表明,以脱氮作为首要目标,产电作为次要目标时,零价铁生物自养反硝化体系最佳起始pH为7,最佳起始硝氮浓度为200 mg·L^-1,最佳阴极电导率为添加116 g·L^-1,最佳外接电阻为1000Ω.对自养反硝化效能影响因素的探究将有助于优化反应条件,探明碳阴极生物脱氮过程的主要干扰因素,提升生物自养反硝化技术效能.     

总微囊藻毒素免疫检测及其预处理方法研究

在验证广谱型微囊藻毒素酶联免疫分析试剂盒性能基础上,主要研究了基于我国与美国分别推荐的水样预处理方式所检测的地表水中微囊藻毒素浓度差异.结果表明：(1)酶联免疫分析试剂盒对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的检出限为0.04μg·L^-1,并在0.08～1.00μg·L^-1的浓度范围内表现出良好的线性检测范围;(2)基于我国与美国分别推荐的水样预处理方式,后者测得的微囊藻毒素浓度普遍高于前者(最大差值：前者未检出,后者为(0.25±0.01)μg·L^-1),且基于两者所测试的地表水样中的微囊藻毒素浓度均低于世界卫生组织(WHO)对饮用水中MC-LR所设定的残留限值;(3)酶联免疫分析试剂盒在对上述未检出水样进行加标检测时,回收率为80%～120%,变异系数低于16%,表明上述地表水中微囊藻毒素的检测结果具有较高的准确度.     

填埋场覆盖土微生物好氧/厌氧共代谢降解氯乙烯的特性、贡献度及微生态研究

填埋场已成为氯乙烯污染的重要来源,明晰覆盖层土壤中氯乙烯的降解特性及功能微生物群落组成对氯乙烯污染控制具有重要意义.基于填埋场覆盖土系统开展了典型氯乙烯的好氧/厌氧共代谢降解研究.结果显示,好氧和厌氧条件下CH₄均可发生降解,二氯乙烯（DCE）只能在好氧条件下被降解,净降解速率为50μg·h^-1·L^-1;三氯乙烯（TCE）可同时发生好氧共代谢和厌氧共代谢转化,净降解速率分别为38和5μg·h^-1·L^-1;四氯乙烯（PCE）只能发生厌氧共代谢,降解速率为0.77μg·h^-1·L^-1,发现好氧共代谢速率远高于厌氧共代谢速率.构建了覆盖层中氯乙烯的分布模型并评估了CH₄及氯乙烯好氧/厌氧共代谢贡献度,CH₄好氧和厌氧降解贡献度分别为59%～70%和30%～41%,TCE好氧和厌氧共代谢降解贡献度分别为73%和27%.对氯乙烯厌氧/好氧共代谢降解过程的微生物群落组成及潜在功能菌属进行了分析,发现好氧...     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

不同形态的砷水生生物基准探讨及在辽河流域的初步应用

有毒元素砷在我国各流域分布广泛,主要包括三价和五价两种价态,其毒性差别很大,目前我国缺乏本土的砷水质基准研究,而国外的砷水质基准多以总砷表示,科学性有待商榷.因此,本文分别搜集了三价砷、五价砷和总砷对我国本土水生生物的毒性数据,共获得三价砷12属12种,五价砷18种23属,以及总砷25属29种的合格数据.利用美国环保局推荐的物种敏感度排序法,通过数据分析得出,三价砷的急性和慢性基准阈值分别为84.26μg·L-1和56.55μg·L-1,五价砷的急性和慢性基准阈值分别为1171μg·L-1和633.3μg·L-1,总砷的急性和慢性基准阈值分别为264.4μg·L-1和150.7μg·L-1;总砷的基准阈值与美国现行砷基准值相当,而五价砷基准阈值与三价砷基准阈值体现出数量级的差异,因此,需要分价态考虑砷基准的制定.基于推算的砷基准阈值,用商值法评价了辽河流域枯水期总砷暴露的生态风险.检测结果表明,辽河的总砷暴露浓度范围在2.6~82.4μg·L-1之间,全部位点均无风险,但西辽河段上游支流两点位的砷浓度分别超出三价砷慢性基准阈值的1.20和1.45倍,表明可能存在潜在的砷暴露风险.