雪中有机污染物光解作用研究进展

由于雪是一种多孔、分散介质,光可以穿透表层几十厘米厚的积雪,这使得雪具有显著的光化学活性.并且,相对于物理作用和微生物作用,光化学作用受温度影响较小,因此,成为雪中有机污染物迁移转化的主要途径,对有机污染物的环境归趋及其生态风险具有重要影响.最近十几年来,雪光化学引起了研究者的关注.本文介绍了雪的组成、结构和基本性质,列举了目前已经在雪中检测到的有机污染物,综述了雪中这些有机物光解作用的最新研究进展,深入分析了雪中有机物光解机理,并提出目前雪光化学研究中存在的问题和挑战.     

光催化降解对抗生素藻类毒性效应影响研究进展

抗生素滥用带来环境中残留抗生素及其抗性基因的问题,近年来已成为全球关注的热点问题.光催化氧化技术是当前研究领域广泛采用的有效降解水环境中残留抗生素的热门方法;但光催化氧化无法使水环境中抗生素完全矿化,存在生态风险,探明光催化降解抗生素对其藻类毒理效应影响及内在机制,对研发高效、安全的光催化技术具有重要意义.本文在总结水...     

水环境中抗生素的光降解研究进展

抗生素的大量使用已经成为了全球环境问题.由于其在环境水体中难以被微生物降解,且能导致细菌抗药性越来越受到关注.光降解是污染物在水环境中非常重要的非生物降解途径.本文介绍了水环境中抗生素的直接、间接和自敏化光降解动力学,着重阐述了抗生素的光降解过程的影响因素、降解产物和可能降解途径等最新研究成果,指出抗生素光降解产物的分离提取与结构鉴定,以及预测抗生素降解过程的动力学模型构建将成为今后主要的研究方向和趋势.     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

中国地表水环境中药物与个人护理品生态风险评价的研究进展

药物与个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)作为一类与人们生产生活联系最为紧密的新型污染物在水环境中广泛检出,PPCPs在水环境中能够痕量存在,并在生物体内富集转化,对水生生态系统产生潜在的不利影响,其对水环境安全构成的潜在风险受到普遍关注.本文主要综述了我国地表水环境中PPCPs对生态环境的影响及生态风险评价的方法,分析了我国对水环境中PPCPs研究中存在的不足,提出了应对PPCPs风险评价的对策及建议.     

我国水环境中抗生素赋存、归趋及风险评估研究进展

近年来,抗生素药物在医疗和畜禽养殖业中大量使用,并通过废水、排泄物等方式进入水环境,对人体和生态环境造成潜在威胁.本文对我国抗生素的使用及环境污染状况进行了概述,总结了我国水环境中抗生素浓度多处于ng·L~(-1)级,且呈现出北高南低、东高西低的分布特征.分析了水环境中抗生素的迁移转化途径及其生物毒性,渤海湾、海河及小清河抗生素风险熵值高于100,生态风险较高.最后,结合水环境中抗生素危害,提出了现阶段抗生素研究建议.     

水环境中微塑料的迁移及其与有机污染物的复合毒性效应研究进展

水环境中的微塑料（MPs）通过吸附和解吸与共存的有机污染物（OPs）相互作用,影响污染物的迁移转化、生物积累、毒性效应等环境行为.因此,MPs和OPs的生态效应需从它们之间的相互作用角度综合考虑.本文在查阅近几年相关文献的基础上,重点阐述了水环境中MPs的环境行为及其对OPs迁移转化的影响,讨论了MPs的生态风险及其与OPs的复合毒性效应的影响因素,并得出如下规律：MPs和OPs的特性,如MPs的表面极性和OPs的疏水性决定了MPs作为OPs载体的有效性;MPs的粒径、表面特性、表面生物膜等理化性质影响了水环境中OPs的迁移转化途径和复合物MPsOPs的毒性效应.本文以期为进一步评估MPs的环境行为和生态风险提供有益的参考,并为准确评估MPs及其相关OPs的环境风险提出了建议.     

基于物种敏感度分布及相平衡理论的汾河流域磺胺类抗生素生态风险阈值研究

磺胺素类抗生素(SAs)广泛应用于医疗、畜禽养殖等领域。但过量的SAs通过多种方式最终进入流域水体和沉积物中,对流域生态系统带来潜在的风险。预测无效应浓度(PNEC)可以作为评估污染物潜在生态风险的阈值,因此确定水体和沉积物中SAs的PNEC是风险评估的关键。本研究以黄河支流——汾河流域为研究区,通过采集水体和沉积物的样品,发现水体中SAs的磺胺甲恶唑(SMX)含量最高,均值为73.6 ng·L^-1,而磺胺醋酰(SAAM)检出率最高,高达100%。沉积物中仅检出了2种SAs类抗生素,为磺胺醋酰(SAAM)和磺胺喹恶啉(SQX),但检出频率却高达100%。基于物种敏感度分布(SSD)得到水体中SAs的生态风险阈值为3.40～440μg·L^-1。在此基础上,基于水-沉积物密度、体积比等参数,采用相平衡理论(EqP)进一步得到了沉积物中SAs的生态风险阈值为0.065～75.5 mg·kg^-1。基于确定的生态风险阈值,对汾河流域SAs现状进行风险评估,结果表明仅水体中的甲氧苄啶(TMP)的风险商(RQ)均值为0.014,存在一...     

抗生素对微生物的联合与低剂量毒性研究进展

目前抗生素已成为一类不可忽视的环境污染物,它在环境中呈"混合-持久-低剂量"的暴露特征。因此,研究抗生素毒性效应,特别是它的联合毒性以及低剂量下毒性兴奋效应,对抗生素污染物生态风险的评价极其重要。以抗生素联合毒性的研究进展为主线,重点概述了抗生素二元混合物的急性和慢性联合毒性研究,指出了抗生素混合物间存在相互作用,它们的联合毒性并非表现为简单的加和或独立效应,且抗生素急性-慢性联合表现出的毒性效应也存在差异;发现了不仅单一抗生素具有Hormesis效应,低剂量抗生素二元混合物也具有Hormesis作用。但目前低剂量抗生素二元混合物对微生物的毒性兴奋效应研究较少,其毒性兴奋效应的预测和评价还有待进一步完善,以期为环境中抗生素的联合生态研究和风险评价提供理论依据。     

高铁酸钾氧化降解新兴有机污染物的研究进展

新兴有机污染物在传统的污水处理厂处理过程中难以完全去除,如果进入到水环境中,不仅影响水质,而且对水生态系统和人类健康具有潜在的风险.高铁酸钾在水处理领域被称为环境友好型的多功能水处理剂,其氧化降解新兴有机污染物的研究备受关注.本文详细介绍了高铁酸钾的结构和性质,重点论述了高铁酸钾与新兴有机污染物的反应机制,如:化学反应动力学、线性自由能关系、反应副产物及其毒性变化,并对未来的研究方向与发展趋势进行了展望.     

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.     

水体中微污染磺胺嘧啶光催化降解行为

抗生素在人体健康和畜牧业生产中起到了积极的作用,但是未被完全吸收和利用的抗生素或其代谢物将通过尿液、粪便排泄等途径进入水体,对水环境的生态安全性及人体健康构成威胁,因而,痕量抗生素在环境中的出现及其潜在危害引起了越来越多的关注.对使用较为广泛的广谱抗菌剂磺胺嘧啶(SDZ)在水中的光催化氧化降解行为进行研究,探讨了反应过程中光照、TiO2的用量、反应起始pH、SDZ的初始质量浓度、反应时间等因素对SDZ降解效率的影响.研究结果表明,SDZ降解符合一级动力学规律,当pH=6.7、SDZ初始质量浓度为2.O mg·L-1、TiO2用量为80 mg·L-1、反应时间为60 min时,SDZ的降解率达到99.9%.结果表明,UV-TiO2光催化氧化能够有效降解水中的磺胺类微污染物.     

磺胺与群体感应抑制剂对费氏弧菌发光和生长联合毒性效应对比研究

抗生素类药物在广泛应用的同时,也带来了细菌耐药性问题。因此,越来越多的抗生素替代品如群体感应抑制剂(QSIs)被研究和应用,在未来二者可能共存于环境之中。为了对它们混合物联合毒性评价进行系统的研究,本文选择费氏弧菌(Vibrio fischeri,V.fischeri)为受试生物,测定了5种磺胺类抗生素(SAs)与6种QSIs对V.fischeri的发光强度(HV)和生长量(OD600)的联合毒性作用,初步探讨了SAs与QSIs对V.fischeri发光联合毒性和生长联合毒性差异的原因。结果表明:SAs与QSIs联合作用于V.fischeri时,对发光的联合毒性表现为拮抗,对生长的联合毒性表现为拮抗或加和,且TUHVTUOD。这可能是由于QSIs对V.fischeri的发光的抑制作用可以削弱SAs对发光的促进作用,而SAs与QSIs对V.fischeri的生长都表现出抑制作用,两者没有互相削弱作用。同时,基于分子对接和回归分析法的研究表明了靶蛋白上结合的化合物有效浓度不同也可能是造成SAs与QSIs联合作用于V.fischeri时TUHVTUOD的主要原因。该研究可以为抗生素与QSIs联合暴露的生态风险评价提供借鉴。     

二氧化氯对典型磺胺类抗生素的降解机制

磺胺类药物(sulfonamides,SAs)是十分常见且应用广泛的一类抗生素,由其引起的生态环境风险备受关注.本文研究了典型磺胺类药物磺胺醋酰(sulfacetamide,SFA)及磺胺噻唑(sulfathiazole,STZ)与二氧化氯(ClO_2)的反应机制及影响因素.结果表明,SFA及STZ与ClO_2的反应符合二级动力学模型,在pH 5.0和25℃条件下,反应二级速率常数分别为505.35 L·(mol·s)-1及1382.85 L·(mol·s)~(-1).温度、pH及水质条件等因素均对反应过程存在影响.SFA及STZ与ClO_2的反应机制受ClO_2投加量影响,在ClO_2过量时([ClO_2]∶[SAs]≥5),SAs得到一定程度的矿化,SFA及STZ与ClO_2的反应产物主要为乳酸、草酸及富马酸等有机酸;在ClO_2浓度较低时([ClO_2]∶[SAs]≤3),SAs与ClO_2发生亲电取代反应,生成毒性较强的氯代产物.     

模拟日光照射下水环境中普萘洛尔的光化学行为

为了解普萘洛尔(PRO)在自然水体中的光化学行为及影响因素,采用350 W氙灯模拟日光(λ290 nm),研究了不同初始浓度、初始p H、无机离子、低分子量有机酸共存条件下PRO的光解过程及机制.结果表明,PRO的光解遵循准一级反应动力学,光解速率常数(k)随初始浓度的增加而升高,两者呈显著正相关关系(R20.95).光解过程包括了激发三重态PRO(3PRO*)参与的直接光解,以及羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)参与的自敏化光解,以直接光解过程为主.随着溶液初始p H的升高,PRO的光解加快.共存无机阴、阳离子均抑制PRO的光解,抑制率随阳离子价态升高而增加.羧酸抑制PRO的光解,抑制能力与羧基、烷基和羟基数目相关.     

机器学习在抗生素的鉴定识别、微生物作用机制以及去除效果评估中的应用研究进展

抗生素在医疗卫生、养殖业等领域的广泛应用导致其随着医疗废弃物、废水等进入到自然环境并对人体健康和生态环境造成不利影响,而系统分析环境中残留抗生素的种类、明确其与微生物的作用机制以及开展不同处理方法的效果分析,对于准确评估抗生素的风险和控制其不利影响具有重要意义.作为一种辅助手段,机器学习算法在大量数据解析的基础上可进行结果评估和预测,因此可高效、低成本分析环境污染物的行为特征.基于此,本文综述了机器学习算法在抗生素鉴定识别、微生物作用机制和去除效果评估预测方面的应用现状,并概括了不同算法的应用特点和局限性.鉴于机器学习当前在抗生素研究中的重要作用,为其未来研究方向和发展提出展望,如在其它新兴污染物的环境行为、效应及控制等方面的应用.     

水体中抗生素污染现状及其对氮转化过程的影响研究进展

近年来，抗生素引起的环境污染和生态风险备受关注.作为抗生素最重要的归宿地之一，自然水体中的抗生素污染日益加剧.逐渐累积的抗生素给水生生态系统带来风险，并会改变微生物群落的结构和功能，已成为水体中物质循环过程的重要影响因子.该文总结了我国河流和湖泊中抗生素的污染现状及其对水生生态系统产生的风险，综述了抗生素对水体中微生物群落以及硝化、反硝化和厌氧氨氧化等氮转化过程的影响.我国主要河流和湖泊中均有抗生素检出，类型包括磺胺类、四环素类、喹诺酮类和大环内酯类等，不同水体中抗生素的污染类型及浓度差异显著.目前，有关抗生素给水生生态系统造成的生态风险和对微生物群落的影响研究较多，而抗生素抗性基因在水环境中的传播扩散机制还需要更全面和深入的探索.抗生素可以通过改变氮循环功能微生物、酶活性和功能基因等影响水体中氮转化过程.对反硝化过程主要表现为抑制作用，对硝化过程的影响与其浓度和类型有关，而对厌氧氨氧化和硝酸盐异化还原为铵过程的影响研究相对匮乏.后续研究中还应探索水动力，盐度，水深和氧化还原梯度等典型水环境条件下，氮转化过程对抗生素的响应，为全面揭示抗生素对水体氮转化过程的影响提供依据.     

三氯生光降解动力学过程及其光降解产物生物毒性评价

光化学降解是药品及个人护理用品(PPCPs)在环境中转化归趋的重要途径之一,同时光解过程对该类化合物的生态毒性产生重要影响。本研究以抗菌药物三氯生为模型化合物,研究在紫外光照射下,三氯生初始浓度、腐殖酸含量、pH、光强对其光降解动力学的复合影响。采用发光细菌、羊角月牙藻2个不同营养级生物的毒性响应变化评价三氯生母体化合物及光降解过程中毒性变化。研究表明:三氯生光降解遵循准一级反应动力学。初始浓度为10μmol·L~(-1)、腐殖酸含量为0 mg·L~(-1),初始p H值为11、光强为0.44 m W·cm-2时,该光化学降解反应体系三氯生有最高的反应速率和降解效率。三氯生光降解过程中产生了对受试生物有较高抑制作用的中间产物,随着光降解时间的延长,光降解中间产物的毒性逐渐降低,在光降解30 min后无显著毒性。     

海洋环境中抗生素存在与环境行为研究进展

由于抗生素的频繁使用和排放，抗生素不断排放进入水环境，表现为“持续存在”的状态，对生态环境系统造成长期、持续的环境风险，由此导致的环境污染和细菌耐药性是我国及全球都亟待解决的重大环境问题.抗生素持久性的选择压力会产生抗生素抗性基因（antibiotic resistant genes,ARGs），其在环境中的持久性残留，在菌群间的迁移、传播和扩增，比抗生素残留本身对生态环境的危害更大.随着海洋资源与环境的持续开发与利用，海洋正逐步成为抗生素和ARGs的重要储存库，海洋环境中的抗生素和ARGs对海洋生态环境和公众健康的威胁同样不容忽视.本文对海洋环境中抗生素的来源、赋存、迁移转化和生态风险等研究进行分析梳理，对海洋环境中ARGs的环境行为进行综述，以期为海洋环境中抗生素和ARGs环境行为和风险评估研究提供参考，最后对相关研究的发展趋势进行了展望.     

水中甲苯、对二甲苯磁化-光解耦合过程动力学研究

以甲苯、对二甲苯两种典型苯系污染物为研究对象 ,对其在水中的紫外光解(UV)、磁化 紫外光解 (PM UV)进行了过程动力学比较研究 ,结果证实高强度永久磁场 ( >0 1T)有促进光解的效应 ,并阐述了磁场通过影响污染物光解时 ,自由基对系间跃迁速度的变化而影响反应速度的作用机理 .