Cr6+生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.     

改性氢氧化镁制备及其去除地下水中Cr3+性能研究

氢氧化镁作为一种可缓慢释放OH-的碱,能使多数重金属离子转换为沉淀,而且不会引起太大的pH变化.但氢氧化镁难溶于水,在含水层中的迁移能力很差.若要用于地下水重金属污染修复,需要对氢氧化镁进行改性.因此,本文利用表面活性剂对氢氧化镁粉末进行改性,合成了氢氧化镁胶体,并对改性氢氧化镁的稳定性、粒度及其对Cr3+的稳定化效果进行了分析.结果表明,复配表面活性剂改性的氢氧化镁悬浮液稳定性好,粒径小,0.6~8.4μm的颗粒占82.41%.利用改性氢氧化镁对Cr3+污染地下水进行处理,其对Cr3+的去除机理主要为沉淀反应,氢氧化镁和Cr3+反应的质量比约为1.333∶1,氢氧化镁和初始Cr3+浓度对Cr3+的去除效果都有较大的影响.     

直流电场处理后隆线溞趋光性对Cr6+ 和Hg2+ 的响应

为了利用水溞趋光性更灵敏地检测水体中的有毒物质,试验以自主选育的、趋光性强的隆线溞(Daphnia carinata)单克隆为材料,研究了直流电场对水溞趋光性的影响和对重金属Cr6+和Hg2+的响应.结果表明,在直流电场中,随电场强度增大和处理时间延长,隆线溞的趋光性由正变负.其中,不影响趋光性的临界电场强度和处理时间分别是0.01 mA和5 min.用0.01 mA的直流电场处理隆线溞5 min后,隆线溞对Cr6+或Hg2+的趋光指数检测下限显著降低,Cr6+的检测下限浓度由56μg·L-1(未经电场处理)下降为32μg·L-1(电场处理),Hg2+的检测下限浓度由5.6μg·L-1(未经电场处理)下降为4.2μg·L-1(电场处理).说明适当的直流电场处理隆线溞后,能显著降低水溞趋光指数检测毒物的下限,扩大检测范围,提高监测灵敏度.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

Pb2+、Cr3+对煤基固废固化体性能及固化机理研究

该文以屯兰矿区煤矸石、兴能矸石电厂粉煤灰和脱硫石膏为主要原料制备煤基固废固化体,研究了Pb²⁺、Cr³⁺的掺量对固化体抗压强度和固化率的影响,借助XRD、SEM-EDS、FTIR等分析方法研究了煤基固废固化体对重金属的固化机理。结果表明：Pb²⁺、Cr³⁺的掺加对煤基固废固化体的抗压强度都有减弱作用,重金属一定程度上抑制了固废胶凝体系的水化进程,2种重金属共同作用时明显影响固化体的力学性能。煤基固废固化体能很好地实现对Pb²⁺、Cr³⁺的固化,28 d时固化率达到93.92%～98.49%。研究表明,Pb²⁺、Cr³⁺以晶格离子取代、离子交换和水化反应等多种方式参与了煤基固废胶凝水化体系反应,生成稳定的水合硅酸铅钙、氢氧化铅、钙铬榴石和氧化铬铝水合物等新相。     

藻类水体Cd2+毒性快速监测新方法研究

采用藻类生长抑制试验和光合活性抑制试验两种方法对蛋白核小球藻受不同浓度Cd2+胁迫作用下叶绿素浓度及藻活性荧光参数进行测量,依据Sigmoidal曲线拟合及单因素方差分析(one-way ANOVA)的方法对Cd2+不同胁迫时间下藻活性抑制率和96 h比生长率抑制率的相关性进行研究.结果表明,48、53、72、77和96 h的藻活性抑制率和96 h比生长率抑制率间具有较好的S函数关系(R2>0.95),因此可采用藻活性抑制率48 h-EC10和53 h-EC10来代替96 h的藻类半数比生长率抑制率EC50进行Cd2+藻类毒性实验评价.进一步分析了蛋白核小球藻受Cd2+胁迫48 h和53 h藻活性抑制率和Cd2+毒性当量的剂量-效应关系.该方法为实验室内单一Cd2+毒性的监测提供了一种快速有效的新方法,为水环境综合毒性预警提供了一种切实可行的方法依据.     

铬渣无害化解毒处置工作的实践与思考——以甘肃省为例

正铬渣是一种毒性较强、可致癌的重金属类危险废物,主要产生于化工(铬盐)、冶金(铬铁合金)、轻工(电镀、鞣革、染料、颜料、印刷)等生产过程。铬渣含0.5%~1.0%Cr6+,Cr6+具有强氧化性,对人体皮肤、粘膜、眼膜有局部刺激作用。铬渣中的Cr6+易溶于水,经长时间的风吹、日晒、雨淋,会造成周     

6种重金属的发光菌毒性效应及其海洋生物物种敏感度分析

以明亮发光杆菌(Photobacteriumphosphoreum)为受试生物,采用微孔板毒性测试法,测定6种重金属化合物的发光抑制毒性并对毒性数据进行非线性拟合和预测,结果表明ZnSO47H2O、K2Cr2O7、HgCl2、CdCl22.5H2O和Pb(NO3)25种重金属化合物的毒性作用关系均可以用Weibull模型有效描述,CuSO45H2O的毒性作用关系可用Logistic模型有效描述。几种重金属的毒性顺序为K2Cr2O7 CuSO45H2O CdCl2 Pb(NO3)2 ZnSO47H2O HgCl2。明亮发光杆菌对6种重金属离子的EC50值分布在由其它海洋生物毒性效应值拟合的物种敏感度分布模型范围内。与海洋鱼类、蚤类、贝类和虾蟹类相比,明亮发光杆菌对Cu2+的毒性灵敏度较差,但是对Cd2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+、Cr6+5种重金属离子的毒性灵敏度较高,多数海洋生物对6种重金属的毒性响应顺序与明亮发光杆菌一致,说明发光菌毒性测试法对于海洋环境重金属污染的生态毒理效应具有重要预测价值。     

Cd2+和Pb2+的单一和复合作用对菲律宾蛤仔的急性毒性效应研究

实验生态条件下采用半静态急性毒性实验的方法,比较研究了96 h内不同浓度Cd2+和Pb2+对菲律宾蛤仔(Rudi-tapes philippinarum)的急性毒性效应,分析了不同配比的两种重金属离子的复合作用对目标生物的影响。结果表明:(1)在单一污染物胁迫条件下,Cd2+、Pb2+对菲律宾蛤仔的96 h半数致死浓度LC50分别为4.740 mg/L和31.116 mg/L,其对应的安全质量浓度分别为0.677 mg/L、1.844 mg/L。Cd2+的毒性效应更强。(2)Cd2+和Pb2+的复合毒性效应表明:在所设定的不同浓度配比条件和实验时间下,Cd2+、Pb2+对目标生物均表现出明显的协同作用。     

3种重金属对蛋白核小球藻的联合毒性及机理

重金属污染日益严重,对人类具有潜在威胁。该文以绿藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为受试生物,3种典型重金属污染物镉(Cd)、铜(Cu)和铬(Cr)为研究对象,采用均匀设计射线法设计重金属三元混合物体系(Cd-Cu-Cr),应用时间毒性微板分析法系统考察3种重金属对蛋白核小球藻的单一毒性及联合毒性,并通过分析绿藻中叶绿素和蛋白质含量探讨3种重金属及其混合物的可能的毒性作用机理。结果表明:3种重金属对蛋白核小球藻的毒性均随着暴露时间的延长逐渐增强,呈现明显的时间依赖性;重金属处理后的蛋白核小球藻中叶绿素含量随暴露时间的延长不断减少,如在24～72 h时,Cd处理的蛋白核小球藻中的叶绿素减少率增长较快,后趋于稳定,而Cr和Cu处理后的绿藻在整个暴露时间内叶绿素减少率均增加;Cd和Cr处理后绿藻的蛋白质含量减少率随着暴露时间的延长快速增加,而Cu处理后的绿藻中蛋白质减少率在24～72 h趋于平缓,之后减少率迅速增加;5条混合物射线的毒性均为加和作用,即组分间没有发生明显的毒性相互作用;三元混合物在低浓度时对蛋白核小球藻具有促进生长作用,在高浓度时抑制其生长,即Hormesis现象;三元混合体系处理后的绿藻中叶绿素及蛋白质的含量与单一Cu处理后的变化规律相似,这表明混合物的毒性机制受单一组分的影响。     

INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd2+、Zn2+和Cr6+对活性污泥降解NH₄+-N和COD_Cr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况. 结果表明:重金属对活性污泥去除NH₄+-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH₄+-N去除率比COD_Cr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响. 通过NH₄+-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标. 对于Cd2+,INT-ETS活性的EC₅₀最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd2+抑制污泥活性的最佳指标;对于Zn2+和Cr6+,AUR的EC₅₀最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn2+和Cr6+抑制污泥活性的最佳指标. 由3种重金属的EC₅₀可以判断其毒性大小为Cd2+>Cr6+>Zn6+.      

常见重金属对费氏弧菌的生物毒性研究

以费氏弧菌作为毒性测试物种,研究Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+对费氏弧菌的生物毒性.同时,对相对发光强度和金属离子浓度进行线性回归后计算了EC50值(半数效应浓度值),并比较了该菌种对各金属化合物的敏感度差异.结果表明,发光菌的相对发光强度均与重金属离子浓度呈负相关,线性相关系数为0.8764~0.9730.Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+对费氏弧菌的EC50分别为0.045、0.181、0.300、0.117、0.614、23.000 mg/L,毒性大小依次为Hg2+ >Cd2+ >Pb2+ >Cu2+ >Zn2+ >Cr6+,可见Hg2+对费氏弧菌的毒性最大,但该发光菌对Cr6+的敏感性较小.     

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

生物炭负载纳米零价铁对污染土壤中铜钴镍铬的协同去除

合成了一种低成本、高效生物炭负载纳米零价铁的复合材料(ZVI-SM)并应用于铜、钴、镍、铬污染土壤的修复。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和金属吸附实验等方法,考察了不同碳化温度下制备的生物炭前驱体和生物炭复合材料对复合重金属污染修复的影响及去除作用机制。其中,吸附-还原后形成的FeCr₂O₄极大地降低了铬的毒性,同时提高了铜、钴、镍的去除率。Fe0的引入既提高了生物炭对重金属的吸附量,又解决了Cr(Ⅵ)毒性的问题;XPS的结果进一步阐明了生物炭可以作为电子传递介质,通过表面官能团得失电子与Fe0间形成强相互作用,增强了复合材料对多重金属离子的去除效果。除ZVI-SM500外,ZVI-SM100、300、400、700 4种材料对于铜、钴、镍、铬的去除率要远高于商用纳米Fe0和单纯的生物炭材料,表现为对铬和铜有较强的亲和力和反应性,均能在5 min内完全去除铜和铬,钴和镍也能在180 min内达到80%以上的去除率。在反应过程中存在显著的离子竞争效应:铬≥铜>钴>镍,这与金属离子的标准还原电位大小的趋势一致。土壤修复实验表明:ZNI-SM300用于污染土壤的修复,15 d后,Cr(Ⅵ)含量从480 mg/kg降至0.52 mg/kg,水溶态Cr总量从500 mg/kg降至1.2 mg/kg,两者的固定化效率均达到99%以上,并能达到完全去除水溶态的铜、钴、镍、Cr(Ⅵ)的效果。因此,以SM300为载体的纳米零价铁可作为复合重金属污染土壤修复的理想材料。     

粉煤灰处理Cr~(6+)废水的试验研究

利用电厂粉煤灰进行了处理含铬(VI)废水试验,探讨了粉煤灰投加量、pH值、接触时间、温度和含铬浓度等因素对除铬效果的影响。结果表明,在废水pH=10左右、Cr6+浓度<100mg/L,粉煤灰的用量140g/L时,在常温下吸附处理2h,对铬的去除率可达到72%以上。粉煤灰吸附处理含铬废水符合Freundlich等温式,以物理吸附为主。对于低浓度含铬(VI)的废水,处理后可达标排放。     

Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+和Se4+对褶牡蛎急性毒性效应研究

金属污染对水生底栖滤食性动物的危害,一直是普遍关注的水产养殖及水产品安全性热点问题之一。本文采用半静态法研究了Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+对褶牡蛎(Crassostrea plicatul)的急性毒性效应(LC50)。结果表明,Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+对褶牡蛎48 h- LC50分别为1447.00、28.16、12.25、1098.00、22.89 mg/L;72h- LC50分别为231.62、12.24、4.23、539.02、9.12 mg/L;96 h- LC50分别为81.84、8.83、2.59、378.06、4.10 mg/L,安全浓度(SC)分别为0.81、0.08、0.03、3.78、0.04 mg/L,五种金属对褶牡蛎的毒性依次为:Cu2+ Se4+ Cd2+ Zn2+ Cr6+,其中褶牡蛎对Cd2+、Zn2+、Cr6+耐受性较强,分别为渔业水质标准(GB11607-89)的17.60、37.81、8.18倍。     

Damage to DNA of effective microorganisms by heavy metals: Impact on wastewater treatment

The research is to test the damage to DNA of effective microorganisms(EMs)by heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+, Pb2+,and Zn2+,as well as the effects of EM bacteria on wastewater treatment capability when their DNA is damaged.The approach applied in this study is to test with COMET assay the damage of EM DNA in wastewater with different concentrations of heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,as well as the effects of EM treated with As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,and Zn2+ on COD degradin...     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

电镀废水的铬污染特征及调控

以广东省潮州市彩塘不锈钢电镀区的水体为例,研究了电镀废水、底泥的Cr分布特征和基本特性,并针对废水基本特性,采用FeSO4进行调控,探讨如何将Cr6+转化Cr3+以及除去废水中Cr的途径。电镀废水中的总Cr和Cr6+分别为57.3mg/L、42.4mg/L,远远超过了电镀废水排放标准37、83倍,导致河流水体Cr6+超过环境质量标准。电镀废水具有低pH值和高电导率。电镀区底泥Cr大大超过背景值,底泥中的Cr残渣态含量最高,其次是氧化态、还原态,可溶态和碳酸盐态含量低,说明了底泥存在潜在危害性。FeSO4能有效地将Cr6+还原为Cr3+,Fe2+/Cr6+摩尔比为4具有很好转化效率,还原充分后将pH值调至9,对Cr3+具有最好的沉淀效果,通过该途径有效除去废水的Cr。     

重金属胁迫对三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用调制式叶绿素荧光仪研究了不同浓度的重金属Cu2+、Zn2+、Cd2+胁迫不同时间(24、48、72和96 h)后,三角褐指藻叶绿素荧光特性的变化情况.测定的主要参数有:光系统II(PSII)的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、PSII的实际光能转化效率(Yield=ΦPSII)、相对光合电子传递效率(rETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ).研究结果表明,重金属(Cu2+、Zn2+、Cd2+)胁迫下三角褐指藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、rETR和qP均明显降低,并且随着重金属离子浓度的增加,胁迫时间的延长,下降幅度逐步增大;NPQ先上升后下降或者逐渐上升;细胞密度和叶绿素含量也显著降低.对3种重金属离子的半抑制浓度(EC50)的计算结果表明,3种重金属毒性大小顺序为Cd2+> Cu2+> Zn2+.