邻苯二甲酸酯降解细菌的多样性、降解机理及环境应用

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)是一类对人体内分泌系统有干扰作用的持续性有机污染物(persistent organic pol utants,POPs)。PAEs在环境介质如水体、底泥和土壤中长期赋存会对生物体产生毒害效应,其分布广、浓度高和难降解等特点是限制有效环境治理的主要因素。作为环境的重要组成部分,微生物对污染物有很强的适应能力和高效的降解能力,这为PAEs的生物修复提供了可能。与物理化学修复法相比,微生物修复技术具有可控性强、修复面广和灵活性高等优势。本文综述了已报道的大部分PAEs降解细菌的种类及其代谢机制,并分析了其在PAEs污染水体和土壤修复中的应用现状与前景,以期为PAEs环境行为与生物修复研究提供参考。     

典型全氟烷基酸的光/电催化降解：性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfo nates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极...     

水环境中尼泊金酯类防腐剂的赋存及生物降解研究进展

尼泊金酯类防腐剂(parabens)具有潜在内分泌干扰效应,近年来开始受到环境学者关注.这类化合物使用广泛且具有亲脂性,易通过污水排放进入水体/沉积物体系.本文综述了parabens在水环境中的赋存特征,以及在水环境中的生物降解转化行为,并对今后研究趋势进行了展望.国内外最新文献总结表明,parabens在水环境介质中分布广泛,检出率高,母体化合物虽然可以被生物降解,但在污水处理系统中仍不能被完全去除,尤其parabens卤代转化产物的半衰期及潜在毒性不容忽视.此外,对于parabens在水体/沉积物中好氧及厌氧降解过程中的功能微生物鉴定及群落结构分析还有待深入揭示.因此利用功能微生物开发出污水中尼泊金酯类防腐剂高效痕量去除工艺将是今后研究主要方向,后续研究工作的开展将为今后针对水体/沉积物中这类痕量污染物利用微生物群落进行污染场地原位修复提供基础科学依据.     

邻苯二甲酸酯的环境污染和生态行为及毒理效应研究进展

邻苯二甲酸酯作为产品改性剂被广泛应用于食品包装、建筑板材、医疗器械等产品中,由于PAEs与塑料分子难以形成强力的共价结合,造成其不断泄露至脂溶性环境中,在基质接触和食物网传递作用下,PAEs被各种生物体蓄积并表现出一定的内分泌干扰效应。文章以PAEs的物化性质及其在大气、水体、土壤中的污染现状为研究基础,介绍了PAEs的生物体蓄积水平与代谢路径,并分别从水解、光解及生物降解3个角度展示了PAEs的环境降解过程与机理;此外,结合实验室报道及社会调查,深入探讨了PAEs的环境激素效应,"致癌、致畸、致突变"效应,酶与激素毒性;最后,基于当前PAEs在毒理分析、降解途径及环境暴露统计研究上的不足,指出需进一步进行复杂食物链毒性积累与放大研究,发展PAEs的生物治理与削减技术以及进行PAEs环境暴露水平调查,确定全面合理的环境标准限值。     

过氧化物酶催化去除水体中酚类内分泌干扰物的研究进展

内分泌干扰物(EDCs)会干扰生物体的内分泌系统从而对人类、野生动物以及水生生物产生负面影响,这一问题已经引起了人们的广泛关注.广泛分布于自然环境中的辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP),具有较强的催化氧化能力,能够催化去除雌激素、双酚A等多种具有内分泌干扰效应的污染物.本文在介绍辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP)两种过氧化物酶的相关性质和催化氧化机理的基础上,从污染物结构与其催化去除效率关系的角度综述了过氧化物酶去除具有内分泌干扰效应的污染物的研究进展.为污水处理过程中过氧化物酶用于去除内分泌干扰物提供依据,并展望了其未来的发展方向.     

黄浦江表层水体中邻苯二甲酸酯的分布特征及风险评价

邻苯二甲酸酯(PAEs)是广泛存在的环境污染物之一. 1977年美国国家环保局将6种PAEs列为优先控制的有毒污染物, 1997年世界野生动物基金会(WWF)将8种PAEs列为环境激素类物质.     

废水中苯并噻唑类化合物的污染行为与控制原理分析

苯并噻唑类化合物(BTs)是广泛使用的工业添加剂,具有持久性和生物毒性,属于微量新兴污染物,近年来在环境领域受到了越来越多的关注.本文对已有的BTs污染相关文献进行了较为全面系统的归纳.首先介绍了BTs在橡胶、制革、制药等行业中的应用与排放情况,分析了BTs的化学结构特点、内分泌干扰性与微生物抑制作用,对其相分配与生物富集数据进行了总结.其次介绍了BTs在工业产品、工业废水、市政污水、城市径流和天然水体中的分布情况,及其在环境中的污染迁移行为.再次着重介绍了含BTs废水的各种生物处理技术和高级氧化技术,阐述了BTs对微生物及污水生物处理系统的影响,BTs在活性污泥系统和膜生物反应器中的降解情况,以及生物强化与电化学强化手段;对O_3、H_2O_2、UV、芬顿、光催化、电离辐射等高级氧化体系处理BTs废水的原理、效果、条件参数和动力学等方面进行了较为深入的讨论.通过分析文献中报道的BTs降解产物数据,总结了BTs污染物的生物及化学转化途径.最后,分析了BTs污染控制技术目前存在的问题,并对未来的研究重点和发展方向提出了建议.     

热活化过硫酸钠氧化去除水中邻苯二甲酸酯

邻苯二甲酸酯(PAEs)主要用作塑料产品制造和加工的增塑剂,是全球关注的新兴污染物之一.本研究以邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为目标污染物,研究了在不同污染物初始浓度、过硫酸钠活化温度及浓度、助溶剂添加量对过硫酸钠氧化去除水中邻苯二甲酸酯的影响及机理.结果表明,在实验条件下,邻苯二甲酸酯初始浓度与去除率呈反比,反应温度、过硫酸钠浓度和pH与邻苯二甲酸酯的去除率呈正比.在80℃,过硫酸钠浓度为84 mmol·L^-1,助溶剂的添加量为30%时,DBP的降解率达到了100%,DEHP的降解率达到了92.8%. GC/MS分析表明,在高温活化过硫酸钠的条件下,邻苯二甲酸和邻苯二甲酸酐是DBP降解的主要产物,脱烷基化和羟基化是DBP降解的主要机理.本研究为过硫酸钠去除环境介质中的邻苯二甲酸酯提供了理论和实践依据.     

邻苯二甲酸酯类增塑剂的体外细胞毒性评价

邻苯二甲酸酯(Phthalate esters, PAEs)是环境介质中的一类典型的有机污染物。已有研究表明,PAEs具有明显的内分泌干扰毒性,并会对动物和人体的生殖发育与神经系统造成损伤。体外细胞评价模型因具有高通量、测试周期短、成本低和毒性效应易于探明等技术优点,被广泛应用到PAEs毒理学效应的研究中。本文从内分泌干扰毒性、胚胎发育毒性、神经毒性、免疫毒性、遗传毒性以及致癌作用等方面,对PAEs的一些体外细胞毒性评价模型进行了分类和总结,并对其相应的研究进展进行了综述。本文旨在为体外细胞毒性评价模型的有效利用提供借鉴,并对PAEs毒性作用机制的深入研究提供思路和依据。     

水力空化(HC)联合高级氧化技术去除典型手性药物的研究进展

普通药物中大部分是具有一对对映异构体手性结构的手性药物(CDs),且CDs作为一种新型微污染物在水体中被频繁发现.该药物因其种类和组成的不同,内部的对映异构体可能会表现出特异性,如体现在毒性、与蛋白质结合吸收以及在河流中自然衰减率等方面.而高级氧化法(AOPs),如空化(水力空化和声空化)、Fenton法和光催化法等技术手段,在去除CDs方面已表现出较大潜力.本研究基于对映体结构,全面梳理了CDs的性质、来源及对人类健康的影响,拟探究水环境中典型CDs的手性反转和药理学立体选择性特征,并归纳了水力空化方法联合AOP技术对萘普生、布洛芬等典型CDs去除效果特点,重点讨论了该方法作用机理与其利弊,探究最优适用条件,最终归纳出目前CDs分离分析技术的瓶颈及未来环境中CDs去除技术的研究趋势.     

活化过氧乙酸技术去除水体有机污染物研究进展

过氧乙酸(peracetic acid,PAA)是一种广谱、高效、环保型消毒剂.近年来,基于活化过氧乙酸的高级氧化技术由于适用pH范围广、产生毒副产物少及具备一定剩余消毒能力等优点在水体有机污染物去除方面受到了越来越多的关注.本文介绍了PAA的性质,综述了活化PAA技术去除水体有机污染物的基本原理及研究现状,分析了活化PAA技术去除有机污染物的主要影响因素(pH及水质组分).最后提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向,以期为开发可实际应用于饮用水/污水深度处理的活化PAA技术提供借鉴.     

高级氧化技术去除水中碘代X射线造影剂研究进展

碘代X射线造影剂在医学上的大量使用导致其在水环境中普遍存在,对生态系统和人体健康构成巨大威胁.传统的污水处理技术对碘代X射线造影剂去除效果不佳,应用高级氧化技术去除水中碘代X射线造影剂成为研究热点.本文系统分析了水环境中碘代X射线造影剂的理化性质、来源、危害及污染现状.综述了声化学氧化、光催化、过硫酸盐活化、芬顿和电化...     

邻苯二甲酸酯类对水生食物链的影响研究进展

邻苯二甲酸酯类(PAEs)增塑剂被普遍用于塑料制品中,在大气、水等环境中广泛存在,其潜在危害受到关注。水环境中的PAEs,从藻类等初级生产者吸收,到浮游动物、游泳动物等通过鳃和皮肤直接接触或捕食摄取,在水生生物之间转化和传递。笔者总结了PAEs在水生食物链中不同营养级生物体的含量,分析了PAEs在食物链中富集和转化的影响因素(辛醇-水分配系数Kow、代谢转化、生长阶段等)。目前的研究表明PAEs可能在食物链中传递,最终在较高营养级生物体中富集。同时总结了5种PAEs(邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酯丁苄酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯和邻苯二甲酸二甲酯)对水生生物的毒性效应的研究进展,已有研究表明PAEs对藻类的细胞器和抗氧化体系,对鱼类的生殖系统、内分泌系统和抗氧化体系都有一定程度损伤。PAEs在食物链中传递和富集现象的存在会对高营养级水生生物产生潜在危害。针对目前PAEs在食物链中传递的研究数量较少、结构简单等问题,对未来研究方向做了简要分析和展望。     

Photocatalytic degradation of phenol in water using TiO2 and ZnO

Photocatalytic degradation of chemical pollutants in water was investigated using semiconductor oxide catalysts, zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) and phenol as the substrate. Influence of various parameters such as characteristics of the catalyst, irradiation time, substrate and catalyst concentrations, pH etc. has been studied and optimum conditions for the complete degradation of phenol in water have been identified. In terms of activity and durability TiO2 is far superior to ZnO. Mixing ZnO with TiO2 does not affect its activity significantly. The process is especially relevant in view of its potential for the treatment of wastewater containing pollutants, using solar radiation as the energy source.     

Occurrence of bisphenol A in surface and drinking waters and its physicochemical removal technologies

Bisphenol A (BPA), an endocrine disrupting compound, has caused wide public concerns due to its wide occurrence in environment and harmful effects. BPA has been detected in many surface waters and drinking water with the maximum concentrations up to tens of μg·L^-1. The physicochemical technology options in eliminating BPA can be divided into four categories: oxidation, advanced oxidation, adsorption and membrane filtration. Each removal option has its own limitation and merits in removing BPA. Oxidation and advanced oxidation generally can remove BPA efficiently while they also have some drawbacks, such as high cost, the generation of a variety of transformation products that are even more toxic than the parent compound and difficult to be mineralized. Only few advanced oxidation methods have been reported to be able to mineralize BPA completely. Therefore, it is important not only to identify the major initial transformation products but also to assess their estrogenic activity relative to the parent compounds when oxidation methods are employed to remove BPA. Without formation of harmful by-products, physical separation methods such as activated carbon adsorption and membrane processes are able to remove BPA in water effluents and thus have potential as BPA removal technologies. However, the necessary regeneration of activated carbon and the low BPA removal efficiency when the membrane became saturated may limit the application of activated carbon adsorption and membrane processes for BPA removal. Hybrid processes, e.g. combining adsorption and biologic process or combining membrane and oxidation process, which can achieve simultaneous physical separation and degradation of BPA, will be highly preferred in future.     

Recent advances in the electrochemical oxidation water treatment: Spotlight on byproduct control

• Byproduct formation mechanisms during electrochemical oxidation water treatment. • Control byproduct formation by quenchers. • Process optimization to suppress byproduct formation. Electrochemical oxidation (EO) is a promising technique for decentralized wastewater treatment, owing to its modular design, high efficiency, and ease of automation and transportation. The catalytic destruction of recalcitrant, non-biodegradable pollutants (per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS), pharmaceuticals, and personal care products (PPCPs), pesticides, etc.) is an appropriate niche for EO. EO can be more effective than homogeneous advanced oxidation processes for the degradation of recalcitrant chemicals inert to radical-mediated oxidation, because the potential of the anode can be made much higher than that of hydroxyl radicals (E_OH = 2.7 V vs. NHE), forcing the direct transfer of electrons from pollutants to electrodes. Unfortunately, at such high anodic potential, chloride ions, which are ubiquitous in natural water systems, will be readily oxidized to chlorine and perchlorate. Perchlorate is a to-be-regulated byproduct, and chlorine can react with matrix organics to produce organic halogen compounds. In the past ten years, novel electrode materials and processes have been developed. However, spotlights were rarely focused on the control of byproduct formation during EO processes in a real-world context. When we use EO techniques to eliminate target contaminants with concentrations at μg/L-levels, byproducts at mg/L-levels might be produced. Is it a good trade-off? Is it possible to inhibit byproduct formation without compromising the performance of EO? In this mini-review, we will summarize the recent advances and provide perspectives to address the above questions.     

大气化学污染的植物净化研究进展

大气污染是人类面临的严重环境问题之一,植物除了可以监测大气的化学污染外,在近地表大气污染物的清除中起着重要作用。利用植物净化大气化学污染是一种经济、有效、非破坏型的环境污染修复方式,植物净化污染大气的思想及其技术对城市园林绿化、环境规划和生态环境建设等具有直接的指导意义和应用价值。文章简要介绍了大气化学污染植物净化的机理,综述了近年来利用植物净化大气无机污染物和有机污染物的研究成果,并展望了今后需要进一步研究的领域。植物净化化学性大气污染的主要过程是持留和去除:持留过程涉及植物截获、吸附和滞留等,去除过程包括植物吸收、降解、转化、同化和超同化等。利用生物学、化学、农学、土壤科学和环境科学等多学科交叉,筛选高效的净化植物、研究污染物在植物体内的转化机理和影响净化效果的因素、开发联合修复技术、培育转基因净化植物等是未来研究的主要方向。     

环境内分泌干扰物——邻苯二甲酸酯的生物降解研究进展

邻苯二甲酸酯是一类重要的合成有机物.主要用作增塑剂来提高塑料树脂的机械性能尤其是柔韧性.近年来,由于在全球范同内的广泛使用,在环境中的普遍存在,以及其内分泌干扰毒性,邻苯二甲酸酯受到了人们越来越多的关注.微生物降解被认为是邻苯二甲酸酯完全矿化的主要途径.邻苯二甲酸酯的降解机制与途径已经在细菌中得到广泛的研究,但是在真菌领域的报道还很少见.本文主要概述了邻苯二甲酸酯的环境污染现状,介绍了其对人和动物的健康危害,并且综述了邻苯二甲酸酯微生物降解的研究进展,包括降解菌的种类、降解的代谢途径及相应的分子机制,以及真菌对邻苯二甲酸酯的降解研究等.     

Treatment of organic pollutants by homogeneous and heterogeneous Fenton reaction processes

Nowadays, the water ecosystem is being polluted due to the rapid industrialization and massive use of antibiotics, fertilizers, cosmetics, paints, and other chemicals. Chemical oxidation is one of the most applied processes to degrade contaminants in water. However, chemicals are often unable to completely mineralize the pollutants. Enhanced pollutant degradation can be achieved by Fenton reaction and related processes. As a consequence, Fenton reactions have received great attention in the treatment of domestic and industrial wastewater effluents. Currently, homogeneous and heterogeneous Fenton processes are being investigated intensively and optimized for applications, either alone or in a combination of other processes. This review presents fundamental chemistry involved in various kinds of homogeneous Fenton reactions, which include classical Fenton, electro-Fenton, photo-Fenton, electro-Fenton, sono-electro-Fenton, and solar photoelectron-Fenton. In the homogeneous Fenton reaction process, the molar ratio of iron(II) and hydrogen peroxide, and the pH usually determine the effectiveness of removing target pollutants and subsequently their mineralization, monitored by a decrease in levels of total organic carbon or chemical oxygen demand. We present catalysts used in heterogeneous Fenton or Fenton-like reactions, such as H₂O₂–Fe³⁺(solid)/nano-zero-valent iron/immobilized iron and electro-Fenton-pyrite. Surface properties of heterogeneous catalysts generally control the efficiency to degrade pollutants. Examples of Fenton reactions are demonstrated to degrade and mineralize a wide range of water pollutants in real industrial wastewaters, such as dyes and phenols. Removal of various antibiotics by homogeneous and heterogeneous Fenton reactions is exemplified.