表层沉积物中6:2氟调醇生物降解对细菌群落结构的影响

6∶2氟调醇(6∶2 FTOH)是一种多氟烷基物质,近年被广泛用于工业和消费品中,对环境有潜在威胁,但目前关于6∶2FTOH及其降解产物对沉积物中微生物群落结构的影响还不清楚.本研究的目的是通过基因分析方法探索6∶2 FTOH生物降解对表层沉积物中细菌群落结构的影响.从天津海河采集表层沉积物和河水,在实验室进行微宇宙实验,通过LC-MS/MS测定6∶2 FTOH及其降解产物的浓度,通过变性梯度凝胶电泳和高通量测序分析细菌的群落结构.结果表明,6∶2 FTOH在微生物的作用下可发生降解(半衰期小于3 d),生成6∶2 FTCA、6∶2 FTUCA等中间产物和5∶2 FT Ketone、5∶2 s FTOH、PFHx A、PFPe A、PFBA、5∶3 Acid等稳定产物,该过程对沉积物细菌群落结构产生明显影响,引起细菌群落丰富度和多样性的变化.在6∶2 FTOH降解的不同阶段,细菌的变化和优势菌群略有不同.根据100 d的实验结果,从门的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起绿弯菌门丰度大幅上升(+24.8%)、变形菌门和厚壁菌门丰度大幅下降(-17.8%和-15.9%).从纲的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起丰度上升较大的有厌氧绳菌纲(+19.6%)和δ-变形菌纲(+4.3%),引起丰度下降较大的有ε-变形菌纲(-20.0%)、梭菌纲(-10.1%)、芽孢杆菌纲(-5.8%)和γ-变形菌纲(-4.2%).从属的分类水平看,6∶2 FTOH生物降解引起丰度上升较大的有Anaerolineaceae_uncultured(+19.1%)和硫碱球菌属(+13.3%),引起丰度下降较大的有弧菌属(-14.1%)、硫单胞菌属(-13.2%)、芽孢杆菌属(-5.1%)、Sulfurovum(-4.2%)和Fusibacter(-4.1%).这些结果有助于预测环境中细菌对多氟烷基物质污染的响应及筛选可降解多氟烷基物质的细菌.     

维生素B12对厌氧污泥还原降解8:2FTOH的影响

研究了投加生物催化剂维生素B₁₂（VB₁₂）对厌氧活性污泥还原降解8：2氟调聚醇（8：2FTOH）的影响.结果表明,投加VB₁₂能够改变厌氧活性污泥还原降解8：2FTOH的动力学特性并增加其最终去除率,但投加量存在上下限：当VB₁₂投加量≤1mg/L时,8：2FTOH最终去除量无显著增加;当VB₁₂投加量≥5mg/L时,8：2FTOH最终去除量也不再持续增加.投加所有剂量的VB₁₂均可显著增加8：2FTOH的最终脱氟率.投加VB₁₂对厌氧活性污泥还原降解8：2FTOH去除率和脱氟率的影响并不一致.此外,投加较高浓度的VB₁₂可以抑制厌氧污泥还原降解8：2FTOH过程中多氟代化合物等中间降解产物的积累,提高全氟代化合物等终态降解产物的产率,同时有利于增加8：2FTOH的矿化脱氟率,但却导致了更低的总物质的量回收率.     

维生素B12对厌氧污泥还原降解8:2FTOH的影响

研究了投加生物催化剂维生素B₁₂（VB₁₂）对厌氧活性污泥还原降解8：2氟调聚醇（8：2FTOH）的影响.结果表明,投加VB₁₂能够改变厌氧活性污泥还原降解8：2FTOH的动力学特性并增加其最终去除率,但投加量存在上下限：当VB₁₂投加量≤1mg/L时,8：2FTOH最终去除量无显著增加;当VB₁₂投加量≥5mg/L时,8：2FTOH最终去除量也不再持续增加.投加所有剂量的VB₁₂均可显著增加8：2FTOH的最终脱氟率.投加VB₁₂对厌氧活性污泥还原降解8：2FTOH去除率和脱氟率的影响并不一致.此外,投加较高浓度的VB₁₂可以抑制厌氧污泥还原降解8：2FTOH过程中多氟代化合物等中间降解产物的积累,提高全氟代化合物等终态降解产物的产率,同时有利于增加8：2FTOH的矿化脱氟率,但却导致了更低的总物质的量回收率.     

6:2氟调羧酸在蚯蚓体内的毒理效应及代谢转化

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,通过活体与离体实验,研究6:2氟调羧酸(6:2FTCA)在蚯蚓体内的毒理效应和代谢转化机制.结果表明,6:2FTCA对蚯蚓体内丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性无显著影响,但能够使过氧化氢酶(CAT)活性提高,使超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽转移酶(GST)活性显著升高,说明6:2FTCA对蚯蚓产生了氧化胁迫效应.6:2FTCA在蚯蚓细胞色素P450(CYP450)和GST酶提取液中的降解动力学均符合一级动力学模型,在CYP450(0.014/h)酶液中的降解速率明显高于GST (0.006/h),其终端全氟羧酸(PFCAs)代谢产物为全氟己酸(PFHxA)、全氟戊酸(PFPeA)和全氟丁酸(PFBA),说明CYP450和GST参与了6:2FTCA在蚯蚓体内的代谢转化,且CYP450贡献大于GST.蚯蚓肠道好氧微生物对6:2FTCA具有显著的降解效果,终端PFCAs降解产物为PFHxA和PFPeA,而肠道厌氧微生物对6:2FTCA无降解作用.     

8:2氟调聚羧酸在虾夷扇贝体内的蓄积、分布与转化

以虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）为受试生物,研究了8：2氟调聚羧酸（8：2FTCA）在虾夷扇贝不同组织（肝脏、鳃、性腺、外套膜、闭壳肌）中的蓄积、分布和生物转化特征.结果显示,8：2FTCA蓄积浓度最高的组织为肝脏,达峰值最快的组织为鳃.在8：2FTCA代谢过程中,检测到8：2氟调聚不饱和酸（8：2FTUCA）、7：3氟调聚羧酸（7：3FTCA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟庚酸（PFHpA）5种代谢产物,其中7：3FTCA和PFOA为含量最丰富的2种代谢产物.它们主要分布在鳃和肝脏组织中,鳃和肝脏是8：2FTCA进行生物转化的主要器官,并且鳃组织中代谢产物的浓度最高.推测出虾夷扇贝体内8：2FTCA的生物转化路径,与虹鳟的生物转化行为相比,虾夷扇贝在代谢产物产量和半衰期上均有差异,说明水生生物的生物转化行为具有物种差异性.8：2FTCA在虾夷扇贝体内可转化为PFOA、PFNA和PFHpA等全氟烷基羧酸（PFCAs）,是虾夷扇贝体内PFCAs的一个间接来源.     

8:2氟调聚羧酸在虾夷扇贝体内的蓄积、分布与转化

以虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）为受试生物,研究了8：2氟调聚羧酸（8：2FTCA）在虾夷扇贝不同组织（肝脏、鳃、性腺、外套膜、闭壳肌）中的蓄积、分布和生物转化特征.结果显示,8：2FTCA蓄积浓度最高的组织为肝脏,达峰值最快的组织为鳃.在8：2FTCA代谢过程中,检测到8：2氟调聚不饱和酸（8：2FTUCA）、7：3氟调聚羧酸（7：3FTCA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟庚酸（PFHpA）5种代谢产物,其中7：3FTCA和PFOA为含量最丰富的2种代谢产物.它们主要分布在鳃和肝脏组织中,鳃和肝脏是8：2FTCA进行生物转化的主要器官,并且鳃组织中代谢产物的浓度最高.推测出虾夷扇贝体内8：2FTCA的生物转化路径,与虹鳟的生物转化行为相比,虾夷扇贝在代谢产物产量和半衰期上均有差异,说明水生生物的生物转化行为具有物种差异性.8：2FTCA在虾夷扇贝体内可转化为PFOA、PFNA和PFHpA等全氟烷基羧酸（PFCAs）,是虾夷扇贝体内PFCAs的一个间接来源.     

栉孔扇贝对8:2FTCA的代谢转化与氧化应激响应

以栉孔扇贝（Chlamys farreri）为受试生物,研究了栉孔扇贝对8：2氟调聚羧酸（8：2FTCA）的代谢转化特征以及代谢过程中靶器官的氧化应激响应.结果发现,栉孔扇贝可将8：2FTCA转化为8：2氟调聚不饱和酸（8：2FTUCA）、7：3氟调聚羧酸（7：3FTCA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟庚酸（PFHpA）等代谢产物.栉孔扇贝鳃和肝脏中代谢产物总量最高,为8：2FTCA的主要代谢靶器官.与本课题组前期虾夷扇贝的相关研究相比,8：2FTCA在栉孔扇贝与虾夷扇贝体内的生物转化行为主要有3方面相似之处：检测到的代谢产物相同、代谢靶器官相同以及鳃是最终代谢产物PFOA生成和蓄积的主要场所;不同之处主要体现在栉孔扇贝中代谢产物以7：3FTCA占比较高,虾夷扇贝中则是PFOA占比较高.同时在8：2FTCA暴露过程中,栉孔扇贝靶器官的关键抗氧化酶出现了一定的应激效应.丙二醛（MDA）和谷胱甘肽（GSH）等氧化应激指标以及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶系出现不同程度变化：GSH-Px在整个代谢转化过程中呈现抑制效应;SOD,CAT活性在鳃中呈诱导效应,而在肝脏中呈现明显的剂量-效应关系,低剂量组中均呈抑制效应,高剂量组中大部分时间呈诱导效应.GSH和MDA含量不仅表现出剂量-效应关系,组织间也存在差异.暴露实验结束后,生理指标均有不同程度恢复.     

8:2氟调聚醇(8:2FTOH)厌氧生物降解特性

为了阐明厌氧环境下全氟羧酸（PFCAs）等全氟化合物的迁移归趋,研究了8：2氟调聚醇（8：2FTOH）的厌氧降解性能.结果表明,取自市政污水处理厂的污泥在厌氧条件下可还原降解8：2FTOH,并生成氟离子、全氟类和多氟类降解产物,且降解过程可采用双指数衰减模型拟合.在为期120d的培养中,8：2FTOH的摩尔降解率高达（93.2±0.9）%;摩尔回收率则随着培养时间的增加有下降的趋势,由培养初期（1d）的（97.5±5.1）%下降至末期（120d）的（68.9±4.0）%,这说明在培养后期可能产生了未知的降解产物或生成了未知的挥发性产物.8：2不饱和氟调聚酸（8：2FTUA）和全氟辛酸（PFOA）分别是摩尔产率最高的多氟类和全氟类降解产物,分别介于（6.94±0.10）%~（24.2±1.5）%和（2.67±0.22）%~（14.9±1.0）%的范围内.多氟类降解产物的摩尔产率随培养时间的增加先增加后降低,而全氟类降解产物的摩尔产率则随培养时间的增加持续增加,这说明其可能分别为中间降解产物和最终降解产物.     

深圳市大气中全氟化合物的残留特征

为探究深圳市大气中全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)的残留特征,基于负载XAD-4的PUF膜被动采样器采集了2014年11月1日至2015年1月31日深圳市12个位点的大气样品,分析了大气中7种挥发性PFCs和15种离子型PFCs的含量及分布特征.结果表明,深圳市大气中ΣPFCs平均浓度为79.0 pg·m-3(23.7~157 pg·m-3),以挥发性PFCs为主.8∶2氟调聚醇(fluorotelomer alcohol,FTOH)、6∶2 FTOH和全氟戊酸(perfluoropentanoic acid,PFPe A)、全氟辛酸(perfluorooctane acid,PFOA)分别是挥发性和离子型PFCs的主要组分.深圳市大气中挥发性和离子型PFCs的空间分布相同,均呈西北高东南低的态势.此外,6∶2 FTOHs、8∶2 FTOHs、PFPe A、PFHx A和PFOA与PM_(2.5)、PM_(10)呈正相关(P0.05,P0.01),而与PM_(10)的相关性更显著.     

临界区甲醇的聚碳酸酯降解研究

在间歇高压反应器中研究了聚碳酸酯在甲醇临界区域的降解行为 .降解无需借助催化剂 ,降解温度 2 2 0— 2 6 0℃ ,压力5 2 0— 8 6 7MPa ,时间 5— 4 5min ,通过GC MS与GC FID对液相产物进行了定性和定量分析 ,聚碳酸酯醇解主要产物为碳酸二甲酯 (DMC)和双酚A(BPA) .降解温度和时间为 2 4 0℃和 30min时 ,DMC和BPA的产率分别 91 75 %和 90 0 3% .通过凝胶渗透色谱 (GPC)对 2 4 0℃醇解反应的固相聚合物进行了分析 .降解初期 ,聚合物大分子发生断裂 ,PC的数均分子量 (Mn)迅速下降 ,仅有少量DMC和BPA生成 ;降解的中间阶段 ,低聚物在降解产物中的比例快速增加 ,同时DMC与BPA相应增多 ,最终PC被完全分解 .     

黄河中游(渭南-郑州段)全/多氟烷基化合物的分布及通量

本研究收集黄河中游(渭南—郑州段)表层水样品,利用高效液相色谱质谱串联的方法分析了水相和颗粒相中的28种全氟和多氟烷基化合物(PFASs).结果表明,水相和颗粒相中Σ28PFASs的含量分别为18.4~56.9 ng·L~(-1)和26.8~164ng·g~(-1)(以干重计).水相和颗粒相中以全氟己酸(PFHx A)为主要污染物,分别占总含量的27%和16%,且3H-全氟-3-(3-甲氧基丙氧基)丙酸(ADONA)、氯代多氟醚基磺酸(6∶2和8∶2 Cl-PFESA)在颗粒相均有检出,表明PFASs替代品的生产和使用逐渐增多.PFASs在水相-颗粒相中的lg Kd变化范围为2.95±0.553(PFPe A)~3.85±0.237(8∶2 FTUCA),颗粒物吸附氟调聚羧酸(FTCAs)和不饱和氟调聚羧酸(FTUCAs)的能力随碳链长度的增长而增加,全氟烷基磺酸(PFSAs)较全氟烷基羧酸(PFCAs)更容易被颗粒物吸附.黄河郑州—渭南段PFASs的通量呈现先降低后增加的趋势,表明该河段接纳了来自上游及支流的污染输入.此外,结果表明水相中的PFASs通量大于颗粒相.     

醌呼吸影响厌氧消化产CO2/CH4及转化有毒物质的研究

利用蒽醌-2,6,-双磺酸(AQDS)为模式物在厌氧消化过程中富集醌呼吸微生物,考察了富集产物厌氧消化同步醌呼吸的产气特性和对有毒物质的转化.结果发现,富集产物具有较强的腐殖质还原能力,CO2:CH4为1.7,高于未富集污泥;不同来源的腐殖质因其具有不同的分子结构和醌功能基团数量,对污泥的醌呼吸的促进作用有所差别,而可从还原性腐殖质接受电子的Fe(III)可显著加强醌呼吸速率;醌呼吸微生物在pH4.5~6条件下获得较高活性,说明此时醌呼吸对厌氧消化贡献较大;富集产物以乙酸为电子供体时可快速转化苯和三氯乙烯, 27h的转化率分为85.9%和82.2%,并可以苯为电子供体以三氯乙烯为电子受体同时降解苯和还原三氯乙烯,30h内的转化率分别为81.7%和68.8%.     

A2N双污泥反硝化除磷系统微生物的先间歇后连续培养及快速启动

以实际生活污水为对象,研究了反硝化聚磷菌（DPB）的驯化培养以及A₂N双污泥反硝化除磷系统的快速启动.采用先独立培养反硝化聚磷菌和好氧硝化生物膜再连续运行的方式成功地快速启动了A₂N系统.采用污水处理厂除磷工艺中的活性污泥为种泥,在SBR系统中以先A/O（厌氧/好氧）后A/A（厌氧/缺氧）的方式运行,32 d成功地使反硝化聚磷菌成为优势菌属.在SBR反应器中,采用硝化效果较好的活性污泥为种泥,好氧硝化生物膜30 d挂膜成功,氨氮去除率稳定在99%以上.然后,A₂N系统连续运行,11 d后系统反硝化除磷效果进入稳定状态,出水氨氮和正磷酸盐浓度均为0,硝态氮为10.26 mg/L ,出水COD为19.56 mg/L ,COD、氨氮、总氮和磷去除率分别为91%、100%、77%和100%,说明A₂N系统具有很好的脱氮除磷效果,认为系统启动成功.