一株类节杆菌协同还原六价铬和降解阿特拉津的研究

六价铬(Cr(Ⅵ))和阿特拉津复合污染在环境中普遍存在,给生态安全和人类健康带来严重危害.为了实现对Cr(Ⅵ)和阿特拉津复合污染的协同修复,本研究在复合污染场地筛选出一株同时具有阿特拉津降解能力和Cr(Ⅵ)还原能力的类节杆菌Paenarthrobacter sp. AT.在单一污染条件下,菌株AT可以在24 h内将初始浓度为400 mg·L^-1的阿特拉津完全降解,将初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(VI)完全还原;同时,菌株还具有很强的阿特拉津和Cr(Ⅵ)耐受性.菌株AT被鉴定含有trz N、atz B和atz C阿特拉津降解功能基因,将阿特拉津降解为无毒终产物氰尿酸,同时生成乙胺和异丙胺两种代谢副产物,其中,乙胺在溶液中持续积累,而异丙胺则短暂积累再被降解.在复合污染条件下,菌株AT对初始浓度为200 mg·L^-1阿特拉津的降解率为100%,对初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(Ⅵ)的还原率为44%.本研究证实了微生物可以利用有机污染物作为氮源实现对重金属的转化,为开发绿色低碳微生物修复技术提供...     

淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤

介绍了淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤的方法,探究了土壤特性及等离子体发生参数对阿特拉津降解效果的影响并对中间产物进行检测与分析。结果表明:增加电压和频率有利于提高阿特拉津降解率,降低能量效率;增加初始浓度会导致降解率下降,能量效率上升;而增加土壤粒径或降低pH则导致降解率和能量效率下降;含水率增加使得降解率和能量效率先增后减。在峰-峰值36 kV,电源频率为200 Hz, pH=7.03条件下,60~80目的10 mg/kg阿特拉津污染干土经过50 s放电后阿特拉津降解率为70.95%,能量效率为0.014 mg/kJ。利用液相色谱质谱联用对中间产物进行测定,发现产物主要为脱烷基、脱氯和酮或醛等类阿特拉津产物,未检测到低聚物的生成。由于低温等离子体在土壤颗粒周围产生,使得臭氧和·OH等短寿命活性物种共同参与污染物降解过程,使得反应器降解效果得到增强。     

铁掺杂氯氧化铋光芬顿催化降解水中阿特拉津的性能与机理研究

采用溶剂热反应制备了分级微球结构的铁掺杂氯氧化铋(Fe-BiOCl),并用于光芬顿降解阿特拉津(Atrazine,ATZ).结合多因素实验,系统地分析了以Fe-BiOCl为催化剂构建的光芬顿体系氧化降解阿特拉津的性能与机理.结果表明,当催化剂用量为0.2 g·L^-1、污染物浓度为20 mg·L^-1、H₂O₂浓度为6.4 mmol·L^-1时,Fe-BiOCl-2催化剂在120 min内降解阿特拉津的效率约为99.98%,且在较宽pH范围(3.04～6.02)内保持优异的降解效率.通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试发现,在光芬顿体系中羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)是反应的主要活性物种.此外,通过超高效液相色谱测定降解过程中的中间产物,提出了可能的降解路径和转化机理.     

热活化过硫酸钠耦合甲酸技术研究——处理水溶液中四氯化碳与六价铬污染

以甲酸为活化剂,耦合热活化过硫酸钠技术产生还原性二氧化碳阴离子自由基（CO₂^·-）,从而还原去除水溶液中四氯化碳（CT）和Cr（VI）,考察过硫酸钠和甲酸初始浓度的影响以及复合污染处理效果.结果表明：当过硫酸钠与甲酸浓度均为100mmol/L时,单独CT或Cr（VI）分别在120min、60min内基本完全去除（50℃）,且污染物去除效率随过硫酸钠及甲酸浓度升高而增强.在CT和Cr（VI）复合污染体系中,Cr（VI）的存在能够抑制CT降解,且抑制程度随Cr（VI）初始浓度升高而提高,但Cr（VI）去除率随CT初始浓度增大而升高.加入CO₂^·-猝灭剂（甲基紫精）能够抑制CT降解,但促进Cr（VI）去除,表明有机物的存在能够增强Cr（VI）去除效率.     

EDTA增强Cr(VI)共存时Burkholderia cepacia降解孔雀绿的效率

重金属共存严重抑制了微生物降解染料的效率,本研究拟采用EDTA螯合Cr提高Burkholderia cepacia C09G降解复合污染中孔雀绿的效率.实验结果表明,0.1 mmol·L~(-1)孔雀绿单独存在条件下,24 h的生物降解率达到96.2%;然而,在0.5 mmol·L~(-1)Cr(VI)共存条件下,60 h的降解率仅为6.7%.当加入0.5 mmol·L~(-1)EDTA螯合剂后,60 h时孔雀绿的降解率提高到18.8%.当EDTA浓度为0.5 mmol·L~(-1)时,最佳螯合Cr(VI)的浓度为0.7 mmol·L~(-1),此时,60 h后孔雀绿的降解率达到35.3%,对Cr(VI)的吸附率为24.6%.此外,通过EDS、SEM、XPS分析证明,EDTA可以减小Cr(VI)的毒性,Burkholderia cepacia C09G可将吸附的Cr(VI)还原为Cr(III).     

利用生物渗透性反应墙修复地下水Cr(VI)污染的数值模拟

为降低地下水中的Cr (VI)污染,选择生物反应过程中常见的电子供体(糖蜜)和连二亚硫酸盐分别作为渗透性反应墙(PRB)的反应材料和生物杀灭剂,以期能促进生化反应还原Cr (VI)的同时还能阻止生物堵塞效应.采用PFLOTRAN软件模拟以糖蜜为反应材料和连二亚硫酸盐为生物杀灭剂的PRB修复非均质含水层中重金属污染的生物化学反应过程.结果表明,该PRB技术能有效降低Cr (VI)浓度至0.1mg/L以下;提高生物杀灭剂的注入浓度,注入速率以及降低糖蜜初始浓度可避免生物堵塞效应,达到修复Cr (VI)污染与提高PRB使用寿命的双重目标.研究成果可为类似场地地下水重金属污染修复的最优设计方案提供决策依据.     

水中腐殖酸对阿特拉津光敏降解的影响机理分析

腐殖酸是天然水体中重要的光敏剂,能够促进持久性有机物的自然光敏降解。常用除草剂阿特拉津在农田使用后会随地表径流进入水体成为难降解有机污染物。探讨了在可见光照射下,水中腐殖酸光敏降解阿特拉津的反应动力学和降解机理。通过自由基探针实验和氮饱和淬灭氧实验,分别对可见光反应体系中受光能激发产生的活性物种~1O_2、·OH和~3HA~*进行了定量分析。结果表明:水中腐殖酸光敏降解阿特拉津的过程符合一级反应动力学,其速率常数为0.4454 h~(-1);作用于阿特拉津的·OH、~1O_2浓度分别为2.46×10~(-16),5.70×10~(-14) mol/L,~3HA~*对其光降解也具有一定的促进作用,且活性物种对阿特拉津的降解作用为·OH>~1O_2>~3HA~*。·OH氧化作用主要发生于阿特拉津的脱烷基化反应,~3HA~*则更容易与乙基反应。     

抗坏血酸还原降解土壤中的阿特拉津

研究了抗坏血酸还原降解土壤中阿特拉津的效率、影响因素和途径。结果表明:抗坏血酸能有效降解土壤中阿特拉津。当抗坏血酸浓度为20 mmol/L,初始pH为7. 0,温度为20℃时,土壤中阿特拉津降解率达到85. 5%,降解速率为0. 117 d-1。氧气会增加抗坏血酸的消耗量,从而抑制土壤中阿特拉津的降解。在20～50℃内增加反应温度能促进土壤中阿特拉津的降解,抗坏血酸降解土壤中阿特拉津的表观活化能为22. 6 k J/mol。抗坏血酸在碱性条件下降解阿特拉津的效率显著高于中性和酸性。抗坏血酸降解阿特拉津的途径主要包括脱氯、脱烷基和羟基化反应。     

Bi2O3-TiO2复合光催化剂协同处理铬-邻苯二甲酸酯复合污染

以硝酸铋和钛酸丁酯为前驱体,采用水热法制备了Bi_2O_3-TiO_2复合半导体材料,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对复合材料的结构进行了表征.同时,考察了Bi_2O_3-TiO_2复合材料对重金属Cr(Ⅵ)和难降解邻苯二甲酸二丁酯(DBP)复合污染的处理性能,并探讨了复合催化剂协同处理复合污染的作用机制.结果表明:该复合催化剂在可见光下能同时降低重金属Cr(Ⅵ)和有机物DBP的浓度,抑制电子和空穴复合,表现出比对单一Cr(Ⅵ)及DBP污染物更高的处理效率.当Bi_2O_3含量为4%时,复合催化剂表现出最佳的光催化活性.     

铬-菲复合污染土壤的电动修复效果

为了解决常规电动修复方法对土壤重金属-有机物复合污染去除效率低的问题,采用向电解液中添加表面活性剂以及控制阴极电解液为酸性的电动强化修复技术,以Cr和菲为代表性污染物,研究电压和表面活性剂〔TritonX-100(曲拉通100)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)〕以及阴极电解液pH对修复效果的影响. 结果表明:Cr(Ⅵ)以阴离子团形式呈现向阳极迁移的趋势,菲呈现向阴极迁移的趋势;随着施加电压的升高,污染物去除率也会相应提高,当电压梯度升至1.0 V/cm时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别达到34.3%、76.9%、12.7%. 在电压梯度为1 V/cm的条件下,控制阴极电解液pH为4.00时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别升至45.1%、84.8%、23.1%;向电解液中添加表面活性剂后能提高污染物的去除率,其中,添加SDBS能够将Cr-菲复合污染土壤中Cr(T)、Cr(Ⅵ)的去除率由34.3%、76.9%升至39.9%、82.0%,添加TritonX-100能够将有机物菲的去除率由12.7%升至27.0%. 研究显示,修复处理后污染物浓度均有不同程度的降低,充分表明电动处理时提高修复电压、添加表面活性剂以及控制阴极电解液的酸碱性可以明显促进污染物在土壤中的迁移.      

土壤和水样中阿特拉津的微生物降解研究

利用实验室已经筛选到的阿特拉津降解菌株Arthrobacter sp.FM326为研究材料,研究了该降解菌在不同含水率(5%、15%、25%)的土壤和不同的水样中(农药厂排污水水样、晋宁蔬菜地沟渠水样、盘龙江水样)对阿特拉津的降解。实验结果表明,培养3d后,菌株FM326显著促进了污染土壤中阿特拉津的降解(降解效率可达95%)。土壤含水率较低时,土壤中阿特拉津的降解作用主要靠微生物的作用。随着土壤含水率的增加,土壤中阿特拉津的物理化学降解作用增强,但仍以生物降解作用为主。培养5d后,与对照相比,菌株FM326在3种水样中对阿特拉津均有显著的降解作用,其降解效率由大到小的顺序为:农药厂排污水水样(98%)晋宁蔬菜地沟渠水样(91%)盘龙江水样(86%)。     

阿特拉津生态毒性与生物降解的研究

阿特拉津在世界范围内已经使用了40多年,目前仍然是应用广泛的化学除草剂之一.在许多国家及地区的地表水、地下水和土壤中都检测出了阿特拉津及其降解产生的中间产物.阿特拉津在土壤和水体中的持留期较长并具有生物蓄积性,不但对粮食和食品安全构成了潜在威胁,而且会扰乱和破坏生物活性,对生态环境的影响具有全球性.因此,深入研究阿特拉津的生态风险问题及其污染水体和土壤的生物修复,已成为目前研究的热点.从阿特拉津生态毒性、阿特拉津降解微生物及降解途径方面,对降解阿特拉津的酶学、遗传学和生物工程研究概况作简要介绍,为更好的利用生物技术修复阿特拉津的污染提供理论依据.     

甲苯、邻二甲苯和二氯甲烷混合气体降解菌群构建及其性能研究

挥发性有机物(VOCs)排放导致一系列环境问题,而生物法是一项绿色处理技术.本实验选取3种VOCs(甲苯、邻二甲苯、二氯甲烷)作为模型污染物,利用甲苯、邻二甲苯降解菌Zoogloea resiniphila HJ1(菌株HJ1)及二氯甲烷降解菌Methylobacterium rhodesianum H13(菌株H13)构建复合菌株,采用“专属菌+综合菌”模式以复合菌株和驯化污泥构建复合强化菌群.研究表明,复合菌株可完全降解400 mg·L^-1甲苯、256 mg·L^-1邻二甲苯、200 mg·L-1二氯甲烷,矿化率分别为74.3%、61.1%、82.7%.复合菌株可完全降解480 mg·L^-1混合污染物(3种污染物浓度比为1∶1∶1),降解速率依次为甲苯>邻二甲苯>二氯甲烷.经过优化,菌株HJ1和菌株H13最佳配比被确定为1∶5.复合强化菌群不仅大幅提高了邻二甲苯、二氯甲烷降解速率,还提高了混合污染物矿化率.甲苯、邻二甲苯的存在对二氯甲烷降解产生明显抑制效应,而低浓度二氯甲烷(<240 mg·L     

饮用水中内分泌干扰物阿特拉津UV光氧化研究

采用单独紫外光氧化工艺去除饮用水中低浓度阿特拉津,研究了不同影响因素对阿特拉津降解效果的影响,并分析了阿特拉津的降解机理.结果表明:单独紫外光氧化对阿特拉津有很好的去除效果,在光强为205μW/cm²条件下,光解120min后,阿特拉津去除率为92.38%.阿特拉津的光解过程符合一级反应动力学模型.通过提高紫外照射光强,可以在短时间内提高阿特拉津的去除率.阿特拉津的初始浓度对光解反应基本没有影响.自来水中的有机物及多种离子的存在会降低阿特拉津的光解速率.紫外光氧化阿特拉津主要降解途径是脱氯反应,反应速率很快.羟基化产物(OHA)是主要的中间产物.OHA在紫外光作用下可以继续发生脱烷基反应,生成OHDIA和OHDEA,反应速率非常缓慢.反应液中pH值的变化与中间产物的形成过程有很好的相关性.     

植物微生物燃料电池修复Cr(Ⅵ)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统(P-MFC)修复Cr(VI)污染湿地土壤,考察了植物、不同初始Cr(VI)浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示,香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能,系统最大功率密度与Cr(VI)去除率分别提高至23.83 mW·m~(-2)、33.01%,随着Cr(VI)暴露浓度的升高,系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr(VI)污染土壤过程中,电化学还原作用是Cr(VI)去除的主要机制,近90%的Cr(VI)通过电化学还原去除,系统中0.3%～1.86%的Cr(VI)被香蒲吸收富集,3.5%～9.5%的Cr(VI)被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现,香蒲种植与低浓度Cr(VI)暴露下阳极微生物群落多样性较大,优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了3.4%～19.0%,电化学活性微生物Geobacter相对丰度最高为12.4%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了4.4%～6.8%.系统中对Cr(VI)具有较强耐受性与还原能力的Acinetobacter、Bacillus占有较大比例,且相对丰度随暴露浓度升高而增大,最高分别为19.0%、14.4%,进一步说明微生物群落在Cr(VI)去除上发挥了一定作用.上述结果表明,P-MFC在去除湿地土壤Cr(VI)污染方面具有良好的潜力.     

农药阿特拉津干扰雄性青蛙发育

全世界广泛采用的除草剂阿特拉津(Atrazine)能干扰雄性青蛙的性器官发育.加州大学柏克利分校的Tyrone B. Hayes报告说[Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99,5476(2002)], 0.1ppb的阿特拉津可使非洲蛙雌雄同性. Hayes说,美国几乎没有不受阿特拉津污染的地方.美国地质勘查局(USGS)的研究表明,它也是第2号最常检测到的水污染物,有时在地下水可检测到高达21ppb的浓度,而在中西部生长季节地表水中的浓度可达42ppb.所以两栖类动物接触0.1ppb以上阿特拉津的概率非常高. 美国饮用水中阿特拉津的标准是3ppb, EPA现正重新评估饮用水中阿特拉津的可…     

UVA/Fe3O4活化过硫酸盐降解阿特拉津

为了解SO₄-·（硫酸根自由基）对阿特拉津的降解能力,以Fe₃O₄为K₂S₂O₈活化试剂,以阿特拉津为研究目标污染物,运用UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系系统探讨阿特拉津在不同环境因素下的降解过程,并对催化剂的稳定性和重复利用进行了考察.结果表明:UVA/Fe₃O₄可以有效活化K₂S₂O₈来降解阿特拉津,最佳c（K₂S₂O₈）为1 mmol/L,反应6 h阿特拉津降解率可达到90%.淬灭试验表明,SO₄-·是该体系中的主要活性物种,贡献率约为96%;HO·的作用比较弱.初始pH为3时,阿特拉津6 h的降解率为98%,总铁的溶出量达到0.9 mg/L;而初始pH为7时,体系对阿特拉津的降解率达到85%,基本没有总铁的溶出,表现出了一定的稳定性.在腐殖酸存在的条件下,UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系对阿特拉津的降解效果优于UVA/Fe₃O₄/H₂O₂体系.对Fe₃O₄催化剂进行3次循环测试,阿特拉津的降解率分别为90%、89%和86%.研究显示,UVA/Fe₃O₄能用于活化K₂S₂O₈的高级氧化体系中,可有效降解除草剂阿特拉津.      

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

不同生物反应器中基因工程菌生物强化处理阿特拉津研究

在膜-生物反应器(MBR)和复合生物反应器中,考察基因工程菌生物强化处理阿特拉津去除效果,并对基因工程菌浓度和降解基因atzA基因丰度变化进行检测.结果表明,阿特拉津对COD和氨氮的生物去除活性具有一定的抑制作用;基因工程菌生物强化后,COD及氨氮的去除效率得到恢复.MBR对COD和氨氮的去除效果优于复合生物反应器.基...     

南方典型农田区浅层地下水污染特征

为分析我国南方农田生态系统浅层地下水污染特征及主要污染物的地球化学行为,以太湖流域典型农田区域为对象,联合常规水质分析方法、荧光光谱技术和多元统计分析手段,研究了浅层地下水的水化学特性、溶解性有机物和重金属分布特征及其成因.结果表明,研究区水体呈还原态,浅层地下水的水化学类型为HCO3-Ca·Na,三氮含量中硝态氮最高,氨氮、亚硝态氮次之.类腐殖酸、类色氨酸和类酪氨酸为浅层地下水中溶解性有机物的主要组分,由陆源与生物内源双重贡献.影响地下水中溶解性有机物分布的主要因素为地表水补给及地下水流方向.所检测的9种重金属元素,Fe和Cr平均浓度高于国家地下水环境质量Ⅲ类标准,且部分点位的Fe、Cr、Mn、Zn含量存在超标.相关性分析结果显示,荧光性有机物变化特征可较好反映浅层地下水的污染状况,其中类蛋白物质与氨氮密切相关;Cu、Ni分布与DOC相关,且主要络合于小分子荧光性有机物上.