Removal of estrogens by electrochemical oxidation process

Treatments of estrogens such as Estrone(E1), Estradiol(E2) and Ethinylestradiol(EE2) were conducted using an electrolytic reactor equipped with multi-packed granular glassy carbon electrodes.Experimental results showed that E1, E2 and EE2 were oxidized in the range of 0.45–0.85 V and were removed through electro-polymerization. Observed data from continuous experiments were in good agreement with calculated results by a mathematical model constructed based on mass transfer limitation. In continuous treatment of trace estrogens(1 μg/L), 98% of E1, E2 and EE2 were stably removed. At high loading rate(100 μg/L), removal efficiency of E1 was kept around 74%–88% for21 days, but removal efficiency reduced due to passivation of electrodes. However, removal efficiency was recovered after electrochemical regeneration of electrodes in presence of ozone. Electric energy consumption was observed in the range of 1–2 Wh/m3. From these results, we concluded that the present electrochemical process would be an alternative removal of estrogens.     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

土壤净化槽对农村污水中内分泌干扰物的去除效果

以土壤净化槽污水处理系统为研究对象,采用固相萃取-色谱质谱检测方法,分析了云南洱海流域农村污水中3种天然雌激素类内分泌干扰物〔E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)〕和2种人工合成内分泌干扰物〔EE2(炔雌醇)和BPA(双酚A)〕的质量浓度与去除效果. 结果表明,洱海流域农村污水中天然雌激素的质量浓度远高于人工合成内分泌干扰物,E1与E2为污水中天然雌激素内分泌干扰物的主要成分,占87.1%~99.2%. 土壤净化槽对天然雌激素类内分泌干扰物、EE2和BPA的净化能力分别为1.42~168.21、0.64和3.48mg/(m2·a). E1、E2和E3在土壤中的平均残留率分别为4.3%、6.3%和3.8%,其中90%以上的雌激素物质在土壤净化槽系统中被降解或转化. 土壤净化槽对天然雌激素、EE2和BPA的平均去除率分别为70.3%、63.6%和77.8%,对常规污染物COD_Cr(69.8%)、TP(88.7%)、TN(57.2%)和NH₃-N(88.7%)的去除效果也较好. 土壤净化槽可以有效去除村落污水中的内分泌干扰物、有机物以及氮磷污染物,对削减村镇面源污染、减少入湖污染负荷以及改善流域内的水环境质量具有重要作用.      

UV体系中3种微量类固醇雌激素的竞争降解及同趋转化

采用UV体系(UV、UV/H2O2和UV/H2O2/TiO2)降解水中同时存在的3种微量类固醇雌激素雌酮(E1)、17-β雌二醇(E2)和17-α乙炔基雌二醇(EE2),结果表明,降解过程均符合一级反应动力学,通过不同UV系统对比发现,关键因素对混合污染降解的影响顺序为H2O2>光强>TiO2.E1光解特性良好,在混合基质中可优势降解;E2和EE2直接光解效果较差,优劣顺序受到光强的影响,光强升高EE2略占优势.H2O2和催化剂TiO2的投加可提高3种物质的降解效果及降解速率常数,但竞争条件下E2和EE2的去除率提高有限.E1,E2和EE2的光化学降解过程具有相似的转化趋势,均可生成与E1结构类似的副产物.     

重污染型河水中典型内分泌干扰物的臭氧氧化去除研究

研究了臭氧直接氧化黑臭河水对于常规污染物和典型内分泌干扰物的去除效果.从南方某条污染严重的黑臭河涌中采集原水,臭氧投加浓度分别为28 mg·L1和42 mg·L-1、对应曝气时间30 min和80 min,考察臭氧氧化对黑臭河水中化学需氧量(COD)、氨氮、色度和浊度,以及正壬基酚(4-n-NP)、叔辛基酚(4-t-O...     

Assessment of source water contamination by estrogenic disrupting compounds in China

Detection of estrogenic disrupting compounds (EDCs) in drinking waters around China has led to rising concerns about health risks associated with these compounds. There is, however, a paucity of studies on the occurrence and identification of the main compounds responsible for this pollution in the source waters. To fill this void, we screened estrogenic activities of 23 source water samples from six main river systems in China, using a recombinant two-hybrid yeast assay. All sample extracts induced significant estrogenic activity, with E2 equivalents (EEQ) of raw water ranging from 0.08 to 2.40 ng/L. Additionally, 16 samples were selected for chemical analysis by gas chromatography-mass spectrometry. The EDCs of most concern, including estrone (E1), 17βup-estradiol (E2), 17αup-ethinylestradiol (EE2), estriol (E3), diethylstilbestrol (DES), estradiol valerate (EV), 4-t-octylphenol (4-t-OP), 4-nonylphenols (4-NP) and bisphenol A (BPA), were determined at concentrations of up to 2.98, 1.07, 2.67, 4.37, 2.52, 1.96, 89.52, 280.19 and 710.65 ng/L, respectively. Causality analysis, involving comparison of EEQ values from yeast assay and chemical analysis identified E2, EE2 and 4-NP as the main responsible compounds, accounting for the whole estrogenic activities (39.74% to 96.68%). The proposed approach using both chemical analysis and yeast assay could be used for the identification and evaluation of EDCs in source waters of China.     

猪粪中典型类固醇雌激素的固相萃取/GC-MS检测

以猪粪中常见且具有较大潜在危害的E1(雌酮),17α-E2(17α-雌二醇),17β-E2(17β-雌二醇)和E3(雌三醇)为研究对象,建立了猪粪中这4种典型类固醇雌激素的GC-MS(气相色谱-质谱)分析检测方法.着重优化了样品的前处理方法,包括对超声提取剂、超声提取时间、固相萃取淋洗剂、衍生化温度和时间的优化选择.结果表明:在优化的试验条件下,猪粪中的典型雌激素E1,17α-E2,17β-E2和E3检出限分别为8.0,2.5,5.1和3.3 μg/kg,平均加标回收率在92.3%～137.4%之间.      

长江中下游某Unitank污水处理厂去除雌激素的效果分析

以长江中下游地区某实际运行的Unitank污水处理厂为研究对象,跟踪监测了其进、出水类固醇雌激素(SE)的浓度水平,考察了雌激素去除效果随时间的变化规律,并分析了不同处理工段对雌激素去除的贡献。结果表明:污水厂进水中雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度分别为32.4～89.0,19.4～78.0和12.3～45.0 ng/L,且夏季浓度高于冬季;Unitank工艺对E1、E2、EE2的去除率分别为21.3%～77.0%,23.4%～73.5%和25.2%～68.1%。SE去除主要依靠好氧生物降解实现,物理沉降(沉砂或沉淀)对SE的去除贡献较小。温度是影响SE去除的重要因素之一,较高的温度有利于SE的去除。     

17α-乙炔基雌二醇的降解及其共基质代谢特性

以一株降解甾体雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)JCR5为材料,研究了JCR5降解EE2的适宜接种量、底物利用情况和添加营养物对降解能力的影响.结果表明,在接种量为7%(体积分数)(OD600≈1)时,EE2的降解率最高;JCR5能够利用甾体雌激素(甾酮、17β-雌二醇、雌三醇以及炔雌醇甲醚),避孕药生产中间体以及一些芳烃化合物为唯一碳源生长;添加少量葡萄糖、蛋白胨和酵母粉,均能促进JCR5对EE2的降解.葡萄糖、17β-雌二醇(E2)分别与EE2的共基质代谢试验表明,在共基质条件下,葡萄糖的存在对EE2的降解起到一定的促进作用,而E2的存在对EE2的降解具有一定的抑制作用.利用HPLC检测EE2降解过程发现,在EE2降解的同时伴有未知的EE2代谢产物峰出现.      

Degradation behavior of 17αup-ethinylestradiol by ozonation in the synthetic secondary effluent

Endocrine disrupting chemicals (EDCs) in the secondary effluent discharged from wastewater treatment plants (WWTPs) are of great concern in the process of water reuse. Ozonation has been reported as a powerful oxidation technology to eliminate micropollutants in water treatment. Due to the complexity of the wastewater matrix, orthogonal experiments and single factor experiments were conducted to study the influence of operational parameters on the degradation of 17αup-ethinylestradiol (EE2) in the synthetic secondary effluent. The results of the orthogonal experiments indicated that the initial ozone and natural organic matter (NOM) concentration significantly affected EE2 degradation efficiency, which was further validated by the single factor confirmation experiments. EE2 was shown to be effectively degraded by ozonation in the conditions of low pH (6), NOM (10 mg/L), carbonate (50 mg/L), but high suspended solid (20 mg/L) and initial ozone concentration (9 mg/L). The study firstly revealed that the lower pH resulted in higher degradation of EE2 in the synthetic secondary effluent, which differed from EDCs ozonation behavior in pure water. EE2 degradation by ozone molecule instead of hydroxyl radical was proposed to play a key role in the degradation of EDCs by ozonation in the secondary effluent. The ratio between O₃ and TOC was identified as an appropriate index to assess the degradation of EE2 by ozonation in the synthetic secondary effluent.     

养殖场沼液中雌激素排放特征及去除效果研究

为探究典型奶牛养殖场沼液中类固醇雌激素的排放特征,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）分析方法,对重庆市某奶牛养殖场厌氧池和好氧池出水中类固醇雌激素进行夏、秋、冬3季连续监测.结果表明：类固醇雌激素（含雌酮;17α-雌二醇;17β-雌二醇;雌三醇;硫酸雌酮）在厌氧池和好氧池出水中总浓度分别在347.28~2117.65ng/L和10.75~1070.00ng/L之间,其中厌氧池出水以雌酮（E1）、17α-雌二醇（17α-E2）和17β-雌二醇（17β-E2）为主,好氧池出水以E1和17β-E2为主.研究显示：好氧处理对E1、17β-E2、17α-E2的平均去除率达85.70%、56.82%、57.32%,厌氧处理可有效去除硫酸雌酮（E1-3S）.在微生物作用下,厌氧和好氧处理均存在E1、17α-E2和17β-E2的相互转化,但雌三醇（E3）的低检出率则显示体系中雌激素转化为E3的比例较低.对雌激素活性（EEQ_95th）的评估显示厌氧-好氧处理后雌激素活性平均降低70.34%,但沼液的雌激素生态环境风险仍不可忽视,需持续观察及研究.     

不同硝化负荷MBR去除类固醇雌激素的研究

以雌酮(E1)和17α-乙炔基雌二醇(EE2)2种典型类固醇雌激素为研究对象,考察了不同硝化负荷好氧MBR对其的去除特性.结果表明,硝化负荷为6.19,0.35,10.58mg/(gMLSS·d)的MBR对E1平均去除率分别为72.33%、64.06%和71.77%,去除负荷分别为29.98,23.06,27.66mg/(gMLSS·d);对EE2平均去除率分别为55.40%、42.87%和58.90%,去除负荷分别为22.39,16.54,23.58mg/(gMLSS·d).E1去除效果均优于EE2.MBR硝化负荷与氨氧化细菌之间有较好的线性关系;而SEs去除负荷与氨氧化细菌及硝化负荷之间不满足线性关系.硝化负荷为0.35mg/(gMLSS·d)时,SEs去除负荷较低,硝化负荷达到6.19mg/(gMLSS·d)时,SEs的去除负荷显著提高,而当硝化负荷增加到10.58mg/(gMLSS·d)时,SEs去除负荷不再有效提高.     

水环境中雌激素的酶联免疫快速生物筛选技术研究

采用酶联免疫(ELISA)检测技术,对来自长江口及污水处理厂的水样分析典型雌激素雌二醇(E2)的浓度,将检测结果与化学方法检测数据进行比较验证,以阐明ELISA应用于水环境雌激素快速筛选的可行性。结果表明:ELISA的检测限可低至0.5 ng/L,试验的变异系数<30%,具有较高的灵敏性和良好的重复性;ELISA检测长江口水样中E2浓度范围≤0.7 ng/L,污水处理厂水样为2.5～11.5 ng/L,与液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)的检测数据进行比较分析,其相关系数R~2为0.9147,表明2种方法具有良好的相关性;ELISA检测所需的水样量比LC-MS/MS更少,使用96微孔板可同时对43个样品进行检测,缩短了多个样品的分析时间,具有快速简便、经济适用的特点。因此,ELISA作为1种快速、简便、灵敏的雌激素高通量筛选技术,可为环境保护部门开展水环境雌激素物质调查和水体雌激素快速诊断等工作提供技术支持。     

珠江河流胶体中的典型内分泌干扰物

采用切向流超滤、固相萃取、气相色谱-质谱联用等分离和分析方法,研究了珠江2条河流中典型内分泌干扰物(EDCs)在胶体相中的含量分布、胶体/水相间的分配作用.结果发现:胶体中4-壬基酚(NP)、双酚A(BPA)、雌酮(E1) 的含量范围分别为23.2~108ng/L、2.3~97.6ng/L、n.d.(未检出)~0.32ng/L,平均值分别为70,31.4,0.3ng/L;17β-雌二醇(E2)、己烯雌酚(DES)、17α-乙炔雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)则未在胶体样品中检出.除石龙外,其余各采样点表、底水层间的胶体EDCs浓度水平无显著差异.NP和BPA含量与胶体有机碳(COC)含量、紫外吸收强度(UV254)均呈正相关,说明COC是控制酚类雌激素在胶体相中分布的一个重要因素,NP、BPA和COC之间的相互作用与胶体有机碳的芳香性有关.计算发现,珠江河水中约21%~67% 的 NP、4%~74% 的BPA、24%~26% 的E1存在于胶体相,NP和BPA在胶体/水相间的有机碳归一化分配系数(Kcoc)分别为10 (5.69±0.50)、10 (5.51±0.77),高出各自的悬浮颗粒物/水分配系数(Koc)1个数量级,表明胶体的强吸附能力对EDCs在水环境介质间分配、迁移、转化发挥了重要作用.     

根系分泌物调控对人工湿地去除雌激素的影响

通过在所构建的3组垂直流人工湿地(CW1、CW2、CW3)中添加不同ρ(DOC)(0、14、28 mg/L,DOC为溶解性有机碳)的美人蕉根系浸出液来模拟根系分泌物浓度变化,考察其对2种SEs(steroidal estrogens,类固醇雌激素)去除效果的影响. 结果表明:①虽然根系浸出液和根系分泌物中的ρ(DOC)存在差异,但二者成分比例类似,均含有多种小分子化合物(如氨基酸、多糖、有机酸、脂肪酸、醇、烷等),并且甘油含量均为最高. ②各组湿地对SEs的去除率表现为CW2>CW3≈CW1,CW2对E1(Estrone,雌酮)、EE2(17α-Ethinylestradiol,17α-乙炔基雌二醇)的去除率最高可分别达到86.9%、72.7%. ③各组湿地全细菌和AOB(ammonia oxidizing bacteria, 氨氧化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW2>CW1,NOB(nitrite oxidation bacteria, 亚硝酸氧化细菌)平均密度大小表现为CW2>CW3>CW1,DNB(denitrifying bacteria, 反硝化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW1≈CW2,各组湿地基质上生物膜的脱氢酶活性表现为CW2>CW1>CW3.研究显示,适量添加根系浸出液有利于SEs的去除,但根系浸出液中ρ(DOC)过高,可能会对植物根系和特定根系微生物(如NOB)的生长造成毒害作用,并抑制微生物活性,从而影响SEs的去除效果.      

AO与AAO工艺去除雌激素效能对比及分析

为探讨不同污水处理工艺对雌激素类有机物的处理效能,本研究设计并同时运行了AO和AAO两种污水处理工艺,在稳定运行条件下,比较了两种工艺对各种常规水质指标和雌激素的去除状况.试验结果表明,AAO系统对污染物去除效能明显优于AO系统.AAO对COD、TN、NH4+-N、TP及TOC的去除效能分别比AO高出7.55%、20....     

梭鱼和青鳉鱼ERα介导的雌激素活性比较研究

为从物种雌激素受体(ERα)敏感性差异的角度探索辽东湾野生梭鱼雌雄同体高发生率的一个可能原因,从梭鱼肝脏cDNA中扩增出长1113 bp的梭鱼ERα(sERα) DEF区片段,并以此构建pGBT9-sERα DEF 质粒,将其和pGAD424-TIF2质粒依次转入Y190酵母细胞中,建立了sERα物种特异性的酵母双杂交筛选系统.在此系统中测试了4种环境中主要的雌激素雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)及17α-炔雌醇(EE2)对梭鱼ERα的诱导活性,半数雌激素活性浓度(EC50)为3.7、2.4、1698.7、1.2nmol/L,分别是青鳉鱼ERα活性的4.6、2.3、3.4、3.3倍,说明梭鱼ERα对E1、E2、E3、EE2具有较高的敏感性,这为解释辽东湾梭鱼雌雄同体的高发生现象提供了重要线索.     

AnSBR法处理生活污水中典型环境雌激素的研究

为评价和考察厌氧序批式反应器(AnSBR)对生活污水中9种典型环境雌激素的去除效果和机制,采用固相萃取(SPE)——LC/MS/MS分析方法,分析所选环境雌激素的浓度和污泥吸附量. 结果表明:大豆苷元,4-t-辛基酚(OP),4-n-壬基酚(NP)和染料木素的检出浓度高于其他5种环境雌激素;厌氧污泥对NP,OP,雌酮(E1),17α-乙炔基雌二醇(EE2)和17β-雌二醇(E2)的吸附作用明显;大豆苷元和染料木素的去除率在60%以上;大豆苷元、染料木素和雌三醇(E3)的主要去除机制为生物降解作用,EE2,OP和NP的去除是生物降解、污泥吸附的共同作用.      

水质对UV/H2O2降解17α-乙炔基雌二醇（EE2）的影响

采用UV/H₂O₂间歇式光氧化反应器,研究了溶液pH值、腐殖酸及水中常见阴离子HCO₃^-、NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-和SO₄^2-对UV/H₂O₂工艺降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的影响.结果表明,UV/H₂O₂工艺可以有效地去除水中的EE2,光降解过程符合一级反应动力学模型.双氧水投加量为5 mg/L时,在14W低压汞灯照射下,EE2在自来水和蒸馏水中的光降解一级反应速率常数为0.063 0min^-1和0.132 4min^-1.溶液中的腐殖酸和阴离子HCO₃^-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-对EE2的光降解反应有抑制作用,4种阴离子浓度为5 mmol/L时,抑制作用依次为HCO₃^->SO₄^2->Cl^->NO₃^-,HCO₃^-可使光降解速率常数降低到50%.自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是水中多种离子影响的结果.     

典型畜禽粪污中雌激素排放特征

为探究畜禽粪污中雌激素的排放水平和分布特征,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）分析方法,对上海市典型畜禽养殖类型（猪、奶牛、鸡）排放粪污样品中雌激素含量进行测定.结果表明:猪场粪便、沼渣肥、还田土壤、尿液和沼液样品中5种雌激素（E1,雌酮;E2,雌二醇;E3,雌三醇;EE2,炔雌醇;DES,己烯雌酚）总量分别为94.5 ng/g、35.1 ng/g、0.1 ng/g和8 882.2 ng/L、4 388.6 ng/L,其中E1是排泄物中最主要的雌激素;奶牛场粪便、堆肥、还田土壤、尿液、污水进水及出水样品中雌激素总量分别为84.6 ng/g、16.2 ng/g、0.1 ng/g和2 636.7 ng/L、2 605.6 ng/L、615.7 ng/L,其中E1和E2含量最高;鸡场粪便和堆肥样品中雌激素总量分别为60.9和17.5 ng/g.研究显示,猪场、奶牛场和鸡场排泄物中均含有一定数量的天然和人工合成雌激素,雌激素含量水平总体表现为粪便高于有机肥、尿液高于污水;通过畜禽粪污向环境中排放的雌激素总量表现为猪场>奶牛场>鸡场;厌氧发酵对猪场污水中雌激素具有一定的去除效果,而污水厌氧-好氧净化处理和固体粪高温好氧堆肥对奶牛场排泄物中雌激素具有较高的去除效果.