稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.     

水体中有机污染物自然降解研究进展

水体中有机污染物的自然降解是影响污染物在环境中归趋过程的一个重要机制,一直是环境界研究的重点。归纳了水体中有机污染物自然降解的研究现状和研究方法,并以生物降解和光降解为例,指出目前在自然降解实验研究设计方面值得关注的一些问题。     

环境功能材料界面性质对生物膜形成过程与代谢功能的调控机制

材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。     

氯代吡啶类污染物吸附与转化技术研究进展及挑战

氯代吡啶类除草剂的大量生产及在农业生产和生活中的广泛应用,使其在废水、饮用水等环境中被不断检出,对生态环境和人类健康造成潜在危害。氯代吡啶类农药残留及其高效去除与转化技术,是水环境污染控制研究的热点和难点。从结构上看,碳氯键断裂是实现氯代吡啶类化合物降解的关键所在。基于国内外研究进展,综述了此类污染物的去除转化技术,从污染物吸附、高级氧化处理、催化氢化及耦合联用技术等角度,系统阐述了污染物去除转化的关键因素、相关工艺作用机制及现存技术挑战。在现有技术中,吸附法仍面临新型吸附材料研发、吸附剂再生等问题;高级氧化技术污染物矿化率高,但氧化效率低、运营成本高;催化氢化法定向选择催化降解污染物,但存在污染物降解不完全的问题;生物处理技术经济有效,但对污染物的去除转化率仍有待提高。研究表明:由于氯代吡啶类污染物的难降解特性及各工艺的局限性,单一的处理技术难以实现污染物矿化,多种处理方法联用是实现污染物高效去除的可行策略。开展环境中氯代吡啶类污染物的转化技术与机制研究,可为实现风险性污染物高效脱毒、降解提供参考。     

新型有机污染物污染现状及其深度处理工艺研究进展

新型有机污染物的污染现状及其去除技术近年来受到学界的广泛关注。由于传统污水处理厂不能有效去除新型有机污染物,导致其随污水处理厂出水、污泥等进入生态环境,产生危害。因此,为有效去除该类污染物,近年来新型有机污染物的去除技术逐渐成为研究热点。通过总结新型有机污染物的污染现状及其危害,对目前新型处理技术,包括活化过硫酸盐、光催化耦合微生物同步降解、臭氧微气泡法、金属-有机框架材料、固定化微生物和漆酶降解等技术进行了综述,并分析了各种技术的优势和缺点。结果表明:目前对这些新型工艺降解新型有机污染物的研究大多处于实验室研究阶段,且多为单一工艺研究,部分工艺存在有毒有害产物。建议通过建立数学模型,使其在预测工艺降解能力、评估污染物毒性及其环境风险、污染程度等方面更加简便、经济。同时应进一步筛选高效菌株,研发安全可靠的新型处理材料,通过清洁生产,从根源上消除新型污染物污染。     

藻类对有机污染物生物吸附的研究进展

随着工业的迅猛发展,越来越多的有毒有机污染物被排放到环境中,进而引起一系列环境问题。大量研究表明,生物吸附已经成为去除有毒有机污染物的重要方法,而藻类作为一种理想的生物吸附剂,具有良好的吸附和降解有机污染物的能力。概述了藻类对染料、酚类、多环芳烃三种具有代表性的有毒有机污染物的生物吸附。     

活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展

高级氧化技术是一种以产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄?·)来降解环境有机污染物的技术. 近年来,通过活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)而产生SO₄?·的高级氧化技术受到了广泛关注. 与基于·OH的传统高级氧化技术相比,基于SO₄?·的高级氧化技术具有氧化还原电位高、半衰期长、适用pH范围广和对污染物反应快速等优点. 本文从活化PMS方法的特点和性质出发,对目前活化PMS技术降解环境有机污染物的主要方法和活化机理进行了论述,活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等,活化PMS的机制是通过活化方法使其分子结构中的O—O键发生断裂,从而使PMS分解形成SO₄?·或其他的活性物质. 此外,分析了活化PMS降解环境有机污染物的主要影响因素,其中影响均相系统PMS活化的因素包括过渡金属剂量、pH和水中阴离子等,过量的PMS和过渡金属可能成为SO₄?·的抑制剂,pH不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用,还影响过渡金属种类的形成及其与氧化剂反应的有效性,而水中阴离子会与有机化合物竞争和SO₄?·发生反应. 最后,提出未来研究重点应在开发稳定高效活化PMS的金属氧化物、碳质材料,以及使用多种处理技术协同作用上,同时应加强对活化PMS技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析的研究.      

白腐真菌降解持久性有机污染物的研究进展

持久性有机污染物（POPs）是一类在环境中残留期长且能够长距离迁移的高生物毒性化合物,对生态环境和人体健康造成重大危害。微生物降解因其绿色环保、价格低廉、获取容易等优点,成为降解有机污染物的有效途径。其中,白腐真菌作为一类能够高效降解多种难降解有机污染物的微生物,引起学术界广泛关注。本文综述了近年来国内外白腐真菌对典型POPs（多环芳烃、多氯联苯和二恶英）的生物降解过程/机制及土壤生物修复应用的研究进展,并指出了面临的问题和未来的研究方向,为应用白腐真菌修复实际污染环境提供理论指导。     

超声波技术在降解水体污染物中的应用研究

未经处理或经过处理但未达标直接排放的废水中含有较多污染物,会对动植物乃至人体带来严重危害。提出一种基于超声波技术的水体污染物降解方法,对超声波空化降解机理进行了分析,从理论上分析超声波声强、超声波频率、反应温度等因素对水体污染物降解效果的影响,降解过程中添加氯化钠粒子能够显著提高水体污染物溶液中的苯酚去除率。研究为超声波技术降解水体污染物试验以及实际应用时选取合适的超声波频率、超声波声强、反应温度等环境提供了可靠的理论依据。     

石油污染物对海底微生物燃料电池性能的影响及加速降解效应

海底石油污染物在缺氧环境下导致其生物降解过程缓慢,对海洋环境造成长期危害.本文利用海底微生物燃料电池(BMFCs)原理,尝试通过电催化作用提高海底石油污染物的降解速率.对比测试了含油电池装置(BMFCs-A)与无油电池装置(BMFCs-B)的电化学性能,研究了石油污染物对电池性能的影响;比较了含油通路(BMFCs-A)和断路状态下(BMFCs-C)的石油降解率和细菌聚集量,分析了BMFCs对石油污染物降解的加速作用.结果表明,BMFCs-A和BMFCs-B阳极的交换电流密度分别为1.37×10-2A·m-2和1.50×10-3A·m-2,最大输出功率密度分别是105.79 m W·m-2和83.60 m W·m-2,BMFCs-A装置的抗极化能力增强,交换电流密度提高近9倍,最大输出功率密度提高1.27倍.BMFCs-A和BMFCs-C阳极表面的异养菌数量分别是(66±3.61)×107CFU·g-1和(7.3±2.08)×107CFU·g-1,细菌数量增加了8倍,高的异养菌数量导致石油降解加速进行,BMFCs的石油降解率是自然条件下的18.7倍.BMFCs在电化学性能提高的同时,加速石油污染物的降解.本文同时提出了一种海底微生物燃料电池对石油污染物加速降解的新模式.     

石油污染物在土壤中的环境行为研究进展

土壤的石油污染问题已成为全球面临的重要环境问题之一.研究石油污染物在土壤中的环境行为,有助于准确了解其在环境中的归宿以及评价污染土壤对生态系统和人类健康的危害.本文综述了土壤中石油污染物的危害及其存在状态,全面分析了石油污染物在土壤中的吸附/解吸、挥发、渗滤及自然降解等环境行为,并提出了该研究领域存在的问题以及今后的发...     

涉水污染物排放案件中污染物量化程序与方法

污染物排放量核算是生态环境损害鉴定评估的重要基础。该文提出了特征污染物指标筛选-受纳环境污染物残余量评估-污染物实际排放量计算-污染物理论排放量估算的涉水污染物排放致环境污染案件中污染物量化程序与方法,并以某湿法炼铜废水排放污染环境案件为例,基于该程序方法、依托现有证据材料依次开展各个程序环节要求工作,最终保守计算得到本案所涉特征污染物的排放量,实现了生态环境损害量化基础数据的核算,表明该污染物量化程序与方法合理可行。     

活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

异养脱氮菌株Bacillus sp.LY降解有毒有机污染物的研究

研究了异养脱氮菌株Bacillus sp.LY降解去除有毒有机污染物的性能.结果表明,菌株在同时实现有毒有机污染物去除与生物脱氮方面具有潜在优势.以典型有毒有机污染物苯酚、邻苯二酚、环境雌激素NP及其前驱物NPEOs为唯一碳源时,该菌株对4种物质的降解去除率分别达87%、77%、96%和80%,一级降解速率常数分别为0.191、0.112、0.435、0.147 d-1.在分别以NP及NPEOs为唯一碳源的条件下,菌株对体系中的总氮亦有一定的去除,表现出异养脱氮能力.这些研究结果可为开发新型高效生物脱氮联合去除有毒有机污染物工艺打下理论基础.     

区域环境风险评价及其关键科学问题

随着环境中能够检出的有毒污染物种类不断增多,基于制定环境标准来控制有毒污染物的传统方法正在受到挑战,而环境风险评价研究已成为当前环境领域研究的热点.加强风险评价方法研究,认识区域具有潜在风险的有毒污染物环境暴露与环境效应的关系,探讨风险评价中的关键科学问题,为风险管理提供科学依据已显得尤为紧迫.综述和讨论了环境风险评价技术的发展历史和区域生态风险评价存在的科学问题,并对深入开展区域环境风险评价研究提出了建议.     

超声波与其他技术联用降解水污染物

介绍了国内外超声波与其他技术联用在降解水污染物方面的研究进展。多项研究表明,与单独采用超声波降解水污染物的技术相比,超声波与紫外光、芬顿试剂、臭氧和某些氧化剂联用能更迅速、更彻底地降解水中污染物。     

菌根真菌对环境污染物的降解、转化能力概述

菌根是高等植物与真菌形成的共生体，菌根真菌与许多微生物一样，也能有效的降解，转化的环境污染物，且有其自身的特点和优势。该文综合叙述了国内外在菌根真菌外在苗条奶真菌降解和转化木质素，多氯联苯，除草剂，有毒金属等环境污染物方面的研究进展，显示出菌根真菌是一大类具有较大应用潜力的，不容忽视的微生物群。     

异养脱氮菌株Bacillus sp. LY降解有毒有机污染物的研究

研究了异养脱氮菌株Bacillus sp. LY降解去除有毒有机污染物的性能.结果表明,菌株在同时实现有毒有机污染物去除与生物脱氮方面具有潜在优势.以典型有毒有机污染物苯酚、邻苯二酚、环境雌激素NP及其前驱物NPEOs为唯一碳源时,该菌株对4种物质的降解去除率分别达87%、77%、96%和80%,一级降解速率常数分别为0.191、0.112、0.435、0.147 d^-1.在分别以NP及NPEOs为唯一碳源的条件下,菌株对体系中的总氮亦有一定的去除,表现出异养脱氮能力.这些研究结果可为开发新型高效生物脱氮联合去除有毒有机污染物工艺打下理论基础.     

碱减量印染废水特征污染物的生物降解特性

利用气相色谱-质谱联用(GC/MS)和液相色谱-质谱联用(LC/MS)对碱减量印染废水特征污染物在不同条件下生物降解产物进行了研究.结果表明,对苯二甲酸(TA)、分散橙4RL、分散蓝2BLN3种特征污染物在好氧环境和厌氧环境中都可以降解,其中TA最容易降解,2BLN次之,4RL的生物降解性能最差.4RL分解过程产生大量对微生物具有很强的抑制作用的苯胺类物质;易降解物质的添加可以增强难降解物质的分解,这种作用在厌氧条件下更加明显.对特征污染物的分解规律进行了分析和推断.     

新型介体催化难降解污染物厌氧生物还原

生物法处理有毒难降解污染物是目前最为经济环保的方法之一,但厌氧生物转化速率缓慢是生物法处理的限制因素。研究发现,一些醌类化合物可以作为氧化还原介体加速电子的传递,促进污染物的厌氧生物转化。为避免直接应用这些醌类化合物而造成的运行费用增高和二次污染等问题,近年来,人们发现各种碳材料、醌改性载体和微生物分泌的核黄素等新型介体具有良好的催化性能。根据这些新型介体的来源,该文分别综述了它们的特性,并比较了其加速有毒难降解污染物厌氧还原转化的能力,以促进新型介体在实际难降解废水处理中的应用。