Synergistic cytotoxicity of binary combinations of inorganic and organic disinfection byproducts assessed by real-time cell analysis

Chlorine, chlorine dioxide, and ozone are widely used as disinfectants in drinking water treatments. However, the combined use of different disinfectants can result in the formation of various organic and inorganic disinfection byproducts (DBPs). The toxic interactions, including synergism, addition, and antagonism, among the complex DBPs are still unclear. In this study, we established and verified a real-time cell analysis (RTCA) method for cytotoxicity measurement on Chinese hamster ovary (CHO) cell. Using this convenient and accurate method, we assessed the cytotoxicity of a series of binary combinations consisting of one of the 3 inorganic DBPs (chlorite, chlorate, and bromate) and one of the 32 regulated and emerging organic DBPs. The combination index (CI) of each combination was calculated and evaluated by isobolographic analysis to reflect the toxic interactions. The results confirmed the synergistic effect on cytotoxicity in the binary combinations consisting of chlorite and one of the 5 organic DBPs (2 iodinated DBPs (I-DBPs) and 3 brominated DBPs (Br-DBPs)), chlorate and one of the 4 organic DBPs (3 aromatic DBPs and dibromoacetonitrile), and bromate and one of the 3 organic DBPs (2 I-DBPs and dibromoacetic acid). The possible synergism mechanism of organic DBPs on the inorganic ones may be attributed to the influence of organic DBPs on cell membrane and cell antioxidant system. This study revealed the toxic interactions among organic and inorganic DBPs, and emphasized the latent adverse outcomes in the combined use of different disinfectants.     

中国环保企业竞争力评价指标体系研究及其实证应用

本研究在传统企业竞争力评价理论方法的基础上,结合环保产业发展特点,在评价体系内创新性地加入环保特色指标项,并通过层次分析法对指标权重的设定形成完整的评价指标体系。基于评价指标体系,本文以54家环保上市企业为例开展实证分析,有效验证了指标体系的合理性。结合各板块内企业竞争力分析结果,进一步开展中国环保子行业发展状况的研究,对环保行业整体及各子行业的发展特点和现状进行了深入解析。     

基于碳源优化的反硝化除磷及微生物特性

接种厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化（AAO-BCO）系统的反硝化除磷污泥,采用厌氧/缺氧/好氧-序批式（AAO-SBR）系统,重点考察了乙酸盐和丙酸盐配比（1：0,2：1,1：1,1：2和0：1）对反硝化除磷效率的影响,同时通过高通量测序对比了不同配比下微生物菌群结构的变化.结果表明,5种工况下,AAO-SBR系统均具有较高的有机物去除和反硝化除磷能力.而当乙酸钠/丙酸钠=1：0时,厌氧阶段在高效利用COD（87.63%）的同时完成聚-β-羟基烷酸（PHAs）的合成（174mgCOD/gMLSS）,释磷量高达31.22mg/L;缺氧阶段PO₄^3--P的去除（74%）伴随着NO₃^--N反硝化（90%）,PHAs利用率为72.4%,实现了氮磷的高效去除.高通量测序结果表明：不同碳源配比影响了微生物菌群的丰富度和多样性,其中变形菌门（Proteobacteria,31%~76%）、绿弯菌门（Chloroflexi,1%~26%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,2%~31%）等占据绝大比例,而乙酸钠、丙酸钠共存时,微生物的多样性较好.当乙酸钠为单一碳源时,系统中聚磷菌（PAOs,21.364%）在与聚糖菌（GAOs,2.317%）的竞争中占绝对优势.     

白洋淀流域径流过程对极端气象干旱的响应分析

以白洋淀流域为研究对象,选取唐河、沙河、白沟引河3条支流上游4个水文站1959—2016年的日径流数据,采用改进退水常数后的数字滤波法中的Chapman-Maxwell法对4个子流域的日径流进行基流分割,利用水文气象要素异常值法划分干旱时期,分析水文干旱（径流干旱与基流干旱）对极端气象干旱过程的响应规律。结果表明:1）白洋淀年降水量呈减少趋势,线性倾向率为1.81 mm/a2。在1979年发生减少突变,突变后降水量减少8%;并检测到白洋淀流域发生极端气象干旱,持续时间从1996年8月至2011年5月;2）4个子流域的水文干旱较气象干旱具有明显的时间滞后,且水文干旱持续时间比气象干旱更长,烈度、强度更大,表明长期干旱期间降雨-径流关系的不稳定性;3）4个子流域水文恢复时间较气象恢复平均滞后55个月,且基流恢复滞后于径流恢复。研究结果可加深径流与基流对气候变化的响应的理解,为核算河道生态需水以及维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照。     

Analysis of air quality characteristics of Beijing–Tianjin–Hebei and its surrounding air pollution transport channel cities in China

Beijing–Tianjin–Hebei(BTH) and its surrounding areas are very important to air pollution control in China.To analyze the characteristics of BTH and its surrounding areas of China,we collected 5,641,440 air quality data from 161 air monitoring stations and 37,123,000 continuous monitoring data from air polluting enterprises in BTH and surrounding cities to establish an indicator system for urban air quality portraits.The results showed that particulate matter with aerodynamic diameters of 2.5 μm(PM_(2.5)),particulate matter with aerodynamic diameters of 10 μm(PM_(10)) and SO_2 improved significantly in 31 cities from2015 to 2018,but ozone deteriorated.Air quality in BTH and the surrounding areas showed obvious seasonal characteristics,among which PM_(2.5),PM_(10),SO_2,and NO_2 showed a "U" type distribution from January to December,while O_3 had an "inverted U" distribution.The hourly changes in air quality revealed that peaks of PM_(2.5),PM_(10) and NO_2 appeared from 8:00 to 10:00,while those for O_3 appeared at 15:00–16:00.The exposure characteristics of the 31 cities showed that six districts in Beijing had the highest air quality population exposure,and that exposure levels in Zhengzhou,Puyang,Anyang,Jincheng were higher than the average of the 31 investigated cities.Additionally,multiple linear regression revealed a negative correlation between meteorological factors(especially wind and precipitation) and air quality,while a positive correlation existed between industrial pollution emissions and air quality in most of BTH and its surrounding cities.     

不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响

以东北耕作黑土为对象,在25℃和60%最大持水量(WHC)条件下开展为期7 d的室内培养试验,研究了不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响.结果表明,与不施肥对照处理相比,单施氮肥对土壤呼吸释放的CO_2没有影响,而在施用氮肥的基础上配施有机物料使得CO_2排放量提高了一个数量级,氮肥配施秸秆对CO_2排放的促进效果大于氮肥配施猪粪.短期培养时间内施用氮肥对N_2O排放没有显著影响,硝化作用是对照处理和单施氮肥处理土壤排放N_2O的主要过程.与单施氮肥处理相比,氮肥配施猪粪或秸秆显著促进了反硝化过程,使得N_2O排放量提高了两个数量级,氮肥配施秸秆处理的N_2O排放量显著大于氮肥配施猪粪处理.单施氮肥抑制了CH_4的排放,表现为对CH_4的微量吸收,而氮肥配施猪粪或秸秆则显著促进了CH_4的排放.     

咸阳地区某典型地热井的地热水地球化学特征分析

地球化学方法是了解地热系统特点、变化及起源的重要手段,合理开发利用地热资源的前提。基于咸阳地热田XY1地热井1999年与2017年两期水质资料、多年水温变化资料,参考其他学者在研究区取得的研究成果,综合分析了该热水井及区域地热流体地球化学因子的变化特征。根据地热水δD、δ¹⁸O、¹⁴C同位素分析,探讨了该地区地热水的起源及其同位素水文特征。结果表明：该热水井水温变化不大,水-岩平衡状态未改变,大部分离子组分浓度呈上升趋势,水质变差。水化学类型未改变,为Cl-Na型,其中多种水化学组分浓度达到一定标准,可作为医疗热矿水开发利用。研究区热储层以消耗静态储量为主,无现代降水补给。该井地下热水属于第四纪末次冰期北山山区海拔1200 m大气降水入渗成因,为混入古溶滤水的残存沉积水。建议生产过程中应采取地热水回灌措施,使地热资源开发具有可持续性。     

土壤中抗生素抗性基因的分布及迁移转化

为明晰土壤中抗生素抗性基因的存在及传播状况,并为开展抗生素抗性基因土壤污染的风险评价工作提供科学的理论依据.本文根据抗生素抗性基因存在和转移的理论基础,结合国内外研究进展,详细阐述了土壤中抗生素抗性基因的来源、分布传播及其影响因素,发现已有研究对外源抗生素抗性基因在土壤中的丰度和种类变化的研究较为深入,而对其在土壤中的空间分布特征、传播扩散及行为机理等研究工作尚处于起步阶段.因此提出未来土壤抗生素抗性基因的研究重点应为掌握抗生素抗性基因的空间分布、溯源、迁移转化规律及其关键制约因子,并建立相应的数量关系.     

胶原纤维基多孔碳纤维用于电化学产双氧水——酸处理对产双氧水性能的影响

为获得通过电化学的氧还原反应（ORR）高效原位生成双氧水（H₂O₂）的新型碳材料,基于一类天然生物质-皮胶原纤维为基础材料制备出多孔碳纤维材料（PCFs-x）.利用皮胶原纤维分子中的-COOH、-NH₂等官能团与铁盐之间的较强的络合作用来吸附铁离子,碳化后经酸浸获得PCFs-x材料.XRD、SEM、BET等手段对不同浓度硝酸浸取后所获得的PCFs-x进行系统的结构表征,测试其电子转移数,考察了其氧还原反应活性及电化学还原氧气产H₂O₂的性能.结果表明,胶原纤维经过上述制备流程后可获得有序结构的PCFs-x,其中浓度为1mol/L时获得的材料具有最好的产H₂O₂效果和电流效率,氧还原反应2.5h后H₂O₂累积浓度达到148.81mg/L,电流效率72.33%.实验结果为基于胶原纤维制备新型高效的原位电化学产双氧水的碳材料提供了理论基础与可借鉴的思路.     

新型复合预氧化技术控制副产物的试验研究

臭氧被广泛应用于饮用水预氧化工艺中,但是成本较高,而且会生成臭氧化副产物,如可同化有机碳(AOC)、溴酸盐和甲醛.因此,提出臭氧/高锰酸钾复合预氧化技术,并对照预臭氧化技术,进行了消毒副产物前质及臭氧化副产物控制的小试试验研究.结果表明,与预臭氧化(1.5 mg/L臭氧)相比,复合预氧化(0.6 mg/L臭氧 0.4 mg/L高锰酸钾)能促进混凝沉淀对消毒副产物前质的去除,总去除率与单独预臭氧化的去除率相当.而且又能降低AOC生成量,并促进混凝沉淀对AOC的去除,合计AOC去除率达43%左右.此外,对溴酸盐和甲醛生成量也有明显去除效果,比单独预臭氧化降低了78.4%和21.2%.