仿生智能算法在突发环境污染事件应急响应中的应用

近年来随着中国工农业生产和经济建设的快速发展,中国已经进入突发环境事件频发期。然而,中国的突发环境污染事件应急体系仍处于初级应用阶段,不能满足事故频发期事故应对的要求。因此,建立科学的应急决策支持系统具有重大的意义。在决策支持系统中,智能算法处于核心地位。文章对人工智能领域的仿生智能算法在环境应急领域的应用作简要介绍,并明确了多技术集成化应用的研究方向,以期对今后的研究有所启发。     

循环镁法烟气脱硫产物MgSO3的热解回用工艺研究

通过类似于固定床的热解实验,研究了循环镁法烟气脱硫产物亚硫酸镁的最佳热解工艺条件。在确定可能的影响因素后,通过控制变量法,以二氧化硫产生率、亚硫酸镁分解率、产物活性为判定标准,优化各个控制因素后,得到了亚硫酸镁的最佳热解工艺条件为：热解温度550℃,升温速率10K／min,并且在热解前须对亚硫酸镁进行充分干燥。经测定,该条件下热解样品中二氧化硫产生率达到92％,亚硫酸镁分解率接近80％,热解后的氧化镁纯度为43．5％,并具有较高的反应活性,可作为脱硫剂回用。由于惰性物质的存在,实际脱硫副产物的热解效果略逊于亚硫酸镁样品．应努力控制其中惰性物质的含量。     

基于毒性效应的非目标化学品鉴别技术进展

现代社会大量化学品的生产与广泛使用造成了地表水、地下水、沉积物、土壤等环境受到污染,并对人体健康和生态系统构成威胁。基于毒性效应的关键致毒物质鉴别技术(effect directed analysis,EDA)已经在水体、沉积物的致毒物筛选方面得到了一定的应用。但是由于污染物组成复杂、范围广、基质干扰高、同分异构体广泛存在、人工合成标样缺少等问题,非目标致毒化合物的鉴别成为了EDA的瓶颈技术。逐渐发展的色谱与质谱技术、数据库指标在化合物筛选识别中发挥了重要作用。本文综述了基于高分辨质谱,数据库搜索,色谱保留特征,模型构建来筛选识别化合物的方法,总结了近年来化合物筛选识别方法在环境新型污染物及药物筛选等方面的应用并分析了化合物筛选识别所存在的问题与应用前景。这些方法可以提高非目标化合物筛选的准确性和通量,减少样品复杂性和基质干扰带来的负面影响,从而有利于未知化合物的确定。     

近岸海域典型水体中镉的水生态风险评估

为了解我国近岸海域重金属污染现状,以镉为目标污染物,选择北部湾、渤海湾、杭州湾、辽东湾、闽江口、珠江口、长江口、黄河口等8个典型海湾、河口区域作为评估目标区域进行水生态风险评估。研究结果显示:北部湾、渤海湾、杭州湾、闽江口、长江口、珠江口、黄河口等7个海域水体中镉的暴露水平较低,从2005至2013年其急、慢性暴露的最高潜在影响比例均低于5%,且整体呈下降趋势。辽东湾水体中镉从2005至2013年对水生生物的最高潜在影响比例为28.67%(95%置信区间26.29%~30.06%),5%、10%、15%、20%超过率对应的潜在影响比例分别为18.95%(17.84%~20.23%)、12.51%(11.65%~13.61%)、8.26%(7.40%~9.15%)、5.45%(4.62%~6.16%),其在2005—2010年间呈现略微上升趋势,2010—2013年间呈现下降趋势。水体中镉暴露水平主要受入海河流污染物输入的影响,其中五里河、大凌河影响最强。     

Probabilistic ecological risk assessment for three chlorophenols in surface waters of China

Individual and combined assessment of risks of adverse effects to aquatic ecosystems of three chlorophenols (CPs), including 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP) and pentachlorophenol (PCP), were conducted. A probabilistic approach based on the concentrations of CPs in surface waters of China was used to determine the likelihood of adverse effects. The potential risk of CPs in surface waters of China was determined to be of concern, especially PCP and mixtures of CPs. The risks of adverse effects were examined as the joint probabilities of exposure and response. The joint probability for PCP was 0.271 in the worst case and 0.111 in the median case, respectively. Based on the cumulative probability, 5% of aquatic organisms included in the assessment would be affected 21.36% of the time in the worst case and 5.99% of the time in median case, respectively. For the mixtures of CPs, the joint probability were 0.171 in the worst case and 0.503 in median case, respectively and 5% of species would be affected 49.83% of the time for the worst case and 12.72% in the median case, respectively. Risks of effects of the individual CPs, 2,4-DCP and 2,4,6-TCP were deemed to be acceptable with a overlapping probability of < 0.1 with 5% of species being affected less than 4% of the time.     

旋轮虫在污水生物处理中的作用机制初探

蛭形轮虫常被用作生物处理性能良好的指示生物.本文以一种常见的蛭形轮虫—旋轮虫(Philodina sp.)为研究对象,着重探讨了旋轮虫及其分泌物对活性污泥处理性能和细菌的作用方式,以明确旋轮虫在污水生物处理中的作用机制.结果表明,旋轮虫及其分泌物均在一定程度上提高了活性污泥对COD、氨氮、总磷的去除率,且两者的提高效果相近,表明旋轮虫分泌物是旋轮虫对活性污泥的主要作用形式,即非直接捕食性的间接作用是其主要作用形式.旋轮虫分泌物对絮凝性细菌的絮凝性、异养硝化-好氧反硝化菌的同步硝化和脱氮效能均有促进作用,进一步表明旋轮虫提高活性污泥活性的作用是通过其分泌物提高细菌活性的结果.此外,通过使用根癌农杆菌KYC55从旋轮虫分泌物中检测出AHLs信号分子的类似物,表明旋轮虫对细菌的作用机制可能是其分泌物误导或触发细菌的群体感应所致.本文结果为研究微型动物在污水生物处理中的作用机制提供了新的研究思路.     

电吸附组合工艺在炼油污水回用中的研究与应用

采用生物深度处理-过滤-电吸附除盐组合工艺对炼油二级生化排污进行深度处理,中试和工业应用试验结果表明:该组合工艺具有较好的抗石油类有机物污染的能力,电吸附除盐设备核心部件预期使用寿命长,产水可以直接回用于循环水作补水,浓水达到国家一级排放标准,可以直接排放。该工艺不产生二次污染,属于绿色环保工艺。     

Arsenic (V) removal from groundwater by GE-HL nanofiltration membrane: effects of arsenic concentration, pH, and co-existing ions

A laboratory-scale investigation was performed to study arsenic (As (V)) removal by negatively charged GE-HL nanofiltration (NF) membrane in simulated drinking water. Effects of As (V) concentration (0–200 μg·L^?1), pH, and co-ions and counter-ions were investigated. The NF membrane presented good stability, and the rejection rates exceeded 90%. The rejection rates of As (V) decreased with the increase of As (V) concentration, while it increased with the increase of pH (reached 96% at pH 6.75). Moreover, a negative relationship was observed between the co-existing ions of Cl^?, Na⁺, SO ₄ ^2? , and Ca²⁺ and the removal of As (V), in which bivalent ions presented more significant effects than monovalent ions.     

有害结局路径(AOP)框架在水体复合污染监测研究中的应用

水体复合污染包含低浓度、种类复杂的毒害化学污染物,威胁人类健康和生态安全。监测并识别水体关键毒害污染因子是进行水质管理的前提,也是复合污染研究的难点。目前国内外在水复合污染毒性监测研究上主要基于动物活体试验或者生物体外测试。由于受限于毒理学测试方法,常见的应用通常仅关注于某方面的毒性效应或者少数的分子指标,因而受到质疑和挑战。有害结局路径(Adverse outcome pathway,AOP)的概念将化学污染物的结构、致毒的分子启动事件和生物毒性的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式。本文旨在论述有害结局路径在复合污染毒性评估和关键毒害物质鉴别中的指导性价值和意义。在有害结局路径的指导框架下,借助于生物体外高通量测试技术、化学分析的靶向和非靶向分析技术和生物信息学技术,可以系统地分析化学混合物在分子、细胞水平上健康相关指标的响应水平,评估水体中复杂结构污染物,与不同生态和健康有害结局之间的关联,为水环境评价和优先污染物的筛选管理提供有效支撑。本文通过综述AOP框架在复合水体中毒害物质风险研究的现状和优势,对AOP在水环境环境管理上的应用前景提出展望。     

三唑酮在水环境中的环境行为、毒性效应及生态风险

三唑酮是目前应用最广泛的三唑类广谱杀菌剂之一,在我国的使用量有逐年增长的趋势。本研究综述了三唑酮在水环境中的环境行为、毒性效应及其对我国部分水体的生态风险。三唑酮使用后被土壤吸附和解吸,经雨水淋溶作用进入地表或地下水环境,在丰水期检出率与检出浓度较高,目前我国地表水中三唑酮最高检出浓度为12μg·L-1。三唑酮在环境中的半衰期为15~43.3 d,能够在水生生物体内累积代谢,在不同浓度下对不同类群、不同生命阶段的水生生物表现出不同的毒性效应,对应着多条有害结局路径,其中最重要的是通过抑制细胞色素P450酶活性干扰机体内激素水平,影响水生生物繁殖和生长发育,导致种群密度降低。在目前已知的暴露水平下,三唑酮对我国地表水具有潜在的生态风险,特别是丰水期稻田附近的地表水风险尤其需要关注。