全氟和多氟烷基化合物微生物降解与转化研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)因其持久性、长距离迁移性、生物积累性和生物毒性而受到广泛关注.目前世界上对环境中PFASs的监测和管控主要针对全氟烷基酸(PFAAs).而大部分多氟烷基化合物在环境中能够被微生物降解为PFAAs,也被称为前体物.因此,探究前体物在环境中的微生物转化行为有助于综合评价PFASs的环境风险,以及制定相关的管控和修复措施.虽然PFAAs一直被认为是环境中的“永久化合物”,但近年来,PFAAs的厌氧微生物还原脱氟作为一项极具潜力且充满挑战的修复技术,成为研究的一个前沿热点.系统总结了前体物(氟调化合物和全氟辛烷磺胺衍生物)、 PFAAs和新型PFASs在微生物作用下的降解规律和转化路径,并讨论了PFASs微生物降解的影响因素,最后提出未来的研究方向.     

人工甜味剂在污水处理厂和自来水厂的归趋

研究了7种常用的人工甜味剂〔安赛蜜、三氯蔗糖、糖精、甜蜜素、纽甜、阿斯巴甜和NHDC(新橙皮苷二氢查耳酮)〕在污水处理厂及自来水厂的分布. 7种人工甜味剂在污水处理厂进水中均被检出,质量浓度为6.4～31 671.0 ng/L. 安赛蜜、三氯蔗糖、糖精、甜蜜素在污水处理厂的出水中被检出,质量浓度为32.4～11 204.0 ng/L. 这些甜味剂将随污水处理厂的出水排放而进入水环境. 安赛蜜、三氯蔗糖、糖精、甜蜜素、纽甜在自来水厂进水中被检出,质量浓度为低于定量限～579.4 ng/L,其中前4种在自来水中被检出,质量浓度为23.3～504.2 ng/L. 沉淀、絮凝、氯化消毒作用对人工甜味剂没有明显的去除作用. 生物降解能有效去除糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、纽甜和NHDC,但对安赛蜜和三氯蔗糖去除率不高,去除率均小于20%.      

离子型表面活性剂对菲在碳纳米管上吸附的影响

采用批量实验法,研究了菲在碳纳米管上的吸附以及阴/阳离子表面活性剂,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基三甲基氯化铵（DDTMA）对菲吸附的影响.菲在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管上吸附符合Freundlich等温线,n值分别为0.24和0.37,呈高度非线性;lgKF值分别为7.34和6.41,比一般土壤有机质吸附能力高出2个数量级以上,并且单壁碳纳米管对菲的吸附能力强于多壁碳纳米管.总体上,SDBS和DDTMA对菲在碳纳米管上的吸附均表现为抑制作用,抑制程度随表面活性剂浓度增加而增加,随菲浓度增加而减弱.但是当DDTMA浓度较大时（1000 mg.L-1）,对于菲在吸附能力较低的多壁碳纳米管上的吸附的抑制程度降低;特别是当菲浓度较大时,对菲的吸附反而有促进作用.这是因为DDTMA在碳纳米管表面形成的类（混合）胶束结构对菲的吸附促进作用部分抵偿（或超过）了其占据多壁碳纳米管表面的吸附抑制作用.     

三丁基锡在水-脂质体间的分配行为

测定了不同酸度条件下三丁基锡(TBT)的正辛醇-水分配系数,并用卵磷脂自行制备脂质体代替正辛醇研究了TBT在人工合成生物膜-水间的分配行为.结果表明TBT在正辛醇和脂膜中的分配均随pH的增大而增大.但将二者进行比较,发现在pH＞pK_a时,TBT在二者中的分配比很接近,此时是疏水性TBTOH占优势;但在低pH下,TBT⁺是主要存在形态,其在脂膜中的分配量要大于在正辛醇中的分配量,说明此时用正辛醇来模拟三丁基锡在生物膜中的分配是不合适的.对离子型有机金     

菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

河口水及藻类对三丁基锡的降解作用

研究了海河河口水在不同条件下对三丁基锡（TBT）的降解作用。不同条件下TBT的降解半衰期为5.7天～84.5天。提高温度、光照和加入营养盐和腐殖酸均加快TBT的降解,说明TBT的降解与生物作用有关。为此,进一步研究了两种藻——淡水斜生栅藻（_{Scenedesmusobliquus}）和生于河口地区的扁藻（_{Platymonassp．}）及藻液中细菌群落对TBT的降解作用。结果表明,光降解是微乎其微的。细菌群落对TBT有一定的降解作用,栅藻、扁藻中的细菌群落对TBT降解半衰期分别为54.3天和20.2天。藻类对TBT的降解速度比细菌快很多,是TBT降解的主要因素,栅藻、扁藻对TBT降解半衰期分别为5.2天和1.7天。     

菲与吡啶在沉积物及粘土矿物上的吸附行为

研究了菲和吡啶在天然沉积物及粘土矿物(高岭土、蒙脱土)上的吸附行为.结果表明,含有天然有机质的沉积物对菲的吸附最为显著,而高岭土和蒙脱土对菲也能发生一定程度的吸附.菲在3种吸附剂上的吸附行为比较符合线性模型,Kd分别为594.7L·kg-1(沉积物),405.OL·kg-1(高岭土)和286.7L·kg-1(蒙脱土).吡啶在3种吸附剂上吸附的Kd明显低于菲,在沉积物、高岭土和蒙脱土颗粒上分别为1.18,9.03和0.94 L·kg-1.CEC较大的沉积物和蒙脱土上吡啶的吸附量更低,这可能是背景溶液中Na+向此两种吸附剂表面大量聚集所致.总体上溶液pH值对于菲在3种吸附剂上的吸附影响较小,而对于吡啶而言,酸性和碱性条件均较中性条件更有利于其在粘土矿物上的吸附,其在沉积物上的吸附则随溶液pH值的增大而降低.     

修复硝基苯污染底泥的活性覆盖材料筛选

针对硝基苯污染底泥修复的活性覆盖技术,筛选了适合阻断底泥中硝基苯释放的还原剂和吸附剂.采用的零价铁可迅速将难生物降解的硝基苯还原为苯胺,提高其生物可降解性,有利于将污染物彻底去除.零价铁对硝基苯的还原反应速率随着零价铁剂量的提高而提高,反应速率常数≥>10.001 min~(-1).吸附试验结果表明,在煤渣、活性炭、焦炭以及硅藻土几种常见的吸附剂中,活性炭具有最佳的吸附能力,但是其价格昂贵,不适于大规模应用.而廉价易得的煤渣对硝基苯及其降解产物苯胺具有良好的吸附性能,对硝基苯和苯胺的最大理论吸附量达到924.9 mg·kg~(-1)和1692.2 mg·kg~(-1).因此提出以煤渣为吸附基质,并添加一定比例零价铁的复合活性覆盖材料,为硝基苯污染底泥修复提供一种新的方向和基本参数.     

芘在土壤中的长期吸附和解吸行为

研究了芘在6种不同性质土壤中长期吸附解吸及不可逆吸附行为.实验结果表明:长期实验中芘在土壤中的吸附和解吸都存在快过程和慢过程2个阶段.不同吸附平衡时间下,有机质含量高于1%时,不同土壤的吸附平衡常数随有机质含量的增加而增加;有机质含量低于1%时,黏粒含量对土壤的吸附能力有着重要影响;平衡时间由2d增加到180d后,6种土壤的Kd值增加了35.1%～557.9%,其中土壤有机质对Kd值有不同程度的影响,而黏粒对Ka值影响最大,平衡时间对部分土壤Kd值影响不容忽视.长期解吸过程中,6种土壤慢解吸部分占总解吸量的12.05%～41.00%,有机质含量越高,慢解吸对解吸过程的贡献越大.不考虑老化的影响,有机质含量对不可逆吸附容量的贡献明显高于黏粒的贡献,与有机质对慢解吸过程的影响有一致性.     

固定化啤酒酵母制剂去除水中重金属离子

研究了天津某啤酒厂啤酒酵母废菌丝制备的生物吸附剂对水中重金属Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附作用;另外,为了增加其实用性,对海藻酸盐固定化啤酒酵母制剂去除重金属的效果及洗脱再生条件进行了研究。结果明,啤酒酵母制剂有较好的吸附能力,5 min就可以达到很高的吸附效率。Langmuir方程可对Cu2+、Zn2+和Cd2+的等温吸附过程进行很好的描述。当pH为5～6时,Cd2+、Zd2+和Cd2+的吸附效率最大,上除率在90％以上。啤酒酵母制剂固定化后,对Cu2+的最大理论吸附量达到15．74 mg/g。用HCl可对固定化制剂进行洗脱和再生。