Product identification and toxicity change during oxidation of methotrexate by ferrate and permanganate in water

• Oxidation of methotrexate by high-valent metal-oxo species was first explored. • Fe(VI) presented a higher reactivity to MTX than Mn(VII) at pH 8.0. • Ketonization and cleavage of peptide bond were two initial reaction pathways. • Products of MTX were not genotoxic, neurotoxic, or endocrine-disrupting chemicals. • The less biodegradable products exhibited developmental and acute/chronic toxicity. Accompanying an annual increase in cancer incidence, the global use of anticancer drugs has remarkably increased with their worldwide environmental prevalence and ecological risks. In this study, the oxidation of methotrexate (MTX), a typical anticancer drug with ubiquitous occurrence and multi-endpoint toxicity, by ferrate(VI) (Fe(VI)) and permanganate (Mn(VII))) was investigated in water. Fe(VI) exhibited a higher reactivity with MTX (93.34 M⁻¹ s⁻¹) than Mn(VII) (3.01 M⁻¹ s⁻¹) at pH 8.0. The introduction of Cu(II) and Fe(III) at 1.0 mM improved the removal efficiency of 5.0 μM MTX by 100.0 μM Fe(VI) from 80% to 95% and 100% after 4 min, respectively. Seven oxidized products (OPs) were identified during oxidative treatments, while OP-191 and OP-205 were characterized as specific products for Fe(VI) oxidation. Initial ketonization of the L-glutamic acid moiety and cleavage of the peptide bond of MTX were proposed. Additionally, a multi-endpoint toxicity evaluation indicated no genotoxicity, neurotoxicity, or endocrine-disrupting effects of MTX and its OPs. Particularly, serious developmental toxicity in zebrafish larvae was observed in the treated MTX solutions. Based on the acute and chronic aquatic toxicity prediction, OP-190, OP-192, OP-206, and OP-208 were deemed toxic or very toxic compared to harmful MTX. Furthermore, the reduced biodegradability index from 0.15 (MTX) to −0.5 to −0.2 (OP-192, OP-206, and OP-468) indicated the formation of lower biodegradable OPs. Overall, this study suggests that Fe(VI) and Mn(VII) oxidation are promising treatments for remediating anticancer drug-contaminated water. However, the environmental risks associated with these treatments should be considered in the evaluation of water safety.     

The combination of chemical,structural, and functional indicators to evaluate the anthropogenic impacts on agricultural stream ecosystems

Environmental Science and Pollution Research - Freshwater contamination by pesticides in agricultural landscapes is of increasing concern worldwide, with strong pesticide impacts on biodiversity,...     

Fluoride contamination,spatial variation,and health risk assessment of groundwater using GIS: a high-density survey sampling in Weifang City,North China

Environmental Science and Pollution Research - The present study, with the aid of GIS, utilizes high-density groundwater (GW) sampling data (1398 samples) to analyze the spatial variation...     

基于GIS的地震构造信息系统

本文讨论了地震构造信息系统的建造和信息管理。系统是以GIS工具软件ARC/INFO为开发平台建造的,原始资料复盖华北地区的大部,约北纬35～41度,东经109～120度。系统包括活动断裂、破坏性地震、仪器记录地震等信息。本文深入研究了GIS做为信息管理工具的能力,探讨了GIS在地震区划图编制中可能起到的作用。系统能使地震危险分析中信息管理方式、信息管理效率和利用率有质的改进,在某种程度上减小资料利用不充分和人为任意性引起的不确定性。作为一种探索,本文进行了一系列的空间操作和分析,以研究空间特征之间的相关性,并产生新的数据集合。     

纺织印染厂废水的深度处理中试及工程应用

采用曝气生物滤池(BAF)-臭氧-曝气生物滤池工艺对广东某大型纺织印染厂的常规水解酸化-接触生物氧化处理出水进行深度处理回用中试,在中试研究成功的基础上,设计了每小时处理5 t的工业化试验装置。试验运行结果表明:进水COD为100~150 mg/L,色度约80倍,浊度约10 NTU,在前BAF水力停留时间3 h,中间化学氧化池中臭氧投加量40 mg/L,后BAF水力停留时间2 h的情况下,经组合工艺处理后出水COD约30 mg/L,色度2倍,浊度<1 NTU,该工艺处理后的出水,可直接回用于对电解质浓度要求不高的生产工艺中,也可作为反渗透或纳滤膜的预处理工序。     

不同种植制度土壤氧化还原酶活性和动力学特征

土壤质量与土壤的生物学性质密切相关,种植制度对土壤生物学特性的影响研究对土壤质量管理具有重要的意义.以黑龙江853农场不同种植制度土壤为研究对象,探讨种植制度对土壤理化性质,过氧化氢酶、脱氢酶活性和动力学特征的影响.主要研究结果:农作物轮作有利于提高土壤全碳含量,而大豆连作和玉米-大豆轮作使土壤有效氮和全氮含量提高,大豆连作土壤pH显著低于其它作物连作及轮作处理,全磷含量显著高于其它处理;2种轮作体系均提高土壤过氧化氢酶活性和催化能力,且催化能力的提高源于酶的Km降低(即酶-底物亲合力提高);玉米-小麦-大豆轮作提高土壤脱氢酶活性及催化能力,其催化能力的提高由2个动力学参数的变化共同决定,禾本科作物连作土壤动力学参数与豆科作物种植(大豆连作及与禾本科轮作)具有显著差异.本文的研究表明,合理的轮作方式是提高土壤生物学活性的有效手段.     

环氧化合物分子结构与致变活性的关系

由化学物质毒性效应登录(RTECS)1998年光盘系统检索获得86种环氧化合物对鼠沙门氏菌致变活性数据.应用主成分分析法从11种分子描述符中选择出5种对致变活性有明显影响的描述符:碳原子数,苯环数,氢原子数,烷基数和氧原子数.通过样本学习集训练并优化神经网络结构,建模分类预报:对于86个样本,低和高2类活性,正确分类率达到92%.结果表明:3～4个骈接苯环的环氧化物的特殊结构具有很强的致变活性.     

100年来东湖富营养化发生的沉积学记录

在210Pb计年的基础上,运用水生生物遗存、色素、有机碳同位素和磁化率分析了东湖钻孔沉积物中的生物与环境信息,重建了东湖100多年来湖泊营养与环境演化历史.研究发现东湖100多年来在人类活动不断增强的背景下,指示重金属污染的磁化率和指示湖泊富营养化的色素指标如蓝藻叶黄素(Myx)、颤藻黄素(Osc)快速上升,相应的水生生物如介形虫、腹足类、水生高等植物等表现明显的组合和变化阶段,同时有机碳同位素偏正与湖泊生产力升高和藻类繁盛有关.沉积记录表明东湖生态系统近代发生了深刻变化,湖泊营养演化自早至晚呈现四阶段性:贫营养阶段(1900-1966AD)色素水平低、拥有较丰富的水生高等植物和腹足类;中营养阶段(1966-1983AD)色素含量增高、水生高等植物和腹足类减少;富营养化阶段(1983-1989AD)色素含量快速增高、水生高等植物消失;超富营养化阶段(1989AD－至今)色素含量稳定居高、某些耐污染的介形类较繁盛.结果对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、以及如何治理湖泊环境具有现实的意义.     

新型异养氨氧化菌的分离鉴定及氨氧化特性

从青岛海岸采集淤泥．通过富集培养,以硅胶平板点种分离．经纯化得到一株氨氧化菌H9菌株。该菌可以在营养培养基中生长,是一株异养氨氧化菌,经形态、生理生化特性、16SrRNA序列分析等初步鉴定该菌属于假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp．H9）。该菌株具有将氨氧化为硝酸的能力,明显不同于自养型的硝化作用过程需要亚硝化细菌和硝化细菌的密切协作才能把氨氧化成硝酸的特点。此外,该菌可以在无有机碳的培养基或在有机碳C／N达7或更高的培养基中氧化氨至硝酸;在亚硝化培养基与LB的混合培养基中,在LB占15％以下时,LB越高越有利于氨的氧化和菌的生长。该菌株的生长和氧化氨的最适温度为30℃;pH5．0～10．0,最适为8．0;氨离子摩尔浓度1～40mmol／L,最适为8mmol／L;氯化钠质量分数为0％～8％,最适为3．5％。由于该菌株具有以上的特性和优点．在污水的脱氮处理以及养殖海水的氨氮处理中有较高的应用前景,同时也是研究氨的生物氧化机制的理想菌株。     

有机离子载入-复焙烧失法制备新型净水材料

探索了一种制备介孔复合净水材料的新方法——载入有机离子一复焙烧失法。通过实验得到的最佳工艺参数为：有机载入剂为CTMAB,有机载入剂(质量浓度5g/L)加入量4mL／g,有机离子交换反应时间2h,反应温度40℃,复焙烧失温度230℃,复焙烧失时间1．5h。在最佳工艺条件下制备的净水材料对色度为7400倍、COD为3040mg／L的染料废水的脱色率为98．9％,略优于杏壳活性炭的脱色率(98．2％);COD去除率为91．3％,与杏壳活性炭的COD去除率91．7％相差无几。净水材料的染料吸附量是添加剂升温烧蚀后产品的近85倍,是酸洗刻蚀后产品的近590倍,是原材料的900多倍,其对染料废水的净化能力整体优于杏壳活性炭。