典型生态脆弱区水库周边大气降尘重金属风险评价及APCS-MLR模型溯源

为评估生态脆弱区大气中重金属的健康风险状况及污染来源,以锡林郭勒盟大河口水库周边为研究区,2021~2022年对布设的12个大气降尘监测点进行为期1a的采集工作,共收集到样品144份,测定Cr、Ni、Pb、Cu、Zn、Mn、As和Cd共8种重金属的含量,运用潜在生态指数（E_rⁱ）和健康风险评价模型评估大气中重金属对生态安全和人体健康的风险水平,利用富集因子分析法,主成分分析法及绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型定性与定量地解析研究区大气重金属污染来源.结果表明：①研究区全年大气降尘重金属综合潜在生态风险均值属于强生态风险,各重金属元素中仅Cd元素处于极高风险程度,其余均为轻微风险.②健康风险评价结果表明,手口途径和皮肤接触途径摄入是引起非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径,儿童在个别月份存在非致癌风险与可接受的致癌风险,其中As元素是非致癌风险与致癌风险的主要贡献来源.③通过富集因子分析、主成分分析和APCS-MLR受体模型计算表明：风沙扬尘源占比最大,为37.82%,煤炭燃烧与交通源对Cu、Cd、Pb和Zn的贡献率分别为：73.01%、40.22%、70.31%和32.82%;采矿活动对As贡献率为42.59%;工业源对Cd元素的贡献率为22.01%;人类其他活动源对Cd、As、Pb和Zn的贡献分别为：21.12%、34.40%、23.04%和32.15%.     

新建铅蓄电池集聚区对周边土壤环境的影响:基于重金属空间特征

为探明浙北某乡镇经提升改造后一新建铅蓄电池集聚区运行7a后是否对周边土壤环境存在影响,采集该铅蓄电池集聚区周边表层土壤(0～20 cm) 76份,测定了土壤中汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)和铬(Cr)这8种重金属含量,并基于集聚区内、距集聚区边界50、450和850 m的空间距离,采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法对土壤环境质量进行了评价,然后利用地统计方法分析了重金属空间分布特征,并结合相关性分析确定了对土壤环境造成影响的重金属的来源.结果表明,与当地平均背景值相比,8种重金属元素中Hg、Zn和Pb在所有空间尺度下的平均含量均高于其对应背景值,对Cd而言,除集聚区内,其余空间尺度下的Cd平均含量均大于其背景值,As只有距边界50m处的平均含量大于其背景值,而其他元素在所有空间距离下的平均含量均低于其对应背景值,其中Hg和Cd存在高度空间变异,而其他元素含量空间变异不明显,说明区域活动的影响主要集中在Hg和Cd上,且两者的含量随集聚区距离外延而增加.出现超出农用地土壤污染风险筛选值点位的元素主要为Hg和Cd,其主要分布在集聚区外450 m和850 m处,其中Hg在对应距离下超出风险筛选值的点位占33. 33%和38. 89%,Cd分别占27. 78%和55. 56%,且两者的空间分布特征与其含量一致,而其他元素中仅有Zn和Pb存在零星点位超出风险筛选值,且总体上无明显空间特征.由8种重金属元素对土壤的综合污染风险分析可知,Cd是造成土壤综合污染风险的主要来源,由于其贡献使850 m处土壤处于警戒状态(贡献率为36. 73%).土壤的生态风险主要出现在集聚区外450 m和850 m处,处于中等生态风险水平,其中生态风险主要来自Hg和Cd,Hg在对应距离下的贡献率分别为46. 30%和39. 37%,Cd分别为38. 98%和49. 30%,说明区域活动使Hg和Cd成为影响研究区土壤质量的主要元素.经地统计和多元统计分析表明,Hg和Cd含量呈现出在当地主风向(东北-西南)轴上由集聚区外围向内扩散的特征,且两者的主要来源为集聚区外围企业的燃煤活动.因此,新建的铅蓄电池集聚区运行7a后并未对集聚区及周边土壤重金属的集聚造成明显影响.     

长江经济带矿山土壤重金属污染及健康风险评价

研究长江经济带矿山土壤重金属污染状况,是推动长江经济带矿山生态修复和绿色矿山建设的重要前提.通过搜集2006～2020年间长江经济带矿山土壤重金属污染相关研究,并对搜集文献采样数据运用地累积指数法、克里金插值法和健康风险评价法对重金属的污染状况、分布规律和健康风险进行研究.结果表明,长江经济带矿山土壤中Pb、 Cd、 Cr、 Hg、 As、 Zn、 Ni和Cu含量平均值超我国长江经济带土壤背景值,Cd和Hg累积程度显著;污染评价结果显示8种重金属污染程度大小为：Cd>Hg>Pb>Zn>Cu>As>Ni>Cr, Cd和Hg污染程度最高,存在超60%的样本点处于中污染以上;污染评价显示锡矿和铅锌矿土壤污染较其他矿种明显突出;健康风险评估显示经口摄入为非致癌和致癌风险的主要摄入途径,总非致癌和致癌风险指数均处于不可接受范围内,且长江经济带中上游各省市矿山土壤的非致癌和致癌风险明显高于下游.     

C2H6/CO2组分构成对瓦斯着火延迟时间的影响规律研究

为进一步研究多种不同性质的气体对瓦斯着火过程的影响,采用CHEMKIN-PRO Release软件,选择CH_4燃烧化学反应机理USC Mech 2.0模型对不同组分构成的C_2H_6/CO_2与甲烷混合气体进行数值模拟,然后分析不同组分下瓦斯着火延迟时间的变化趋势,并利用SENKIN程序对其进行敏感性分析。计算结果表明:当C_2H_6百分比小于CO_2百分比时,随着CO_2百分比的增加,瓦斯着火延迟时间略有增加,且其在T=1200K下延长了17.0%,在T=2200K下延长了8.4%,同时抑制CH_4生成的关键反应步敏感性系数下降幅度略大,其协同抑制瓦斯爆炸;当C_2H_6百分比大于CO_2百分比时,随着C_2H_6百分比的增加,瓦斯着火延迟时间大幅缩短,且其在T=1200K下缩短了63.7%,在T=2200K下缩短了35.5%,同时促进CH_4生成的关键反应步敏感性系数下降幅度大,其协同促进瓦斯爆炸。     

新型PEI/PAA复合正渗透膜的制备及性能表征

采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)分别作为聚阴阳电解质,间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相单体,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法对聚丙烯腈(PAN)基膜进行改性,探究层层自组装和界面聚合条件对膜性能的影响,并制备新型复合正渗透膜.得出最佳制备条件为:PAA与PEI的沉积时间为10 min,浓度为1 g·L~(-1),pH分别为9和3,支撑盐浓度为1.5 mol·L~(-1),MPD浓度为20 g·L~(-1),水相沉积时间为2 min,TMC浓度为1 g·L~(-1),界面聚合反应时间为60 s,聚电解质层数为2层,在此条件下制得的复合正渗透膜性能优良.以去离子水作为原液,1 mol·L~(-1) NaCl作为汲取液,水通量最高可达26.12 L·m~(-2)·h~(-1),反向盐通量为13.08 g·m~(-2)·h~(-1),与基膜相比,复合膜的亲水性能明显提高,抗污染性能提高,为正渗透膜的制备提供了新的方法和思路.     

对烷氧基苯酚类物质(p-AOPs)的雌激素活性

对烷氧基苯酚(p-AOPs)是一类广泛应用于化工业、制药业、化妆品等领域的苯酚类化合物,其结构与具有雌激素活性的烷基酚类物质相似,但目前对于p-AOPs的雌激素活性尚未见文献报道.本文利用分子对接技术,预测了常见p-AOPs在人雌激素受体α(hERα)激动剂口袋中的结合情况,发现p-AOPs能够很好地与hERα结合,其酚羟基能够与hERα的Glu353和Arg349形成氢键,疏水区域可以与Phe404等疏水氨基酸产生疏水相互作用;通过磷酸对硝基苯酚法对8种p-AOPs的雌激素活性进行分析,发现4-苯氧基苯酚(PhOP)、4-戊氧基苯酚(PeOP)、4-苄氧基苯酚(PBP)具有较强的雌激素活性,其EC_(50)值分别达到9.41×10~(-7)、1.89×10~(-6)和2.68×10~(-6) mol·L~(-1).与典型环境雌激素双酚A(BPA)的雌激素活性相比, PhOP活性明显强于BPA,而PeOP和PBP与BPA接近.通过分析不同烷基碳链长度的p-AOPs的雌激素活性发现,烷基链碳数在1～5个范围内,碳链越长雌激素活性越大.鉴于p-AOPs具有较强雌激素活性,且其广泛应用于与人体密切接触的一些领域,建议进一步加强对这类物质的人体暴露量、内分泌干扰危害和健康风险的研究.     

基于OMI数据研究中国对流层甲醛时空分布特征及变化趋势

利用OMI卫星遥感反演的甲醛柱浓度数据,结合MEGAN模式和MEIC排放清单研究了2005—2016年中国对流层甲醛柱浓度的时空特征和长期变化趋势,以及甲醛柱浓度的季节差异与排放源和地面风场的关系.结果表明,中国对流层甲醛柱浓度呈西低东高的空间分布特征,且高值区域主要分布在华北平原、长江三角洲、珠江三角洲及四川盆地等人为源排放较高的中东部地区.中国甲醛柱浓度存在明显的季节差异,表现为夏季秋季春季冬季.天然源VOCs和人为源VOCs排放均对甲醛柱浓度季节变化具有重要影响,光化学反应与气象条件在其中所起到的作用也不可忽略.生物源排放变化对甲醛年际变化趋势的影响不显著,中国东部地区甲醛柱浓度呈上升趋势主要是由于气候变率和人为因素的共同影响所致.     

磺胺二甲基嘧啶(SM2)高效降解菌J2的分离筛选及降解特性研究

从城市污水处理厂活性污泥中分离得到一株能以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为唯一碳源的菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为J2.不同条件下的降解特性研究结果表明,J2菌株具有极高的SM2耐受性(100 mg·L~(-1))、较广的温度(20～30℃)和pH(6～8)适用范围;在温度30℃、pH=8.0、初始OD_(600)=0.1、SM2起始浓度为50 mg·L~(-1)的条件下,J2菌株在36 h内对SM2的降解率可达100%,降解效率远超目前已报道的其他SM2降解菌株,展现出了良好的应用潜力.J2菌株降解SM2过程中产生了5种主要中间代谢产物,分析推断其降解SM2的途径分为两条:①磺胺二甲基嘧啶分子首先在酶促反应作用下脱除SO_2,生成嘧啶环和苯胺环自由基,这两种自由基再经过环间耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,该分子中的C—N键在活性氧物种的作用下断开生成苯胺和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;②在漆酶的作用下N~4键断裂,产生N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺,之后N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺的N—S键断裂,进一步形成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和苯亚砜.     

活性污泥降解四溴双酚A的特性、途径及毒性评估

电子行业典型污染物溴代阻燃剂对环境的污染引起了广泛关注.本文以产量最大、应用最广的典型溴代阻燃剂四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)为研究对象,考察了活性污泥降解四溴双酚A的特性、影响因素、降解途径并进行毒性评估.结果显示:活性污泥能有效降解水体中的TBBPA;在初始接菌量OD_(600)=0.77,TBBPA浓度为2.50 mg·L~(-1),温度为40℃,pH值为6.0时,经6 h反应后降解率可达58.46%,脱溴率达43.80%;在自然水体中活性污泥对TBBPA的降解受到抑制,尤其在腐殖质含量较高时;自然光能促进TBBPA降解,紫外光则抑制其降解活性;利用LC-Q-TOF-MS/MS检测到3种中间产物,推测TBBPA可能通过以下两种路径降解:①TBBPA发生甲基化和脱溴反应,产生甲基化的二溴双酚A,随后发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4-甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯酚;②TBBPA发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4,5-二羟基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯-1,2,3-三醇,随后发生脱溴、羟基化和甲基化反应,生成5-[1-(3-羟基-4,5-二甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯-1,3-二醇;最后,利用发光细菌对该降解过程进行毒性评价,结果表明,活性污泥降解TBBPA的过程中其毒性未被完全去除,仍存在一定的环境风险.     

Ca2+、Mg2+共存对SBR工艺生物脱氮和微生物群落结构的影响

为了研究共存的硬度金属离子在废水生物处理中的作用,在进水Ca~(2+)为1.1 mmol·L~(-1)的条件下,通过改变Mg~(2+)的浓度,考察Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比对SBR工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析微生物优势种群的变化,以期从微生物角度明确Ca~(2+)、Mg~(2+)共存对生物脱氮的影响机制.结果表明:当Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比分别为2、1和0.5时,COD去除率由88%分别升高至90%、91%和93%;NH~+_4-N去除率由74%分别升高至91%、93%和96%;TN去除率由44%分别升高至58%、62%和69%.随着进水Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低,微生物群落的丰富度升高,Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为2的微生物群落结构与Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比为1和0.5的微生物群落结构差异显著.变形菌门、拟杆菌门和放线菌门一直为SBR工艺的优势菌门,有利于有机污染物的去除.参与脱氮过程的Niabella和Dechloromonas在反应器内富集,保证了良好的脱氮效果.Ca~(2+)/Mg~(2+)物质的量比的降低促进了有机物和总氮的去除及微生物多样性的提高.