Disinfection byproducts in drinking water and regulatory compliance: A critical review

Disinfection by-products (DBPs) are regulated in drinking water in a number of countries. This critical review focuses on the issues associated with DBP regulatory compliance, including methods for DBP analysis, occurrence levels, the regulation comparison among various countries, DBP compliance strategies, and emerging DBPs. The regulation comparison between China and the United States (US) indicated that the DBP regulations in China are more stringent based on the number of regulated compounds and maximum levels. The comparison assessment using the Information Collection Rule (ICR) database indicated that the compliance rate of 500 large US water plants under the China regulations is much lower than that under the US regulations (e.g. 62.2% versus 89.6% for total trihalomethanes). Precursor removal and alternative disinfectants are common practices for DBP regulatory compliance. DBP removal after formation, including air stripping for trihalomethane removal and biodegradation for haloacetic acid removal, have gained more acceptance in DBP control. Formation of emerging DBPs, including iodinated DBPs and nitrogenous DBPs, is one of unintended consequences of precursor removal and alternative disinfection. At much lower levels than carbonaceous DBPs, however, emerging DBPs have posed higher health risks.     

Optimizing synthesis conditions of nanoscale zero-valent iron (nZVI) through aqueous reactivity assessment

Nanoscale iron particles (nZVI) is one of the most important engineered nanomaterials applied to environmental pollution control and abatement. Although a multitude of synthesis approaches have been proposed, a facile method to screen the reactivity of candidate nZVI materials produced using different methods or under varying synthesis conditions has yet been established. In this study, four reaction parameters were adjusted in the preparation of borohydride-reduced nZVI. The reductive properties of the resultant nanoparticles were assayed independently using two model aqueous contaminants, Cu(II) and nitrate. The results confirm that the reductive reactivity of nZVI is most sensitive to the initial concentration of iron precursor, borohydride feed rate, and the loading ratio of borohydride to ferric ion during particle synthesis. Solution mixing speed, in contrast, carries a relative small weight on the reactivity of nZVI. The two probing reactions (i.e., Cu(II) and nitrate reduction) are able to generate consistent and quantitative inference about the mass-normalized surface activity of nZVI. However, the nitrate assay is valid in dilute aqueous solutions only (50 mg·L⁻¹ or lower) due to accelerated deactivation of iron surface at elevated nitrate concentrations. Additional insights including the structural and chemical makeup of nZVI can be garnered from Cu(II) reduction assessments. The reactivity assays investigated in this study can facilitate screening of candidate materials or optimization of nZVI production parameters, which complement some of the more sophisticated but less chemically specific material characterization methods used in the nZVI research.     

区域层面温室气体清单不确定性量化研究

基于《IPCC国家温室气体清单优良做法指南和不确定性管理》中不确定性分析的理论和方法,以编制包括省级、地市级在内的区域层面温室气体清单为背景,就不确定性分析的难点、来源和组成进行分析,并通过实例研究对适用于区域层面温室气体清单的不确定性量化方法进行说明,进而提升不确定性分析的可操作性和透明性,为完善温室气体清单提供有价值的参考。     

北部湾潮间带沉积物中重金属和多氯联苯的分布特征及生态风险评价

选择北部湾9个典型采样点,研究了潮间带沉积物中重金属和多氯联苯(PCBs)的分布特征和生态风险.分析结果表明,Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属和总PCBs的平均含量分别为0.100、10.00、19.89、45.97、208.65、0.098、17.86 mg.kg-1和1.48!g.kg-1.重金属和PCBs表现出不同的空间变化规律.相关性分析表明,北部湾潮间带的重金属主要来自人为污染;沉积物的粒度参数和有机质含量等性质特征是影响PCBs分布和迁移的重要因素;重金属和PCBs总量之间不存在明显的相关性.生态风险评价结果表明,PCBs和Cd是北部湾潮间带最主要的生态风险因子,Zn和PCBs是优势污染物;研究区域总体处于中等生态风险等级,表明沿岸港口和临海工业等人为活动已经对北部湾滨海地区造成了一定的环境压力.     

杭州市郊区表层土壤中的多环芳烃

采集了杭州市郊区表层土壤中多环芳烃样品,用内标法和色谱-质谱技术对多环芳烃化合物进行定量分析.美国环保总署推荐优先控制的16种多环芳烃均被检出,多环芳烃单体的质量浓度在1.49～87.43 ng·g-1之间;其中萘、芴、苊等低分子量芳烃的质量浓度相对较低; 、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[ghi]苝等高分子量芳烃的质量浓度相对较高,苯并[ghi]苝的质量浓度最高.16种多环芳烃的质量总浓度超过荷兰政府规定无污染土壤PAHs值的10～40倍;与国内外其他地区相比较,多环芳烃污染处于中等水平.多环芳烃Ant/(Phe+Ant)、BaA/(Chr+BaA)、Flua/(Pyr+Flua)等参数表明,多环芳烃主要来源于燃烧源,且以机动车尾气为主;BeP/(BeP+BaP)比值偏高,可能与土壤中的多环芳烃主要来源于大气沉降有关.     

衡阳盆地紫色土丘陵坡地自然恢复灌丛阶段主要种群空间分布格局

运用植被生态学与恢复生态学的原理与方法,在衡阳盆地紫色土丘陵坡地以受干扰而退化,经封育后自然恢复至灌丛阶段的植物群落为研究对象,通过在其中设置400个5 m×5 m共计1 hm2的相邻网格样方,对其进行群落学调查.应用聚集指数、平均拥挤度、聚块性指数、格林指数、聚集强度、Cassie指标、方差均值比的t检验等方法,研究了衡阳盆地紫色土丘陵坡地自然恢复灌丛阶段群落主要种群的空间分布格局.结果表明:所有种群的空间分布呈显著的聚集分布,同时,各种群在不同的发育阶段也呈聚集分布,且随发育阶段的进展聚集程度逐渐减小.这主要与物种本身的生态学与生物学特性有关,以及与物种的竞争排斥作用有密切联系.聚集程度的大小在一定的程度上可用来表征植物群落的恢复程度,随着恢复过程的向前发展,种群聚集程度将下降.这将丰富该地区植被生态学与恢复生态学的内容.为衡阳盆地紫色土丘陵坡地生态系统的植被恢复与重建提供了一定的理论依据.     

武汉南湖沉积物的重金属污染状况评价

采用原子吸收分光光度法对湖北武汉南湖柱状沉积物中的6种重金属(Cd,Cu,Cr,Mn,Pb和Zn)进行测定.结果表明,柱状沉积物中各种重金属的平均含量(w/mg kg-1,DM)分别为Cd 0.155,Cu 47.0,Cr 147.8,Mn 1 026.5,Pb 55.7,Zn 132.1.水平分布,重金属的最大含量出现在点Ⅳ和点Ⅰ,且平均含量也高于其他的点;垂直分布.最大含量出现0～5cm或5～10 cm的沉积层,随沉积深度的增加而降低.这些结果表明外源污染对沉积物的重金属负荷具有重要影响.应用地质累积指数Igeo值对重金属污染状况进行评价,结果表明,重金属的污染主要是Cr和Cd,其中Cr的最高含量(w/mgkg1,DM)为231.9,Cd为0.348;重金属的污染程度较轻.图2表1参20     

大宝山矿区氟污染特征及土壤溶出状态

对广东大宝山矿区周围尾矿水、河水等水体系统中的氟质量浓度进行了分析,利用水质分类的方法研究氟的来源及分布规律,并在实验室内进行土壤溶出实验,进一步证明氟的来源.研究结果表明:大宝山矿区水质类型主要有以下4种:Ca-SO4,Mg-SO4,Ca-HCO3,Ca-Mg-SO4.其中Mg-SO4型水质中氟含量比较高,最高达到16.68 mg·L-1;从时空分布来看,水中F质量浓度存在着明显的季节与地域特征,雨季氟含量要比旱季低,在研究流域内水中氟质量浓度的分布规律是从尾矿库到滃江呈降低趋势,这说明氟来源于矿山.溶出实验结果表明:尾矿类土样酸化严重,硫化物氧化促进了氟化物的溶出,溶出液pH变化与SO42-浓度变化都证明了这一点;表层土样溶出F质量浓度由大到小的排列顺序为:槽对坑尾砂库表土,铁龙尾砂库外排河流底泥,上坝村水稻田土.槽对坑尾砂库分层土样溶出F.质量浓度和易溶氟化物浓度由大到小的排列顺序为:表土,0.5m,1 m.溶出实验进一步证明了氟来源于矿山.     

Comparative Toxicity of PCBs and PBDEs Using Human Cancer Cell Lines and Zebrafish Embryos

研究了6种多氯联苯(PCBs)3,3′,4,4′-四氯联苯(PCB77)、2,3,3′,4,4′-五氯联苯(PCB105)、2,3′,4,4′,5-五氯联苯(PCB118)、3,3′,4,4′,5-五氯联苯(PCB126)、2,3,3',4,4',5-六氯联苯(PCB156)和商业型混合多氯联苯Aroclor1254,两种多溴联苯醚(PBDEs)2,2′,4,4′-四溴二苯醚(PBDE47)、十溴二苯醚(PBDE209)对人类癌细胞生长和斑马鱼脱膜与不脱膜胚胎发育的影响.8种化合物均使用0.01、0.1、1.0、10μmol·L-14个浓度进行1~6d的暴露实验.结果表明,PBDE209在最高浓度10μmol·L-1下对结肠癌细胞HCT116(暴露3d后)和RKO(暴露5d后)具有显著的生长抑制作用,所有化合物均对乳腺癌细胞没有显著影响.相比之下,化合物对受精后5~6h(5~6hpf)的斑马鱼胚胎的毒性效应显得比较明显,而各化合物对胚胎的致畸和致死效应又不相同,其毒性强弱依次为PCB126≈PCB156>PCB1254(Aroclor1254)>PBDE47>PCB77>PCB105≈PCB118≈PBDE209.其中PBDE209在未脱膜暴毒后均无致畸与致死现象,脱膜暴毒后最高浓度才表现出显著意义的致畸作用,而PBDE47在最高浓度下可产生高达80%的致畸率,这说明胚胎绒毛膜具有有效阻挡大分子物质如PBDE209进入的作用.PCBs的毒性效应与其空间结构密切相关.如PCB126和PCB105具有相同的分子式,前者在1μmol·L-1下就引起了显著的致死和致畸效应,而后者即使在10μmol·L-1下也没有显著的效应.实验结果也说明不同类型的实验对象所展示的毒性效应并不相同,化合物对体外培养的细胞和发育中的胚胎具有不同的影响.     

纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究（Preliminary Study on the Toxicity of Nanosized Silicon Dioxide on Embryonic Development of Zebrafish Embryos）

为了评价纳米二氧化硅对鱼类发育的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了不同浓度纳米二氧化硅和常规二氧化硅的水溶悬浮液对斑马鱼胚胎发育的毒性效应.结果表明,常规二氧化硅对斑马鱼胚胎发育无明显毒性效应,而纳米二氧化硅对斑马鱼胚胎发育具有明显的抑制作用,且呈一定的剂量依赖性,其对84hpf斑马鱼胚胎的LC50值为240mg·L-1.纳米二氧化硅可导致胚胎孵化率显著下降、死亡率显著上升,且可观察到幼鱼多种畸形现象,此外纳米二氧化硅可使斑马鱼提前孵化,但提前孵化的幼鱼未发育完全.检测108hpf斑马鱼幼鱼体内丙二醛(MDA)含量发现,纳米二氧化硅染毒组MDA含量均显著高于对照组(0mg·L-1)(p<0.05),提示,纳米二氧化硅的发育毒性可能源于其导致的氧化损伤.