活性炭强化热活化过硫酸盐降解对硝基苯酚

热活化过硫酸盐（PS）可降解有机污染物,但通常需要较高的反应温度,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高热活化PS效率,向反应体系中加入活性炭（AC）并以对硝基苯酚（PNP）为目标污染物,考察AC强化热活化PS降解PNP的效率,分析pH值、PS浓度和AC投加量等因素对PNP降解的影响,确定最佳反应条件.结果表明,AC可以明显强化热活化PS降解PNP,在AC=1.0g/L,PS=2.0mmol/L,PNP=10.0mg/L,T=50℃和pH=3.5条件下,120min时AC/PS体系对PNP降解率可达100.00%,而PS体系对PNP降解率仅为31.69%.自由基猝灭实验表明,AC/PS/PNP体系为自由基反应,SO₄·^-和·OH共同参与PNP降解且以SO₄·^-为主导.机制分析阐明AC上的表面缺陷为活性位点,其与PS中O—O键作用导致O—O键键能降低,进而O—O在热活化下均裂形成SO₄·^-.PNP降解中间产物分析表明AC仅提高了热活化PS降解PNP反应速率,未改变PNP的降解路径.     

超低改造下中国火电排放清单及分布特征

本研究基于2018年火电在线监测和环境统计等数据,自下而上编制了中国高分辨率火电行业排放清单,并核算了排放浓度、排放因子和排放量.结果表明超低排放政策效果显著：2018年火电SO₂、NO_x和烟尘平均排放浓度分别为37.57、56.71和7.41mg ·m^-3.比2015年分别下降58.71%、43.12%和60.79%;中国燃煤机组的SO₂、NO_x和烟尘平均排放因子分别为0.30、0.48和0.06 g ·kg^-1,比2015年分别下降55.2%、36.84%和62.5%;中国火电SO₂、NO_x、烟尘和PM_2.5总排放量分别为72.14、118.38、14.90和13.59万t ·a^-1,比2015年分别下降41.32%、19.29%、48.12%和40.39%.     

袁河流域不同土地利用方式下河流浮游细菌群落结构特征

于2018年8月采集袁河上游至下游的16个采样点表层水样,基于高通量测序技术分析土地利用方式下河流浮游细菌群落特征并对比土地利用与水化学指标对浮游细菌群落的影响差异.结果表明：①袁河优势浮游细菌群落为变形菌门（Proteobacteria,35.17%）,放线菌门（Actinobacteria,33.99%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,17.59%）,其中Bacteroidetes丰度随流向显著降低;②受农田和建设用地增加的影响,袁河上、下游河段细菌群落多样性均随流向呈升高趋势;中游河段浮游细菌群落多样性由于湖库滞留作用明显下降;③水域和林地是土地利用方式中最佳组合因子,土地利用方式显著影响浮游细菌群落,两者相关系数为0.4797,土地利用方式对浮游细菌群落的方差解释量为31.3%;④土地利用方式对浮游细菌群落的影响大小与水化学指标相近,同时存在土地利用方式与水化学的交叉影响（方差解释量为10.9%）,表明在袁河浮游细菌群落的形成中,质量效应与物种分选机制并存.本研究表明,在河流浮游细菌研究中要重视流域土地利用方式造成的外源细菌输入差异,以及土地利用方式输入的不同水化学成分对浮游细菌的分选作用.     

一种新的水质遗传毒性评价方法的建立

为了便于低成本、快速地检测环境中各种污染物的遗传毒性,本研究以前期构建的UV敏感菌株为监测菌,对多种已知化合物的遗传毒性进行测试.结果显示该菌株对遗传毒性化合物可快速产生响应,与化合物孵育0.5 h后裸眼即可观察到菌液浊度发生变化,且受试菌菌液浊度呈现剂量依赖的特点.剂量效应曲线计算表明,该菌株对两性霉素B、氯化苄、克菌丹和萘啶酮酸的最低检出浓度分别为0.32 mmol·L~(-1)、0.11 mmol·L~(-1)、0.07μmol·L~(-1)和2.14μmol·L~(-1),均低于欧盟标准遗传毒性测试方法——SOS/umu方法.进一步建立了Cr(VI)的剂量-效应标准曲线,为评价复杂样品的遗传毒性强度提供了一个可能的选择.利用该方法对3个环境水样进行了测试,其中一个水样在浓缩200倍后可诱使测试菌发生SOS响应,其Cr(VI)等效剂量浓度为0.08μmol·L~(-1) Cr(VI).上述结果表明,该方法具有应用于环境样品遗传毒性定性与半定量初筛的潜力.     

羟胺对厌氧氨氧化污泥群落的影响

目前,由于厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)过程具有高效率、低能耗和污泥量少的优点,在污水除氮方面具有广阔的应用前景.羟胺既是厌氧氨氧化代谢的中间产物,同时也是一种抑制剂,但是目前关于厌氧氨氧化细菌颗粒如何应对羟胺的压力还没有很好的解释.通过羟胺批次添加实验,发现在投加不同浓度的羟胺情况下(40～80mg·L~(-1)),厌氧氨氧化的反应活性受到了抑制作用,但是无法判断厌氧氨氧化细菌对羟胺的耐受阈值.然后基于实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术检测了不同反应器内肼氧化酶(HZO)的mRNA的表达量,发现HZO酶的表达量随着羟胺浓度的增加出现先升高后降低的趋势,由此本研究推测相对于3.12g·L~(-1)的厌氧氨氧化颗粒污泥,其承受的羟胺浓度(以N计)阈值介于60～70mg·L~(-1).同时利用16S rRNA高通量测序的方法对反应器内的颗粒污泥微生物结构与功能进行分析,发现投加适量的羟胺(50mg·L~(-1))有助于增强颗粒污泥中细菌的细胞运动性,促进厌氧氨氧化细菌的组成,提供一个更佳的生态平衡.     

土地利用结构与空间格局对袁河水质的影响

于2018年7月和2019年1月在袁河干流及支流38个采样点采集水样,测定营养盐离子及重金属等14项水质指标.同时,采用Bioenv分析、Mantle检验与方差分解等方法,揭示土地利用结构与空间格局在子流域和缓冲区对水质变化的影响机制,并基于层次分割理论探讨不同土地利用类型的空间格局特征对水质的影响.结果表明：①袁河流域重金属污染不显著,氮、磷营养盐是水体主要污染物,水质变化具有河段差异,上游污染物浓度低于中、下游.②空间格局在在近距离缓冲区（100 m、300 m）对水质变化的解释率最高（63%）,土地利用结构在远距离缓冲区（3000 m）和子流域尺度对水质变化的解释率最高（33%）,二者交互作用在过渡带（500 m、1000 m）对水质变化的解释率最高（56%）.③在近距离缓冲区和过渡带,单一土地利用类型的空间格局对水质变化的解释能力依次为：林地 > 农田 > 建设用地;在远距离缓冲区为：农田≈林地>建设用地;在子流域依次为：农田 > 林地 > 建设用地.其中,林地的连通性特征（ENN_MN指数）、农田的边缘密度特征（ED指数）和建设用地的形状特征（LPI、LSI指数）是影响水质变化的关键特征,占各自空间格局解释率的37.8%、31.2%、53.8%.以上结果表明,土地利用结构与空间格局是驱动袁河水质变化的重要因素,加强1000 m缓冲区尺度土地利用的管理对保护流域水质具有重要意义.     

Estimation of Human Norovirus Infectivity from Environmental Water Samples by In Situ Capture RT-qPCR Method

Human noroviruses (HuNoVs) are highly infectious viruses for which water is an important medium of transmission. In this study, we explored a new in situ capture RT-qPCR (ISC-RT-qPCR) methodology to estimate the infectivity of HuNoV in environmental water samples. This assay was based on capturing encapsidated HuNoV by viral receptors, followed by in situ amplification of the captured viral genomes by RT-qPCR. We demonstrated that the ISC-RT-qPCR did not capture and enable signal amplification of heat-denatured Tulane Virus (TV) and HuNoVs. We further demonstrated that the sensitivity of ISC-RT-qPCR was equal or better than that of conventional RT-qPCR procedures for the detection of HuNoV GI and GII. We then utilized the ISC-RT-qPCR to detect HuNoV in environmental water samples for comparison against that from a conventional RT-qPCR procedure. TV was used as a process control virus. While complete inhibition of TV genomic signal was observed in 27% of samples tested by RT-qPCR, no inhibition of TV genomic signal was observed by ISC-RT-qPCR. From 72 samples tested positive for HuNoV GI signal by RT-qPCR, only 20 (27.8%) of these samples tested positive by ISC-RT-qPCR, suggesting that 72.2% of RT-qPCR-positive samples were unlikely to be infectious. From 16 samples tested positive for HuNoV GII signal by RT-qPCR, only one of these samples tested positive by ISC-RT-qPCR. Five samples that had initially tested negative for HuNoV GII signal by RT-qPCR, was tested as positive by ISC-RT-qPCR. Overall, ISC-RT-qPCR method provided an alternative assay to estimate infectivity of HuNoV in environmental samples.     

基于MBR不同种泥短程硝化启动的微生物群落结构分析

为明确膜生物反应器(MBR)接种不同污泥启动短程硝化前后微生物群落结构变化特征,采用MBR反应器分别接种硝化污泥(R1)、厌氧亚硝化污泥(R2)和1∶1混合接种厌氧亚硝化污泥和反硝化污泥(R3),获取有利于实现快速短程硝化的污泥源.结果表明,结合间歇曝气和缩短水力停留时间(HRT),R1、R2与R3反应器分别耗时46 d、8 d和30 d成功启动短程硝化,R2反应器启动周期最短.稳定运行期内,R1、R2和R3反应器亚硝累积率平均为92%、93%和94%,R3反应器表现出更稳定的短程硝化性能.ACE、Chao、Shannon和Simpson指数结果表明,稳定运行后,R1和R2反应器微生物丰度和多样性水平均大幅低于接种污泥,R3反应器物种丰度略有减少而多样性水平变化不大.短程硝化成功启动后,3个反应器内的主要菌群为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),且主要脱氮功能菌变形菌门丰度相较于接种污泥均有提高.β-变形菌纲为3个反应器短程硝化系统的优势菌群,分别占比59.6%、63.6%和69.3%.R1、R2和R3反应器内的优势菌属均为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),所占比例分别达12.8%、20.2%和19.7%.相比R1反应器,R2和R3反应器接种污泥内存在一定比例的亚硝化细菌,更有利于系统短程硝化的实现.