典型有机磷酸酯阻燃剂分析方法研究进展

有机磷酸酯(OPEs)是一类重要的有机磷阻燃剂,近些年逐渐取代了溴代阻燃剂,广泛应用于各行各业,也因此导致在多种环境介质中有较高的暴露量和潜在风险。已有研究表明,OPEs具有一定的毒理效应,对人体及其他生物均有潜在危害。本文综述了近年来国内外OPEs的检测技术,详述了不同环境介质OPEs的前处理方法。结果表明,目前固相萃取(SPE)和固相微萃取(SPME)仍是水样前处理的主要方法;对于固体样品,加速溶剂萃取/加压液相萃取(ASE/PLE)和微波辅助萃取(MAE)应用较多;虽然大气样品仍以固体吸附剂方式为主,但已向在线一体化方向发展;而生物样品的前处理方法多与水样和固体样品方法相似;但是对于复杂环境介质中OPEs样品的前处理较为困难,方法有待改善;气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱-氮磷检测器(GC-NPD)对弱极性和易挥发的OPEs分析效果好,而强极性和难挥发的OPEs多用液相色谱-质谱联用(LCMS);气相色谱-质谱串联(GC-MS/MS)、液相色谱-质谱串联(LC-MS/MS)和高效液相色谱-质谱串联(UPLC-MS/MS)等对多种复杂的环境介质中的OPEs均有较好的检测分析效果,但并未普及。最后,对OPEs分析测试方法的发展趋势提出了展望。     

天津市地表水体与沉积物中7种高关注酚类化合物的污染特征与生态风险分析

为探究地表水体与沉积物中酚类化合物的污染分布特征和生态风险,选择天津市3个水源地与6条主要河流,采集了26个地表水样与6个沉积物样品,利用固相萃取与超声萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定了水样及沉积物中1-萘酚(1-naphthol)、壬基酚(nonylphenol, NP)、双酚A(bisphenol A, BPA)、2-苯基苯酚(biphenyl-2-ol)、3,4-二氯酚(3,4-dichlorophenol)、四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)和对叔丁基苯酚(p-tert-butylphenol, PTBP)等7种高关注酚类化合物的浓度水平,并应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution, SSD)法和熵值法(ecological risk quotient, RQ)评估7种酚类化合物水环境和沉积物的生态风险。结果表明,地表水样中7种酚类化合物均全部检出;其中壬基酚的检出浓度最高,其次为四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A。沉积物中酚类化合物的污染分布规律与水样相似,除双酚A外的目标物全部检出。其中,壬基酚浓度比其他物质浓度高2个数量级。风险评估结果显示,壬基酚对水环境与沉积物存在不可接受的风险;而四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A则对环境具有较低风险或者存在一定的风险。     

Photosynthesis and related metabolic mechanism of promoted rice (Oryza sativa L.) growth by TiO2 nanoparticles

• The rice growth was promoted by nano-TiO₂ of 0.1–100 mg/L. • Nano-TiO₂ enhanced the energy storage in photosynthesis. • Nano-TiO₂ reduced energy consumption in carbohydrate metabolism and TCA cycle. Titanium dioxide nanoparticle (nano-TiO₂), as an excellent UV absorbent and photo-catalyst, has been widely applied in modern industry, thus inevitably discharged into environment. We proposed that nano-TiO₂ in soil can promote crop yield through photosynthetic and metabolic disturbance, therefore, we investigated the effects of nano-TiO₂ exposure on related physiologic-biochemical properties of rice (Oryza sativa L.). Results showed that rice biomass was increased >30% at every applied dosage (0.1–100 mg/L) of nano-TiO₂. The actual photosynthetic rate (Y(II)) significantly increased by 10.0% and 17.2% in the treatments of 10 and 100 mg/L respectively, indicating an increased energy production from photosynthesis. Besides, non-photochemical quenching (Y(NPQ)) significantly decreased by 19.8%–26.0% of the control in all treatments respectively, representing a decline in heat dissipation. Detailed metabolism fingerprinting further revealed that a fortified transformation of monosaccharides (D-fructose, D-galactose, and D-talose) to disaccharides (D-cellobiose, and D-lactose) was accompanied with a weakened citric acid cycle, confirming the decrease of energy consumption in metabolism. All these results elucidated that nano-TiO₂ promoted rice growth through the upregulation of energy storage in photosynthesis and the downregulation of energy consumption in metabolism. This study provides a mechanistic understanding of the stress-response hormesis of rice after exposure to nano-TiO₂, and provides worthy information on the potential application and risk of nanomaterials in agricultural production.     

饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。     

Robust Regression with Data-Dependent Regularization Parameters and Autoregressive Temporal Correlations

We introduce robust procedures for analyzing water quality data collected over time. One challenging task in analyzing such data is how to achieve robustness in presence of outliers while maintaining high estimation efficiency so that we can draw valid conclusions and provide useful advices in water management. The robust approach requires specification of a loss function such as the Huber, Tukey’s bisquare and the exponential loss function, and an associated tuning parameter determining the extent of robustness needed. High robustness is at the cost of efficiency loss in parameter loss. To this end, we propose a data-driven method which leads to more efficient parameter estimation. This data-dependent approach allows us to choose a regularization (tuning) parameter that depends on the proportion of “outliers” in the data so that estimation efficiency is maximized. We illustrate the proposed methods using a study on ammonium nitrogen concentrations from two sites in the Huaihe River in China, where the interest is in quantifying the trend in the most recent years while accounting for possible temporal correlations and “irregular” observations in earlier years.     

我国东部轻度富营养化湖泊（元荡湖）介形类组成及其生态意义

元荡湖是我国东部平原的一个浅水湖泊,原系淀山湖的一个湖湾,后因芦滩封淤而成,其形成历史短,是探讨动物类群组成与湖泊生态系统演化间关系的理想场所。近年由于人类活动频繁,该湖已处于轻度富营养化状态。研究首次对该湖泊中的介形类进行了研究,共发现9种,它们分别是Cypretta turgida、Cypria kraepelini、Cypridopsis vidua、Cypris subglobosa、Dolerocypria taalensis、Fabaeformiscandona myllaina、F. subacuta、Fabaeformiscandona sp.和Ilyocypris salebrosa。这些介形类均非地方性物种,且都对生态环境有较强的耐受性。结合元荡湖母体湖泊-淀山湖水动力大、无介形类生存的实际情况,研究认为元荡湖中的介形类应由周边迁移而来,且其组成已受到人类活动的干扰。优势度（Y）分析结果也显示,C. kraepelini、F. myllaina、F. subacuta和Fabaeformiscandona sp.共4种出现频率相对较高的介形类中,以富营养化指示物种C. kraepelini的优势度最高。而典型对应分析结果（Canonical correspondence analyses,CCA）发现,自然环境因素水深仍是影响介形类分布的主要环境因子,其次是总氮、叶绿素a、水体透明度和溶解氧。通过分析介形类动物的生活习性和摄食方式发现,元荡湖的介形类分属于底栖动物栖息类型中的游泳型（如C. kraepelini和C. vidua）、攀爬型（如C. subglobosa和C. turgida）和蔓生型(其他5种),其中蔓生型介形类占比最高,达56%,这也解释了为什么在元荡湖这样一个浅水湖泊中水深却成为影响介形类分布的主要环境因素。总结发现,元荡湖中的介形类组成和丰度分布受到湖泊形成时间的长短、自然环境因素和人类干扰等方面的共同影响,这为今后深入开展介形类组成与湖泊演化间的关系提供了理论证据。此外,研究首次报导了F. myllaina在中国的分布。 关键词： 元荡湖;介形类;水深;人为干扰;优势度Y;栖息类型     

T酸一次洗水初步处理的研究

采用重氮化－偶合－混凝沉淀和重氮化－混凝沉淀两种方法对Ｔ酸一次洗水的初步处理进步了研究。Ｔ酸一次洗水经两种方法处理后,ＣＯＤ去除率分别为６１．３％、５０．５％,色度去除率分别为７４．６％、７１％。     

混凝与Fenton联用处理垃圾渗滤液的效能及成本

为对混凝/Fenton工艺与Fenton/混凝工艺处理垃圾渗滤液的效果和成本进行比较,分别对年轻渗滤液和老龄渗滤液原液按照混凝/Fenton工艺与Fenton/混凝工艺2种技术路线进行处理。实验结果表明,Fenton试剂对年轻垃圾渗滤液和老龄垃圾渗滤液COD去除率最高的反应条件为pH=3.5、H2O2和Fe2+的摩尔比为6、H2O2和渗滤液原液的COD质量比为3、反应时间4 h;在PAC与渗滤液原液的COD质量比为0.6时,PAC混凝对渗滤液原液的COD去除率最高。在对渗滤液COD去除率最高的Fenton反应和PAC混凝反应条件下,混凝/Fenton工艺对年轻渗滤液和老龄渗滤液的COD去除率分别为90.56%和86.56%;Fenton/混凝工艺对年轻渗滤液和老龄渗滤液的COD去除率分别为89.99%和85.99%,2种技术路线对渗滤液COD的去除率相差不大,但先PAC混凝后Fenton氧化工艺比先Fenton后混凝工艺每t节省62.6元,是更优化的渗滤液处理工艺。     

生物法-人工湿地组合工艺处理小城镇混合污水研究

为适应小城镇污水处理高效、低耗、管理简单的要求,开展了生物法(水解酸化/生物接触氧化)-人工湿地组合工艺(A/BCO-CW)处理小城镇片区混合污水的研究。结果表明,A/BCO系统在停留时间为3～6 h条件下,对悬浮物和有机物有高的去除效率,COD、BOD5和TSS去除率分别达到63.1%、67.7%和66.2%,避免了人工湿地堵塞和提高处理效率,减少了所需湿地面积44%。全年运行结果表明,在0.30～0.59 m/d水力负荷率下,垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对COD、BOD5和TSS平均去除负荷达9.4、5.1和7.2 g/(m2.d)(42%、71.2%和85.2%);COD、BOD5去除速率常数为74.6±12.1 m/y、166±30.5 m/y,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内。A/BCO-人工湿地系统对COD、BOD5和TSS具有好的处理效果,出水水质能够稳定达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的IV类水标准,2种处理方法有效组合起来,所开发的低成本、高效率、可持续运行的城镇废水处理组合系统,将会在实际应用尤其是高有机负荷污水处理中发挥良好效用。     

3种大型海藻对含铅废水的生物吸附研究

运用批吸附技术研究了海带、裙带菜和条斑紫菜对水溶液中Pb2+的吸附特性。结果表明:pH是影响生物吸附的重要因素,海带和裙带菜吸附Pb2+的适宜pH在3~5之间,紫菜吸附Pb2+的最佳pH为4;在20~40℃范围内,3种海藻对Pb2+的生物吸附非常快,40 min达到吸附平衡,动力学数据符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型成功地拟合了平衡数据。热力学分析表明吸附能够自发进行。红外光谱分析表明,羧基是海带和裙带菜吸附Pb2+的主要官能团。实验结果表明,用这3种海藻吸附剂对水溶液中Pb2+具有较好的吸附性能,海带和裙带菜的吸附容量相近,优于紫菜。