石家庄市土壤中喹诺酮类抗生素空间分布特征及其与微生物群落相关性

微生物群落作为土壤生态系统重要组分,长期低含量抗生素干扰会影响土壤中微生物群落结构及其功能.选取石家庄市为研究区,在2020年9月采集12个样点的表层土壤（0~25 cm）,并根据空间方位将其划分为4个区（S1、S2、S3和S4）;运用超高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）方法测定土壤中典型抗生素——喹诺酮类（quinolones,QNs）含量,明晰QNs在土壤中的空间分布特征,同时利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,识别其主要环境影响因子.结果表明：①4个区域的QNs总含量平均值由大到小依次为：S3（313.5 μg·kg^-1）>S4（65.54 μg·kg^-1）>S1（46.19 μg·kg^-1）>S2（12.63 μg·kg^-1）.其中诺氟沙星（NOR）含量最高（平均值为91.99 μg·kg^-1）,而喹草酸（OXO）含量最低（平均值为0.4486 μg·kg^-1）;②土壤颗粒以粉粒（2~50 μm）占比最高（66.7%~93.2%）,而黏粒（小于2 μm）占比最低（2.50%~9.10%）;土壤中总磷（TP）和氨氮（NH₄⁺-N）无显著空间差异,而硝氮（NO₃^--N）、亚硝氮（NO₂^--N）和土壤粒径呈现显著空间差异;③6种,优势菌属有5种,其中放线菌门（18.3%~34.6%）和变形菌门（13.6%~34.1%）为主要优势菌门,Arthrobacter（3.24%~8.61%）和Nitrososphaeraceae（2.93%~9.46%）为主要优势菌属;α多样性分析结果表明,Shannon值在S2区最高（6.48）,而在S3区最低（5.89）;④相关性结果表明,QNs和土壤理化参数均会显著改变微生物群落的结构组成,OXO、NO₃^--N和土壤粒径会影响微生物群落多样性,而FLU、NH₄⁺-N和NO₂^--N和土壤粒径会对微生物群落的功能产生影响.因此,需进一步加强石家庄市土壤环境中抗生素的风险管控.     

中国典型城市水环境中邻苯二甲酸酯类污染水平与生态风险评价

邻苯二甲酸酯类(PAEs)作为一类重要的环境激素类化学物质,被广泛应用于塑料的增塑剂中。随着工业的发展,中国PAEs的需求量迅速增加,PAEs已成为中国城市水环境的重要风险因子,因此需要对其进行生态风险评价。本研究首先针对我国典型城市水环境中PAEs的污染现状进行文献综述,总结归纳得到我国典型城市水环境中PAEs的污染分布特征;其次运用熵值法计算了我国典型水环境中PAEs对于藻类、水蚤和鱼类种群的生态风险,并依据生态风险等级划分标准将PAEs生态风险划分为4个水平。文献综述结果表明我国城市水环境中的PAEs浓度多数都高于8.00μg·L~(-1),超过了我国地表水环境质量标准(PRC-NS 2002)和饮用水质量标准(PRC-NS 2006)中的规定限值,且在大城市或PAEs工业区周围的污染水平要显著高于其他区域。将我国与国外典型城市水环境中PAEs的污染水平进行比较,结果表明我国水环境中的PAEs污染水平明显高于其他国家。此外,我国城市水环境中PAEs的污染不仅出现在地表水环境中,而且在广东东莞等地的地下水环境中也出现了PAEs污染,PAEs浓度范围为0.0~6.7μg·L~(-1)。生态风险评价的结果表明,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)和邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)是我国城市水环境中最主要的风险因子。PAEs污染分布特征和生态风险评价的结果表明我国城市水环境中的PAEs生态风险值总体处于10≤风险熵(RQ)100到RQ≥100水平,尤其是在大城市或者PAEs工业密集区域,因此,亟需对我国城市水环境中PAEs的生态风险进行早期预警和风险管理。     

白洋淀底栖藻类与多环芳烃生态风险相关性研究——基于综合生物反应指数法

湖泊富营养化与有机污染物的交互作用是当前国内外研究热点,为了建立富营养化湖泊中多环芳烃(PAHs)生态效应与底栖藻类群落之间的相关关系。本研究以白洋淀为研究区,选取8个国控样点作为采样点,依据人为干扰程度不同将8个采样点划分为3种生境:生境1(S1和S2)主要遭受上游府河废水排放影响;生境2(S3、S6和S8)主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3(S4、S5和S7)遭受人为干扰较小。分别在2009年4月、8月和11月收集了底栖藻类样品,并测定了白洋淀中15种PAHs。运用RQ_((NC))和RQ_((MPC))等改进风险熵值(RQ)方法计算PAHs生态风险。研究结果表明:(1)底栖藻类群落指标AD、Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的值在11月最高,其次是8月和4月;就空间分布而言,这些指标值在生境1中最高,其次是生境2和生境3;而Chl c/a和BAC值在8月最高,其次是11月和4月,从空间分布特征而言,这些指标值在生境3最高;(2)相关分析结果表明,Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的指标与PAHs污染物浓度呈显著正相关,而Chl c/a和BAC指标与污染物PAHs浓度呈显著负相关;(3)就空间分异特征而言,生境1中的ΣPAHs浓度最高,就季节变化而言,PAHs的浓度从4月到8月逐渐增加,而从8月到11月逐渐下降。各类PAHs表现出与ΣPAHs相同的时空变化特征;(4)IBR与RQ_(ΣPAHs(NCs))呈正相关关系(r=0.827,P0.01);除RQAcy(NCs)外,其他种类PAHs生态风险均与IBR呈相正相关关系(r=0.699~0.899),其中RQ_(BaP(NCs))与IBR显著正相关(r=0.899,P0.01)。此外,除沉积物TP外,IBR与TSI、水中TN、水中TP和沉积物TN也呈显著正相关(r=0.722~0.862)。因此,在富营养化湖泊中应考虑运用底栖藻类IBR生态监测PAHs污染水平。     

太湖流域重金属湿沉降特征

为研究太湖流域湿沉降中重金属含量特征及污染现状,采用ICP-MS对2009年8月—2010年4月期间太湖周边10个采样点湿沉降中的ρ(Cr),ρ(Cd),ρ(Pb),ρ(Ni),ρ(Mn)和ρ(Zn)进行监测,结果表明:湿沉降中ρ(Zn)最高(年均值为79.54 μg/L),超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),占重金属总量的66.3%; 其他依次为ρ(Mn),ρ(Pd),ρ(Ni),ρ(Cr)和ρ(Cd),分别为26.90,6.36,5.12,1.74和0.26 μg/L. 湿沉降中重金属含量季节变化和空间分布存在显著差异,ρ(Cr)和ρ(Mn)以西北部湖区较高,ρ(Cd)和ρ(Zn)以南部湖区较高,ρ(Ni)以西部湖区较高,ρ(Pb)以东部和西部湖区较高. Cr,Cd,Pb,Ni,Zn及Mn的湿沉降率分别为2.14,0.34,7.57,6.18,101和33.1 mg/(m2·a),通过湖面湿沉降年入湖量分别为5.00,0.79,17.7,14.5,236及77.4 t.      

利用多参数表面等离子谐振(SPR)生物传感器检测莠去津

利用自行研制的多参数SPR生物传感器,对莠去津的检测方法进行了研究.检测时间设定为15min,可以检测到10 n.gml-1的莠去津的抑制作用.利用多参数SPR传感器,可以同时对多种环境污染物进行检测,实现检测过程集成化,提高检测效率,获得对单一组份进行检测无法得到的全面和深入的信息.     

改良剂对湿地土壤团聚体及抗悬浮能力的影响试验

以巢湖十五里河河口湿地土壤为研究对象,选用PAM(J)、PAM+生物炭(SJ)和PAM+泥炭(NJ)为土壤结构改良剂,研究改良剂对淹水条件下培养后土壤水稳性团聚体数量、土壤抗悬浮能力和土壤磷释放的影响。结果表明,四种处理(CK、NJ、J和SJ)0.25 mm水稳性团聚体含量大小顺序为:J(58.73±0.57%)SJ(48.27±3.58%)NJ(34.47±2.02%)CK(2.31±0.15%)。在室内风浪扰动模拟实验中,扰动后上覆水体悬浮物浓度(SS)和水体磷浓度的大小顺序均是:CKNJJSJ,且CK显著大于NJ、J和SJ。添加PAM(J)、PAM+生物炭(SJ)和PAM+泥炭(NJ)不仅能显著提高0.25 mm研究区湿地土壤水稳性团聚体的含量,也能显著增强风浪扰动下淹水土壤的抗悬浮能力,进而显著降低淹水后土壤磷释放能力,其中以添加PAM+生物炭组合提升淹水后湿地土壤抗悬浮和降低磷释放能力的效果最佳。     

白洋淀喹诺酮类抗生素与微生物群落结构和多样性相关性研究

微生物作为水生态系统中的重要组成部分,其对水环境的能量流动和物质循环等具有重要作用,为研究富营养化湖泊中喹诺酮类抗生素(Quinolones,QNs)对微生物群落结构和微生物多样性的影响,本研究选取白洋淀为研究区,建立了QNs与微生物群落的相关性.结果表明,已测的QNs均有不同程度检出,其中,氟甲喹(Flumequine,FLU)和恶喹草酸(Oxolinic Acid,OXO)检出率较高;就空间分布而言,水体中QNs最大值出现在采蒲台区(433.52 ng·L~(-1)),最小值出现在枣林庄和烧车淀区(20.51 ng·L~(-1));沉积物中QNs最大值出现在端村区(372.72 ng·g~(-1)),最小值出现在藻苲淀区(20.29 ng·g~(-1)).高通量测序结果表明,白洋淀沉积物微生物群落的优势种群为变形菌门和绿弯菌门,平均含量分别为38.62%和19.85%;变形菌门和绿弯菌门占所有微生物的比例在端村区最高(62.31%),藻苲淀区最低(54.62%).多样性指数分析结果表明,枣林庄和烧车淀区和藻苲淀区的微生物多样性指数(Chao1指数、Shannon指数和Simpsoneven指数)最高,而端村区最低.研究表明,受抗生素污染严重的区域通常会使微生物群落丰度下降,与本研究结果基本相符,说明微生物多样性受抗生素污染影响,对研究QNs污染的治理具有重要意义,为未来解决污染问题提供了良好的基础.     

类酶联免疫分析法可行性的研究

多环芳烃作为持久性高毒性的有机污染物,一直受到广泛关注。酶联免疫分析技术因特异性强、快速、便捷等优点而广泛使用。建立了芳香烃受体介导的类酶联免疫竞争方法(类ELISA),用于检测环境中多环芳烃类物质的含量。在实验室条件下,分别检测了5种多环芳烃萘、苊、菲、荧蒽和芘,同时比较与高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱-质谱联用法(GC/MS)在灵敏度、准确性和重现性等标的差异。HPLC检出限为2.70~10.71 ng/mL;GC/MS的检出限为2.60~24.40 ng/mL;类ELISA的检出限在1.24~3.10ng/mL。HPLC的加标回收率为58.03%~106.69%;GC/MS的加标回收率为88.16%~154.83%;类ELISA的加标回收率为74.67%~121.84%。HPLC的变异系数为4.26~9.03;GC/MS的变异系数为1.44~5.82;类ELISA的变异系数为2.56~8.16。结果表明,类ELISA方法灵敏度较好,准确性较高;而GC/MS方法重现性较好,检测更为稳定。     

喹诺酮类抗生素在城市典型水环境中的分配系数及其主要环境影响因子

沉积物作为抗生素在水环境中的主要赋存介质,越来越多的研究关注抗生素在水体-沉积物中的分配行为;但此前研究多基于实验室模拟,而在自然水环境中抗生素的分配行为及其与环境因子相关性研究则较少关注.鉴于此,以石家庄市地表水和沉积物为研究对象,采用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）分析石家庄水环境中喹诺酮类（QNs）抗生素的时空分布特征,计算其在水和沉积物中的分配系数,并确定自然水环境中分配系数的主要环境影响因子.结果表明：①在石家庄市水体和沉积物中QNs含量分别为8.0~4.4×10³ ng·L^-1和16~2.2×10³ ng·g^-1,其中恩诺沙星（ENR）和氧氟沙星（OFL）分别是水体和沉积物中主要的QNs抗生素;②石家庄市水体中QNs总含量呈现12月（1.0×10⁴ ng·L^-1）大于4月（5.5×10³ ng·L^-1）的趋势,沉积物中QNs亦呈现12月（7.8×10³ ng·g^-1）大于4月的趋势（6.2×10³ ng·g^-1）;③石家庄市水环境中QNs抗生素的分配系数变化范围为34~2.9×10⁵ L·kg^-1,且呈现12月大于4月的趋势;④相关性分析结果表明,总氮（TN）、硝氮（NO₃^--N）、亚硝氮（NO₂^--N）和氨氮（NH₄⁺-N）与大部分QNs［OFL、诺氟沙星（NOR）、ENR、双氟沙星（DIF）和喹酸（OXO）］分配系数显著相关,温度（T）、总有机碳（TOC）和总溶解性固体颗粒物（TDS）与个别QNs［马波沙星（MAR）和DIF］分配系数显著相关.因此,水体富营养化水平会影响抗生素在水体-沉积物中的分配行为.     

市政污水管道硫化氢生成影响因素及预测模型研究进展

污水在市政污水管道的运输过程中,会释放大量的硫化氢(H₂S),易引发恶臭、中毒和管道腐蚀等问题。采用合理的预测模型对管道中H₂S的产生进行预测,可为后续采取相关的H₂S控制措施提供依据,对于污水管网的规划也具有重要意义。因此,首先分析了影响污水管道中H₂S生成的主要因素;其次将H₂S生成预测模型按照传统统计学和机器学习2类进行归类,并总结其研究进展;最后,探索了H₂S生成预测模型的潜在研究热点和难点,以期为市政污水管道H₂S预测模型的建立提供参考。