生物降解芳香族化合物的分子检测技术研究进展

编码环羟基化加氧酶的基因常作为评价环境中微生物降解芳香族化合物能力的分子标记.近年宏基因组学技术的出现极大地加速了对环境中功能基因及功能类群的研究.本文总结了目前关于芳香族化合物环羟基化加氧酶基因的数据库,介绍了微生物降解芳香族化合物（苯系物、萘及其它多环芳烃）过程中发挥重要作用的各类功能基因,总结了环境检测中使用的分子引物,并综述了它们在各类复杂环境样本中的检测应用,此外对使用宏基因组技术来研究微生物在环境中降解芳香族化合物的能力进行了总结与展望.     

植物根际分泌有机酸对生物炭吸附Pb (Ⅱ)的影响

本研究采用室内模拟实验的方法,考察了生物炭（热解温度200,300,400,500℃）对Pb（Ⅱ）的吸附行为,并以草酸和柠檬酸为代表,探讨有机酸对生物炭吸附Pb（Ⅱ）的影响.结果表明：Langmuir模型较Freundlich模型更适合于对两类生物炭（花生壳生物炭、松木生物炭）吸附Pb（Ⅱ）的数据进行拟合,200℃制备的花生壳生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附容量最大;生物炭吸附Pb（Ⅱ）的过程为自发过程,且花生壳生物炭强于松木生物炭,低温生物炭强于高温生物炭;柠檬酸浓度为2.60×10^-2mmol/L及草酸浓度为7.65×10^-2mmol/L以下时,其在生物炭表面的吸附为Pb（Ⅱ）提供了更多的吸附位点,从而促进了Pb（Ⅱ）吸附;有机酸浓度增大以后,占据生物炭的内部孔隙,竞争重金属吸附位点,从而抑制了Pb（Ⅱ）在生物炭上的吸附.本研究将为系统认识生物炭的环境效应提供重要的基础信息,有助于全面评估有机酸影响下生物炭在环境修复中的功能.     

SnS2/α-Al2O3对酸性废水中汞离子的去除机制

基于硫化物与汞亲和性较强的特性,构建了SnS₂/α-Al₂O₃复合型除汞吸附剂材料.实验结果表明,该复合材料对Hg²⁺的最大吸附容量可达950mg/g,其吸附效果不受pH值（酸性pH=1~6）影响,汞浓度为65mg/L时,均能达到近100%的汞去除效率.同时,吸附过程不会受其他金属离子（Cd²⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Co²⁺等）的强烈干扰,汞浓度为1mmol/L条件下,汞的去除速率及效率均未有很大差距.吸附过程未有大量Sn²⁺析出,证明了该复合材料的酸性稳定性.通过吸附动力学以及吸附机制研究表明,该吸附过程为单层化学吸附.通过盐酸溶液浸泡洗涤,可以实现SnS₂/α-Al₂O₃复合材料的再生和循环使用.     

多环芳烃及其衍生物在北京典型污水处理厂中的存在及去除

多环芳烃衍生物(SPAH)除可以通过燃料不完全燃烧直接排放到环境中,也可通过光化学或微生物作用由母体多环芳烃(PAH)转化生成.部分SPAH毒性强于其相应母体PAH.通过采集北京地区污水处理厂进出水样品,分析氧化PAH(OPAH)、甲基PAH(MPAH)、硝基PAH(NPAH)三类SPAH和16种PAH的质量浓度,研究此类目标物在污水生物处理过程中的存在和行为.结果表明,MPAH、OPAH和PAH存在于污水处理厂进出水中,但NPAH未检出.进水水相和颗粒相中总质量浓度PAH为1.94~4.34μg·L~(-1),SPAH为1.16~2.20μg·L~(-1),出水水相和颗粒相中总质量浓度PAH为0.77~0.98μg·L~(-1)和0.39~0.45μg·L~(-1).MPAH的质量浓度一般低于其相应母体PAH,而OPAH质量浓度一般高于其相应母体PAH.目标物在污水处理厂中的去除率为53%~83%.活性污泥法对于PAH和SPAH类物质的去除途径主要为吸附及生物降解,部分OPAH可能在污水生物处理过程中由母体PAH转化生成,并有积累.PAH主要来源于木柴和煤的不完全燃烧,部分来自于石油燃烧,只有小部分来源于石油排放.秋季进出水中PAH和SPAH质量浓度高于冬季高于夏季.大部分SPAH和PAH随河水灌溉排入天津农田区,可能会对人体健康造成潜在危害.因此,需要通过对污水处理厂处理工艺的升级改造以提升对PAH和SPAH类物质去除效果.     

Comamonas sp. IDO2合成靛蓝的特性研究

利用吲哚降解菌丛毛单胞菌(Comamonas)IDO2转化吲哚合成靛蓝,优化靛蓝合成条件,并对合成产物进行分析.结果表明,菌株IDO2能够在苯酚、萘、苯和菲的诱导下转化吲哚合成靛蓝,在苯酚诱导时靛蓝的产量最高.采用表面响应法优化菌株合成靛蓝的条件:吲哚197.76mg·L~(-1),苯酚203.39 mg·L~(-1),酵母浸粉0.18%,在此条件下靛蓝的合成量为9.0 mg·L~(-1),与初始条件下的产量相比提高了104%.此外,考察了不同金属离子对菌株IDO2合成靛蓝的影响,结果表明Ba~(2+)和Ca~(2+)对靛蓝的合成具有促进作用.采用液相色谱/飞行时间/质谱联用对菌株IDO2转化吲哚的产物进行定量和定性分析,发现合成产物主要为靛蓝和靛红,并依此提出了可能的反应途径.     

水位变化对消落带氨氧化微生物丰度和多样性的影响

南水北调来水进入密云水库将直接引起水库水位上涨,这必将影响消落带土壤中氨氧化微生物的丰度和多样性,从而影响消落带中氮循环过程.采用分子生物学方法,探讨了水位变化对消落带氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)的生物多样性和丰度的影响.Real-time PCR结果显示,2015年9月消落带岸上/水陆界面土壤和沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为1.00×10~7~3.91×10~7copies·g~(-1)和5.49×10~6~9.77×10~6copies·g~(-1).2015年11月水位比9月上升3 m,淹没区土壤/沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为5.80×106~1.56×10~7copies·g~(-1)和2.14×10~6~4.40×106copies·g~(-1),比被淹没前有所下降,但AOA的丰度始终高于AOB,说明AOA比AOB更适合在低氨氮的消落带环境中生长,并且更能适应低氧环境.水位上升3 m后,水陆交界面土壤中AOA和AOB的多样性均有所增加,而在沉积物中多样性减少.水位上涨之前,AOA大多数OTU属于Nitrososphaera、Nitrosopumilus,而水位上涨之后,大多数OTU归属于土壤簇Nitrososphaera,即在低氧消落带环境中土壤簇Nitrososphaera为优势AOA菌.对于AOB,水陆交界面土壤和沉积物中Nitrosopira和Nitrosomonas分别在氨氧化过程中发挥作用.     

胶州湾表层海水中的正构烷烃及其来源解析

<正>构烷烃是自然界中普遍存在的有机物质,其组成和分布与人类活动密切相关,是表征有机污染物来源的良好标志物.用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对2016年4月胶州湾表层海水中的正构烷烃进行检测,首次报道了胶州湾表层海水中正构烷烃的分布特征及来源解析.结果表明,其含量在1.756~39.09μg·L~(-1)之间,主要由连续分布的C11~C_(37)正构烷烃同系物组成,没有明显的奇偶优势,但碳数为C_(21)~C_(33)的正构烷烃约占总正构烷烃的95.0%.胶州湾表层海水中正构烷烃的高值区以湾口为主,在湾内东北部和西部也有出现,这一分布特征与胶州湾东北部和西部河流带来的工业废水、生活污水和湾口码头附近的船舶航运带来的正构烷烃输入有关.水交换较为充分的湾中部和湾外海域正构烷烃总量在1.756~2.842μg·L~(-1)之间,平均值为2.196μg·L~(-1),可视为胶州湾正构烷烃的环境背景值.其碳数分布有明显的C_(24)主碳峰,前峰群有微弱的奇碳优势,后峰群有微弱的偶碳优势,表明这部分正构烷烃以藻类和海洋细菌等生物自生输入为主.人类活动对胶州湾的影响很大,输入的正构烷烃主要集中在湾口及湾内近岸海域,由C_(21)~C_(33)正构烷烃同系物组成,呈现出有微弱偶碳优势的后峰群单峰形分布特征,代表高度风化的石油类污染物.其含量在9.606~39.09μg·L~(-1)之间,约占胶州湾总正构烷烃量的83.7%.整体来看,胶州湾表层海水对正构烷烃的去除机制以蒸发、稀释等物理风化过程为主,从湾内向湾外风化强度增大.     

危险源相关事故致因理论及概念分析

与危险源相关的事故致因理论,包括能量单元、二类危险源理论和三类危险源理论,均可用于指导事故预防工作,在安全工作实践中发挥良好的作用。二类危险源理论和三类危险源理论的思路是一致的,用于事故预防工作时的应用方式清晰、明确,但这两个事故理论中使隐患的概念变得模糊,危险源的概念也需要加以界定。基于此,本文分析了危险源、隐患和风险的定义、特性及关系,讨论了与危险源相关各事故致因理论的应用方式和存在问题的解决方案,建议将各类危险源视作风险的不同分类,或者在应用过程中对各类危险源做出界定性说明,以理清相关概念在应用时产生的困惑,使这两种事故致因理论在事故预防工作中发挥更好的作用。     

基于风险和应急准备能力评估的 应急救援能力建设

为提升我国应对综合自然灾害的应急响应与救援能力,笔者首先指出我国目前在应急准备能力评估和应急救援能力建设方面存在的主要问题;然后以地震为例,提出应急准备能力评估的指标体系框架、指标分类及评价方法,通过评估找出现存能力差距,开展基于风险评估和应急准备能力评估的应对综合自然灾害的救援能力建设。研究表明:开展基于风险和应急准备能力评估的救援能力建设能实现重特大自然灾害快速有效响应与指挥调度能力,极大提升我国重特大自然灾害的应对能力。     

倒置A/A/O工艺在城市污水处理中的应用研究

通过对常州市城北、清潭两座城市污水处理厂的倒置A／A／O工艺，采用不同的控制参数运行和相应的试验表明：(1)倒置A／A／O工艺对城市污水中有机物、氮和磷都具有较好的处理效果，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准))(GBl8918—2002)一级标准中的A级标准；(2)推荐的相应控制运行参数为：污泥回流比控制在75～150％，气／水比值控制在3．0～5．0；生化反应池MLSS保持在2．50～3．50g／L，水力停留时间为10h，SRT控制为7～10d左右，生化反应池好氧段DO保持在3mg／L；(3)在进水TP浓度较低(≤2．0mg／L)的条件下，可以省略厌氧段，采用缺氧／好氧(A／O)方式运行。