白洋淀典型抗生素的源解析及其特定源风险评估

目前我国湖泊中抗生素污染形势严峻,研究多集中于抗生素的时空分布与风险评价等,而有关源解析的研究则较少.鉴于此,选取白洋淀为研究区,探究典型抗生素的污染来源及其特定源风险.运用高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）测定样品中的四环素类（TCs）、磺胺类（SAs）和喹诺酮类（QNs）抗生素,并运用正定矩阵因子分解（PMF）模型和风险商值法（RQ）相结合的方法对典型抗生素进行源解析和特定源风险评估.结果表明：①水体和沉积物中抗生素含量范围分别为ND~2635 ng ·L^-1和ND~259.8 ng ·g^-1;②就水体中抗生素浓度的空间分布而言,QNs呈"西高东低",SAs呈"中部高、南北低",TCs呈"中部低、南北高"的分布特征;就沉积物中抗生素含量的空间分布而言,QNs呈"中部高,东西低",而SAs和TCs均呈"西高东低"的分布特征;③就抗生素的来源而言,水产养殖（33.2%）占比最高,其次为污水处理厂（29.2%）、畜禽养殖（18.9%）和生活污水（18.7%）;④就生态风险而言,恩诺沙星（ENR）和氟甲喹（FLU）处于中高风险水平;⑤就特定源风险的空间分布而言,除S1处水产养殖处于高风险水平,其余样点各源均处于中低风险水平;就源的种类而言,水产养殖处于中高风险水平,其余各源均处于中低风险水平.因此,针对白洋淀抗生素的主要来源及其特定源风险等级,需采取更为精准科学的抗生素风险管控.     

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L~(-1)增加到194 mg·L~(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L~(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L~(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L~(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380~-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300~-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.     

石家庄地下水中喹诺酮类抗生素生态风险及其与环境因子的相关性

国内外地下水抗生素的研究主要集中于抗生素的污染特征,而较少关注地下水中抗生素的生态风险及其与环境因子的相关性.鉴于此,选取石家庄市地下水环境为研究对象,应用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）分析地下水中典型抗生素——喹诺酮类（QNs）浓度,研究QNs抗生素的生态风险,并建立QNs浓度与典型环境因子的相关性.结果表明：①石家庄地下水中QNs抗生素以环丙沙星（CIP）、依诺沙星（ENO）和氟甲喹（FLU）为主,其检出率分别为75.0%、80.0%和100%;②QNs抗生素浓度范围为3.02~98.5 ng·L^-1;就空间分布而言,QNs浓度在S4处最高（98.5 ng·L^-1）,而在S19处最低（3.02 ng·L^-1）;③相关性分析结果表明,温度（T）、化学需氧量（COD）、总溶解固体（TDS）、菌落总数（BCTC）和pH与QNs相关性显著（P<0.01或P<0.05）;④就生态风险的空间分布特征而言,S4为高风险区,其余各点为中低风险区;就QNs抗生素种类而言,除CIP处于中高风险水平,其余QNs处于中低风险水平.鉴于此,为了保障石家庄地下水环境安全,需进一步加强地下水中抗生素的风险管控.     

河北省典型景观水体反硝化菌群落时空分布特征及驱动因素:以石家庄为例

景观水体作为城市水系的重要组成部分,氮素超标是影响其生态功能的主要因素.为了探究城市景观水体反硝化菌群落特征和驱动因素,利用nirS功能基因研究石家庄市主城区4个公园的景观水体和沉积物的反硝化菌群落分布特征,结合水体和沉积物氮素指标对景观水体反硝化菌群落演变的驱动因子进行分析.结果表明,景观水体水质参数季节差异显著（P<0.001）,沉积物氮素指标空间差异显著（P<0.001）;水体以及沉积物的α多样性季节和空间差异都不显著（P>0.05）,电导率（EC）和强氧化剂浸取态氨氮（SOEF-NH⁺₄-N）是影响水体以及沉积物的α多样性的主要环境因素;景观水体反硝化菌主要为变形菌门（Protebacterice）中的Dechloromonas、Rhodocyclaceae、Pseudomonas、Rhodobacter和Thauera;主坐标分析（PCoA）表明水体和沉积物反硝化菌群组成空间差异显著（P<0.001）,水体关键反硝化物种也呈现出显著的空间差异（P<0.001）;冗余分析（RDA）和随机森林分析（RF）指...     

SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性的影响

SPG膜微气泡曝气系统可应用于废水好氧处理,SPG膜污染以及其对化学清洗的耐受性是影响其应用的重要因素.本研究在采用在线化学清洗的微气泡曝气生物膜反应器中,考察了SPG膜表面性质对膜污染及化学耐受性的影响.结果表明,在长期运行过程中,SPG膜表面润湿性对膜污染和化学耐受性具有明显影响.膜表面污染层主要是有机污染,而疏水性膜抗有机污染能力较强.使用在线化学清洗时,碱性次氯酸钠溶液对亲水性膜腐蚀严重,膜孔径和孔隙率显著增大.疏水性膜抗碱性次氯酸钠溶液化学腐蚀能力较强,膜孔结构仅有轻微改变,但是疏水性膜表面疏水官能团易被氧化,使得膜表面润湿性下降.同时,疏水性膜在氧传质、污染物去除和降低能耗等方面具有优势.因此,疏水性SPG膜适用于微气泡曝气废水好氧生物处理.     

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

六溴环十二烷(HBCDs)异构体和对映体在白洋淀土壤和植物中的选择性富集与传输

利用高效液相色谱-串联三重四级杆质谱分析了白洋淀土壤和植物中六溴环十二烷（HBCDs）异构体和对映体的选择性富集分布及传输特征.土壤和植物样品中ΣHBCD浓度分别为1.32~8.25 ng·g^-1（干重）和N.d.~2.18 ng·g^-1（干重）;在采蒲台（CPT）、圈头（QT）和范峪淀（FYD）检测到的污染物浓度较高,表明南部土壤污染较北部严重;与国内外其他区域相比,白洋淀地区HBCDs的污染水平相对较低.淀区HBCDs的富集存在显著的异构体和对映体选择性行为,γ-HBCD和α-HBCD分别是土壤和植物中的主要异构体,平均百分比贡献率分别为68.24%和44.10%;在多数土壤和植物样品中均表现出（-）-HBCD比（+）-HBCD更易于被选择性富集.ΣHBCD从土壤到植物根系的传输RCFs（根富集因子）为0.12~0.93,其中泥胡草对HBCDs的富集能力最强,荠菜最弱;植物根部到地上部的传输系数（TFs）为0.09~0.81,植物茎向传输能力为补血草 > 牛筋草 > 荠菜 > 泥胡草.HBCDs异构体在土壤-植物体系的RCFs与log K_ow,TFs与log K_ow之间均未发现显著的相关性,可能是由于植物物种的差异和复杂的真实环境的影响.本研究首次为白洋淀淀区土壤-植物体系中HBCDs的污染及其立体选择性行为提供依据,对该地区综合评估其生态安全风险和持久性有机污染物（POPs）的污染防治具有重要意义.     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.     

生物膜反应器-单宁酸铁处理低C/N废水的脱氮性能

采用生物膜反应器耦合包埋型单宁酸铁处理低C/N比废水,考察其脱氮性能,分析了生物脱氮过程功能菌群的变化,以及单宁酸铁强化脱氮的作用机制.结果表明,生物膜反应器耦合包埋型单宁酸铁,具有低C/N比废水高效脱氮性能.进水C/N比为1：2.7时,TN平均去除率可达80.0%,TN平均去除负荷为1.38kg/（m³·d）.生物膜反应器内随着进水C/N比降低,优势脱氮过程从同步硝化-反硝化过程向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化（SNAD）过程转变,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率逐渐升高至76.2%,亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群成为优势生物脱氮功能菌群.包埋型单宁酸铁在生化处理后,通过吸附-催化氨氧化作用同步去除氨氮和亚硝酸盐氮,进一步提高TN去除性能.因此,耦合单宁酸铁强化生物膜反应器SNAD脱氮过程,是实现低C/N比废水高效脱氮新的有效途径.     

温度对现场荧光法测定水体中叶绿素a的影响

基于高温条件下叶绿素a易降解的性质,分别以纯品叶绿素a和活体藻为实验对象探讨了温度对荧光法测定叶绿素a的影响程度及影响机理。结果显示,温度升高会提高叶绿素a的降解率,在一定温度范围内叶绿素a的相对荧光强度与温度呈良好的负线性相关;首次计算导出了叶绿素a、斜生栅藻、蛋白核小球藻及铜绿微囊藻的温度系数分别为0.30%、1.09%、1.17%及1.14%;此外,验证了在现场测定中当环境温度为15~35℃时温度对水体叶绿素现场检测仪的影响甚微,测定结果在可接受范围内。