黄河干流表层沉积物中重金属形态分析与风险评价

对黄河全流域表层沉积物样品中重金属元素 (As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、V、Co) 的赋存形态进行分析,发现Cd的可利用态占比较高,其余重金属以残渣态为主。基于可利用态重金属含量计算重金属风险评价标准、次生相和原生相分布比值,从而对表层沉积物中重金属的生态风险进行评估。结果表明,整个流域中Cd的生态风险最高。此外,Cd和Pb等重金属在M6点位迁移性较高,存在一定的生态风险。对可利用态重金属进行人体健康风险评价,发现M6点位儿童的致癌 (8.76×10⁻⁶) 和非致癌风险总值 (0.32) 最高。成人与儿童非致癌健康风险总值中As的贡献率最大 (61.28%和62.71%) ,致癌健康风险总值中As的贡献率也最大 (75.91%和75.98%) ,但总体均未超过美国环境总署推荐的人体最大可接受范围。本研究可为识别黄河干流表层沉积物中重金属风险及制定相应污染防控策略提供参考。     

全球新格局下中国开展水科技国际合作的背景、模式与未来展望

清洁的水资源,是关乎全人类生存与持续发展的关键性资源。帮助发展中国家尤其是“一带一路”沿线欠发达国家和地区在水与环境保护领域开展能力建设,解决区域发展不平等性,是联合国面向2030年清洁饮水和环境卫生可持续发展目标的重要内涵。目前,“一带一路”沿线各发展中国家和地区所处的发展阶段及不同国家和地区在水与环境治理技术和管理水平等方面存在不同程度的差异,使得清洁饮水和环境卫生可持续发展目标在落实过程中面临诸多挑战。以中国科学院-发展中国家科学院水与环境卓越中心成立至今在水科技国际合作方面的实践探索为例,分析总结国际合作背景、落实进程与所得成效,探讨未来进一步优化水科技国际合作模式的若干关键要点,为深化“一带一路”倡议下水科技国际合作提供科学建议,以满足增进人类福祉和保护地球环境的重大需求。     

饮用水消毒工艺对病毒的灭活

饮用水中的病毒会引发人体健康风险,故消毒是饮用水生物安全的重要屏障。为了比较不同消毒工艺对病毒的灭活效果,在总结水介质中常见病毒的种类及特性的基础上,围绕当前饮用水处理中广泛应用的消毒工艺(氯、氯胺、臭氧、二氧化氯、紫外线),梳理了各种消毒工艺的原理、影响因素、消毒效果及实际应用中的问题。鉴于消毒工艺进水水质对病毒灭活效果影响较大,且饮用水常规、深度处理工艺均可直接、间接强化对病毒的去除效果,故提出“常规处理+深度处理+消毒”协同高效运行的饮用水多级屏障处理工艺,以有效控制病毒等致病微生物引发的饮用水水质风险。     

重力驱动浸没式超滤技术在某饮用水厂提标改造中的应用案例

饮用水源污染与饮用水标准提升双重约束条件下,我国许多饮用水厂都面临提标改造的现实需求。浸没式超滤技术以其水质稳定、占地小、运行管理简单等优点在市政自来水厂提标改造中得到广泛应用。为进一步降低系统能耗和运行成本,提出通过改造膜过滤池(膜池)进水和排水、药剂投加等辅助单元,优化膜池构造和配套设施,充分利用膜池与产水池之间的高差、以重力驱动力完成膜过滤过程,从而省却离心泵正压或抽吸泵负压驱动的耗能模块。工程应用案例显示,重力驱动可以满足膜系统运行要求,相对于传统浸没式膜过滤可节约50%以上能耗、10%左右占地,并有助于提高系统运行稳定性、简化膜系统运行管理,在实际工程中具有良好的应用前景。     

中压紫外/氯水处理工艺过程中氯的分解规律

在中压紫外/氯高级氧化技术应用于去除水中微量污染物的过程中,氯的浓度会由于光解作用而降低,直接影响该技术的处理效率.为解决上述问题,通过测定不同中压紫外剂量下氯浓度的变化,研究了氯的分解规律,以及氯投加量、pH、温度、腐殖酸和常见阴离子等条件对氯分解速率的影响.结果表明,氯的分解遵循一级动力学,其分解速率常数kobs随...     

水位对密云水库消落区土壤磷通量影响的模拟研究

南水北调来水引起的水库水位变化导致消落区幅带变化,这直接会影响土壤中磷的转化及通量.本研究采集了陆相和水相分别离水界面1 m和2 m处的4种土柱样品,分别用来模拟消落区淹水和落干情景.在实验室内逐步模拟水位上升或下降,模拟期为9个月,并在每隔3个月的期间收集样品进行分析测试,以研究土壤中无机磷的转化规律.结果表明,密云水库受人为干扰相对较小,与三峡库区相比消落带土壤中总磷含量偏低.模拟过程中,土壤中的无机磷含量始终占总磷含量的50%以上,即无机磷为主要形态.淹水模拟过程中,不同土柱及不同深度的土壤中铁磷的变化复杂,反映了铁磷的含量易受pH、氧化还原电位、有机质等多因素影响.落干模拟过程中,土壤中铁磷和钙磷的变化最为明显,9个月的模拟期后,铁磷的含量较初始值下降了53%~71%,钙磷在土柱表层样品中的含量逐渐减小,而在中层和下层中的含量有所上升.无论是淹水还是落干过程,离水界面1 m内的陆相和水相消落区土壤中磷的转化最为活跃.在模拟的9个月期间,水库淹水期陆相1 m内消落带土壤总磷通量为82.3 kg,铁磷通量为-30.7 kg,铝磷通量为-44.8 kg,钙磷通量为222.6 kg,总无机磷通量为126.5 kg,即消落带土壤中铁磷和铝磷有所释放或转化,而钙磷、总无机磷和总磷皆有所增加.     

电絮凝-膜分离反应器还原-絮凝-超滤一体化处理六价铬废水

采用电絮凝-膜分离反应器(electrocoagulation membrane reactor,ECMR)对含铬废水进行研究。讨论了电化学参数和水质条件对Cr(Ⅵ)去除的影响,对比了ECMR和EC-UF抑制膜污染的作用机制。结果表明,在电流密度J=55 A·m-2、初始浓度C(Cr6+)=40 mg·L-1、初始pH=3、电解时间60 min、水力停留时间20 min条件下,ECMR出水总Cr去除率达到99.2%,废水中Cr(Ⅵ)的去除率达到99.4%。同时发现ECMR膜通量优于EC-UF,通量高出近15%,ECMR装置不但能够充分利用电絮凝中的电场和气浮作用,进一步强化减缓膜污染,而且可以使装置系统更加紧凑,节省占地空间。     

抗生素发酵制药工程中异味的特征与关键污染物识别

抗生素原料药在生产过程中产生异味污染引发的民众投诉增多,逐渐成为发酵制药企业亟需解决的污染治理难点。以红霉素、四环素和泰乐菌素3种抗生素原料药的发酵生产过程为例,通过采用感官评价、电子鼻、气相离子迁移谱和气相质谱等多手段分析方法,解析发酵过程中产生的异味污染特征。结果表明：3种发酵尾气的气味特征、挥发性物质组分和含量差异较大;尾气中含有的挥发性物质有相同的组分,如乙醇、丙酮、2-戊酮、辛醛和苯甲醛,也各有特异性成分。未经处理的红霉素发酵尾气具有明显的土霉味,且臭气浓度值明显大于四环素和泰乐菌素发酵尾气。气味活度值(OAV)的计算结果表明：2-MIB和土臭素2种萜烯类物质是红霉素发酵最主要的异味污染物;而四环素和泰乐菌素的发酵异味是多种醛等含氧有机物和有机硫化物混合后形成的,因而气味特征较复杂。3种废气中,红霉素发酵尾气具有气量大、异味物质嗅阈值极低的特点,易造成异味污染且影响范围广,去除治理的技术难度也相对更大。本研究通过解析识别不同品种抗生素的发酵异味污染特征,以期为抗生素发酵异味污染治理和环境管理提供参考。     

基于响应曲面法的聚合氯化铝对矿井废水中氟离子混凝去除工艺优化

为有效去除矿井废水中氟离子,利用聚合氯化铝(PAC)对某矿井含氟废水进行混凝效果研究,设计单因素实验,研究了铝氟摩尔比(r)、pH和凝聚时间等因素对PAC混凝去除氟离子的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究了r、pH和凝聚时间对混凝效果的影响,并优化工艺参数。结果表明：各因素对混凝效果的影响顺序为r> pH>凝聚时间;在r=19.04、pH=6.5、凝聚时间为2.9 min的最佳条件下,氟离子的去除率为56.4%,与预测值(56.46%)基本吻合;去除氟离子的机理包括PAC对氟离子絮凝沉淀、离子交换和络合沉降等;pH影响PAC在溶液中的存在状态,凝聚时间则影响矾花在溶液中形成的速度以及密集程度,进而影响混凝沉淀效果。由此可以看出,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致,铝氟摩尔比和pH是去除氟离子的主要控制因素。本研究使用的实验方法具有处理工艺简单、效果稳定、成本低等优点,可为实际矿井废水中氟离子的去除提供参考。     

酵母双杂交技术构建稀有鮈鲫不同雌激素受体亚型的重组荧光酵母

目前关于环境雌激素(environmental estrogens,EEs)的效应评估大多数是基于人的雌激素受体(estrogen receptor,ER)的离体检测,缺乏EEs对鱼类ER影响的研究。本研究利用酵母双杂交技术构建模式生物稀有鮈鲫不同ER亚型重组荧光双杂交酵母,用以快速检测EEs的雌激素活性并研究不同ER亚型对17β-雌二醇(E_2)敏感度的差异。采用反转录多聚酶链反应法获取稀有鮈鲫ERα、ERβ1和ERβ2的配体结合域(LBD)序列,构建并鉴别诱饵质粒pGBKT7-ERα-LBD、p GBKT7-ERβ1-LBD和pGBKT7-ERβ2-LBD。将诱饵质粒和猎物质粒pGAD424-GRIP1同时转化荧光酵母Y187-Luc,分别构建3株稀有鮈鲫ERα-GRIP1、ERβ1-GRIP1和ERβ2-GRIP1重组荧光双杂交酵母,并考察了E_2、双氢睾酮(DHT)、9-顺维甲酸(9-cis RA)、三碘甲状腺原氨酸(T_3)和孕酮(PG)对荧光素酶的诱导情况。结果显示:ERα-GRIP1、ERβ1-GRIP1和ERβ2-GRIP1重组荧光双杂交酵母能够专一性地被E_2诱导产生荧光素酶,并存在显著的剂量-效应关系,半数效应浓度(EC_(50))值分别为1.98×10~(-9)、1.77×10~(-10)、和3.52×10~(-10)mol·L~(-1),对E_2的敏感程度排序为:ERβ1-GRIP1>ERβ2-GRIP1>ERα-GRIP1。研究表明,稀有鮈鲫不同ER亚型对E_2的响应具有差异,3株重组荧光双杂交酵母不仅可以应用于快速识别内分泌干扰物中的类雌激素物质,分析稀有鮈鲫不同ER亚型对EEs的敏感性,解析雌激素污染物对稀有鮈鲫的作用机制,评估鱼类接触EEs的潜在风险,以期为水质保障和污染治理提供重要依据。