3种典型有机污染物对2种水生生物的急性毒性及安全评价

在实验室条件下研究了1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)、硝基苯和毒死蜱这3种典型有机污染物对我国两种本土淡水水生生物霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)的急性毒性效应,并进行生物安全性评价.结果表明,随污染物浓度增加和时间的延长,3种污染物的毒性均明显增强,两种水生生物的死亡率上升,呈明显剂量-效应关系.1,2,4-TCB、硝基苯和毒死蜱对霍甫水丝蚓的96 h半致死效应浓度(96 h-LC50)分别为71.88、285.76和5.50 mg·L-1,对四膜虫的96 h-EC50分别为15.58、140.22和14.69 mg·L-1.3种典型污染物的毒性评估结果表明,1,2,4-TCB对霍甫水丝蚓表现为中等毒性,硝基苯为低等毒性,而毒死蜱则表现为高等毒性;3种污染物对嗜热四膜虫的毒性顺序依次为:1,2,4-三氯苯毒死蜱硝基苯.研究结果将为开展水生态风险评估,制定和完善我国水质基准提供本土数据支持.     

丁虫腈稻田使用后对水生生物安全性初探

通过建立稻田-鱼塘模拟生态系统,研究丁虫腈在稻田-鱼塘模拟生态系统中的迁移、转化规律,及其对鱼、虾、蟹水生生物的影响。结果表明,农药丁虫腈乳油施入稻田初期,74.8%被水稻植株沾附,17.3%进入稻田水,稻田水中丁虫腈最高浓度达0.034 mg/L。施药24 h后,将稻田水排入邻近鱼塘,鱼塘水体中丁虫腈最高浓度达0.001 8 mg/L。丁虫腈在稻田水和鱼塘水中降解半衰期分别为5.0 d、8.9 d,丁虫腈在水稻土中很难降解。试验同时表明水生生物虾对丁虫腈较为敏感,对鲫鱼和蟹影响较小。因此丁虫腈稻田施用时,应注意其对虾的安全性影响。     

pH对低温除磷微生物种群与聚磷菌代谢的影响

在5°C条件下通过运行SBR生物除磷反应器和静态实验考察pH对低温生物除磷系统的影响。pH不仅影响生物除磷反应器的性能,而且也会影响生物除磷系统的微生物种群结构。在pH为6的条件下长期运行的生物除磷系统中聚糖菌大量存在;而在中性(pH=7)和弱碱性(pH=8)条件下,聚磷菌在活性污泥中占有优势地位。静态实验结果表明,当pH在6⁸.5之间变化时,聚磷污泥的厌氧释磷能力随pH的升高而提高。pH在68.5之间变化时,聚磷污泥的厌氧释磷能力随pH的升高而提高。pH在6⁸之间变化时,乙酸吸收和PHB的合成能力随着pH升高而加强,当pH升高到8.5时,PHB合成能力下降,从而抑制了好氧段磷酸盐的吸收。pH为8时,生物除磷系统实现了充分的释磷和吸磷,并取得了最好的除磷效果。     

生物除磷系统中聚磷菌检测常用技术

作为生物除磷系统中的主要功能菌,对聚磷菌菌群进行定性、定量分析是深入理解生物除磷系统、提高除磷效率的必然趋势。目前常用于检测聚磷菌的方法主要有生物化学法和分子生物学法,文章主要阐述了荧光原位杂交技术、聚合酶链反应技术、变性梯度凝胶电泳技术以及多技术结合使用的特点及应用情况,并在此基础上提出了改进措施以及聚磷菌检测技术的发展方向。     

流域土地利用变化的水生态响应研究

流域土地利用变化造成水体物理、化学条件变化,并对诸多水生生物产生影响,进而破坏水系的生态系统结构和功能.研究显示:① 流域土地利用变化将引起水文、底质、生境改变等物理响应,以及水体营养盐、细菌、有毒有害物含量、溶解氧变化等化学响应,分布式水文模型成为研究物理和化学响应的重要工具;② 流域土地利用变化的生物响应表现为水生生物与自然用地类型呈正相关,而与农业用地、城镇用地呈负相关,并且存在明显的尺度效应,统计学分析是主要的研究方法;③ 大尺度的土地利用变化在水文过程下造成河段尺度上的外源物质输入、水文条件、底质结构等物理化学因子变化,是影响水生生物生境的直接原因.存在主要问题:① 流域土地利用变化的生物响应关系机制尚不明晰;② 流域土地利用变化的生物响应是通过物理响应、化学响应来间接作用的,但三者之间的非线性关系十分复杂;③ 水生生物对环境因子变化的敏感性和适用性存在较大差异.因此,未来研究应关注流域水文过程驱动下的物质迁移转化过程及由此带来的物理、化学和生物响应以及三者之间的关系,加强流域水文规律总结和参数率定,构建符合流域特征的参数数据库,并着力构建以保护水生态系统结构与功能为核心的流域山水林田湖系统综合管控模式.      

乙酸/丙酸作为EBPR碳源的动力学模型研究(Ⅲ)——模型的应用

采用基于SCFAs代谢的动力学模型,模拟了不同碳源类型和不同m(P)/m(COD)对聚磷菌(PAO)和聚糖菌(GAO)竞争的影响.结果表明,以乙酸作为唯一碳源时,EBPR中的微生物种群结构基本保持反应器初始状态的生物组成,PAO或GAO都无法取得明显的竞争优势.但是,在进水中添加丙酸有利于PAO成为优势微生物,当丙酸占总酸的质量分数达到33%以上时,EBPR趋于稳定.当m(P)/m(COD)<0.01时,即使丙酸作为EBPR的碳源,GAO仍占(PAO+GAO)总量的95%以上.为了使PAO占有优势,进水m(P)/m(COD)应该控制在0.04～0.10之间.     

Effects of idle time on biological phosphorus removal by sequencing batch reactors

Three identical sequencing batch reactors （SBRs） were operated to investigate the effects of various idle times on the biological phosphorus （P） removal. The idle times were set to 3 hr （R1）, 10 hr （R2） and 17 hr （R3）. The results showed that the idle time of a SBR had potential impact on biological phosphorus removal, especially when the influent phosphorus concentration increased. The phosphorus removal efficiencies of the R2 and R3 systems declined dramatically compared with the stable R1 system, and the Prelease and P-uptake rates of the R3 system in particular decreased dramatically. The PCR-DGGE analysis showed that uncultured Pseudomonas sp. （GQ183242.1） and β-Proteobacteria （AY823971） were the dominant phosphorus removal bacteria for the R1 and R2 systems, while uncultured γ-Proteobacteria were the dominant phosphorus removal bacteria for the R3 system. Glycogen-accumulating organisms （GAOs）, such as uncultured Sphingomonas sp. （AM889077）, were found in the R2 and R3 systems. Overall, the R1 system was the most stable and exhibited the best phosphorus removal efficiency. It was found that although the idle time can be prolonged to allow the formation of intracellular polymers when the phosphorus concentration of the influent is low, systems with a long idle time can become unstable when the influent phosphorus concentration is increased.     

根据SSD推导PFOS沉积物质量基准及其在生态风险评估中的应用

沉积物中蓄积的PFOS（perfluorooctane sulfonate,全氟辛烷磺酸）对水体生态环境具有潜在的危害.为了合理评估沉积物中PFOS的危害,探究了沉积物中PFOS对摇蚊（Chironomus kiiensis）、钩虾（Hyalella azteca）、霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）等底栖生物的毒性效应;同时,以毒性试验结果和搜集的PFOS相关毒性数据为基础,利用SSD（species sensitivity distributions,物种敏感度分布法）推导PFOS沉积物质量基准;最后,将基准值与从文献中搜集得到的我国七大水系沉积物中w（PFOS）进行比较,以评估PFOS风险.结果表明:①沉积物中PFOS对摇蚊的毒性效应最为显著,其96 h、10 d、21 d毒性试验中LC₅₀分别为0.894、0.770和0.536 μg/g（以干质量计,下同）;10 d毒性试验中w（PFOS）最高值为156.5 μg/g时,钩虾未出现显著死亡,21 d毒性试验中LC₅₀为70.5 μg/g;在w（PFOS）最高值分别为112.4和76.4 μg/g的10和21 d毒性试验中,霍甫水丝蚓均未出现显著死亡.②沉积物中PFOS的CMC_sed（急性基准值）为28.6 μg/g,CCC_sed（慢性基准值）为0.060 μg/g.③我国七大水系96.0%的沉积物中w（PFOS）低于CCC_sed;其余的沉积物中w（PFOS）高于CCC_sed但低于CMC_sed,这些采样点主要分布在黄河中下游和长江下游.研究显示,我国七大水系沉积物中PFOS总体风险较低,但黄河中下游和长江下游沉积物中蓄积的PFOS可能具有潜在的风险,需要给予更多的关注.      

Toxicity and mechanisms of action of titanium dioxide nanoparticles in living organisms

Titanium dioxide nanoparticles(TiO_2 NPs) are one of the most widely used nanomaterials in the consumer products, agriculture, and energy sectors. Their large demand and widespread applications will inevitably cause damage to organisms and ecosystems. A better understanding of TiO_2 NP toxicity in living organisms may promote risk assessment and safe use practices of these nanomaterials. This review summarizes the toxic effects of TiO_2 NPs on multiple taxa of microorganisms, algae, plants, invertebrates, and vertebrates. The mechanism of TiO_2 NP toxicity to organisms can be outlined in three aspects: The Reactive Oxygen Species(ROS)produced by TiO_2 NPs following the induction of electron–hole pairs; cell wall damage and lipid peroxidation of the cell membrane caused by NP-cell attachment by electrostatic force owing to the large surface area of TiO_2 NPs; and TiO_2 NP attachment to intracellular organelles and biological macromolecules following damage to the cell membranes.     

基于DGAOs富集的内碳源短程硝化反硝化工艺特性

采用序批式生物反应器（SBR）,以厌氧-好氧-缺氧的运行方式,研究了低C/N比下内碳源驱动的短程硝化反硝化工艺运行性能.结果表明,反应器内可同时富集反硝化聚糖菌（DGAOs）和氨氧化细菌（AOB）.DGAOs可以利用聚-β-羟基脂肪酸酯（PHA）为内碳源进行反硝化,且利用的PHA中PHB （聚-β-羟基丁酸酯）占主要部分.稳定运行后,第39d厌氧末期污泥胞内存储物质在荧光显微镜下清晰可见,内碳源存储的PHA在缺氧阶段净消耗量为2.34mmol C/L,较文献报道值高29%.经过55d的驯化后,SBR系统达到了较为稳定的脱氮效果,平均氨氮去除率为（93.13%±4.91%）,内碳源反硝化效率为（49.62%±8.97%）.驯化后的污泥淘汰了反硝化聚磷菌（DPAOs）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）,富集了DGAOs和AOB,其丰度从接种时的0.13%和0.20%分别上升到7.13%和1.11%,实现了低C/N下内碳源驱动短程硝化反硝化.