淀山湖水生生物中有机氯化合物的浓度与富集特征

为研究淀山湖水生生物中有机氯化合物的浓度与富集特征,测定了该湖水生生物样品(铜锈环棱螺、日本沼虾、鱼类)中滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)、六氯苯(HCB)、多氯联苯(PCBs)的浓度。研究结果显示,在所有生物样品中均检测到了DDTs、HCHs、HCB,各生物体内的有机氯农药含量有很大差异。在8种生物样品中,乌鳢体内的有机氯化合物含量最高,这可能与乌鳢处于较高营养级,且为肉食性鱼类,体内脂肪较多有关。∑DDTs、∑HCHs、HCB的含量范围分别是55~1 135、0.5~24、6.9~91ng/g lw,其中DDTs为最主要的有机氯农药。4,4’-DDE和α-HCH在各自同系物中所占比例最高,说明淀山湖历史上曾经使用过有机氯农药,而近期没有新的污染源输入。以铜锈环棱螺为参照,有机氯农药的生物放大系数(BMFs)范围是1.2(泥鳅)~23(乌鳢);PCBs的生物放大系数范围是5.9(河川沙塘鳢)~55(乌鳢)。亲脂疏水性、低生化降解速率导致有机氯化合物能在生物组织中富集并通过食物链逐级放大。研究结果表明,有机氯化合物会沿着食物链积累放大,可能会对人体健康存在潜在的威胁。     

MBBR工艺中SNEDPR的启动及性能研究

为探究同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)强化移动床生物膜反应器(MBBR)工艺脱氮除磷的可行性,采用连续曝气和搅拌/曝气交替运行的MBBR反应器,以磁性填料作为载体处理模拟生活污水,考察了SNEDPR启动过程中的脱氮除磷性能,并结合荧光显微镜和高通量测序技术对各个功能菌群结构变化情况进行了分析.结果表明,经两阶段运行后,氨氮和磷去除率分别达到97.6%和85.37%,出水NO₂^-—N、NO₃^-—N和COD浓度分别为1.3949,3.88和20.4mg/L,同步硝化内源反硝化率(SNEDR)由0.07%逐渐升高至86.35%.好氧阶段同步硝化内源反硝化率的提高,使出水NO_x^-—N浓度下降,提高了系统的脱氮性能和厌氧阶段内碳源的储存量.荧光显微镜和高通量测序结果表明,经过53d的运行,微生物群落多样性呈显著提高,系统内GAOs、AOB、NOB丰度的提高(分别由接种污泥中的3.3%、0.84%和0.66%提高至系统内的27.08%/20.48%、1.45%/1.76%和1.05%/0.85%)和PAOs、DPAOs的存在,保证了系统的脱氮除磷性能,在MBBR工艺中实现了EBPR与SNED的耦合.     

两种生物除磷系统活性污泥中除磷菌的甄别——淀粉-缺氧/好氧交替与乙酸盐-厌氧/好氧交替系统

为了直接识别出污泥中的聚磷细菌和其种属,本研究采用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色和流式细胞荧光分选技术(FACS)对以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式活性污泥(SBR)系统(R1)的缺氧末期和好氧末期以及以乙酸盐为唯一碳源的厌氧/好氧SBR系统(R2)的好氧末期污泥的聚磷细菌进行了原位分选,并通过16S rRNA高通量测序技术鉴定了分选后细菌的种属.结果表明,在R1中,缺氧期和好氧期均进行生物除磷,且缺氧期吸磷量大于好氧期. R2中发生着厌氧期释磷、好氧期大量吸磷的传统生物除磷.利用FACS在R1和R2污泥中均分选得到10⁶个相对纯度为85%的具有聚磷颗粒的细菌.测序结果表明,在R1系统中,缺氧段优势的聚磷菌属为Halomonas(37.75%)、unclassified Brucellaceae(14.15%)、Pseudomonas(6.49%)、unclassified Chlamydiales(0.027%)和Sphingopyxis(0.007%);好氧段优势聚磷菌属为Halomonas(19.72%)、unclassified Brucellaceae(14.62%)、Pseudomonas(14.28%)、unclassified Comamonadaceae(0.046%)、unclassified Acidobacteria Gp3(0.036%)和Ferruginibacter(0.026%).R1系统中unclassified Chlamydiales和Sphingopyxis仅仅在缺氧条件下具有聚磷功能,而unclassified Comamonadaceae、unclassified Acidobacteria Gp3和Ferruginibacter仅在好氧条件下才具有聚磷功能.在R2系统中,优势聚磷菌群为Dechloromonas(11.06%)、unclassified Anaerolineaceae(9.29%)、unclassified Bacteroidetes(7.44%)、unclassified Gammaproteobacteria(7.34%)以及Acinetobacter(0.31%).这意味着在新型的除磷系统(R1)中,参与除磷过程的细菌包括好氧,缺氧和兼性缺氧聚磷细菌,而在传统的除磷系统(R2)中,参与除磷过程的细菌仅为好氧聚磷细菌.     

浮游植物程序性细胞死亡研究进展

浮游植物是水生生态系统的基础,在生物地化循环中起着非常重要的作用,浮游植物的死亡势必引起水生生态系统的改变。近年来的研究表明,浮游植物的死亡是浮游植物水华衰退的一个重要原因。浮游植物中是否存在与后生动物类似的程序性细胞死亡（Programmed cell death,PCD）途径,也因此成了一个热点问题。文章对近年来浮游植物死亡表型、PCD生化证据、诱发条件、分子基础方面研究进行了总结。大量证据表明,浮游植物中存在类似细胞凋亡、类凋亡、自噬等途径的PCD,但Caspase基因除具有死亡执行者功能外,还可能具有看家功能。活性氧（ROS）和一氧化氮（NO）在浮游植物PCD过程中可能起到死亡信号分子的作用。部分浮游植物的PCD可以改善种群生存,但其生态学意义总体而言仍存在许多争论。     

水环境中藻毒素生态风险的物种敏感性分布评价

藻毒素对人体的健康风险已受普遍关注,然而其对水生态物种敏感性分布的影响尚不明朗。本研究采集已有实验数据,利用种间相关性分析(ICE)模型和物种敏感性分布评估(SSDs)方法,筛选了64个水生生物物种的71组急性毒性数据(EC50),构建水生生物对肝毒素(节球藻毒素、柱孢藻毒素)和神经毒素(类毒素、贝毒素)的SSD方程。在此基础上,计算不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF)以及保护95%物种基础上藻毒素对水生生物的生态风险阈值(HC5),比较不同类别生物对藻毒素的敏感性以及藻毒素对水生生物的生态风险。结果表明:(1)在95%物种保护保证率下,节球藻毒素、柱孢藻毒素、类毒素和贝毒素对全部物种的HC5值分别为74.96、205.39、194.39、0.3μg·L~(-1),贝毒素水生态风险最高,柱孢藻毒素最低。(2)柱孢藻毒素、类毒素对无脊椎动物的HC5值分别为122.93、95.19μg·L~(-1),低于全部物种的HC5值,无脊椎动物受柱孢藻毒素、类毒素影响较其他物种大。(3)物种潜在影响比例可明确表征敏感性,柱孢藻毒素、类毒素在各浓度暴露情景下对无脊椎动物的PAF值均高于脊椎动物,显示无脊椎动物的敏感性较高。     

戊吡虫胍对几种非靶标生物的急性毒性

戊吡虫胍是一种从烟碱类和缩胺脲类杀虫剂活性结构拼接而成的系列化合物中筛选出来的新型杀虫剂,目前戊吡虫胍对非靶标生物的毒性研究报道较少。为探究戊吡虫胍的环境安全性,采用生物毒性试验方法测定了其对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、大型溞(Daphnia magna)、家蚕(Bombyx mori)、斑马鱼(Brachydanio rerio)、赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetide)、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、赤眼蜂(Trichogramma nubilale)、意大利蜜蜂(Apis mellifera)、日本鹌鹑(Coturnix coturnix japonica)共9种非靶标生物的急性毒性。结果显示戊吡虫胍对斜生栅藻和大型溞的半数有效浓度(EC50)分别为8.79 mg·L~(-1)和10.97 mg·L~(-1),对家蚕、斑马鱼、赤子爱胜蚯蚓和非洲爪蟾的半数致死浓度(LC50)分别为2.32 mg·L~(-1)、13.74 mg·L~(-1)、100 mg·kg~(-1)和19.30mg·L~(-1),对赤眼蜂的安全系数为0.16~0.031,对蜜蜂急性触杀和急性摄入毒性分别为51.82μg·bee~(-1)和10.8×10~3mg·L~(-1),对鹌鹑的急性经口和急性饲喂毒性LC50分别为1 000 mg·kg~(-1)和2×103mg·kg~(-1)。按照最新国标(GB/T31270—2014)化学农药环境安全评价准则的毒性等级划分,戊吡虫胍除了对家蚕和赤眼蜂为高毒和极高风险外,对其余非靶生物均为低毒。     

Utility of the QSAR modeling system for predicting the toxicity of substances on the European inventory of existing commercial chemicals∗

Many chemicals are in common commercial use for which no information on the environmental fate or toxicity exists. Recent legislation requires that many substances be assessed for their toxicity to aquatic organisms within a very short time and determine which of these chemicals need to be studied in greater detail. It would be impossible to measure the acute and chronic effects of all of these compounds on a single organism, let alone a battery of different types of organisms, communities or ecosystems. Initially, the chemicals on the European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances (EINECS) need to be screened and relative hazard to the environment determined. In response to OECD directives, there has been a great deal of activity by government and industry scientists. At the International Workshop on Advances in Environmental Hazard and Risk Assessment it was concluded that quantitative structure activity relationships (QSAR) could and should be used in the hazard assessment process. Papers published in that volume outline the advantages, disadvantages, limitations, advances and research requirements.

The QSAR, structure‐activity based chemical modeling and information system, which was developed by the US‐Environmental Protection Agency was used to predict the acute toxicity of 113 substances from the “Old Substances”; list of the German government to the four commonly used aquatic toxicity test organisms: Daphnia magna (DM), fathead minnow (FHM), rainbow trout (RBT), and blue‐gill sunfish (BG).

Of these compounds the QSAR system predicted the acute toxicity of 87 substances towards fathead minnow. For the other three species examined the QSAR system could be used to predict toxicity for 78 compounds.

The predicted toxicities were compared to observed toxicities of compounds which have been evaluated and stored in the “Aquire”; data base. Observed toxicity values were available for at least one species for 38 compounds. The toxicities of some compounds are well predicted while those of other compounds were not well predicted. Overall, the QSAR system accurately classified the acute toxicity ranges of 50%, 64%, 56% and 56% of the compounds investigated for DM, FHM, RBT and BG, respectively. Of the compounds studied 10 were very poorly predicted, of these the QSAR system overpredicted the toxicity of three, while underpredicting the toxicity of seven. Of these seven compounds, five contained amino groups.     

太湖草型区与藻型区沉积物中聚磷菌富集试验研究

采用序批式反应器(SBR)小型反应装置,以葡萄糖和丙酸为碳源,在厌氧/好氧条件下,对太湖草型区和藻型区的沉积物进行聚磷菌富集培养。探讨了太湖草型区和藻型区沉积物中聚磷菌的存在性和差异性。试验结果表明,通过实验室模拟条件培养,发现太湖沉积物存在聚磷细菌。两种碳源培养的草型区沉积物厌氧释磷量高于藻型区。以葡萄糖为碳源培养的草型区和藻型区沉积物厌氧释磷现象微弱,好氧磷的超量吸收现象比活性污泥弱,对PO34--P的平均去除率分别为34.95%、38.17%。而在以丙酸为碳源的系统中,有着明显的厌氧释磷和好氧摄磷现象,对PO34--P的平均去除率分别为41.27%、51.35%。     

水质基准鱼类受试生物筛选

敏感受试生物的筛选是水质基准研究的关键环节,鱼类是水质基准重要的保护对象,各国在水质基准制定中都要求利用鱼类毒性数据. 依据地理分布及毒性数据丰度,筛选出我国以鲤科鱼类为主的17种本土代表性鱼类. 参照美国水质基准数据筛选原则,从ECOTOX等数据库中搜集相关毒性数据,筛选出对本土代表性鱼类毒性最大的污染物,主要包括重金属、氯酚类、分子氨及农药等,并分析污染物的物种敏感度分布,依据累积概率对鱼类的物种敏感性(累积概率<15%)进行分类. 结果表明:有10种本土代表性鱼类对污染物敏感,包括鲤科的鲤鱼(其对氰戊菊酯、福美双敏感,对二者的累积概率分别为12.50%、14.29%,下同)、草鱼(三唑磷,9.09%)、鲢鱼(甲氰菊酯,12.50%)、鳙鱼(镉,7.14%;敌敌畏,13.63%)和鲫鱼(无机汞,11.76%),以及非鲤科的泥鳅(敌敌畏,9.09%)、黄颡鱼(敌敌畏,4.55%;氧化乐果,14.29%)、黄鳝(氯氰菊酯,8.33%)、鲻鱼(硫丹,8.33%;氰戊菊酯,6.25%)和鳜鱼(分子氨,9.09%). 上述物种可作为相应污染物水质基准研究的本土敏感受试鱼类.      

进水C/N对富集聚磷菌的SNDPR系统脱氮除磷的影响

为了解富集聚磷菌(PAOs)的同步硝化反硝化除磷(SNDPR)系统的脱氮除磷特性,采用延时厌氧(180min)/低氧(溶解氧0.5~1.0mg/L)运行的SBR反应器,以实际生活污水为处理对象, 通过投加固态乙酸钠调节进水C/N值(约为11,8,4,3),考察其对系统脱氮除磷特性及同步硝化反硝化(SND)脱氮率的影响.结果表明:C/N对系统的除磷性能没有影响,出水PO43--P浓度均稳定在0.3mg/L左右,这是由于系统内聚磷菌(PAOs)含量高,且在低氧段可同时发生好氧吸磷与反硝化吸磷.随着C/N的增大,出水NH4+-N浓度升高,C/N下降时,出水NO3--N浓度升高.此外,随着C/N的减小,厌氧段反硝化所消耗的COD占进水COD的比例增大,SND可利用的内碳源-PHAs储存量减少,但PHV的利用率增加;当C/N为4~8时,SND现象最明显,SND脱氮率达50.8%,而其它C/N条件下,SND脱氮率都有相应程度的减弱.C/N为8时,系统出水综合指标最好,TN去除率高达80.8%.