《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2022) 中高氯酸盐指标及限值的制定思路

高氯酸盐干扰人体甲状腺对碘的吸收,扰乱甲状腺激素水平,导致甲状腺体积增大、增生、功能减退等健康问题,引起国内外专家的关注。美国、加拿大等国已开始对饮用水高氯酸盐浓度进行限定。我国是高氯酸盐生产和消耗大国,水源地普遍检出且局部存在高浓度污染,然而却缺乏饮用水高氯酸盐暴露的人群风险评估和相应的安全基准值。基于“十一五”和“十二五”期间全国重点城市饮用水水质监测数据,评估了我国水环境中高氯酸盐的污染状况和暴露风险,发现我国水厂出水高氯酸盐浓度超过安全阈值的发生概率为2.18×10⁻⁴。根据敏感人群无有害可见作用水平,结合我国人群饮用水途径高氯酸盐暴露的贡献率,计算并推荐我国饮用水高氯酸盐安全基准浓度为70 μg·L⁻¹,该研究结果为我国饮用水高氯酸盐标准制定提供支撑。     

基于功能基因表达的高氯酸盐与硝酸盐氮修复

为更好地研究环境中高氯酸盐离子(ClO-4)与硝酸盐氮(NO-3-N)混合污染的共同降解。选用pcrA、cld基因表征参与高氯酸盐降解的细菌,NirS基因表征反硝化细菌,16S rRNA基因表征整个细菌群落的活性。通过对高浓度硝酸盐氮与高氯酸盐混合污染降解体系内不同时间点不同种基因的表达分析,实时定量的反应复杂环境中混合污染物生物降解机理。结果表明,在外源添加足够的醋酸盐作为电子供体条件下,NO-3-N与ClO-4质量浓度比为5∶1时,硝酸盐氮的存在不会完全抑制ClO-4的降解,当NO-3-N降解完全时,可以加快ClO-4的降解过程。在有硝酸盐氮存在的混合降解体系内,pcrA和cld基因与ClO-4的浓度变化之间的相关性不是很高,证明该功能基因对复杂环境中特定生物群落的表征有一定局限性。     

Investigation of heat transfer and heterogeneous reactions during the slow cook off of a composite propellant

In this work, a new modelling of interactions between components of aluminium/ammonium perchlorate/HTPB propellant during slow heating is presented. The phenomenon was previously described by experimental approaches performed in the laboratory. Heat and mass balance will be considered both in the solid and gas phases. The interaction of the decomposition products of both ammonium perchlorate and HTPB binder is shown thanks to previous experiments and a specific numerical model allows us to reproduce this trend. Mass and heat transfers are taken into account in each particle of ammonium perchlorate and inside the matrix of the HTPB binder. The chemical reaction in the gas phase is in interaction with the adsorption desorption of several species with regard to the surface grains. The whole set of equations is solved thanks to Comsol multiphysic solver and the numerical results are compared with mass loss measurements by means of a thermogravimetric device.     

Ni(NH3)62+ more efficient than Ni(H2O)62+ and Ni(OH)2 for catalyzing water and phenol oxidation on illuminated Bi2MoO6 with visible light

Nickel (hydr)oxide (NiOH) is known to be good co-catalyst for the photoelectrochemical oxidation of water, and for the photocatalytic oxidation of organics on different semiconductors. Herein we report a greatly improved activity of Bi₂MoO₆ (BMO) by nickel hexammine perchlorate (NiNH). Under visible light, phenol oxidation on BMO was slow. After NiNH, NiOH, and Ni²⁺ loading, a maximum rate of phenol oxidation increased by factors of approximately 16, 8.8, and 4.7, respectively. With a BMO electrode, all catalysts inhibited O₂ reduction, enhanced water (photo-)oxidation, and facilitated the charge transfer at solid-liquid interface, respectively, the degree of which was always NiNH > NiOH > Ni²⁺. Solid emission spectra indicated that all catalysts improved the charge separation of BMO, the degree of which also varied as NiNH > NiOH > Ni²⁺. Furthermore, after a phenol-free aqueous suspension of NiNH/BMO was irradiated, there was a considerable Ni(III) species, but a negligible NH₂ radical. Accordingly, a plausible mechanism is proposed, involving the hole oxidation of Ni(II) into Ni(IV), which is reactive to phenol oxidation, and hence promotes O₂ reduction. Because NH₃ is a stronger ligand than H₂O, the Ni(II) oxidation is easier for Ni(NH₃)⁶⁺ than for Ni(H₂O)⁶⁺. This work shows a simple route how to improve BMO photocatalysis through a co-catalyst.     

外源水杨酸对高氯酸盐胁迫下水花生叶绿素荧光特性的影响

为了探讨外源水杨酸(SA)对高氯酸盐胁迫下水生植物生理响应的调节作用,本文以水花生为试材,在水培及可控条件下,研究不同浓度(0.05、0.1、0.2、0.4mmol·L-1)的SA对高氯酸盐胁迫下水花生荧光特性的影响.结果表明,在整个试验期间,各浓度的SA处理能不同程度地抑制高氯酸盐胁迫引起的暗适应下叶绿素最小荧光产额(F0)和天线色素热耗散(D)的升高,缓解PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(F′v/F′m)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ电子传递速率(ETR)和PSⅡ光化学反应能量耗散(P)的下降趋势,而对过剩光能耗散(E)的影响不明显.综合各荧光参数的变化,其中以0.2mmol·L-1的SA处理缓解效果最佳,处理28d后各荧光参数的变化(除E值外)均与不加SA的胁迫组呈显著差异(p0.05),外部形态的观察结果与荧光参数的变化结果也基本一致.以上结果说明适当浓度的SA能有效维持胁迫下叶肉细胞较高的光化学效率和电子传递速率,缓解由于过剩激发能的增加而引起的光抑制,减轻光合机构受伤害的程度,从而提高水花生抗高氯酸盐胁迫的能力.PSⅡ非辐射能量耗散的增强并非是高氯酸盐胁迫下SA保护光合机构的主要机制,有关机理尚待进一步研究.     

高氯酸钠对斑马鱼胚胎的毒性效应

采用斑马鱼胚胎发育技术方法研究高氯酸钠对斑马鱼胚胎的急性毒性效应,配制一系列高氯酸钠的浓度,对受精1h的胚胎进行染毒暴露,最后对斑马鱼胚胎的心率,孵化率,死亡率,畸形率进行统计分析。研究结果显示,高氯酸钠(NaClO4)浓度的增加,斑马鱼胚胎的心率和孵化率降低、死亡率和畸形率增加。斑马鱼48hpf的胚胎心率高浓度组比对照组下降了35%;72 h的孵化率由对照组的88%降低到高浓度组的36%;144 h的死亡率由对照组的5%增加到72%;144 h的畸形率由对照组的2%增加到91%,主要畸形表现为心包囊肿(PE),脊柱弯曲(AM),鱼鳔缺失(SBD)等。结果表明,高浓度的高氯酸钠(NaClO4)对斑马鱼胚胎发育有明显的剂量效应作用。     

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%.     

改性橘子皮对水中高氯酸盐及共存阴离子的竞争吸附研究

模拟多种阴离子共存的水体环境,采用氨基改性处理后的橘子皮作为吸附剂,研究其在不同离子共存条件下对高氯酸盐的竞争吸附.分析在不同pH条件下,竞争性阴离子对高氯酸盐吸附的影响;探讨单、双组分体系下的热力学、动力学吸附机理;采用红外光谱分析(FTIR)表征不同竞争吸附条件下吸附剂材料的结构特征.结果表明,不同pH范围内,3种阴离子与Cl O-4发生竞争吸附,其影响顺序不同:pH3时,其影响顺序为SO2-4NO-3PO3-4;3pH10时,其影响顺序为SO2-4PO3-4NO-3;pH10时,3种阴离子对Cl O-4吸附的影响趋于相同.单组分吸附下,改性橘子皮对Cl O-4、NO-3、SO2-4、PO3-4的最大吸附量分别为217.72、134.97、89.9、65.79 mg·g-1;竞争条件下,共存阴离子对Cl O-4吸附的影响顺序为PO3-4SO2-4NO-3,并且改性橘子皮对Cl O-4的吸附符合Freundlich等温线模型及准二级动力学模型,表明化学吸附为吸附的主要速率控制步骤.红外光谱分析结果证明了NO-3、SO2-4、PO3-4均在改性橘子皮吸附Cl O-4的过程中发生了竞争吸附.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.     

混合营养生物反应器同步去除水中高氯酸盐和硝酸盐

针对水体硝酸盐和高氯酸盐复合污染,建立了异养和硫自养协同作用的混合营养型一体式生物反应器,采取异养投加不足量有机碳源、硫自养和异养共同承担负荷的策略,以解决异养有机物二次污染和硫自养法中副产物硫酸根过量的问题。考察了水力停留时间(HRT)和碳源投加量对高氯酸盐去除的影响。结果表明：当进水$ {{\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}} $-N质量浓度为(20.21±0.23) mg·L⁻¹、$ {\rm{Cl}}{{\rm{O}}_4}^ - $质量浓度为(20.12±0.12) mg·L⁻¹、HRT由4 h降低到2、1和0.5 h时,反应器均能实现对硝酸盐(>96.2%)和高氯酸盐(>96.9%)的高效去除;在HRT为4 h和0.5 h时,出水硫酸根质量浓度分别为(273±10) mg·L⁻¹和(129±3) mg·L⁻¹,较长的HRT会导致硫歧化反应发生,从而使出水硫酸根浓度有所增加;当HRT为0.5 h时,混合营养条件下反应器出水硫酸根质量浓度比单独硫自养减少了63 mg·L⁻¹,表明混合营养生物反应器能够有效减少硫酸根的产生;反应器出水不可吹除有机碳(nonpurgeable organic carbon,NPOC)小于2.68 mg·L⁻¹,表明低碳源投加能够有效地避免有机物二次污染。