磺胺二甲基嘧啶(SM2)高效降解菌J2的分离筛选及降解特性研究

从城市污水处理厂活性污泥中分离得到一株能以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为唯一碳源的菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为J2.不同条件下的降解特性研究结果表明,J2菌株具有极高的SM2耐受性(100 mg·L~(-1))、较广的温度(20～30℃)和pH(6～8)适用范围;在温度30℃、pH=8.0、初始OD_(600)=0.1、SM2起始浓度为50 mg·L~(-1)的条件下,J2菌株在36 h内对SM2的降解率可达100%,降解效率远超目前已报道的其他SM2降解菌株,展现出了良好的应用潜力.J2菌株降解SM2过程中产生了5种主要中间代谢产物,分析推断其降解SM2的途径分为两条:①磺胺二甲基嘧啶分子首先在酶促反应作用下脱除SO_2,生成嘧啶环和苯胺环自由基,这两种自由基再经过环间耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,该分子中的C—N键在活性氧物种的作用下断开生成苯胺和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;②在漆酶的作用下N~4键断裂,产生N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺,之后N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺的N—S键断裂,进一步形成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和苯亚砜.     

活性污泥降解四溴双酚A的特性、途径及毒性评估

电子行业典型污染物溴代阻燃剂对环境的污染引起了广泛关注.本文以产量最大、应用最广的典型溴代阻燃剂四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)为研究对象,考察了活性污泥降解四溴双酚A的特性、影响因素、降解途径并进行毒性评估.结果显示:活性污泥能有效降解水体中的TBBPA;在初始接菌量OD_(600)=0.77,TBBPA浓度为2.50 mg·L~(-1),温度为40℃,pH值为6.0时,经6 h反应后降解率可达58.46%,脱溴率达43.80%;在自然水体中活性污泥对TBBPA的降解受到抑制,尤其在腐殖质含量较高时;自然光能促进TBBPA降解,紫外光则抑制其降解活性;利用LC-Q-TOF-MS/MS检测到3种中间产物,推测TBBPA可能通过以下两种路径降解:①TBBPA发生甲基化和脱溴反应,产生甲基化的二溴双酚A,随后发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4-甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯酚;②TBBPA发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4,5-二羟基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯-1,2,3-三醇,随后发生脱溴、羟基化和甲基化反应,生成5-[1-(3-羟基-4,5-二甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯-1,3-二醇;最后,利用发光细菌对该降解过程进行毒性评价,结果表明,活性污泥降解TBBPA的过程中其毒性未被完全去除,仍存在一定的环境风险.     

2015~2019年日照市PM2.5长期变化特征及其潜在源区分析

利用2015~2019年山东省日照市PM_2.5质量浓度和气象要素的小时数据,对日照市PM_2.5季节污染特征和日照市海陆风特征进行了分析,并基于HYSPLIT模式计算了5年逐日02：00、08：00、14：00和20：00（BTC）的48h后向轨迹,不仅通过轨迹聚类分析和潜在源区分析探讨了日照市不同季节PM_2.5主要传输路径和其轨迹污染特征及其潜在源区分布和贡献,也分析了海陆风对日照市污染物的影响.结果表明：日照市PM_2.5呈现冬季最高、夏季最低的分布特征,监测站点颗粒物浓度在偏西北风影响下较高.日照市不同季节主要输送路径存在差异：春季主要受到偏东和偏北方向气流影响;夏季在副热带高压影响下主要受到来自海上的较为清洁的偏东气流影响;秋季主要受到西北和偏东气流影响;冬季主要受西北和偏北气流影响.整体而言,不同季节受偏西至偏南气流影响时,日照市对应的PM_2.5浓度较高.日照市海陆风春秋季多,夏冬季少;在海陆风影响下,日照市PM_2.5污染和臭氧污染呈现不同的分布特征,且在不同PM_2.5污染等级下,PM_2.5浓度日变化特征也与其在非海陆风日的日变化有所差异.污染潜在源区分析结果表明,日照市最主要的潜在源区位于山东省临沂市、潍坊市、青岛市和江苏省连云港市.     

Biodegradation of typical azole fungicides in activated sludge under aerobic conditions

Widespread use of azole fungicides and low removal efficiency in wastewater treatment plants (WWTPs) have led to the elevated concentration of azole fungicides in receiving environment. However, there was limited research about the removal mechanism of azole fungicides in the biological treatment of WWTPs. Imidazole fungicide climbazole and triazole fungicide fluconazole were selected to investigate the biodegradation mechanism of azole fungicides in activated sludge under aerobic conditions. Climbazole was found to be adsorbed to solid sludge and resulted in quick biodegradation. The degradation of climbazole in the aerobic activated sludge system was fitted well by the first-order kinetic model with a half-life of 5.3 days, while fluconazole tended to stay in liquid and had only about 30% of loss within 77 days incubation. Ten biotransformation products of climbazole were identified by high resolution mass spectrometry using suspect and non-target screening method. But no biodegradation products of fluconazole were identified due to its limited removal. The possible biodegradation pathways for climbazole were proposed based on the products identification and pathway prediction system, and involves oxidative dehalogenation, side chain oxidation and azole ring loss. The findings from this study suggest that it should be a concern for the persistence of fluconazole in the environment.     

Effects of sublethal application of Deepwater Horizon oil to bird eggs on embryonic heart and metabolic rate

Following large crude oil spills, oil from feathers of brooding birds and oiled nesting material can transfer to eggs, resulting in reduced embryonic viability for heavily oiled eggs. Eggs may also be subjected to trace or light oiling, but functional teratogenic effects from sublethal crude oil exposure have not been examined. We assessed whether sublethal application of weathered Deepwater Horizon crude oil to the eggshell surface alters heart rate and metabolic rate in Zebra Finch (Taeniopygia guttata) embryos. We first determined sublethal applications with a dosing experiment. Embryo viability for eggs exposed to 5 μL or more of crude oil decreased significantly. We conducted a second experiment to measure heart rate and metabolic rate (CO₂ production) 5 and 9 d after 1 sublethal application of crude oil to eggshells on day 3 of incubation. One application of 1.0 or 2.5 µL of crude oil reduced embryonic heart rate and metabolic rate on day 12 of incubation. Using unfertilized eggs, we measured the transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from the eggshell surface to egg contents 9 d after a single application of sublethal crude oil. Our results suggest avian eggs externally exposed to small amounts of crude oil may exhibit protracted embryonic development and impaired postnatal cardiac performance.     

电子废物资源化循环转化过程与代谢规律研究

选择废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程作为承载实体,进行了研究分析.建立了电子废物资源化技术过程的物质能量转化模型;分析了废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程中的物质流、能量流、废物流以及污染物的释放与迁移;核算了物质、能量转化清单.分析结果表明,废印刷电路板资源化过程中的分选环节能耗较高,达100kW×h/t,而拆解和非金属材料的热压成型是控制污染物排放的重点环节;废CRT玻壳玻璃资源化过程中屏玻璃和锥玻璃的再利用环节能耗较高,利用屏玻璃制造泡沫玻璃和锥玻璃冶炼铅的能耗分别为600, 250kW×h/t,破碎、研磨、锥玻璃冶炼铅是控制污染物排放的重点环节.     

采用代谢流量分析方法评估二噁英对细胞的代谢干扰

以肝癌细胞HepG2为供试细胞,选用5个不同浓度的二噁英（0、0.001、0.01、0.1和1.0 nmol.L-1）,探讨2,3,7,8-TCDD对HepG2细胞的毒性效应.采用90%甲醇离心法实现蛋白与代谢产物的分离,建立了高效液相色谱-串联三重四极杆质谱（HPLC-MS/MS）分析胞外液中的23种代谢产物（20种氨基酸、乳酸、甘油和尿素）的方法.建立的HPLC-MS/MS分析方法对各化合物的加标回收率可达91%—105%之间,化合物浓度的标准偏差均小于10%.在此基础上,结合代谢流量分析系统研究了2,3,7,8-TCDD对HepG2细胞内代谢流的影响.结果表明,随着浓度的增高,2,3,7,8-TCDD对HepG2细胞代谢的干扰作用呈增强趋势.2,3,7,8-TCDD降低了细胞对葡萄糖的吸收,并进一步抑制了HepG2细胞糖酵解的速率.此外,2,3,7,8-TCDD导致了HepG2细胞乳酸代谢流的明显增加,由此使细胞产生了过量的乳酸.     

降解菌djl-6多菌灵水解酶的提取及性质

以往对多菌灵降解菌Rhodococcus qingshengii sp.nov.djl-6的降解途径研究显示,该菌株首先通过多菌灵水解酶将多菌灵水解成二氨基苯并咪唑,从而对多菌灵进行脱毒.为开发酶制剂并有效应用于环境中残留污染物多菌灵的降解,比较了不同提取方法(高压细胞破碎、超声波破碎和添加溶菌酶破碎)对多菌灵水解酶提取效率的影响,并对其酶学特性进行了初步研究.结果表明,djl-6菌株在LB培养基中培养72~84 h,生长量和产酶量均达到最大值.采用超声波破碎提取酶的效率较高(蛋白浓度为7.92 mg/mL),但酶活损失较大(比酶活只有1.2 U/μg protein).多菌灵水解酶属于一种胞内组成型酶.该酶水解多菌灵的最适pH值为7.0,最适温度为30℃,Zn2+和K+对酶活有一定的抑制作用.     

低温SBR工艺活性污泥代谢特性研究

在(7±1)℃条件下,从污染物的去除效能、生物活性、污泥特性等方面,研究了低温SBR系统中活性污泥的代谢特性.结果表明:低温SBR系统在好氧阶段前40min能够将96%的COD去除,整个运行周期活性污泥对COD的代谢状况良好;由于低温的影响,活性污泥硝化反应过程受到抑制,反硝化过程无法正常进行;低温不是影响SBR反应器中聚磷菌P代谢过程的关键因素,在低温条件下聚磷菌对P的摄取、释放代谢状况良好;活性污泥2,3,5氯化三苯基四氮唑(TTC)和碘硝基四氮唑(INT)电子传递体系(ETS)活性呈现出周期性变化规律,TTC和INT-ETS活性能够有效表征整个运行过程活性污泥的代谢特性;稳定运行的低温SBR系统活性污泥表现出良好的沉降性,MLSS、MLVSS、以及MLVSS/MLSS都高于常温SBR系统.     

土壤及地下水污染点不同暴露途径的健康风险比较

选择目前国际上应用最为广泛的RBCA模式和Csoil模式,进行土壤污染和地下水污染暴露途径考虑异同的比较,并在此基础上设置典型的污染情景,对不同暴露途径的健康风险进行了计算.Csoil模式比RBCA模式多考虑了3种可能的暴露途径.将2种模式结合进行案例计算的结果表明,表层土壤污染的风险最大;对于浅层土壤污染,考虑淋溶作用时的风险较高.挥发暴露和饮水暴露是土壤及地下水污染点最主要的暴露途径,在RBCA模式中没有考虑的洗澡过程中的暴露也非常重要.对于表层土壤污染,覆土是减小健康风险的有效办法.