Fouling of nanofiltration membrane by effluent organic matter： Characterization using different organic fractions in wastewater

The UF membrane with molecular weight cutoff (MWCO) ranging from 2 kDa to 100 kDa and XAD-8 resin were employed to identify the characteristic of molecular weight (MW) distribution of wastewater effluent organic matter (EfOM) in terms of TOC and UV254, as well as the amounts of the hydrophilic/hydrophobic organic fractions in different MW ranges. Then, the nanofiltration (NF) membrane fouling experiments were carried out using the above fractionated water to investigate the effect of MW distribution and hydrophilic/hydrophobic characteristics of EfOM on the membrane flux decline using the fractionated water samples above. The experimental results have shown that 45.61% of the total organics belongs to the low MW one, among which the percentage of the hydrophilic organics with low MW (less than 2 kDa) was up to 28.07%, while that of the hydrophobic organics was 17.54%. In particular, the hydrophilic fraction was found to be the most abundant fraction in the effluents. MW distribution has a significant effect on the membrane fouling. When the MW was less than 30 kDa, the lower the MW, the larger was the specific flux decline, while in the case of MW higher than 30 kDa, the higher the MW, the larger was the specific flux decline, and the decline degree of low MW organics was larger than the high MW one. With the same MW distribution range, specific flux decline of the hydrophilic organic was considerably slower than that of the hydrophobic organic, which indicated that the hydrophobic organic fractions dominantly contribute to the flux decline.     

赤潮藻电致化学发光分子探针检测系统的构建

为建立一种赤潮藻电致化学发光分子探针检测新技术(electrochemiluminescence-molecular probe,ECL-MP),本课题组根据电致化学发光(electrochemiluminescence,ECL)检测微量物质的原理及相关文献,自行构建了一台ECL检测装置,并对其工作性能及最适工作条件进行反复测试.结果表明,该装置能够正常工作,在电压1.0 V,电流1.0 mA,TPrA浓度1.5 mol.L-1及磷酸盐缓冲液pH 7.4的条件下对Ru(bpy)3Cl2.6H2O达到最优检测,检测限为10-11mol.L-1,线性分析范围10-9～10-5mol.L-1,可检测的物质的量范围0.4 pmol～4 nmol,跨越5个数量级.该装置灵敏度高,工作稳定,为建立赤潮藻ECL-MP技术打下了坚实的基础.     

活性分子O3深度氧化结合湿法喷淋脱硝机理试验研究

针对活性分子O_3氧化结合湿法喷淋脱硝技术,研究了O_3/NOx摩尔比和气相反应温度对NOx脱除效率的影响.试验结果表明,温度是决定臭氧脱硝效率的关键参数.在反应温度为90℃,O_3/NO摩尔比大于1.1的条件下,其脱硝效率要明显高于150℃的工况.这是因为在150℃反应温度条件下,臭氧与NOx反应遵循O_3+NO=NO2,基本不随O_3/NO摩尔比变化而改变;而90℃时,O_3/NOx1.1,O_3+NO=NO2为主要反应,O_3/NOx1.1时,臭氧会与NO2进一步发生深度反应,具体反应如下:NO2+O_3=NO_3+O2,NO2+NO_3=N2O5.由于N2O5在水中的溶解度要远高于NO2,故低温氧化结合湿法喷淋技术可实现NOx高效脱除.此外,通过傅里叶红外吸收光谱仪也检测到了N2O5的吸收峰.最后,用离子色谱仪分析了湿法喷淋后液相吸收产物中各阴离子的浓度,发现O_3/NOx=1.1工况下的吸收产物主要以NO-2为主,而O_3/NOx=2.1时则以NO-3为主,再一次验证了较低温度、O_3/NOx摩尔比较高时的氧化产物为N2O5的结论.     

城市雨水径流中溶解性有机物的分子化学多样性

雨水径流中溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)是影响城市水生态环境安全的重要因素.为了揭示城市不透水路面雨水径流(pavement runoff,PR)和绿地雨水径流(greenland runoff,GR)中DOM组分特征及其来源上的区别,应用具有超高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱(fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer,FT-ICR-MS)对两者的DOM分子化学多样性进行表征,并从DOM分子化学多样性与环境因子之间的斯皮尔曼(Spearman)相关性的角度进行分析.结果表明:①在分子累计到达饱和状态下,PR-DOM的分子累计数量(12498种)远大于GR-DOM(7015种),其分子分布(150～750)比GR-DOM(150～850)更为集中,且相对分子质量普遍小于GR-DOM;②根据分子组成及其相关性分析,PR-DOM和GR-DOM的组分及来源存在明显差异.PR-DOM组成受人为活动影响较大,其主要成分(CHOS)中含有大量可能来源于人为使用的表面活性剂的磺酸类物质,且显著存在的脂肪族成分的主要来源应为交通污染.而GR-DOM组成受人为活动影响较小,其主要成分(CHO)以NOM为主,且大部分高度不饱和酚类化合物主要来源于降雨对土壤表层植物残体降解所形成的腐殖质的冲刷.     

SO2诱导的萱草保卫细胞气孔运动及其信号调节

气孔运动调节对植物抵御环境胁迫具有十分重要的作用,然而,其在SO2对景观植物毒作用过程中的响应及可能的信号机制目前还不清楚.因此,本文以萱草叶片下表皮为材料,研究了SO2诱导的萱草保卫细胞气孔运动及其信号调节.结果表明,50~400μmol·L-1SO2衍生物(Na2SO3∶Na HSO3=3∶1)处理萱草叶表皮后,保卫细胞气孔开度随处理浓度增大而逐渐减小,Ca2+、NO和ROS含量逐渐增加(p0.05),且处理浓度大于250μmol·L-1时,各指标与对照差异极显著(p0.01);经缓冲液洗脱处理后,50~250μmol·L-1SO2衍生物处理组气孔开度恢复显著(p0.01).用250μmol·L-1SO2衍生物分别与抗氧化剂抗坏血酸(As A:0.05、0.1、0.5 mmol·L-1)和过氧化氢酶(CAT:100、200、300 U·m L-1),Ca2+螯合剂EGTA(0.05、0.1、0.5 mmol·L-1)和Ca2+通道抑制剂La Cl3(0.05、0.1、0.5 mmol·L-1),以及硝酸还原酶抑制剂Na N3(0.05、0.1、0.2 mmol·L-1)、NO清除剂C-PTIO(0.05、0.2、0.5 mmol·L-1)和NO合成酶抑制剂L-NAME(0.01、0.02、0.03 mmol·L-1)共同作用后,与SO2衍生物单独处理组相比,气孔关闭程度显著减小,保卫细胞中Ca2+、NO和ROS含量显著降低.用抗氧化剂As A、NO干扰剂L-NAME和SO2处理后,ROS、Ca2+和NO水平均显著降低,而用钙离子干扰剂EGTA和SO2处理后,只有Ca2+水平显著降低,而ROS、NO水平变化不显著.以上结果表明,NO、ROS和Ca2+参与了气孔运动的调节,且Ca2+在NO、ROS下游发挥作用.     

卤代苯化合物水溶解度及正辛醇/水分配系数的三维构效关系研究

对卤代苯化合物的水溶解度(-lg Sw)和正辛醇/水分配系数(lg Kow)分别进行了基于三维结构的比较分子场(Co MFA)和比较分子相似性指数(Co MSIA)分析,建立了三维定量结构-性质相关(3D-QSPR)模型,并将所获结果与密度泛函理论(DFT)方法得到的2D-QSPR模型进行了比较.结果表明:-lg Sw的Co MFA和Co MSIA模型交叉验证相关系数Q2分别为0.902和0.940,决定系数R2分别为0.982和0.986,模型稳定性和估算能力较好;lg Kow的Co MFA和Co MSIA模型Q2分别为0.926和0.988,R2分别为0.983和0.997;本研究所建的3D-QSPR模型的估算能力优于2D-QSPR模型;Co MFA和Co MSIA模型三维等势图表明,取代基的疏水效应对该类化合物的水溶解性能及正辛醇/水分配系数的影响更为显著,立体效应次之,静电场效应影响较小.     

Fe/Si/Al分子印迹材料的制备及其对酸性橙II(AOII)的选择吸附性能

以Fe/Si凝胶作为基底,酸性橙II(AOII)为模板分子,引入Al3+形成Lewis酸识别位点,制备全无机型Fe/Si/Al分子印迹型材料(MIPs),通过SEM、XRD、BET、FT-IR等对其进行表征,并研究了其对AOII的选择吸附性能.研究结果表明,与同具有苯环结构的干扰物双酚A(BPA)相比,MIPs对AOII的吸附能力明显高于BPA,说明其对模板分子具有吸附选择性.此外,MIPs对AOII的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和拟二级吸附动力学方程,且主要为化学吸附.     

海洋环境中病原微生物不同检测方法的比较研究

在海洋环境中微生物显示出最为丰富的生物多样性,在海洋生态系统中发挥着重要的作用。而其中存在着大量的各种病原微生物,不但能导致各种重要海洋生物患病,还可导致人类患病。随着气候变化的加剧,这些海洋病原微生物有可能会大量繁殖,对沿海地区公共卫生健康和海水养殖业造成巨大威胁。本文主要针对目前海洋环境中病原微生物的传统鉴定方法、分子生物学和免疫学等各主要检测方法的基本原理、研究进展及其在海洋病原生物检测应用等方面进行综述,并讨论了它们的优缺点。     

长期石油污染对盐碱化土壤中微生物群落分子生态网络的影响

长期石油污染改变了土壤微生物群落组成,降低了群落多样性,对生态系统造成严重的威胁.为了探讨长期石油污染对盐碱化土壤中微生物物种间相互作用关系的影响,采集胜利油田石油污染土壤和未污染土壤,利用随机矩阵方法构建分子生态网络.结果发现,污染土壤和未污染土壤中微生物功能基因组的分子生态网络存在显著差异(P0.001).与未污染土壤相比,污染土壤的网络节点数、连接数、平均连通度、模块数和模块性都显著降低,说明在石油污染的影响下土壤微生物网络拓扑结构发生变化;污染土壤和未污染土壤的模块枢纽基因、连接器基因均没有重叠,模块枢纽基因和连接器基因的网络拓扑角色发生了变化.通过构建烷烃、多环芳烃降解基因网络,发现负相互作用的比例较大,这可能反映了微生物功能群落间的竞争关系.     

多溴联苯醚定量结构-性质关系的分子表面静电势应用研究

对持久性有机污染物多溴联苯醚(PBDEs)209个分子进行HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构基础上进行了分子静电势及其导出参数的计算.应用多元线性回归方法对PBDEs的色谱保留时间(RRT)、正辛醇/空气分配系数(lgKOA)和298K超冷流体蒸气压(lgpL)3种理化性质与分子结构参数进行了关联.结果表明,分子表面静电势参数结合苯环上溴原子取代个数比结合分子体积,可以更好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系,所建立的3个QSPR模型的交叉验证相关系数(Rc)分别为0.981 9、0.991 1和0.996 3,标准偏差(SD)分别为0.042 4、0.138 4和0.102 0,说明3个模型均具有较强的稳健性和预测能力,同时也证明了分子静电势参数在PBDE类化合物的QSPR研究中的适用性.