磺化处理剂的生物毒性来源及其无毒化处理方法

深井水基钻井液常用的磺化处理剂具有显著生物毒性,且未能明确其毒性来源,导致此类处理剂的现场应用受到相关环保法规的限制。为探明磺化处理剂的生物毒性来源,选取典型磺化处理剂,分析了处理剂的官能团、重金属与有机毒害物含量、颗粒形貌等理化特征与其生物毒性间的关系。结果表明,磺化处理剂所含的磺酸基团无生物毒性,所含的微量重金属与有机毒害物亦不足以造成处理剂毒性超标。通过半透膜透析除去残留的磺化剂,然后使用索氏提取器分离出处理剂中的水溶性组分,实现了处理剂的生物无毒,并证明其生物毒性主要由残留的磺化剂——亚硫酸氢钠与焦亚硫酸钠,以及在水中具有良好水化分散性的固相大颗粒对费氏弧菌的吸附失活效应共同导致。最后,使用自制的金属有机框架材料(MOF)对处理剂进行了解聚处理。以处理后的处理剂等量取代磺化钻井液中的磺化处理剂后,钻井液的流变性能基本不变,API与HTHP滤失量仅出现小幅上升,且取代后的体系实现了生物无毒,为磺化处理剂及磺化钻井液的沿用提供了坚实的技术保障。

纳米银对铜绿微囊藻生物毒性的电荷效应

探究了两种纳米银(AgNPs)即由支链聚乙烯亚胺修饰的带正电荷的纳米银(BPEI-AgNPs)和由柠檬酸盐修饰的带负电荷的纳米银(Citrate-AgNPs)对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)的生物毒性,以揭示AgNPs对铜绿微囊藻生物毒性的电荷依赖性.结果表明:与带正电荷的纳米银BPEI-AgNPs相比,带负电荷的Citrate-AgNPs对铜绿微囊藻的生长和光合活性具有更强的抑制作用.0.5mg/L Citrate-AgNP组的丙二醛(MDA)含量峰值(100.8nmol/mgprot))高于同浓度BPEI-AgNP组(82.5nmol/mgprot).与BPEI-AgNPs相比,相同浓度的Citrate-AgNPs作用下,铜绿微囊藻的sod2基因和GPX基因的表达分别显著上调和下调,导致藻细胞中过氧化水平显著地升高.同时,与Citrate-AgNPs相比,BPEI-AgNPs显著促进藻细胞外聚合物(EPS)的分泌,0.5mg/L BPEI-AgNP组达到32.21mg/gSS(16d),EPS的包覆作用有效地抵抗了BPEI-AgNPs的毒性.0.5mg/L Citrate-AgNP组最终胞内Ag+离子释放量是0.5mg/L BPEI-AgNP组的2.13倍,藻细胞严重破裂.因此,Ag+离子的激增导致Citrate-AgNPs对细胞的剧烈损伤.此外,Citrate-AgNPs显著抑制了光合作用(rbcS和rbcL)和能量代谢(por)基因的表达.

碳量子点的制备、环境应用和生物毒性

围绕碳量子点(CQDs)的制备方法、环境应用及风险展开综述,结果显示,CQDs可通过自上而下或自下而上的方法制备,它在200~400nm的紫外光区有一个或多个吸收峰,在可见光谱中的蓝色和绿色光域有荧光效应.基于此,CQDs可用于检测Hg^(2+)、Cr^(3+)、Mn^(2+)等10余种(重)金属离子,芳香类、四环素等有机污染物及亚硝酸盐等盐类,且具有较高的灵敏度.CQDs对苯酚、亚甲基蓝等有机污染物具有优异的光催化降解能力.CQDs的毒性比多数金属基量子点更低,其诱导生物体内活性氧的过度产生是主要的致毒机制.相关研究为正确认识和评估CQDs的环境风险提供参考,为制定合理的CQDs制备和回收策略提供建议.

工厂化循环水养殖系统重金属积累的生物毒性及去除技术

养殖水产品需求日益增高,传统水体养殖技术无法满足市场需求,由此诞生了高产低碳的循环水养殖技术,但其作为一个高密度养殖的封闭/半封闭系统对水质要求很高。循环水经处理后残余并积累的重金属污染物会给养殖系统带来安全隐患,不仅会积累于水产品体内对其造成生物毒性或直接导致其中毒死亡,还会通过食物链传递对人类健康造成威胁。如何在保持水产品的高产率下去除循环水中积累的重金属污染物是未来技术发展需要重点解决的问题。对循环水养殖系统中循环积累产生的重金属污染物的持续性危害和处理技术进行了分析和总结,预测了未来研究的突破方向,以期为去除水体重金属技术的发展提供参考。

渤海湾钻井液处理剂和钻井液体系生物毒性评价

我国环保形势日益严峻,油气田开发过程中环保压力越来越大,如何确保钻井液处理剂及体系无毒无害环境、环境可接受,最大限度减少钻井废物量,实施废物综合利用,满足钻井工程安全、优质、快速、高效需求,已经成为钻井作业的发展趋势,越来越受到重视。生物毒性检测试验是用于评价某种化学物质或混合物对环境的潜在污染物毒性危害预测的直接手段,室内对渤海湾常用的钻井液处理剂和体系采用发光细菌法进行了生物毒性检测评价,为环保钻井液研究和开发以及处理剂的优选提供了参考和技术保障。

水生生物毒性测试用于沉积物评价的研究进展

针对沉积物污染问题的研究目前已建立了不同的评价方法与体系,目前常用的结合生物毒性测试的有效应导向分析(EDA)、沉积物毒性鉴别评价(TIE)、证据权重法(WOE)、物种敏感性分布法(SSD)和沉积物质量基准(SQG)等,这些方法在河流、湖泊等水体沉积物中污染物毒性效应表征及沉积物质量评价方面有重要应用.本文指出水生生物毒性测试应用的重要性,根据不同学者的研究内容归纳了水生生物毒性测试的方法学,对沉积物进行水生生物毒性测试的基质处理包括直接采用污染沉积物、洁净沉积物加标以及人工配置沉积物,受试生物主要包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类,毒性试验终点包括急性毒性终点和慢性毒性终点;最后指出水生生物测试存在的问题,并对沉积物质量评价未来发展方向进行展望,以期为我国沉积物生物毒性测试标准方法的建立提供参考.

溶液pH对高锰酸钾降解四环素动力学、产物和生物毒性的影响

四环素(TC)是一种典型的酸碱两性化合物,其在水中的赋存形态受溶液pH影响.为探究TC降解路径和溶液毒性是否会随pH产生规律性变化,本研究考察了KMnO4氧化过程中,溶液pH(2、6、9和11)对TC降解动力学、降解产物和溶液毒性的影响规律及机制.结果表明,TC在KMnO4体系中的反应符合二级反应动力学模型,速率常数(kapp)为7.92 mol·L^(-1)·s^(-1)(pH=6)—37.74 mol·L^(-1)·s^(-1)(pH=11);使用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)对经KMnO4处理后TC的降解产物进行定性分析,共有6种降解产物被检出,溶液pH为2、6、9和11时,分别有3、3、3和5种降解产物,表现出显著的pH依赖性.采用费氏弧菌、活性污泥细菌和斜生栅藻对氧化处理后的TC溶液进行毒性评价,发现部分降解产物具有比母体更强的生物毒性,ECOSAR模拟毒性数值也能佐证.

六氟环氧丙烷三聚体羧酸(HFPO-TA)污染现状和生物毒性研究进展

全氟/多氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS)是一类具有优良表面活性和稳定性的有机化合物,广泛应用于工业和消费领域,全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)是具有代表性的一类PFAS.由于具有持久性、生物蓄积性、长距离迁移和生物毒性,PFOA已被限制生产和使用.六氟环氧丙烷三聚体羧酸(hexafluoropropylene oxide trimer acid,HFPO-TA)是一类新型的PFOA替代品.HFPO-TA在全球范围内的环境介质中广泛存在,在一些介质中的浓度接近甚至高于PFOA.HFPOTA能在生物体内蓄积并可产生生物毒性效应,由于其独特的化学结构和理化性质,HFPO-TA的生物积累潜能和生物毒性强于PFOA.本文从HFPO-TA的生产、用途、环境归趋、环境介质和生物体内的污染现状、生物毒性和降解进行综述,并对未来研究趋势和发展方向进行展望,为研究HFPO-TA在生物体内富集与转化机制和毒理学评价提供参考依据.

南海某平台降低外排生产水的生物毒性实例

南海某平台为深水采气平台,由水下生产系统、乙二醇回收单元和生产水处理系统等单元组成。投产初期对外排生产水的生物毒性进行检测发现,生物毒性处于排放标准附近,随时有超标风险。对该平台处理工艺进行了全面分析,确定导致生物毒性偏高的主要原因为开井期间水下井口注入甲醇所致,并通过开井程序优化、甲醇注入量校核、工艺参数调整等改进措施,解决海上深水采气平台开井期间生产水生物毒性高的问题。该方法对同类气田设施提供了借鉴和指导。

新型生物毒性在线监测仪在地表水中应用数据分析

生物毒性监测有望实现水污染早期预警。利用电化学活性菌测定水质生物毒性,具有灵敏度高、响应速度快、不受水体色度浊度干扰的优点。目前,商业化EAB水质生物毒性监测装备已实现了在线监测,但受限于高的毒性物质响应范围,不能直接与地表水污染程度挂钩。据此,开展了基于EAB的新型生物毒性在线监测仪在地表水中的应用数据分析。首先,对采集的地表水监测数据进行处理和分析;然后,对生物毒性抑制率与常规因子之间的相关趋势进行特征分析;最后,对生物毒性抑制率与常规因子的相关关系进行了研究。在一定水环境条件下,生物毒性抑制率与常规因子数据趋势基本吻合,为利用生物毒性抑制率预警水质污染提供数据支撑。

基于自动在线修复式生物膜的水质生物毒性传感器的研发与应用

利用电化学活性生物膜测定水质生物毒性,具有灵敏度高、响应速度快、不受水体色度浊度干扰的优点。目前,商业化水质生物毒性监测装备已实现了在线监测,但MES中菌种易老化、遭遇水质毒性冲击后难以快速恢复,需要人员前往现场维修甚至更换,不仅成本高昂而且极易传感器未恢复而缺失测试数据,无法满足长期在线监测需求。因此,开展了基于自动在线修复式生物膜的水质生物毒性传感器的研制,从MES构型设计、MES启动、MES在线自动修复方案四个方面阐述了设计要点;并将搭建的两台样机应用于地表水自动在线监测站,稳定运行6个多月;运行数据表明了该方案的可行性。

孔雀石绿的代谢机理及生物毒性研究进展

孔雀石绿(Malachite green,MG)是1种三苯甲烷类工业染料,曾广泛用于治疗水产动物的水霉病、烂鳃病、寄生虫病等,但由于具有高毒、高残留、“三致”等毒性性质,许多国家禁止其在经济鱼类(观赏鱼除外)的养殖过程中使用,成为药物残留监控的主要内容之一。本文对孔雀石绿的化学性质、代谢规律及机理、生物毒性等研究现状进行了综述,旨在为药残的监控工作提供理论依据。

锦州湾沉积物中重金属污染的潜在生物毒性风险评价

选择污染严重的锦州湾表层沉积物作为研究对象,运用2套由生物效应数据库法导出的沉积物质量基准(ERL/ERM和TEL/PEL)评价了锦州湾沉积物中重金属的生物毒性风险.同时与地累积指数对重金属污染的评价结果进行了比较.结果表明,潜在生物毒性风险评价和重金属污染评价所反映的结果相一致,可以相互补充和借鉴.基于生态效应数据库法的沉积物质量基准可以有效的评价重金属潜在生物毒性风险.

土壤重金属生物毒性研究进展

世界范围内土壤重金属污染不断加重,由污染所带来的问题以及如何治理污染已经受到人们越来越多的关注。土壤重金属将对土壤生物产生影响,而土壤生物在重金属的胁迫下也会产生不同的响应。综述了国内外近年来土壤重金属生物毒性的研究进展,介绍了土壤重金属污染对陆地生态系统中植物、动物和微生物生长的影响;土壤重金属生物毒性的影响因素;土壤重金属生物毒性的研究方法;土壤重金属生物毒性的预测模型,最后提出了问题和展望。

重金属形态与生物毒性及生物有效性关系的研究进展

简要介绍了近年来环境化学中与生物毒性有关的重金属化学形态分析研究，同时归纳了环境因素对形态分布及生物毒性影响的研究进展。如何建立起形态和毒性两者间的联系，即由物理化学测试给出生物毒性和生物有效性信息，是形态分析的发展方向；在形态与生物毒性关系的基础上建立起新的水质标准，是目前研究的重点。

大沽排污河生态修复河道水质综合评价及生物毒性影响

为了改善城市河道水质,实现排污河污染控制与修复,在天津市大沽排污河的上游代表性河段开展了河道原位生态修复工程示范。对植物修复后河道的污染状况进行了监测和分析,与清洁河道做了比较,并对水质修复效果和生物毒性影响状况进行综合分析和评价,研究生态修复示范工程对排污河水质的修复效果和生态效应。结果表明:经种植水葱等水生植物进行生态修复后,河道污染一定程度上降低,水质得到改善。大沽河主要污染是营养元素N、P污染和有机物污染,重金属污染不严重。植物修复对电导率、溶解性总固体(TDS)、盐度、氯化物有一定影响,但影响不显著;对COD等有机污染的修复效果较好,最高去除效率可达54%,但相比清洁水域值依然较高,有机污染依然较严重;对营养元素N、P没有修复效果,反而修复区有升高的趋势,相对清洁水域污染严重。主成分分析表明水质参数主要是氨氮、总氮、总磷代表的营养元素及pH值、DO、电导率、TDS、盐度和氯化物,综合评定结果显示修复区域芦苇根部水质最好;聚类分析将17个水质指标分成5类,并与主成分分析结果显示出一致性。植物根际周边的微生物数量多,群落多样性高。植物修复对水样植物毒性影响明显,能降低其毒性;水样对发光菌均具有毒性作用,存在潜在的急性生物毒性;修复区水样对水生动物大型蚤不存在急性生物毒性。

沉积物中重金属生物毒性评价的研究进展

根据最新的文献综述了国际上沉积物中重金属毒性评价的研究进展。介绍了沉积物中重金属的主要结合相。

长江三角洲地区城市污泥的综合生物毒性研究

运用发光细菌法对我国长江三角洲地区16个城市中54个污泥样品的综合急性生物毒性进行了测定,并以毒性较为稳定的HgC l2作为参比毒物,以发光细菌抑光率、相当标准毒物HgC l2质量浓度及百分数等级比较法毒性划分标准评价城市污泥的毒性。结果表明,供试的不需稀释测定毒性的城市污泥中,有13个是剧毒的,占样品总数30.95%;需稀释测定毒性的城市污泥中,毒性等级为Ⅰ级的8个,占样品总数66.67%。长江三角洲地区城市污泥大部分有较高的综合急性生物毒性,这与含多种高量的有毒重金属有关。城市污泥对发光细菌毒性的大小与城市污泥来源、污水处理工艺及污泥类型等因素有关。上海地区的污泥毒性大于江苏和浙江地区;42个毒性较小的污泥中,大部分氧化沟处理的城市污泥的毒性要大于A2/O(厌氧-缺氧/好氧)处理的,12个毒性较大的污泥中处理工艺多为活性污泥处理与A2/O处理;大部分以生活污水和混流污水为主的城市污泥毒性要高于以工业污水为主的城市污泥。

水体中亚硝酸盐生物毒性和去除的研究进展

亚硝酸盐广泛存在于水体中,其剧烈的生物毒性越来越受到人们的关注。总结了亚硝酸盐的毒性机理、水体中亚硝酸盐的生物毒性以及去除研究现状,并提出了今后饮用水处理中对亚硝酸盐的研究及利用方向。

多环芳烃对海洋浮游植物的生物毒性研究

采用静态实验方法研究了4种（多环）芳烃对6种海洋浮游植物的生物急性毒性效应,并应用对数模型计算了其EC～（50）值。结果表明,根据对数模型计算的EC～（50）值与定义作图法所得结果较为一致,但在低浓度PAHs对浮游植物有促进作用时,其具有准确和合理的优点。其中甲苯、萘、2-甲基萘、菲的72h-EC～（50）分别为34.1～114mg/L,3.9～7.3mg/L,169～3.03mg/L,0.6～1.92mg/L。4种芳烃对6种浮游植物的生物急性毒性顺序为:小新月菱形藻>甲藻>三角褐指藻>中肋骨条藻>小球藻>亚心形扁藻。此外,4种芳烃的72h-EC～（50）与其相应的Kow值有较好的log-log相关性。