微生物降解孔雀石绿研究进展

环境微生物是自然界中主要的分解者,在孔雀石绿降解中发挥着重要作用。由于缺乏低成本的替代品,孔雀石绿持续不断地释放到环境中,其环境分布和对人体健康的潜在影响已得到广泛的关注。综述了可降解孔雀石绿的细菌和真菌及其最适降解条件、降解途径、降解酶,总结了目前通过固定化和组学研究降解孔雀石绿的进展,进而对孔雀石绿的微生物降解领域未来研究趋势进行展望。以期为进一步开展微生物降解孔雀石绿机理研究与技术应用提供有价值的科学论据。

污水中内分泌干扰效应化合物识别方法研究进展

内分泌干扰效应化合物(EDCs)对生态系统的不利影响已引起广泛关注,识别环境中的EDCs是进行风险评估和管控的前提,但目前对该类物质的识别方法还不明确。介绍了从识别化合物结构到甄别EDCs的自上而下识别和从甄别内分泌干扰效应再进行化合物结构鉴定的自下而上识别这2种策略。自上而下策略中,可疑物筛查方法和非靶向筛查方法是识别未知化合物结构的主要方法,构建可疑物清单是该方法的关键,可通过综合利用各种非靶向筛查软件工具,实现对环境样品中未知结构化合物的识别。自下而上策略中,效应导向分析是较成熟的识别方法。另外,近年来发展的机器学习算法可以基于环境样品质谱谱图预测获得内分泌干扰效应活性结果,这极大地简化了效应导向分析流程。该综述为全面识别环境中EDCs并采取有效的控制策略提供了参考方法。

酚类环境内分泌干扰物微生物降解研究进展

环境内分泌干扰物(EDCs)又名环境激素,具有类似激素的结构和效应,能够干扰生物体的内分泌系统,危害人类和动物健康。聚焦典型酚类EDCs,包括烷基酚(APs)、双酚类(BPs)和氯酚(CPs)的微生物降解研究。受污染的土壤、河流、沉积物或活性污泥中存在并可分离出能够有效降解酚类EDCs的细菌和真菌,这些降解菌在污染土壤或水体的生物原位修复,去除废水中酚类EDCs等方面具有良好的应用前景。系统综述了好氧和厌氧条件下酚类EDCs的降解功能菌及其降解途径,总结了酚类EDCs的降解功能酶和功能基因,包括参与羟化作用的单加氧酶和羟化酶、参与环裂解的双加氧酶和还原脱氯过程需要的还原脱卤酶等,旨在为推动高效削减酚类EDCs的微生物法技术创新提供科学依据。

复合菌群生物强化削减NPEO内分泌干扰毒性的试验研究

印染废水中的壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphnol polyethylene ether,NPEO)在生化处理过程中会产生雌激素活性更强的壬基酚(NP)等中间产物,导致处理后印染废水内分泌干扰毒性升高.为探索以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化脱毒的可行性,分别以NPEO和NP驯化富集印染活性污泥,并将得到的降解菌群以单独和组合投加方式进行生物强化试验,考察强化控毒效果.结果表明:(1)NPEO降解菌群(NPEB)和NP降解菌群(NPB)中的优势菌均为Proteobacteria,二者对10 mg/L NPEO和NP的48 h去除率均高于98%.(2)单独或组合投加5 mg/L的NPEB和NPB至混合液悬浮固体浓度(MLSS)为500 mg/L的活性污泥体系,均能显著提升活性污泥对不同浓度(10和1 mg/L)NPEO的降解性能,大幅缩短NPEO降解过程中雌激素活性的变化周期,并使体系的雌激素活性维持在较低水平.(3)当降解体系中加入1000 mg/L葡萄糖作为额外碳源时,NPB的强化性能被完全抑制,而NPEB在降解性能受抑的情况下仍能增强活性污泥的NPEO降解速率并缩短控毒时间.研究显示,以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化,具有控制由NPEO引起的印染废水内分泌干扰毒性的潜力.

环境内分泌干扰物炔雌醇的危害、污水处理厂去除及微生物降解研究进展

综述了炔雌醇(EE2)的主要危害以及国内外城市污水处理厂对其的处理能力,指出现有污水处理厂对EE2的去除效率仍较低,微生物降解是去除EE2等类固醇雌激素的主要途径。总结了EE2微生物降解的代表性研究成果,重点分析了EE2在异养代谢降解、硝化共代谢降解、异养共代谢降解、微生物协同降解和降解功能基因等方面的研究进展,提出共代谢是EE2的主要去除机制,未来可开展微生物学共代谢机制研究,以提升EE2的去除效率,有效控制水生态和健康风险。

燃煤电厂脱硫废水资源化技术研究进展

脱硫废水低碳资源化利用是推动燃煤电力行业废水零排放、实现经济收益与环境保护相向而行的关键。本文在分析脱硫废水水质特征的基础上,概述了燃煤电厂脱硫废水资源化利用模式与技术的发展进程,系统阐述了脱硫废水资源化技术类别、技术原理、技术特点及适用性,评估了典型应用案例的应用效果与经济性,并展望了脱硫废水资源化利用方向。脱硫废水资源化技术经历了高盐水资源化、低盐水资源化以及分质资源化3个阶段,现行分质资源化技术主要包括化学沉淀分质、膜分质和热蒸发分质;相对而言,膜分质技术的水质适应性更强,资源化产品更丰富,能耗药耗更低,是脱硫废水低碳资源化的有效手段;基于膜分质资源化的脱硫废水零排放工艺具有技术与经济可行性,其中纳滤与离子交换电渗析耦合的膜分质资源化技术,在减少预处理药剂与降低系统运行成本方面具有显著优势;选择性"离子交换膜"是脱硫废水低碳资源化与零排放的瓶颈,开发低成本、高效率、耐污染的膜材料是未来的研究重点。

雌激素的3D-QSAR模型构建及其在饲料与鸡肉中含量的测定以及对人体的影响

雌激素对人体有显著的内分泌干扰效应.本文以雌激素受体相对亲和力(relative binding affinity,RBA)作为生物活性,对雌激素进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)计算,得到具有较好预测能力的CoMFA(交叉验证相关系数q^(2)=0.721,非交叉验证相关系数r^(2)=0.925)和CoMSIA(q^(2)=0.824,r^(2)=0.961)模型.并对国内各地区鸡肉进行了雌激素含量检测与雌激素效应评估.植物雌激素在鸡饲料和鸡肉中检出率为69%和84%;天然雌激素在鸡饲料和鸡肉中检出率为53%和50%.检测及评估结果显示绝大部分鸡肉可以安全食用,但鸡肉中含有的己烯雌酚、17α-乙炔雌二醇以及香芹酚所具有的雌激素效应值得引起重视.

低温下PAA/载钴陶粒基反硝化滤池处理含杂环类药物生化尾水研究

本课题组前期构建了载钴陶粒活化过氧乙酸(PAA)体系(PAA浓度为150mg/L),实现了对典型杂环类药物(磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺嘧啶(SDZ)、卡马西平(CBZ)和甲氧苄啶(TMP),浓度均为20mg/L)的高效降解.为实现对反硝化滤池功能的原位升级,本研究进一步探索低温下PAA/载钴陶粒基反硝化滤池处理含上述杂环类药物生化尾水的效能.在15℃、进水COD为60mg/L、NO_(3)^(-)-N为20mg/L、四种杂环类药物均为20μg/L、载钴陶粒投加比例为3%、PAA浓度为150μg/L和300μg/L时,滤池取得了较好的总氮和杂环类药物去除及急性毒性削减效果,出水TN达到一级A标准要求,SMX、SDZ、CBZ、TMP的平均降解率分别为67.20%、75.17%、80.90%和70.26%;随着HRT的缩短,出水急性毒性上升,但均属于低毒;反应器浸出钴离子浓度低于1mg/L,符合地表水环境质量标准规定.该滤池中微生物物种分布更加均匀,且关键菌属Paracoccus和Gordonia和napA、narG、nirK基因丰度提高对杂环类药物和TN的去除发挥显著作用.在不考虑反冲洗情况下,本研究PAA/载钴陶粒基反硝化滤池每深度处理5mg/L NO_(3)^(-)-N的运行成本(按1m^(3)计)为0.1567~0.3475元/m^(3),具有较好技术经济性.

基于MMI技术对印染废水中NP降解关键功能菌群的识别、构建与评估

磁性纳米粒子介导分离(MMI)技术无需对底物进行标记即可从复杂微生物系统中分离具有活性的功能微生物菌株/菌群,是筛选获取特定功能微生物并丰富完善微生物种质资源的有力工具。针对印染废水特征污染物壬基酚(NP)的污染问题,基于MMI技术进行功能微生物驯化富集与筛选识别,构建了NP关键降解功能菌群,并评估了其对实际印染废水中NP的去除效能。结果表明,驯化污泥中假单胞菌属(Pseudomonas)、水形杆菌属(Undibacterium)、贪铜菌属(Cupriavidus)、unclassified_Enterobacteriaceae和Clostridium_sensu_stricto被识别为NP降解关键功能菌属。通过纯培养筛选获得5株NP降解关键功能菌,其对NP降解率均在70%以上;通过筛选菌株构建了NP降解复合功能菌群,其对NP降解率可达96.87%,最佳应用条件为pH 6.87、温度30.16℃、摇床转速141.57 r/min。复合菌群对实际废水中低质量浓度NP(1 mg/L)的降解过程符合一级动力学反应模型,NP半衰期为(7.69±0.05)h;对高质量浓度NP(200 mg/L)的降解过程符合零级动力学反应模型,NP半衰期为(3.11±0.11)d。复合菌群处理可显著降低实际废水的急性毒性和类雌激素效应。

对苯二甲酸及其生产废水的生物毒性与控制技术

综述了对苯二甲酸 (TA)及其生产废水的生物毒性 ,并对相关的毒性控制技术进行了讨论。这对研究开发高效处理TA生产废水技术 ,维护人体健康与生态安全 ,有着极为重要的现实意义。

基于SWMM模型的金川河降雨-径流预警预测平台研究

准确模拟降雨-径流动态变化规律是河流面源污染精准治理的先决条件。在收集分析金川河子流域、交汇处、排口、导管、闸门、泵站及运营制度等相关数据的基础上,概化金川河水系,采用SWMM构建金川河河网水动力模型,并基于模型开发不同降雨特征(少量多次降雨、短期暴雨)条件下水系径流预警预测平台,展示金川河流域的流量、径流变化趋势,以实现流域降水模型的快速推演和预警预测功能。

污灌对小麦幼苗生长及活性氧代谢的影响

通过水培的方式研究了污水灌溉对小麦幼苗生长及活性氧代谢系统的影响 .结果表明 ,经污水浇灌的小麦幼苗与对照组相比 ,植株矮小 ,根短 ,根数目少 ,茎、叶、根的干重、鲜重和可溶性蛋白含量均明显减少 ,并出现叶尖枯黄 ,叶片色素含量下降 ,叶绿素a/b与电导率明显上升现象 ,几种色素对污灌的敏感性为叶绿素b >叶绿素a >类葫萝卜素 .同时MDA水平上升 ,而SOD、POD和CAT活性显著下降 .其中SOD对环境胁迫最敏感 .三者活性分别下降 19.1%～ 33.1%、37.8%～ 4 7.8%和 30 .2 %～ 35 .9% .

利用模式生物线虫评价精对苯二甲酸废水的毒性

应用模式生物秀丽隐杆线虫,通过生命周期、半数致死天数、生殖速度、产卵数、头部摆动频率和身体弯曲次数等指标对精对苯二甲酸(PTA)废水毒性进行了研究.结果表明,与对照组相比,660mg·L-1PTA废水暴露下的线虫生命周期有一定的延长,产卵时间延迟,头部摆动频率降低,身体弯曲次数减少(P<0.05),且PTA废水对线虫生殖能力的影响极显著(P<0.01),暴露于废水中的线虫产卵数大约只有正常产卵数的1/4.最敏感效应指标——产卵数,有望成为该类废水毒性预警预报的潜在生物标志物.

制药废水处理生物技术的有效性

制药废水处理生物技术有效性的研究结果表明 ,XZEH公司原有处理方法的出水COD不能达到国家一级排放标准 ,其原因是缺少 2 8%的曝气反应池体积 .如果应用工程菌株Xhhh和Ebis信息软件的双重优化技术 ,可使生物负荷效率提高1 2 8% ,所需曝气池体积可降低 5 1 % .

酸性矿山废水区域沉积物中嗜酸菌多样性研究

采集了酸性矿山废水区域酸性沉积物样品,运用16S rDNA克隆文库技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,研究了沉积物中的嗜酸菌类群以及它们的群落结构.结果表明,沉积物中的嗜酸菌类型较新,大多数16S rDNA序列与已知序列的相似性均在97%以下.这些嗜酸菌主要为Acidobacteria,β/-γProteobacteria,-δProteobacteria,Nitrospira,Candidate Division TM7,low G+C Gram-positive类微生物.在这一酸性生态系统中,-δProteobacteria类细菌占据主导地位.对酸性沉积物中嗜酸菌多样性的研究有利于发现高效处理酸性矿山废水的方法.

Fhhh工程菌株降解PTA废水动力学研究

研究了工程菌株Fhhh降解精对苯二甲酸 (PTA)石化废水的动力学 .将测得的Fhhh降解废水的 6项动力学参数值、废水自然参数值、废水排放标准控制值 ,输入环境生物技术信息学软件 (Ebis)进行计算 .结果表明 ,来源于 3种保存方法的Fhhh菌株中 ,所需反应器的最小体积 (Vmin)为 1 30 9m3 ,比降解率 (qA)的最高数值为0 0 1 36h- 1,是土著菌YZ1的 4倍 ,高于国内外同类研究的 4项数值 ,低于同类研究的 2项数值 .结果表明 ,Fhhh工程菌株具有降解PTA废水的显著优势 .

垃圾渗滤液膜浓缩液中总氮深度脱除的工艺优化及微生物机理解析

为了开发高效低耗的垃圾渗滤液膜浓缩液处理方法,以江苏某垃圾焚烧厂渗滤液膜浓缩液为研究对象,通过优化调控碳源种类、水力停留时间(HRT)、碳氮比(C/N)等运行条件,考察反应器的脱氮效能,并揭示其深度脱氮的微生物学机理。研究表明,从碳源种类来看,葡萄糖体系和乙酸钠体系的反硝化效能相较甲醇体系更加高效稳定、耐冲击负荷,且葡萄糖体系处理成本为乙酸钠体系的一半;从HRT、C/N来看,工艺运行过程调控HRT、C/N参数对系统脱氮效能造成的冲击均是可逆的。通过优化获得的最佳运行条件为以葡萄糖为外加碳源,HRT=12 h,C/N=3.5。基于16S rRNA高通量测序结果显示碳源种类对反应器中微生物群落结构影响较大,而HRT和C/N对脱氮微生物群落结构影响较小。稳定运行期间主要优势反硝化脱氮菌为Vibrio(弧菌属)、Marinobacter(海杆菌属)、Halomonas(盐单胞菌属)、Paracoccus(副球菌属)、Rhodocyclaceae(红环菌科)、Carnobacteriaceae(肉杆菌科)、Porphyromonadaceae(紫单胞菌科)、Pseudomonas(假单胞菌属)、Xanthomonadaceae(黄单胞菌科)和Flavobacteriaceae(黄杆菌科)。

环境生物技术信息学进展

环境生物技术信息学通过计算机将生物信息学的技术与成果用于环境生物技术 ,控制污染。降解污染物基因DNA的碱基组成 -结构 -功能的核酸信息 ,降解污染物酶的氨基酸组成 -结构 -功能的蛋白多肽信息 ,为应用环境生物技术控制污染 ,注入了新的灵魂与力量。构建遗传工程特效菌株 ,高效降解危险有机污染物 ;创造高效工艺系统 ,去除危险有机污染物 ;有效降低或消除污染物对人体健康的危害 ,维护生态环境安全 ;

环境蛋白组学及污染物分子毒性检测技术

环境蛋白组学是蛋白组学与环境科学交叉融合的新兴学科,研究污染环境与蛋白组之间的相互作用规律与检测技术方法.环境蛋白组学的发展,取决于双向凝胶电泳、质谱、蛋白质芯片和生物信息学等技术的完善与应用.综述环境蛋白组学的主流技术,介绍环境蛋白组学技术在污染物分子毒性检测中的应用,探索污染物与蛋白组之间的相互作用机理,是人体与环境健康科技发展的起步过程.

PD-Anammox快速启动过程中氮代谢功能基因的表达特征

为探究PD-Anammox耦合工艺快速启动过程中基质波动对微生物菌群结构及氮代谢功能基因的响应机制,通过改变进水的基质比例,联合宏基因组学和宏转录组学分析技术,深度解析耦合工艺的脱氮效能、微生物群落结构及氮代谢功能基因的变化规律。结果表明,PD-Anammox工艺的总氮去除率在进水氮源基质改变初期大幅下降,长期运行后其贡献率高达97.1%。变形菌门的相对丰度与进水中硝酸盐氮的含量呈正相关,而浮霉菌门的相对丰度与碳源浓度呈负相关。氮源瞬时冲击时,厌氧氨氧化功能基因hdh/hzo和hzsA/B/C、硝酸盐还原基因napA/B/C和nar B/C、亚硝酸盐还原基因nirS等表达量均显著下降,1 d后厌氧氨氧化和反硝化功能基因表达量显著回升。长期运行后,PD-Anammox耦合系统恢复脱氮效能,与冲击前的系统相比,hdh/hzo和hzsA/B/C基因表达量降低,而nos Z基因表达量升高。