一株降解阿特拉津的芽孢杆菌在向日葵中的应用

利用改良培养基SMS,从长期施用阿特拉津的玉米田土壤中分离获得了一株可高效降解阿特拉津的芽孢杆菌Bacillus sp.ate-1,菌株保藏号为:CCTCC NO:M2019925。该菌株可耐受至少1000μg/mL浓度的阿特拉津,且具有产生吲哚乙酸(IAA)的能力。利用该菌株发酵液进行向日葵的萌发试验,证实发酵液稀释40到100倍对种子萌发过程中根长的促进作用显著;通过测定盆栽试验向日葵叶片的叶绿素含量发现:在阿特拉津含量为5、10、15和20 mg/kg土壤中添加降解菌后,向日葵的叶绿素含量均有不同程度提高,且以15 mg/kg的土壤处理提高程度最高;土壤脲酶与磷酸酶含量测定的结果也证实添加降解菌后酶活力均高于不加菌的处理。该结果的获得为阿特拉津污染土壤的修复提供了新的微生物资源,同时为缓解阿特拉津对向日葵幼苗危害提供技术支持。

新型自支撑锑锡氧化物电极氧化降解阿特拉津性能研究

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料制备电极通常是在平面基底上涂覆催化剂层,由于传质受限且电荷转移阻抗较大,ATO电极的反应速率受限,有机污染物去除速率较慢。鉴于此,开发新型高效稳定的电极材料成为解决上述问题的关键。为提升ATO电极的传质性能与结构稳定性,以果糖为成孔剂,采用压片成型与高温烧结技术,成功制备了一体成型的自支撑3维多孔ATO(Fru-ATO)阳极。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射分析仪(XRD)等设备对电极的形貌特征与结晶性能进行详尽表征,并系统研究了不同烧结温度对阳极结构及其性能的影响。此外,通过调整溶液初始pH值、电解质浓度及施加电流密度等条件,进一步优化了ATZ的电化学降解效果。结果表明,随着烧结温度的升高,Fru-ATO阳极材料的颗粒尺寸逐渐增大,XRD图谱显示其结晶度显著提升,峰形更尖锐且峰强增强,同时析氧电位正向移动,对ATZ的降解效率也显著提高。在优化的实验条件下(pH=6,Na_(2)SO_(4)电解质溶液浓度为0.1mol/L,电流密度为10.0mA/cm^(2)),1000℃下烧结6h所得Fru-ATO(1000-Fru-ATO)阳极在30min内可降解90%的ATZ(20mg/L),60min内降解效率达到99%,且经10次循环实验后仍保持优异的循环稳定性。进一步通过液相色谱-三重四极杆质谱联用技术,鉴定出ATZ降解过程中的17种中间产物,并据此提出了3条可能的降解路径。成功制备了具有高结晶度与3维多孔结构的Fru-ATO阳极,该电极不仅内部氧化锡结构排列有序,促进了电催化氧化过程中的电荷转移,而且其多孔结构有效暴露了更多活性位点,显著提高了传质效率。这种传质与电荷转移的双重增强机制,极大地促进了活性氧物种(尤其是单线态氧^(1)O_(2))的生成,从而实现了ATZ的快速高效降解。

阿特拉津海水水质基准及在莱州湾的生态风险评估研究

针对近海常见污染物阿特拉津水质基准缺失的问题,本研究搜集了阿特拉津对海洋生物的毒性数据,获得急性毒性数据76个,涵盖10门34科,共38个物种,其中,绿藻门扁藻(Tetraselmis chuii)和褐藻门鼓藻(Bellerochea polymorpha)的种平均急性毒性值为0.02 mg/L,对阿特拉津最为敏感;得到慢性毒性数据32个,涵盖10门18科,共19个物种,其中褐藻门舟形藻(Navicula sp.)的种平均慢性毒性值为0.0043 mg/L,对阿特拉津最敏感。基于收集的急、慢性毒性数据,利用物种敏感度分布(Species sensitivity distribution,SSD)法推导出阿特拉津的短期和长期水质基准分别为6600和1975 ng/L。此外,本研究中还发现莱州湾海域表层海水中阿特拉津的检出率为100%,浓度范围为48.15~118.24 ng/L。风险商法和联合概率曲线法均显示莱州湾海水中阿特拉津的生态风险处于可接受水平。这些结果可为制订阿特拉津的海水水质标准、评估其生态风险提供科学依据。

除草剂阿特拉津微生物降解研究进展

阿特拉津为三嗪类除草剂,可以控制一年生单子叶和双子叶杂草,也可以抑制某些多年生杂草,是世界上玉米生产中最重要的除草剂之一,还可用于高粱、甘蔗、果树等。其在环境中具有中等持久性,可在大气、水体、土壤环境中残留,易对下茬作物,如油菜、普通白菜、菜薹、黄瓜、辣椒、豇豆、秋葵等造成不同程度的药害,对自然生态系统和人体健康造成危害。本文就阿特拉津的微生物降解展开综述,从生物强化、生物刺激、固定化微生物技术3个方面介绍了除草剂阿特拉津的微生物降解技术,整理归纳了以往研究中证实的可以降解阿特拉津的微生物类群,从降解过程、降解基因两个方面阐明了阿特拉津的微生物降解机制,分析了影响阿特拉津微生物降解的因素,并对未来的研究方向进行了展望。

外源水杨酸对阿特拉津胁迫下甜菜幼苗生理特性的影响

【目的】为探讨外源水杨酸对阿特拉津胁迫下甜菜幼苗毒性的缓解作用。【方法】采用盆栽实验,将甜菜幼苗移栽至阿特拉津浓度为0.06 mg/kg的土壤中,3 d后喷施不同浓度的水杨酸,15 d后取样测定甜菜幼苗长势及生理生化指标。【结果】与对照组相比,喷施0.50 mmol/L水杨酸对甜菜幼苗毒性缓解效果最为显著,株高和根长分别增加了90.0%、70.4%,叶绿素含量增加了36.2%,丙二醛和电解质渗透率分别下降了18.7%、49.0%,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别降低59.1%、39.6%、69.3%。【结论】水杨酸能够有效缓解阿特拉津对甜菜幼苗的胁迫作用。

磁性炭基菌球降解土壤阿特拉津性能的研究

本研究通过海藻酸钠包埋磁性生物炭与降解菌DNS32形成磁性炭基菌球(DMBC-P),并将其用于阿特拉津(ATZ)污染土壤的修复,探讨其去除ATZ的效能及促进大豆幼苗生长的能力。研究表明,当海藻酸钠与氯化钙的浓度为2%时,DMBC-P对ATZ的去除能力最强。在DMBC-P投加量为2%、温度为30℃、pH=7.3时,其对水体中ATZ的去除率可达到99.99%;并且在pH为3.3~7.3、温度为10~50℃以及ATZ浓度为30~140 mg·L^(-1)的环境中,DMBC-P对ATZ的去除性能仍然十分优异且其可以被有效回收。盆栽试验结果表明,施用DMBC-P进行修复后,该处理下大豆幼苗的生理指标显著高于空白对照处理,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量分别提高79.14%、45.48%、67.87%和110.78%。研究表明,DMBC-P施用于污染土壤中能够实现ATZ的高效去除和材料有效回收,是一种极具潜力的污染土壤修复材料。

阿特拉津对斑马鱼的综合内分泌干扰效应

阿特拉津是一种广泛使用的除草剂,同时也是一种内分泌干扰物,在环境水体中被频繁检出,然而目前还缺乏有关阿特拉津对鱼类内分泌干扰效应的全面了解.本文研究了环境相关浓度暴露下阿特拉津对斑马鱼幼鱼不同内分泌激素系统中_(2)_(2)种激素的影响,并在激素水平、内分泌激素系统水平、综合内分泌干扰指数水平进行了分析.结果表明,阿特拉津暴露能够引起斑马鱼体内11-脱氧皮质醇(11DF)、皮质酮(COR)、醛固酮(ALDO)、雌酮(E_(1))、雌二醇(E_(2))、雄烯二酮(AD)、睾酮(T)、雄酮(ADT)、褪黑素(MT)、甲状腺素(T4)、前列腺素D_(2)(PGD_(2))、前列腺素E_(2)(PGE_(2))、前列腺素F1α(PGF1α)、血栓素B_(2)(TXB_(2))的含量升高,和导致孕酮(P)、孕烯醇酮(PREG)、17α羟基孕酮(OHP)的含量降低.在3个暴露浓度(1、10、100μg·L^(−1))中,低浓度的阿特拉津对斑马鱼性激素系统、甲状腺激素系统、松果体激素系统和内分泌细胞激素系统的干扰作用更加明显,同时也具有更强的综合内分泌干扰效应.

CoFe_(2)O_(4)/MXene复合材料的构筑及活化过氧单硫酸盐降解阿特拉津

通过微波辅助水热法将双金属氧化物(CoFe_(2)O_(4))负载在MXene上,成功制备了CoFe_(2)O_(4)/MXene复合催化剂并用于活化过氧单硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等技术手段对复合催化剂的结构、形貌和元素价态进行表征,发现CoFe_(2)O_(4)被成功负载到了MXene上。以阿特拉津(ATZ)为目标污染物,研究了CoFe_(2)O_(4)/MXene活化PMS降解ATZ体系中催化剂投加量、过硫酸盐浓度和pH值等因素对ATZ降解的影响。结果表明,在pH=6.35的条件下,当CoFe_(2)O_(4)/MXene(0.1 g/L)和PMS(0.37 mmol/L)用量较低时,ATZ的降解率在15 min内达到100%;并且该体系具有较广的pH值适用范围(2~10)和应用范围;淬灭实验表明,反应体系中自由基途径和非自由基途径均存在,其中SO_(4)•^(−)、O_(2)•^(−)和^(1)O_(2)占主导作用,共同作用于ATZ的降解过程。这项研究开发了具有优异催化性能的新型材料,可为CoFe_(2)O_(4)/MXene非均相催化剂活化PMS降解有机污染物提供新思路。

方铁锰矿型生物源Mn_(2)O_(3)转化阿特拉津的ROS作用分析

生物源锰氧化物具有表面活性高、比表面积大和酸性位点多等特点,常被用于催化分解环境中难降解的有机污染物.阿特拉津作为全球消耗量最大的除草剂之一,经过长期使用和环境积累,已造成全球范围的土壤和水资源污染.目前,关于锰氧化物转化阿特拉津的研究主要集中在化学源锰氧化物,而生物源锰氧化物的转化研究尚处在起步阶段.在本研究中,首先利用Mn(Ⅱ)氧化细菌Providencia manganoxydans LLDRA6制备了生物源锰氧化物,对其进行了X射线粉末衍射(XRD)以判断锰氧化物类型;进一步对其转化阿特拉津过程中的五种活性氧(O_(2)^(·−)、·OH、^(1)O_(2)、H_(2)O_(2)和NO)的含量进行了测定;最后通过自由基淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)分析了不同自由基对阿特拉津转化的影响.结果表明,LLDRA6产生的锰氧化物为方铁锰矿型生物源Mn_(2)O_(3)(Bio-Mn_(2)O_(3)),并且具有较强的阿特拉津转化能力.在Bio-Mn_(2)O_(3)转化阿特拉津过程中,经化学法检测到有明显的O2^(·−)、·OH和NO产生,但未检测到^(1)O_(2)和H_(2)O_(2).自由基淬灭和EPR分析发现,O2^(·−)不能有效转化阿特拉津,而^(1)O_(2)和·OH发挥了转化阿特拉津的作用,其中^(1)O_(2)是Bio-Mn_(2)O_(3)转化阿特拉津时起主要作用的自由基.

高效液相色谱法测定饮用水源中阿特拉津

本文建立了测定饮用水源中阿特拉津含量的高效液相色谱法。实验使用Eclipse XDB-C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm),检测波长为225 nm,柱温为25℃,以水∶甲醇=30∶70(体积比)为流动相,进样量10μL,流速0.8 mL·min^(-1),等度洗脱,结合固相萃取对饮用水中阿特拉津含量进行测定。结果表明,该方法灵敏度高、重现性好,适用于水体中阿特拉津的测定。

正交实验优化-液液萃取-气相色谱法测定水中阿特拉津

建立测定水中阿特拉津的液液萃取-气相色谱法,通过设计三因素三水平的正交实验和极差分析优化获得液液萃取条件。从方法的检出限、测定下限、精密度、准确度、标准曲线及实际样品测定结果评价方法的适用性。结果表明,阿特拉津在0.1~1.0mg·L^(-1)浓度范围内线性良好,相关系数为0.9999,回收率为96.1%~99.1%,相对标准偏差为4.3%~6.0%,方法检出限为0.02μg·L^(-1),测定下限为0.08μg·L^(-1)。该方法操作简单、准确度好,适用于测定水中阿特拉津。

HPLC-MS/MS直接进样法测定环境水体中阿特拉津和甲萘威

采用HPLC-MS/MS直接进样方式,建立了一种适用于生活饮用水及其水源水等环境水体中甲萘威和阿特拉津的快速测定方法。本方法与现行环境保护标准相比,具有灵敏度高、操作简便、出峰时间快等优势。实验结果表明:甲萘威和阿特拉津的检出限分别为0.07μg/L和0.08μg/L,甲萘威相关系数达0.999 7,阿特拉津相关系数达0.999 6,方法精密度在2.72%~10.32%之间,加标回收率结果在87.5%~120.5%之间。该方法线性相关系数高、方法检出限低、精密度和准确度均满足环境水体中特定项目分析要求,方法准确可靠,且只需将样品过滤及稀释后即可上机测定,免去了液液萃取或固相萃取等浓缩步骤,极大地缩短了样品预处理和分析测试时间,快速简便。

武汉市饮用水中阿特拉津及降解产物浓度特征

为了解武汉市政水厂水源水和出厂水中阿特拉津及降解产物的浓度水平和去除率,该文采用超高效液相色谱-串联质谱法,对10家市政水厂在丰水期和枯水期采集的水源水和出厂水中的阿特拉津及降解产物进行检测,检测物质分别为阿特拉津(ATZ)、异丙基阿特拉津(DIA)、二丁基阿特拉津(DEA)、二氨基氯代阿特拉津(DACT)和羟基阿特拉津(OH-ATZ)。研究结果显示,水源水中ATZ的浓度中位数是37.2 ng/L,降解产物浓度依次为DEA(5.88 ng/L)、OH-ATZ(5.07 ng/L)、DIA(3.12 ng/L)和DACT(1.26 ng/L),阿特拉津及降解产物在汉江水中的含量是长江水的3~5倍。水源水和出厂水中DIA和DEA在丰水期7月浓度较高,而DACT在枯水期5月浓度较高。经过常规水处理工艺流程后,ATZ几乎未被去除,DIA和DACT出现去除率负增长,建议在常规水处理工艺中增加颗粒活性炭和臭氧等工艺,以降低饮用水中阿特拉津及降解产物的浓度。

黄铁矿活化过硫酸盐降解水中阿特拉津

利用天然黄铁矿活化过硫酸盐(PS)降解水中阿特拉津(ATZ)。自由基猝灭实验及电子顺磁共振分析证实,黄铁矿活化PS产生的·OH和SO_(4)^(-)·是降解ATZ的关键物质,其中又以SO_(4)^(-)·起主要作用。在一定范围内适当减小黄铁矿粒径及提高黄铁矿投加量和反应温度可提高反应速率和ATZ去除率。黄铁矿氧化既可缓释Fe^(2+)持续活化PS,又可产酸维持良好的酸性环境,从而保持体系较高的氧化效率。在黄铁矿投加量为0.4 g/L、黄铁矿粒径为200目(74μm)、PS初始浓度为2.0 mmol/L、反应温度为30℃的条件下反应70 min,ATZ去除率可达100%。黄铁矿活化PS高级氧化技术在处理环境中难降解有机物方面具有一定的潜在应用前景。

阿特拉津及其代谢物在砂质壤土中的吸附

采用批量平衡法研究了阿特拉津(AT)及其主要代谢物脱乙基阿特拉津(DEA)和脱异丙基阿特拉津(DIA)在砂质壤土中的吸附行为,讨论了离子强度和温度对吸附的影响.结果表明,3种化合物的吸附24h基本达到平衡,吸附量大小顺序为AT>DIA>DEA;二级动力学模型可以很好地预估平衡吸附容量和初始吸附速率常数,颗粒内扩散方程表明颗粒扩散不是唯一的控速手段,Elovich方程拟合所得AT、DEA和DIA的瞬时吸附占各自吸附总量的53%、85%和80%;Freundlich方程能很好地描述3种化合物在供试土壤中的吸附特性,吸附系数(K_f)范围为0.7992~1.3201mg^(1-1/n)·m L^(1/n)/kg,经验常数1/n范围为0.7440~0.7530.溶液的离子强度和温度影响土壤对化合物的吸附,温度升高,K_f值降低;Ca Cl2从0~0.01mol/L,K_f值增大,再继续增加,吸附系数有降低的趋势.

Mg-Al层状双金属氧化物催化臭氧降解阿特拉津的性能研究

采用水热沉淀-煅烧法在煅烧温度为400℃和Mg与Al物质的量比为3时制得Mg_(3)Al-400复合材料,通过SEM、FT-IR和XPS等分析Mg_(3)Al-400复合材料的形貌结构和理化组成,考察运行参数对其催化臭氧降解阿特拉津(ATZ)的影响。结果表明:Mg_(3)Al-400具有优异的催化臭氧降解ATZ性能,当其投加量为350 mg/L,ATZ质量浓度为5 mg/L,溶液初始pH值为6时,反应3 min后ATZ的去除率高达99%。此外,Mg_(3)Al-400在5次循环后仍具有较好的稳定性。自由基抑制试验表明·O_(2)-和·OH对ATZ的降解起到关键作用。对降解过程和反应机理分析可知,表面Mg—OH是其发挥催化作用的活性位点。

一株高效阿特拉津降解菌株的筛选及其降解能力和机理

在江苏省某玉米农田土壤中筛选出以阿特拉津(ATZ)为唯一碳源和氮源的菌株D2,经16S rDNA基因序列分析,将其鉴定为土壤芽孢杆菌(Solibacillus),菌株D2的生长曲线符合SGompertz模型和Slogistic模型.不同ATZ初始浓度、pH和培养温度条件下对ATZ的降解实验表明,菌株D2对ATZ具有极高的耐受性(>200 mg·L^(−1)),在温度为20—30℃、pH值为5—9的条件下降解率均能达100%,可将100 mg·L^(−1)的ATZ在18 h内完全去除,ATZ去除量与D2菌株的数量呈显著的负相关(r=−0.983,P<0.01).对ATZ的降解中间产物测定表明,菌株D2可通过脱氯羟基化、加氢脱烷基化、甲基化、脱烷基化和水解等过程将阿特拉津转化为羟基阿特拉津(HA)、阿特拉通(atraton)、脱乙基阿特拉津(DEA)、西玛津(DMA)、羟基西玛津(HDMA)和脱乙基脱异丙基阿特拉津(DACT).因此,D2是一株高效降解菌株,环境适应能力高于大部分已报道菌株,能够广泛应用于ATZ污染废水和污染土壤修复等领域.

Fe/Mn共掺杂生物炭对阿特拉津的吸附性能及机理研究

以水稻秸秆为生物质原料,浸渍法制备Fe/Mn共掺杂生物炭(F_(2)MBC),通过吸附实验和解吸实验探究F_(2)MBC对阿特拉津(ATZ)的吸附性能,借助SEM、FT-IR、XRD、XPS等探究吸附机理。结果表明,与原始生物炭(BC)相比,F_(2)MBC的比表面积、孔体积分别增加了16.2倍和8.8倍,且具有更多的—OH、Fe—O、Mn—O等含氧官能团;准二级动力学模型和Freundlich模型更好地拟合了F_(2)MBC对ATZ的吸附过程,表明吸附受化学作用控制并以多层吸附为主;F_(2)MBC对ATZ的最大吸附量为7993 mg/kg,是BC的3.44倍;与BC相比,溶液pH值对F_(2)MBC吸附ATZ的影响较小,有较强的耐受性;生物炭吸附前后FTIR及XPS表征分析表明:吸附机理主要为氢键作用、π-π电子相互作用以及络合作用。

蟹壳基生物炭催化臭氧降解阿特拉津的研究

在不同热解温度下制备了一系列蟹壳基生物炭(CSB),并应用于催化臭氧降解阿特拉津(ATZ)的研究中。该文采用BET、TG、SEM、XRD和FT-IR表征手段对生物炭的理化性质和形貌进行分析,在500℃下制备的CSB500的比表面积和孔体积达到最大,对应其表面活性官能团含量最高。同时,系统评价了催化剂投加量、初始pH、天然有机物和阴离子对CSB500/O_(3)体系降解ATZ的影响。结果表明,在500℃下制备的CSB500在催化臭氧降解ATZ表现出优异的催化活性,在15 min内对ATZ的降解率达到99%以上,伪一级反应速率k为0.362 min^(-1),并且CSB500在多次循环实验中对ATZ的降解具有良好的稳定性。猝灭剂实验初步揭示了CSB500/O_(3)体系降解ATZ过程中存在·OH、O_(2)^(·-)和^(1)O_(2)等多种活性氧物种。最后,研究对反应机理提出了合理推测。

日光/氯氧化体系降解阿特拉津的效能及机理研究

以日光/氯作为研究体系,考察了其对典型除草剂阿特拉津(ATZ)的降解效能。研究了初始氧化剂NaClO浓度、pH、阴离子浓度(CO_(3)^(2-)/HCO_(3)^(-)和Cl^(-))、天然有机物(NOM)对ATZ降解的影响。结果表明,在酸性条件下ATZ的降解受到促进作用,这是由于体系中产生的活性成分(O_(3)、HO·、RCS)会加快体系反应的进行;而在碱性条件下ATZ的降解受到明显抑制作用,阴离子和天然有机物的存在均会抑制ATZ的去除,这主要是由于其与ATZ竞争自由基反应造成的。测定了8种氧化产物,推测ATZ的降解路径主要是通过电子转移反应、夺氢反应和加成反应这3种途径降解。急性毒性实验表明ATZ在降解过程中毒性减小。