北京市室内灰尘中多环芳烃的污染特征、来源及人群健康风险研究

多环芳烃(PAHs)是一类典型的持久性有机污染物,对人体具有致癌和致突变的毒性效应。室内灰尘是PAHs的载体之一,也是人群暴露于PAHs环境的重要介质。然而,目前关于室内灰尘中PAHs的定量源解析研究较少,不同来源的PAHs对于人群暴露风险的差异仍不清晰,限制了对室内PAHs暴露风险的系统认识。本研究采集并分析了北京城区和郊区室内灰尘中的PAHs。结果表明,郊区室内灰尘中PAHs的浓度(0.458~6.75μg/g,中值为4.55μg/g)显著高于城区(0.641~10.8μg/g,中值为2.79μg/g),4环PAHs是主要的污染物类型。煤和生物质燃烧以及机动车尾气排放是城区和郊区室内灰尘中PAHs的主要来源。此外,郊区室内灰尘中的PAHs还来自工厂排放。郊区灰尘中煤和生物质燃烧来源的PAHs贡献程度(62.5%)远高于城区(48.3%)。北京市人群暴露于室内灰尘中,PAHs诱发的患癌风险整体较低,机动车尾气排放的PAHs比其他来源具有更高的患癌风险,工厂排放的PAHs对郊区居民健康的影响也需引起关注。

珠江广州河段、河涌及管道径流中双酚类化合物的污染特征与生态风险

为研究珠江广州河段双酚类化合物(BPs)污染现状、来源和生态风险,采用高效液相色谱质谱法对降雨前后珠江广州河段表层水以及周围部分管道中雨水径流进行分析。结果表明:14种BPs在珠江广州河段降雨前后分别检出13和12种,降雨前BPs总质量浓度为85.7~820 ng/L,降雨后总质量浓度为45.8~561 ng/L,降雨对BPs质量浓度有稀释作用。双酚A(BPA)、双酚F(BPF)的检出率最高为100%,平均检出质量浓度分别为雨前124 ng/L、62.1 ng/L和雨后85.4 ng/L、29.3 ng/L。不同功能区管道雨水径流中BPs总质量浓度由高到低顺序为:工业区(2950 ng/L)、住宅区(1120 ng/L)、文教区(980 ng/L),文教区与住宅区的BPA质量浓度具有显著性差异(P<0.001)。后汛期(7~9月)来自管道雨水径流的BPs排放量分别为文教区每月0.443 kg、工业区每月2.58 kg、住宅区每月0.837 kg,而珠江广州河段的通量为每月279 kg,表明管道雨水径流是受纳河流中BPs的主要潜在来源之一。生态风险评价结果表明,珠江广州河段干流中BPs对水环境影响均处于低风险水平,管道雨水径流中BPs对水环境影响更大,最高可为中等风险水平。

基因重组发光菌应用于环境样品毒性的测试

选取基因重组发光菌E.coli HB101 pUCD607和费氏弧菌为试验生物,采用急性毒性微孔板法,发光抑制率为测试指标,分别用锌离子、汞离子作为阳性对照,研究8种重金属分别对基因重组发光菌和费氏弧菌产生的生物毒性,结果显示:锌离子毒性小、稳定性高、变异系数小,更适合作为阳性对照.利用基因重组发光菌比较了离子液体和有机溶剂的生物毒性效应,同等条件下的毒性测试结果表明:基因重组发光菌半数效应质量浓度(EC50)比费氏弧菌高,灵敏度更高;在铜离子、锰离子、铁离子和镉离子的毒性作用下,作为受试生物,基因重组发光菌的灵敏度显著高于费氏弧菌(EC50之间存在显著性差异);离子液体对基因重组发光菌的毒性显著高于有机溶剂.综上所述,基因重组发光菌应用于环境样品的毒性检测可行性较高.

海洋塑料垃圾的环境行为与生态效应研究进展

海洋塑料污染是一个全球性问题。塑料垃圾作为海洋塑料污染物之一,对其研究和认识还不全面。本文在总结国内外相关研究基础上,综述了海洋塑料垃圾的来源与分布、降解、添加剂浸出、附着海洋生物和吸附污染物等环境行为,以及其生物效应(缠绕海洋动物和被海洋动物摄食)。根据海洋塑料垃圾的研究现状,未来应加强测定方法、塑料浸出物的毒性效应、潜在污染物、生态效应评价方法和污染防治政策等方面的研究。

城市大气颗粒物中塑化剂污染水平的影响因素

以广州市为研究区域,解析PM2.5中几种不同类型塑化剂之间的相关性,着重探讨气象条件和社会经济等因素对塑化剂浓度的影响。结果表明:用途相似以及在工业品中共存是塑化剂在大气颗粒物中具有较好相关性的重要原因。气象条件对塑化剂浓度变化的影响主要取决于污染物的理化性质。太阳辐射增强和温度上升有利于大部分塑化剂从各类介质中挥发并在PM2.5中发生富集,空气湿度的增加则有利于促进高水溶性塑化剂的大气清除过程。风速对塑化剂具有稀释作用,能降低其污染程度,而降雨对于大部分塑化剂的大气清除作用有限。社会经济因素也可一定程度上影响广州各城区大气中塑化剂的浓度。颗粒物中主要的塑化剂与第二产业经济指标存在关联,表明工业活动可能是这些塑化剂污染物的重要来源。此外,第三产业对部分塑化剂污染物也具有潜在的影响和贡献。

广州大气细颗粒物中半挥发性有机污染物的快速筛查

本研究利用Compound Composer软件,对广州主要城区、若干企业和市政设施周边大气中的细颗粒物(PM2.5)中的半挥发有机污染物种类进行了筛查和半定量分析。样品中共检出了10大类161个化合物,其中主要以增塑剂和正构烷烃化合物为主。在大部分采样点中,增塑剂类化合物浓度最高,平均浓度为179 ng/m^3,占总检出污染物的15%~77%;正构烷烃的平均浓度为148 ng/m^3,占总检出污染物的12%~40%。源解析表明人为源贡献超过了80%。检出的农药类化合物包含了杀虫剂、杀菌剂和除草剂,其中以杀虫剂的种类最多且浓度最高(平均65.1 ng/m^3)。增塑剂、正构烷烃和农药均在市中心地区具有较高的浓度。有6种阻燃剂被检出,绝大部分为磷酸酯类化合物。阻燃剂及部分化工原料在点源采样点浓度高于城市背景点,显示为工业活动的排放。本研究为后续城市大气颗粒物重点有机污染物分析以及颗粒物的健康影响研究打下基础。

广州市细颗粒物(PM_(2.5))中塑料添加剂的污染特征、影响因素及健康风险评估

抗氧化剂是塑料产品中常见的一类添加剂,其在城市大气颗粒物中的污染以及影响因素目前仍缺乏认识。该文以广州市为研究区域,评估细颗粒物(PM_(2.5))中以抗氧化剂为主的常见塑料添加剂的污染状况。结果表明,PM_(2.5)中的抗氧化剂仅以其氧化产物和降解产物的形式存在,总浓度为0.64~19.3 ng/m^(3),较高浓度主要出现在化工和塑料生产企业较为密集的区域。污水处理厂对周边大气中部分抗氧化剂的降解产物也具有显著贡献。气象条件对颗粒物中污染物浓度的影响与污染物的理化性质有关,其中,太阳辐射的影响最为显著,可促进半衰期较长的污染物在颗粒物中的富集。化工和塑料生产企业周边的居民通过呼吸暴露塑料添加剂的剂量高于其他采样点。广州十溴联苯醚的致癌风险远低于风险阈值,也普遍低于我国其他城市的整体风险水平。

城镇污水循环活性污泥处理系统中典型新烟碱类杀虫剂污染特征及去除特性

采用固相萃取-高分辨液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)技术,研究了广东省中山市某城镇污水循环活性污泥处理系统中5种典型新烟碱类杀虫剂污染特征及去除特性.结果表明,城镇污水循环活性污泥处理系统各工艺段均检测到新烟碱类杀虫剂残留(未检测到噻虫啉),且新烟碱类杀虫剂检出浓度随处理流程逐渐下降;其中缺氧运行阶段系统污泥对新烟碱类杀虫剂吸附作用较好,吸附率约为41%.新烟碱类杀虫剂在曝气运行阶段去除率为32%.污泥吸附和生物降解可能是城镇污水处理系统中新烟碱类杀虫剂的主要去除途径;好氧处理可能有利于新烟碱类杀虫剂的生物降解.当前城镇污水处理系统(CASS工艺)对新烟碱类杀虫剂去除效果不理想,大多数(91%)随出水排入受纳河流水体,可能会对周边水环境及水生态造成潜在巨大危害.

典型石化区大气颗粒物中邻苯二甲酸酯的污染特征和暴露风险评估及影响因素分析

邻苯二甲酸酯(PAEs)是重要的塑化剂,也是石化行业排放的潜在污染物。然而,目前关于石化企业PAEs的污染研究很少,限制了对其潜在风险的认识。该研究对海南(HNPB)和广东(GDPB)两个典型石化基地周边大气颗粒物中的PAEs进行分析。结果表明,HNPB的PAEs污染程度高于GDPB,但两者均普遍低于我国大部分城市的污染水平;PAEs浓度较高的区域主要分布于石化企业和港口周边,主要企业的PAEs年排放量为0.48~191 kg,排放量与企业类型密切相关;两个石化基地周边人群经呼吸途径暴露于PAEs的风险均远低于风险阈值;用途和理化性质相似以及在工业品中共存是大气颗粒物中PAEs单体之间呈现良好相关关系的主要原因;温度、相对湿度和风速是影响大气PAEs浓度的重要气象因素。研究结果为进一步认识石化企业周边大气污染状况和潜在风险提供了依据。

基于TCN-LSTM-QR的地表水水质预测模型

随着时间推移,地表水的营养元素含量不断增加,这已成为一个严重的水环境挑战。本文提出了一种新的方法来监测国家地表水水质,该方法基于时间卷积神经网络和长短期记忆神经网络,可以更好地分析历史监测数据,并将总磷和总氮作为导致富营养化的重要指标。通过LSTM和分位数回归技术,我们可以有效地预测地表水的水质。实验结果表明,所提出的模型不仅有高精度的点预测结果,还可获得某一置信水平的区间预测结果。

我国典型制药厂污染场地中抗生素的污染特征及生态风险

为了解制药厂污染场地中抗生素的污染特征和生态风险,选取南、北方两个典型抗生素制药厂,采集表层土、土壤柱、工艺水、地下水和药渣等样品,采用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱技术对87种常见抗生素进行定量分析.结果显示,所有类型样品中共检出5类31种抗生素,各采样点总抗生素在表层土、土壤柱、药渣中的含量最大值以及工艺水、地下水中的浓度最大值分别为420 ng·g^(-1)、595 ng·g^(-1)、139 ng·g^(-1)以及1151 ng·L^(-1)、6.65 ng·L^(-1);大部分抗生素赋存于表层土,随土壤柱深度呈现向下递减规律.生态风险评价表明,磺胺二甲嘧啶、磺胺喹喔啉、四环素、氯四环素和D-山梨醇等存在较高风险.提高制药废水中抗生素去除效率,预防生产车间泄漏,是控制制药厂抗生素向场地内及周边环境污染的有效手段.

基于PSOGA-WNN的废水处理系统软测量研究

为精确预测水质参数中SS_(eff)(出水SS)含量和COD_(eff)(出水COD)浓度,进一步完善水质预警机制,提出PSOGA-WNN的造纸废水出水水质软测量模型,以获取到的主要水质技术参数:COD_(inf)(进水COD)、Q(进水流量)、pH(进水pH)、SS_(inf)(进水SS)、T(进水温度)、DO(进水溶解氧)、COD_(eff)、SS_(eff)用于预测废水处理厂的废水质量。其中,将PSOGA-WNN的预测结果与PSO-WNN、GA-WNN以及PSOGA-BP的神经网络进行了比较。结果表明PSOGA-WNN神经网络的预测精度最高,这说明基于遗传算法和粒子群算法的PSOGA混合参数优化算法在优化模型预测精度方面具有明显的优越性,WNN神经网络在拟合程度以及误差精度上相比BP神经网络具有一定的优势,是有效的模拟预测手段。

硫化螯合秸秆纤维吸附水体中Cd(II)行为的DFT计算

针对硫化秸秆纤维材料(TMCS)的定量吸附机理进行扩展性研究.结果表明:前线轨道与量子化学反应活性指数显示TMCS的6226分子结构与其他可能的分子结构相比,具有最强的亲核能力,被判定是最主要的吸附结构.在该结构中,通过对Fukui函数、静电势、Mulliken电荷和吸附能的计算,表明-C(NH_(2))=S中的S原子和-N-/=N—H中的N原子在吸附Cd(II)过程中起主要作用.文章从多角度定量阐述了螯合纤维吸附理论的研究,对纤维的修饰设计具有指导意义.

城市大气细颗粒物中烃类污染物的污染特征、来源及影响因素研究

正构烷烃、霍烷和甾烷是大气细颗粒物(PM_(2.5))中常见的烃类污染物。然而,这类污染物在城市不同区域的污染特征及其与人类活动之间的关联仍缺乏认识,环境因子对其大气浓度的影响还有待探明。本项目以大城市广州为研究区域,对PM_(2.5)中两类烃类污染物进行分析。结果发现,广州这两类烃类污染物的浓度(正构烷烃:1.75~126 ng/m^(3),霍烷和甾烷:0.077~3.35 ng/m^(3))整体低于我国其他城市;正构烷烃浓度在工业活动相对较为密集的城区较高;石化企业的生产活动对霍烷和甾烷具有潜在的排放贡献。正构烷烃特征指标显示,植物源是PM_(2.5)中该类污染物重要的来源;在市政和工业活动密集的采样点,人为源的影响更为显著。源解析模型也证实,植物源对城区正构烷烃的排放贡献达38.1%,高于生物质燃烧和机动车尾气等排放源。夏季,机动车尾气对霍烷和甾烷的排放贡献明显增加;该类污染物在其他季节主要源于煤燃烧。温度和风速是影响这两类烃类污染物大气浓度最重要的环境因子,与污染物浓度呈负相关;环境因子对正构烷烃浓度的影响与其同系物的碳数有关。

南沙区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

从全球地表覆盖数据(GlobeLand30)中获取南沙区30 m空间分辨率的多光谱影像,采用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵和重心迁移模型测算了南沙区2010、2020年各类土地的时空变化;基于当量因子法,修正了社会经济因子调整系数和生物量因子调整系数,构建了南沙区生态系统服务价值评估模型,并探讨了在土地利用格局的变化下,南沙区生态系统服务价值的变化特征。研究结果表明:(1)2010—2020年,南沙区土地利用格局变化明显,除建设用地和湿地的面积得到增长外,其他各类用地面积均有不同程度的减少,其中耕地面积减少最多,建设用地面积增加最多。(2)在空间分布上,南沙区耕地、林地与草地的布局呈现明显的碎片化,而建设用地的扩张较为集聚。(3)2010—2020年,南沙区生态系统服务价值减少234.59亿元。建设用地占用城镇周边的耕地及围海填地是导致生态系统服务价值减少的重要因素,其中,围海填地导致水体和海域大面积减少,是造成生态系统服务价值减少的主要原因。值得注意的是,湿地面积的增加在一定程度上缓解了生态系统服务价值的降低。因此,为保障南沙区生态系统服务价值的稳定,应及时对湿地采取保护措施、控制建设用地的扩张规模、稳定林地及耕地的生态系统服务功能。

氯咪巴唑在臭氧降解过程中的影响因素及其降解产物

唑类抗真菌剂广泛应用于药物和个人护理品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)中,常规污水处理工艺难以将其有效去除.大量唑类抗真菌剂排入受纳环境后会对生态系统造成一系列负面影响.为了解唑类抗真菌剂的臭氧氧化降解过程和机理,以氯咪巴唑(climbazole,CZ)为例,通过设置不同条件的对比试验,系统研究CZ在臭氧氧化过程中的影响因素及其去除规律,同时采用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用仪UPLC-Q/TOF对其降解产物进行鉴定.影响因素试验结果表明:①CZ起始浓度由1.0 mg/L增至4.0 mg/L时,臭氧氧化20 min下CZ的降解率从99.1%降至69.3%;②反应体系起始pH由5.0升至9.0时,CZ臭氧降解半衰期由1.38 min延长至7.18 min;③臭氧流速由0.1 L/min增至0.4 L/min时,臭氧氧化20 min时CZ的降解率从66.5%提至99.4%,但臭氧流速超过0.3 L/min以后,CZ降解率的增幅较小;④自然水体及其高浓度共存组分(碳酸氢根和腐殖酸)均会明显抑制CZ的臭氧氧化反应速率,CZ降解半衰期大多数超过6 min(空白对照组为1.99 min).因此,在臭氧氧化降解新兴有机污染物或对臭氧氧化工艺进行优化时,应充分考虑起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况等对处理效果的影响.产物鉴定结果表明:臭氧氧化反应可将CZ碎裂重组形成两个主要降解产物——TP269和TP297,二者的产率分别为11.45%和8.90%.研究显示,起始污染负荷、pH、臭氧流速、水体水质状况均会明显影响CZ的臭氧降解效果;两个CZ臭氧降解产物的产率虽不高,但其毒性有待进一步研究.

天然沸石对水中左氧氟沙星的吸附及其影响因素

以天然沸石(NZ)作为去除水中左氧氟沙星(LEV)的吸附剂,通过静态吸附实验结合XRD、FT-IR和XRF等表征手段,针对NZ的结构及其对LEV的吸附效果、吸附机理进行探讨,并研究环境因素(包括腐殖酸和氨氮等)对吸附效果的影响.结果表明:XRD分析揭示了所用的NZ为斜发沸石;在LEV初始质量浓度为20 mg/L时,吸附达到饱和,最佳pH为6.5,吸附过程符合Langmuir模型,最大吸附容量为23.65 mg/g;吸附机理是离子交换和氢键作用;腐殖酸和氨氮的存在均使LEV的吸附量显著下降,推测主要是位点竞争和静电竞争抑制了NZ对LEV的吸附.

基于改进粒子群算法优化BP神经网络的废水处理软测量模型

针对废水处理过程BP神经网络软测量模型受处理过程非线性特征影响,存在收敛速度慢、陷入局部极小点等问题,用改进的粒子群算法(PSO)优化BP神经网络,建立废水处理过程中出水化学需氧量(COD_(eff))与出水固体悬浮物(SSeff)的软测量模型(PSO-BP模型),并与基于遗传算法-BP神经网络算法的模型(GA-BP模型)及BP模型的预测效果进行对比.研究结果表明:采用PSO-BP模型预测COD_(eff)时,均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)分别为3.9955、0.6401,而用于预测SSeff时,RMSE、R^(2)分别为0.6503、0.6811;相比BP模型和GA-BP模型,PSO-BP模型对COD_(eff)的预测性能分别提高了4.49%、0.44%,对SSeff的预测性能分别提高了40.11%、24.77%.

改性猪粪制生物炭活化过硫酸盐(PS)去除罗丹明B

为了探究生物炭活化过硫酸盐(PS)去除罗丹明B(RhB)的效能,实验以猪粪为原料,采用限氧热解法(700℃)制备生物炭并进行酸碱改性,通过扫描电镜(SEM),比表面积分析仪(BET),傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行了表征分析,同时探究了生物炭吸附RhB的机理以及作为催化剂活化PS脱色RhB的最佳体系,影响因素和反应机制。结果表明,改性后生物炭的比表面积,总孔体积显著增加,含有丰富的含氧官能团;生物炭吸附RhB的过程受表面吸附和颗粒内扩散共同控制,更符合二级动力学,是一种化学吸附过程;体系“SBC(硫酸改性生物炭)+PS”脱色RhB的效果最优,酸性条件更有利于反应进行,RhB去除率随着生物炭和PS投加量的增大而增大;SBC重复利用效能良好,可以作为活化PS的有效催化剂,体系“SBC+PS”中可能同时存在自由基和非自由基两种机制协同降解RhB。综上,本研究致力于探索一种低成本的废水处理方案,以期达到以废治废的目的。

菌株Pseudomonas.BTs降解转化3种苯并三唑类化合物

在好氧条件下分离获得一株苯并三唑类化合物(Benzotriazoles,BTs)降解菌,通过16S rDNA测序和数据库比对分析显示与Pseudomonas.taiwanensis BCRC 17751同源性最高,并将该菌株命名为Pseudomo nas.BTs.该菌株在外加碳源存在时能够以不同的速率降解3种典型BTs(苯并三唑,BTri;5-甲基苯并三唑,5-TTri;5-氯-苯并三唑,CBT),但无法以BTs为唯一碳源.测试了Pseudomonas.BTs利用11种外加碳源作为生长基质共代谢BTs的效果.结果表明:外加碳源投加质量比(m C∶m BTs)=1000∶1时比100∶1的情况更有利于BTs的共代谢.在11种外碳源中,葡萄糖、谷氨酸钠和乙醇最有利于Pseudomonas.BTs共代谢BTs,而当以苯酚、麦芽糖、淀粉作为外碳源时,BTs的共代谢完全没有发生.利用超高效液相色谱与四极杆飞行时间高分辨率质谱联用技术鉴定了Pseudomonas.BTs转化BTri、5-TTri和CBT的产物.结果表明:3种BTs化合物具有相对一致的转化路径,包括异构化、甲基化、甲氧基化以及其它官能团的加成反应.多数产物为首次被发现.研究结果可以为探索微生物转化BTs的机理、优化去除BTs的研究提供参考.