金属有机骨架材料MIL-101及其改性材料去除环境污染物的研究进展

目前我国水环境以及空气面临着严峻的污染形势,许多危害人身体健康的污染物亟待治理。金属有机骨架作为目前新兴的多孔材料,具有高孔隙率、高比表面积、结构可调性以及不饱和金属位点等特点。这使得金属有机骨架材料具有一定的环境污染物去除能力。围绕对苯二甲酸铬金属有机骨架材料(MIL-101)及其功能化修饰的改性材料的结构信息展开,总结了材料的主要合成方法,对功能化修饰的方法和原理进行分析,重点分析了这种材料在环境污染物去除等方面的应用研究进展,包括它在重金属离子、农药、抗生素、有机染料、碘离子等污染物的吸附处理领域的应用,以及在污染物的监测和环境风险预警方面的应用潜力。指出了材料在制备成本、反复利用次数、污染物后续处理等方面仍然存在的问题。

平衡分配法在土壤环境质量基准推导中的相关问题研究

为了促进土壤环境质量标准的修订进程,势必要全面系统地开展土壤环境质量基准的研究工作。理论上,水、土之间是一个相互联系、互相依赖和关系密切的系统;同时,水生态毒理及其质量基准研究起步早,研究方法相对成熟。因此,从水质基准来推导土壤环境质量基准具有一定的科学依据与实践意义。本文首先从土-水系统中污染物分布的影响因素及其环境行为两方面简要阐述污染物在土-水系统中的分布规律;然后,扼要介绍了平衡分配(Eq P)理论及其在环境质量基准研究中的应用;之后,从Eq P方法的不确定性、毒理数据选用的争议性、Koc的局限性和分配系数的确定方法选择性等方面,探讨了平衡分配法在土壤环境质量基准研究中应用的瓶颈问题;最后,对此项研究进行了总结与展望。

多氯联苯(PCBs)污染土壤的生物修复

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物(POPs),因氯原子取代位置和数量的不同共有209种同系物。近年来,土壤中的PCBs污染问题已引起人们的广泛关注。由于PCBs具有高分子稳定性、低水溶性和颗粒相高吸附势,土壤基质中PCBs的去除极其困难。此外,PCBs的高憎水性和亲脂性使之易于在动物体脂肪组织和母乳富集。生物修复技术是指利用生物有机体(绿色植物、微生物和动物)的作用将环境中污染物转化为无害或低毒产物的过程。生物修复技术具有成本低、高效和环境安全等特征,被认为是可替代传统的土壤污染修复技术的最佳选择之一。因此,通过综述国内外土壤PCBs污染现状和健康效应,以及土壤PCBs污染的生物修复最新研究进展和相关修复机理,对微生物修复、植物修复和蚯蚓修复目前存在的问题和后续研究方向进行了讨论及展望,以期为今后生物修复PCBs污染土壤提供有益参考。

常见水生植物对富营养化和重金属复合污染水体的修复效果研究

选取大沽排污河原位生态修复工程现场的6种修复植物旱生美人蕉、水生美人蕉、旱伞草、鸢尾、马蔺、菖蒲为研究对象,通过温室培养试验研究了这6种植物对水中氮磷和重金属Cd、Pb复合污染的修复效果。试验结果表明,所选6种植物在复合污染水体中对营养物质和重金属Cd、Pb均表现出较好的修复效果。经50 d修复后,各植物对总氮TN的去除率为53.90%～94.75%,对总磷TP的去除率为46.76%～85.10%;对Cd的去除率达到90.39%～99.47%。其中,菖蒲、鸢尾、马蔺对总氮的修复能力较好;鸢尾、美人蕉和马蔺对氨氮的修复效果较好;而旱伞草、美人蕉和马蔺对总磷的修复能力最强。所有修复植物对Cd和Pb的富集系数都远远大于1,对Cd、Pb表现出很强的富集能力,可作为Cd、Pb超富集植物来修复水体中的重金属Cd、Pb污染。

电子垃圾拆解区土壤污染与生物修复技术

近年来,随着经济和技术的快速发展,电子垃圾的产生量日益增加,已成为全球增速最快的固体废物流之一。由于电子垃圾的不当拆解,大量的重金属和持久性有机污染物(POPs)进入环境,从而对当地居民尤其是儿童的健康构成潜在威胁。生物修复技术是指利用生物有机体(绿色植物、微生物和酶类)的作用将环境中污染物转化为危害或低毒产物的过程。生物修复技术具有成本低、高效和环境安全等特征,被认为是可替代传统的土壤污染修复技术的最佳选择。因此,文章综述了电子垃圾拆解区土壤污染现状及其生物修复技术的最新研究进展,以期为今后电子垃圾污染土壤的修复提供有益参考。最后,文章对今后电子垃圾拆解区土壤污染的生物修复研究做了进一步讨论与展望。

盐土植物提取修复重金属污染盐土研究进展

土壤盐渍化和重金属污染已成为世界性的环境问题,世界众多地区同时受到高浓度可溶性盐和重金属污染,其对人体健康构成严重威胁,盐土的重金属污染问题引起人们的广泛关注。与甜土植物相比,盐土植物可在含有高浓度Na+和Cl-的盐土中生存甚至旺盛生长,因此更利于植物修复盐土重金属污染。近年来,国内外众多学者相继开展了盐土植物修复重金属污染盐土的研究,一系列重要研究成果被报道,鉴于有关盐土植物提取修复重金属污染盐土的综述尚罕见报道,综述了盐土植物对盐和重金属胁迫的耐性机理、植物提取修复潜力及其影响因素的最新研究进展,并对盐土植物提取修复的可行性、植物修复效率、局限性和挑战进行了深入讨论,对未来研究方向进行了展望。以期为今后盐土植物提取修复盐土重金属污染提供有益参考。

功能纳米材料在重金属污染水体修复中的应用研究进展

重金属污染对水体生态和人体健康会造成严重危害,通过纳米材料来去除重金属是一个简单便捷的方法,受到了广泛的关注以及研究。本文主要综述了纳米零价铁、铁氧化物、硫化铁、碳纳米管、石墨烯、锰氧化物、铝氧化物、二氧化钛、聚合物纳米材料和壳聚糖纳米材料等几种纳米材料对水中重金属污染修复研究进展。对它们去除重金属的机理也进行了探讨,纳米材料对重金属的去除机理主要包括物理吸附、化学吸附、氧化还原、光催化还原以及共沉淀等。并通过表格的形式对它们的优缺点、机理以及改进方法进行了总结归纳。同时,本文对影响重金属去除的几个因素(溶液pH值、重金属浓度、吸附时间、温度、纳米材料性能、离子强度以及共离子影响)进行了归纳总结。最后,对未来纳米材料在修复重金属方面的研究进行了展望。

纳米材料在有机污染土壤修复中的应用与展望

工农业发展过程中排放入土壤中的高毒性有机污染物可以通过食物链进入人体,并产生富集作用,对人体存在致突变、致畸和致癌的潜在危害。近几年,纳米材料因其巨大的比表面积和良好的催化反应活性逐渐成为有机污染土壤修复的研究热点。通过对金属类纳米材料及其改性技术、碳基纳米材料和聚合类纳米材料等典型纳米材料在有机污染土壤修复中研究进展的综述,对纳米材料在土壤介质中能够发挥实用性所需的性质予以归纳总结,并对未来纳米材料的合成及应用进行了展望,以期为修复有机污染土壤的相关纳米材料研究提供参考。

非点源污染研究进展及趋势分析

利用主要数据库检索了最近10a(1998—2007)非点源污染研究的相关文献,分析了国内外研究论文数量的变化趋势。结果表明,国内外关于非点源污染的研究呈逐年增加的趋势,特别是中文文献在2000年以后增加明显。针对非点源污染研究的三个主要方面——调查评价、模型研究和防治技术的研究进展进行了逐项分析。对国内外非点源污染研究的侧重点和深度进行了比较,分析了我国非点源污染研究的不足,展望了未来非点源污染研究的发展趋势。

微生物降解石油污染物机制研究进展

石油污染是当前紧迫的水环境问题,研究石油污染物降解机制有助于探索石油污染修复技术路径。重点介绍了微生物降解石油污染物过程中的微生物种类、降解机制和反应机理,即具有代表性的细菌、真菌和藻类,石油烃的有氧降解(链烷烃、环烷烃和芳香烃)和厌氧降解(脱氢羟基化、延胡索酸盐加成)。并对微生物降解石油组分的影响因素进行了讨论,具体包括:烃类结构(支链多结构越复杂,越难降解)、微生物种类(混合菌的生化降解能力更强)、环境因子(pH、温度、盐度、含氧量和营养物质),进一步指出了生物修复技术应用于石油污染修复治理研究中的优缺点。此外,还对现有微生物降解技术的应用做了简要概述,归纳总结现有研究中存在的问题,尝试性的提出了今后生物降解石油污染物的研究重点,即生物降解石油的机制还需进一步明确,并重点分析了生物电化学方法在降解去除石油污染物方面可行性。综述石油烃生物降解机制和反应机理,以期为生物修复水体石油污染提供参考和借鉴作用。

污染土壤中主要石油降解基因AlkB和Nah定量检测方法的建立和应用

建立了SYBR Green I实时荧光定量聚合酶链式反应(Real Time-qPCR)检测油田污染土壤中烷烃降解基因AlkB和萘降解基因Nah的方法。比对相关降解石油菌株的GenBank序列,设计合成针对烷烃和萘降解基因扩增引物AlkBf/AlkBr和Nahf/Nahr。将纯化的常规PCR胶回收产物与pEASY-T1载体连接,转化到感受态细胞培养。提取并梯度稀释阳性克隆质粒,构建Real Time-qPCR标准测定曲线。25μL扩增体系最佳反应条件:前后引物终浓度为0.2μmol/L,12.5μL 2×TransStart Top Green qPCR SuperMix,AlkB和Nah基因最适退火温度分别为50℃和57℃。Real Time-qPCR技术显示出很高的灵敏性和重复性,比传统PCR技术灵敏度高100倍。对采集于某油田3个功能区的14土壤样品中AlkB定量检测显示,石油污染严重的采油区含有最高的AlkB拷贝数,污染较轻的生活区AlkB拷贝数最少;Nah基因分布均匀。

水体中石油污染土壤对鲫鱼及其肝脏抗氧化系统的毒性效应

在室内模拟条件下,研究了水体中不同浓度石油污染土壤暴露20d对鲫鱼(Carassius auratus)幼体死亡率和肝脏抗氧化系统的影响.结果表明,鲫鱼死亡率随其暴露浓度的变化明显分为3个部分:低浓度(0.5～5.0g·L-1)摄食死亡,中等浓度(5.0～25.0g·L-1)吸收死亡,高浓度(25.0～50.0g·L-1)胁迫死亡.1.0g·L-1浓度组死亡率最高,死亡速率最快;50.0g·L-1浓度组在暴露后期死亡速率迅速升高.鲫鱼肝脏中谷胱甘肽硫转移酶(GST)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性可被显著诱导,具体表现为:在所设浓度范围内,幼体鲫鱼肝脏GST活性均受到显著激活,0.5g·L-1浓度下,GST活性被最大程度诱导,达到对照组的606%;SOD活性先升高后降低,10.0g·L-1时酶活性最强,50.0g·L-1浓度下活性被显著抑制;CAT活性于0.5g·L-1就被显著诱导,2.5g·L-1浓度是对照组的4.86倍.可以认为,鲫鱼肝脏SOD和CAT,尤其GST活性对水体中石油污染土壤较敏感,均可作为水生生态系统中石油污染存在的早期检测指标.

典型大环内酯类抗生素污染物生物电化学降解研究

对利用单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)降解水中红霉素(ERY)进行了研究。结果表明,ERY的加入使MFC阳极上的产电菌活性受到抑制,ERY浓度越大,对产电菌抑制性越强。当ERY质量浓度为30 mg/L时,MFC最大功率密度为400 mW/m^2,ERY降解率为(83.21±1.4)%,COD去除率为(84.91±2.1)%。加入ERY后,阳极微生物群落发生改变,但主要物种相同且数量较大,厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)这3类产电菌门为微生物燃料电池的性能发挥了重要作用。

有机污染物作为生物电化学系统电子供体研究进展

有机废水成分复杂,处理成本高,是污水处理研究领域的难题。不同于常规废水生化处理法,以有机污染物作为电子供体为特征的生物电化学系统能够有效降解有机污染物,同时回收有机污染物化学键中的化学能,实现废水能源化处理。综述了有机污染物作为生物电化学系统电子供体的研究进展,电子供体包括常规有机污染物、有毒有机污染物和新型污染物,并对其不足与发展前景进行了分析。

松花江流域营养盐的空间分布及污染等级评价

应用综合污染指数法,结合2013—2014年对松花江流域进行水生态野外全面调查的结果,将流域内历时2年所调查的122个采样点的营养盐分为5个等级进行评价,分析流域内营养盐的污染状况及空间分布。结果表明:松花江流域营养盐评价等级(极好、好、一般、差和极差)的比例分别为10.66%、15.57%、20.49%、28.69%和24.59%,支流的评价结果明显好于干流;各子流域的营养盐污染程度排序为松花江干流>第二松花江>牡丹江>嫩江。研究区内土地利用类型与营养盐评价结果关系密切,尤其是农业非点源污染对流域含氮营养盐的影响较为显著。

水环境中微小细菌的分布及生态作用研究进展

由于微生物本身的生理特性及现有检测方法的限制,自然界中大部分细菌不能被传统微生物工具所观察,这类微小细菌被称之为"看不见的主体(Unseen majority,USM)",在大多数天然水环境中营养物浓度较低,微小细菌(USM)占有主导优势,具有重要的生态作用。但是,微小细菌对传统富营养培养基比较敏感,且生物体积微小(小于0.1μm3),难以被传统培养基所检测分离,人们对其认识仍然很局限。总结关于微小细菌的一些特性概念,概括微小细菌的检测和培养方法及在水环境中的分布情况,进一步讨论其生态作用及应用,最后对微小细菌的生理及其在水质评价中的应用等方面进行展望。

天津地区不同土地利用方式对土壤微生物群落的影响

实验通过基于现代分子生物方法的变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术比较分析了天津地区农业和工业两种类型用地土壤中微生物多样性及群落结构动态.结果表明:工业用地土壤中微生物Shannon-Weaver多样性(p<0.05)和均匀度(p=0.005)低于农业用地,在外源物质的输入和生态系统的耗散结构作用下,工业污染用地土壤表现出较高的微生物相对含量和群落组织能力,促进了特异优势菌形成,通过微生物资源管理可以将其应用于生态污染修复.同时,研究也发现土壤中真菌(41.7%±5.9%)的群落动态要高于细菌(32.7%±3.1%)(p<0.01),这表明真菌在评价土壤质量状况时更具潜力.

微塑料在肠道的蓄积毒性及其生态危害研究进展

微塑料是一种潜在的持久性有机污染物,其污染已成为全球关注的环境问题,是近年来的研究热点.微塑料被生物体摄入体内后,可通过食物链污染各个营养级,最终威胁人类健康.肠道作为微塑料主要存在的场所和进入循环系统的通道,其与微塑料的关系对理解微塑料的健康风险具有重要意义.该文梳理了近几年有关微塑料在肠道蓄积以及对肠道和肠道菌群影响的研究报告,以期更好地理解微塑料对生态系统和人体健康的风险.

镉污染土壤的植物修复研究进展与展望

近年来,重金属镉(Cd)及其复合污染问题越来越受到人们的关注。Cd污染土壤的植物修复技术因其具有治理成本的低廉性、环境美学的兼容性和治理过程的原位性等优势,随之成为具有广泛应用前景的技术。本文概述了Cd超积累植物的筛选及耐性机理与修复潜力的评价等方面的国内外进展,总结了Cd-重金属复合污染土壤、Cd-有机物复合污染土壤的植物修复相关的重要工作,着重评述了Cd复合污染土壤的化学强化、农业生态强化及其它方法的研发现状,展望了这一领域今后的重点研究内容和重要发展方向。

镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力

针对土壤重金属-持久性有机物复合污染日益严重的现象,本研究以镉(Cd)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氯代二苯并呋喃(OCDF)为典型的重金属和持久性有机污染物,选取紫茉莉为修复植物,通过温室盆栽实验研究Cd-OCDF复合污染土壤中植物的耐性以及有机物对植物提取土壤中Cd能力的影响.结果表明种植3个月期间,紫茉莉在Cd浓度≤200 mg·kg-1的复合污染土壤中具有较强的耐性,株高和生物量降低有限;与Cd单一污染相比,OCDF对紫茉莉株高、根部生物量无显著影响,Cd浓度200 mg·kg-1,OCDF浓度500μg·kg-1时,OCDF存在使紫茉莉地上生物量降低22.19%,其它处理组,OCDF对紫茉莉地上生物量无显著抑制作用,反而某些处理组增加紫茉莉地上生物量.Cd-OCDF复合污染效应与Cd单一污染相比,Cd浓度为200 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,紫茉莉根部Cd积累量降低了34.44%,Cd浓度为400 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,根部和叶部Cd积累量分别降低了7.93%和18.09%;其它处理组,OCDF不同程度地提高了紫茉莉根、茎、叶提取和积累土壤中Cd的能力.可见,用紫茉莉修复高浓度Cd-OCDF复合污染土壤中的Cd具有实践上的可行性.