制浆造纸废水处理技术研究进展及思考

本文首先简要回顾了制浆造纸废水的特点及其对环境的影响,深入讨论了制浆造纸废水处理的传统技术和最新研究成果,随后总结分析了多种技术联合处理制浆造纸废水的优点及潜力,最后提出制浆造纸废水高效耦合处理新技术,并对未来的发展方向进行了展望,以期为高效低耗制浆造纸废水处理技术的实际应用提供一定的参考。

土壤中金属硫化物的来源及迁移转化研究进展

金属硫化物在土壤中的存在及其迁移转化过程对环境质量、生态安全和人类健康构成了潜在威胁。这些化合物主要来源于自然过程(如岩石风化、地质活动和微生物作用)及人为活动(包括矿产开采、工业生产和农业活动),其在土壤中的迁移转化受多重因素影响,如土壤的物理化学属性、气候条件及微生物活动,这些因素共同决定了金属硫化物的生物可利用性和毒性。未来研究应深入探索金属硫化物的微观交互机制及环境变化下的长期效应,并通过跨学科研究为土壤中金属硫化物污染提供有效解决策略。

微生物燃料电池处理抗生素的研究进展

随着抗生素在生物医疗领域的广泛应用,有效处理含有抗生素的废水成为亟待解决的环境问题。利用微生物燃料电池(MFC)降解抗生素,清除抗性基因是一种可高效处理底物同时回收能量的新型生物电化学技术。全面介绍和汇总了近年来国内外报道的广泛应用的抗生素类型,并根据其作用机理进行分类对比,分析不同作用机理类型的抗生素对MFC性能的影响。对驯化出具有广谱抗性的阳极生物膜以适应医疗废水中不同出水的冲击,实现连续用电自给自足的稳定化运行的MFC系统进行了展望。

氨氧化共代谢强化去除药物类污染物研究进展

综述了利用氨氧化共代谢强化去除药物类污染物的研究现状,介绍了相关的微生物及其功能性酶对不同目标污染物的转化能力与转化机理,并分析了一些重要的影响因素及相应的控制策略。结果表明,与生长代谢途径相比,氨氧化共代谢在去除高毒性或难降解药物类污染物时具有明显优势。在合适的范围内,多种药物的降解速率与氨氮负荷呈正相关;当氨氧化受到抑制时,多种药物的去除率出现了不同程度的下降。同时也有研究发现某些共代谢产物具有比母体化合物更强的生态毒性或持久性。在工程应用中,氨氧化共代谢对药物类污染物的降解能力受多种因素的影响,如废水水质、工艺条件和微生物种群等。后续研究应关注药物代谢中间产物的生态风险评估,以及通过优化处理工艺和运行参数实现氨氮和药物污染物的同步高效去除。

金属有机超分子结构的研究进展

金属有机超分子是一类由金属离子和有机配体通过金属-配体配位作用组成的配合物,具有较高的结构复杂性和功能多样性,并广泛应用于化学、生物学等领域。本文对金属有机超分子的研究进展进行了综述,介绍了配体结构设计、自组装方法以及特殊性质方面的研究。在结构设计介绍了目前常用于设计配体的基团,包括单吡啶、联吡啶及三联吡啶等。在自组装方法主要概述了单金属一锅法自组装、多金属自组装、多组分自组装和特殊结构分子结的自组装的最新研究。最后,本文提出了金属有机超分子结构的发展方向与展望,以期推动这一领域的发展。

氮添加对芦苇根系分泌及土壤硝化作用的影响

为探究人类活动引起的氮输入对植物根系分泌物释放及土壤硝化过程的影响,采集黄河三角洲芦苇湿地的土壤和幼苗进行加富培养实验,对根系分泌物释放、硝化速率及相关理化指标进行了测定和分析.结果发现,不同形态含氮营养物质添加对芦苇湿地土壤的理化因子具有不同影响,其中NH_(4)Cl对土壤微生物量碳、氮和NH_(4)^(+)-N含量的促进作用最显著,KNO_(3)添加能显著提高土壤NO_(3)^(-)-N含量,而芦苇凋落物对土壤有机碳和总氮的促进作用较强.在根际区和非根际区,氨氧化速率(V_a)平均值分别为(5.16±1.37)和(3.62±0.80)μmol/(kg·d),与NH_(4)^(+)-N含量均呈显著正相关,而亚硝酸盐氧化速率(V_(n))平均值为(6.01±1.42)和(4.45±1.08)μmol/(kg·d),与土壤NO_(3)^(-)-N呈显著正相关.土壤SOC和TN与V_(a)均呈显著正相关,主要与有机质的矿化作用为氨氧化过程提供反应底物有关.其中,氮平衡指数在有机氮添加组显著高于其余组可间接证明有机质对矿化过程的促进作用.与对照组相比,不同外源氮均能促进芦苇根系对总酸、总糖和氨基酸的分泌,其平均释放速率分别为(169.75±31.83),(116.72±21.76)和(9.52±3.31)μg/(g·d),而对酚类和类黄酮却表现出显著抑制或无明显作用.根系分泌的酚类物质与V_(a)呈显著负相关关系,可能归因于酚类物质对氨氧化细菌的选择性抑制.而氨基酸与V_(a)和V_(n)均呈显著正相关,氨基酸可为硝化细菌代谢提供能量和营养物质,从而促进了硝化过程的进行.总体上,营养物质添加一方面直接改变了土壤的理化性质,为硝化细菌提供了适合的生长环境;另一方面,营养物质添加能刺激芦苇根系分泌物的释放,使土壤中的营养及活性物质含量增加,促进硝化过程的进行.

粤北喀斯特地区不同年龄油茶林土壤细菌群落动态变化特征

[目的]明确油茶种植年限对喀斯特地区土壤微生物群落的影响。[方法]以乐昌市富树山油茶种植基地分别种植了2、3和7年的油茶林土壤为研究对象,利用高通量测序技术和分子生态网络的分析方法对土壤细菌群落进行研究。[结果]油茶种植年限的增加会导致土壤中铵态氮和总氮的积累,虽然不会显著改变土壤中细菌群落的生物多样性,但会导致土壤细菌群落结构的改变。同时发现土壤水分是影响2、3年龄油茶林土壤细菌群落的关键环境因子,而种植7年油茶林的土壤细菌群落主要受pH的影响。此外,相比种植2~3年的油茶林,种植7年的油茶林土壤细菌类群之间的联系更为紧密,但同时出现了细菌网络模块化的缺失和关键物种的演变的现象。[结论]本研究揭示了粤北石漠化地区不同种植年限油茶纯林的土壤细菌群落动态变化特征,为维持油茶林土壤生态系统功能的实践管理提供了理论依据。

喀斯特不同植被类型土壤细菌群落与功能特征

为探讨不同植被类型对喀斯特地区土壤微生物的影响,进一步研究植被恢复对喀斯特地区土壤生态系统功能的影响。以粤北地区典型植被类型(针叶林、阔叶林和天然草地)土壤为研究对象,对不同植被类型土壤的理化性质和细菌群落结构与功能进行研究,分析粤北喀斯特山区中不同植被类型土壤的理化性质、细菌群落多样性和功能组成的差异。结果显示:在细菌群落多样性方面,除了针叶林的均匀度和系统发育多样性水平较低,其他无显著差异。土壤细菌的群落组成在不同植被类型中具有显著差异,土壤理化参数如pH值、含水率、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷和有机质对土壤细菌群落组成有显著影响。草地土壤的pH值接近中性,且显著高于针叶林和阔叶林土壤,草地土壤的氮、磷、有机质含量也更高。根据原核生物分类单元功能注释功能预测结果,不同植被类型土壤中,化能异养表达量最高,氮循环相关的功能中固氮功能表达量较高,且在不同植被类型土壤中产生了显著差异,总氮、总磷、p H值和土壤含水率是导致这一差异的主要环境因子。综上,喀斯特地区的植被恢复以及林-草之间的生态演替可能会影响土壤细菌群落结构与潜在功能,进而影响土壤生态系统功能。

铜活化亚硫酸盐自氧化体系在水处理中的应用

过渡金属活化亚硫酸盐自氧化体系是近年提出的一种新型高级氧化技术。本文以过渡金属中常见的铜为例,概述铜活化亚硫酸盐自氧化体系在水处理领域中的应用效果和作用机制。铜活化亚硫酸盐自氧化体系在有机污染物降解、砷去除及消毒等领域均取得了良好的效果,其作用的主要活性物质是SO_(4)^(·-)。此外,本文还对铜活化亚硫酸盐自氧化体系在未来应用中存在的问题进行了总结和展望。

海洋亚硝酸盐氧化细菌的多样性分布及其生态功能研究进展

微生物介导的硝化过程是全球氮循环的一个重要环节,其中催化亚硝酸盐氧化过程的功能菌亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到越来越广泛的关注。目前已鉴定的NOB涵盖4个菌门,分属7个菌属。其中,亚硝化螺旋菌属(Nitrospira)由于多样性高、分布广泛成为近年来的研究热点。文章综述了NOB多样性组成、系统进化关系、生态分布特征以及亚硝酸盐氧化和自养固碳的过程机制,阐述了其在海洋碳氮生物地球化学循环中的功能,并展望了本领域的研究热点。

海洋生物体内砷含量及其形态研究进展

砷是一种强毒性化学物质,毒性不但与其在环境中的总量有关,更与其化学形态密切相关。砷在海洋环境中普遍存在,而海洋生物体内砷化合物的含量较高,是海洋环境中的“砷库”。本文结合国内外对海洋生物体内总砷及砷形态的分析,总结了国内外对各类海洋生物,包括海藻、海葵、多毛类、贝类、鱼类和其他高营养级海洋动物体内不同形态砷含量、累积和形态转化等研究概况和进展。针对目前研究工作和技术水平差异,建议我国应在检测技术、样品前处理、标准品制备、砷对生物体的健康效应等方面开展深入研究,以期揭示海洋生物对砷的累积规律、形态转化机制以及在人类体内代谢过程与危害性,为保护海洋生态环境、维护海洋食品安全提供科学依据。

海洋氨氧化古菌及其驱动的碳氮生物地球化学循环过程研究进展

氨氧化古菌(AOA)在海洋环境中分布广泛,是海洋水体中数量最为丰富的原核生物之一。AOA作为海洋中氨氧化作用的主导微生物,能在寡营养条件下通过化能自养的形式进行固碳,在海洋的碳、氮循环过程中发挥重要作用。AOA氨氧化过程驱动的化能自养固碳是深海内部重要能量来源,为研究深海内部有机碳输入与深海微生物群的有机碳需求之间的不平衡问题以及深海自养生物能量来源问题提供重要导向。本文对于海洋AOA的多样性分布、碳氮生物地球化学循环过程及其在海洋能量循环过程中的功能进行系统的综述,以期为本领域的研究提供借鉴。

卤氧化铋光催化剂的改性研究进展

卤氧化铋BiOX(X=Cl,Br,I)作为一种新型光催化剂,因其独特的层状结构和适合的禁带宽度,在可见光下表现出良好的光催化活性。本文主要对卤氧化铋催化剂的结构及其改性策略进行了综述。通过晶体结构和能带结构的设计合成,借助复合或掺杂改性,能进一步改善其光催化性能。最后指出,通过对制备方法、能带结构及其催化降解机理的深入研究,实现催化剂制备-结构-性能的可调控化,以拓展其应用领域是卤氧化铋光催化剂未来的研究方向。

改良IC反应器处理酒糟废水产甲烷的工程应用研究

高浓度米酒酒糟废水化学需氧量(COD)较高,营养物质丰富,处理难度较大。工程采用自制改良IC反应装置对米酒酒糟厌氧发酵以及甲烷产生情况的适应性进行研究。结果表明该装置对高浓度酒糟废水的COD去除率达40%~60%,所产沼气符合作为工业燃料的要求,并且沼气百分含量与进料酒糟COD、pH、温度以及氨氮浓度有关。该装置有良好的应用前景,试验结果可为高浓度酒糟废水的处理提供参考。

电芬顿体系C@Fe泡沫复合阴极制备及邻苯二甲酸二甲酯降解研究

阴极电芬顿体系可以高效降解有机污染物,阴极材料是其核心器件。本研究将酚醛树脂原位合成包覆于泡沫铁材料上经高温煅烧碳化。将其应用于电芬顿体系降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP),在施加恒电流80mA,曝气量100ml/min的最适条件下,120min内50mg/L DMP可完全降解,180min时TOC去除率90.54%,且循环使用3次稳定性良好。

深海冷泉古菌厌氧甲烷氧化研究进展

在富含甲烷水合物的海相冷泉沉积物中,古菌厌氧甲烷氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)越来越受到人们的重视。目前普遍认为, AOM是由嗜甲烷古菌和硫酸盐还原菌共同调节的生物地球化学过程。16S rRNA基因分析表明,包括AEME-1、AEME-2和AEME-3在内的多种甲烷古菌参与了AOM的过程,它们广泛分布于全球大洋海底缺氧带。AOM过程与全球环境变化密切相关,从深海底部冷泉区向上渗漏的甲烷气体,绝大部分在穿透缺氧带沉积层过程中被甲烷氧化古菌所消耗,有效减少了具有强烈温室效应的甲烷气体向大气的释放。对AOM生物地球化学过程的研究,在认识冷泉系统碳酸盐的形成机理、控制强温室气体甲烷从海底的渗漏和开发可燃冰新能源等方面具有重要意义。

6,6″-二(2,6-二甲氧基苯)-三联吡啶及其衍生物金属配位自组装的研究进展

过去几年里,6,6"-二(2,6-二甲氧基苯)-三联吡啶及其衍生物在多组分自组装过程中具有自识别能力强,能够有效抑制副产物的生成等特点,因此在精确构建多配体参与的金属配位超分子结构及功能研究方面具有独特优势.这种新型互补型配体的应用不仅丰富了三联吡啶金属配位超分子结构的研究内容,还展示了在发光材料、主客体化学、药物载体和限域催化等领域的广阔应用前景.基于此,本综述对基于6,6"-二(2,6-二甲氧基苯)-三联吡啶的衍生配体配位自组装研究中的最新进展进行了系统总结,并简要探讨了此领域目前所面临的发展机遇及挑战.

珠江口优势种鱼类肠道与水体中的微生物组成关系

为探讨河口鱼类肠道微生物与水环境中微生物的相互影响关系,选取了2019年冬季珠江口4种鱼类优势种凤鲚(Coilia mystus)、棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)、鳓(Ilisha elongata)和短吻鲾(Leiognathus brevirostris)为研究对象,利用16S rRNA基因的高通量测序技术分析了鱼类肠道和水环境中的微生物群落。结果表明:鱼类肠道和水环境之间微生物组成差异明显,而4种鱼类肠道微生物组成无显著差异。鱼类肠道微生物均以变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势类群,而水体微生物以变形菌门和放线菌门(Actinobacteria)为主;鱼类肠道中优势微生物属为Bacteroides、Romboutsia和Faecalibacterium等(相对丰度≥2%),而水环境中的微生物优势属为Candidatus_Actinomarina(相对丰度21.2%)。四种鱼类物种的肠道微生物分别与水环境微生物之间的共有OTUs组成存在差异,共有的OTUs数量占棘头梅童鱼肠道总OTUs数量的比例最高(18.8%),而共有OTUs数量在凤鲚中占比最低(9.7%);水体中高丰度的微生物Candidatus_Actinomarina很少在鱼类肠道中发现,而水环境中部分相对丰度较低的微生物在鱼类肠道中丰度较高。弧菌(Vibrio)、大肠埃希菌-志贺菌(Escherichia-Shigella)和寡养单胞菌(Stenotrophomonas)等致病菌是鱼类肠道微生物和水环境微生物中共有的主要类群之一。共现网络分析发现棘头梅童鱼肠道微生物与水环境微生物的网络关系最为简单,而鳓肠道微生物与水环境微生物的网络关系较为复杂。总体而言,河口鱼类宿主物种的差别能影响鱼类肠道和水体间的微生物互作关系,研究结果从微生物互作角度有助于提升我们对河口鱼类对水环境适应性的认识。

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。

H_(2)O_(2)协助铜基催化剂激发新污染物表面裂解性能与供电子机制

源头水中存在着有毒的新污染物(ECs)和无毒的溶解性有机质(DOM),如何低耗高效地优先去除ECs是源头水深度净化的关键。为突破这一瓶颈,本研究将Cu、Al金属物种原位调控为具有表面贫富电子微区的双反应中心(DRCs)催化剂(CA-CN),并将其应用于去除水中微量ECs。研究表明:在微量H_(2)O_(2)的协助下,CA-CN对于多种微量新污染物都具有优异的降解性能,尤其是对于双酚A,在5 min内就可实现超80%的去除率;在配置了微量ECs的实际源头水体中实现了ECs的优先去除;一系列表征技术发现污染物作为电子供体通过π-π结构与催化剂表面的缺电子中心发生界面作用并传递电子,电子通过催化剂表面的C—O—M(金属物种)键桥传递至富电子中心,并活化吸附在此的过氧化氢和溶解氧;过氧化氢在整个过程中更重要的作用是触发降解ECs的链式反应。这些发现突破了传统源头水净化的瓶颈问题,为开发新型高效、低耗水净化工艺提供了方向。