微塑料的老化及其对水环境中抗生素的吸附行为研究进展

微塑料(microplastics,MPs)和抗生素作为新兴污染物,经常在水环境中能被同时检测到,并且水环境中的抗生素也经常在MPs表面被发现。MPs可以通过表面吸附和迁移,吸收、聚集并携带水环境中的各类有机污染物而受到广泛关注。与原始MPs相比,老化后的MPs因粒径变小、比表面积增大,从而吸附位点增多,而具有更强的吸附能力。主要从MPs的环境老化方式、老化后MPs对水环境中各类抗生素的吸附行为展开了综述,总结了老化MPs的老化方法及吸附抗生素的影响因素及吸附机理,并对MPs老化问题及对抗生素的吸附影响提出展望。

微塑料和多种抗生素胁迫下土壤环境因子的响应特性

为了深入探究微塑料(microplastics,MPs)、抗生素胁迫下土壤环境因子产生的响应特性,以聚乙烯(polyethylene,PE)、四环素(tetracycline,TC)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)为研究对象,通过单独、联合施用到土壤中4周后,开展了土壤的理化性质、酶活性、抗生素残留、抗生素抗性菌(antibiotics resistant bacteria,ARB)抗性、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)、微生物群落的多样性等方面研究.结果显示,施用MPs与抗生素的容重比对照组分别增大了12.3%、16.9%、 21.8%.有机质含量由39.96g·kg^(-1)变化为53.21g·kg^(-1),与对照组相比分别增大了9.16%、12.39%、14.09%、18.47%、32.03%、33.16%、36.04%.阳离子交换量由对照组的44.36 cmol·kg^(-1)显著变化为62.45 cmol·kg^(-1),与对照组相比分别增大了24.06%、30.09%、33.97%、36.49%、47.14%、50.93%、56.1%.实验各组pH值在7.58—8.12之间变化.实验各组的过氧化氢酶含量分别为1.653、 1.559、1.421、1.486、1.376、1.545、1.524、1.453 IU·g^(-1);脲酶含量分别为89.56、78.32、64.65、66.79、57.27、72.31、 71.26、 61.56IU·g^(-1);蔗糖酶含量分别为158.69、 149.61、 134.56、 131.87、 123.65、 137.26、136.83、 126.34 IU·g^(-1). MPs-TC-CIP组的过氧化氢酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性分别下降12.1%、32.3%、26.7%. MPs-TC、MPs-CIP组与TC、CIP实验组相比,抗生素残留量有所降低,分别为187.1%、189.3%;MPs-TC-CIP实验组的抗生素残留则低于单一施用CIP、TC组,分别为182.6%、178.7%.筛选的TC抗性菌(TC resistant bacteria,TCRB)和CIP抗性菌(CIP resistant bacteria,CIPRB)的抗性增加2倍以上. MPs-TC-CIP组与对照组相比,tet W、tet O的相对丰度比值分别为1.82、1.78;qnr A、qnr S的相对丰度比值分别为1.68、1.71.各组中相对丰度较高菌群依次为变形菌(Proteobacteria),放线菌(Actinobacteria)、酸杆菌(Acidobacteria)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)、厚壁菌(Fimicutes).施用抗生素、MPs后Proteobacteria、Actinobacteria相对丰度增加、myxococcus相对丰度减少.研究结果表明,施用MPs能促进抗生素的富集;在共同胁迫下,对土壤理化特性和生物特性影响更为显著,进一步探明了MPs对抗生素残留、ARGs传播、微生物群落演化特征等潜在影响,以期为消减污染物的危害、构建综合智能修复体系提供依据.

高级氧化技术去除水中药物和个人护理品的研究进展

随着人们生活水平的提高,药物和个人护理品(PPCPs)的用量不断增加,常规水处理工艺中对PPCPs的去除效果不佳,导致其在水体中频繁被检出,对生态环境和人体健康产生潜在风险。因此,迫切需要更先进的水处理技术去除PPCPs。介绍了含有PPCPs的水质特征,回顾了传统的水处理方法优缺点,重点介绍了高级氧化法去除水中PPCPs的最新动态和研究进展,总结高级氧化法降解PPCPs存在的问题并对未来的发展提出展望。

微塑料对稻田土壤-水界面重金属分布及迁移的影响

研究微塑料(microplastics,MPs)对稻田土壤-水界面中重金属空间分布和迁移的影响机制,可为微界面环境中MPs和重金属交互作用及生态风险评估提供理论支撑和科学依据。2021年7月对采自东北地区稻田的土壤添加不同浓度不同粒径的MPs,借助薄膜梯度扩散技术(DGT)在毫米尺度上获取稻田土壤-水微界面生物有效态重金属元素的原位高分辨信息,并根据Fick第一扩散定律评估不同MPs添加处理下重金属元素的迁移特征和释放通量。结果表明:(1)稻田土壤-水微界面生物有效态Mn、Co、Fe、Ni、Zn、Pb、Cu和Cd浓度在剖面上具有显著的空间分布差异;(2)MPs的添加显著降低了有效态Cu(-50.7%~8%,P<0.001)、Zn(-17.1%~-4.1%,P<0.001)和Cd(-16.7%~-2.2%,P<0.001)的浓度;(3)土壤MPs的添加改变了有效态Cu的迁移方向,使土壤由Cu源转化成Cu汇,说明MPs对Cu存在明显的吸附效应;(4)不同粒径MPs的添加对生物有效态Ni的影响差异较大,大粒径(80μm)MPs增加了其浓度,小粒径(10μm)则相反。

养禽场周围水环境中磺胺类抗性菌、抗性基因分布

为进行养禽场周围水环境中磺胺类抗性菌、抗性基因分布的研究,从3家养禽场多个区域水环境中分离的56株大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli),应用肉汤微量稀释法分析磺胺类药物敏感性,应用PCR方法检测磺胺类药物抗性基因。结果有18株(32.14%)磺胺类抗性菌,对利福平的耐受性最弱,对氯霉素的耐受能性最强;共检测到64个抗性基因,三个养禽场分别为:19(29.69%)、29(45.31%)、16(25.00%);分别为sul1 18(28.12%)、sul2 13(20.32%)、sul3 7(10.94%)、Int1 18(28.12%)、Int2 8(12.50%)。含一种抗性基因的菌株为1株、含2种抗性基因的菌株为1株、含三种抗性基因的菌株为6株、含四种抗性基因的菌株为5株、含五种抗性基因的菌株为4株,而1株无抗生素抗性的菌株检出抗性基因。结果表明在养禽场场内检测到抗性基因和抗性菌株数量较高、养禽场周围水环境中存在磺胺类抗性菌株,且具有多重抗性,可能对生态环境的产生一定的不良影响。

褐煤提质废水絮凝预处理实验研究

通过聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝铁(PAFC)3种絮凝剂对褐煤提质废水混凝沉淀处理效果的比较,考察了3种絮凝剂的投加量对废水浊度、NH3-N、TP及COD的去除效果,并结合了絮体沉降性能,优选出混凝处理效果最好的PAFC作为处理褐煤提质废水的絮凝剂。并确定了该絮凝剂对褐煤提质废水混凝沉淀的工艺条件。结果表明:PAFC在投加量为250 mg/L,p H为3.5时,褐煤提质废水的COD去除率可达56.63%,浊度去除率为92.21%,30 min静沉比为19%。

虚拟仿真在给排水科学与工程专业实验课程中的应用探讨

给排水科学与工程专业是培养在城镇或工业给排水方面具有解决复杂问题的高级技术型人才,因此对于学生实践和创新能力的培养是十分重要的,实验课程则是培养学生实践动手能力和创新能力的重要环节。传统实验教学方式课程内容和教学模式单一,缺乏创新性和主动性,虚拟仿真实验平台的引入可弥补上述不足,但用虚拟仿真软件完全取代传统实验教学方式也存在问题,因此,满足基于成果导向的教学目标需要将两者相互结合,优势互补,使学生在学习过程中得到充分的锻炼,提升学生的实践能力。

沉降膜换热器效能实验及其污水余热回收系统研究

为研究污水余热回收复合能源系统,设计搭建了沉降膜换热器污水热能回收实验台进行换热器效能测试。通过测得不同运行工况下换热器进出口流体温度等参数,计算换热器效能与流量配比关系函数并建立数学模型,为提高换热器效能以及为污水余热回收能量工程应用与推广奠定技术基础。

持久性有机污染物在水环境中的污染现状分析

随着经济与科技的不断发展,环境污染问题也显得愈来愈严重,而持久性有机污染物作为一种高毒性,持久性的污染物质对环境的危害显得尤为严重。本文主要介绍了持久性有机污染物的特征以及对环境和人类健康的危害,综述了持久性有机污染物对水环境污染的现状,提出了应对持久性有机污染物的控制对策。

污水排磷脱氮MSBR工艺效果的实验分析

首先介绍MSBR污水排磷脱氮技术,再对MSBR工艺排磷脱氮的机制和原理进行分析,然后阐述MSBR工艺的影响因素及其效果,并为MSBR工艺系统运行效果提供可靠的指导经验。

有机磷阻燃剂水体污染处理技术的研究进展

自溴代阻燃剂被全球禁用后,有机磷阻燃剂(OPFRs)逐渐替代其成为主流产品,使用量逐年升高。然而OPFRs的广泛使用造成了水体环境的大范围污染,并可通过食物链对人类生命健康和水生生物造成严重威胁,开发高效OPFRs水处理技术的需求十分迫切。介绍了4种主要的OPFRs水体污染处理技术(微生物降解技术、高级氧化技术、滤膜与吸附材料技术以及生态修复技术)近几年取得的研究成果,深入剖析了各技术的处理效果、去除机制、技术优势与现有短板;并以典型难降解氯代OPFRs为例,对比和分析了各技术间的处理效率与实际应用潜力,展望未来研究方向,为我国开发绿色、经济、高效的OPFRs降解技术总结经验、提供建议。

高校洗浴废水混凝处理法的实验研究

通过混凝试验对校园洗浴废水进行处理,结果表明,当以聚合氯化铝为混凝剂,投加量为40 mg/l;聚丙烯酰胺为助凝剂,投加量为12 mg/L时,可去除洗浴废水中的绝大部分污染物。其中浊度去除率可达94.5%;CODcr去除率可达77.7%;LAS去除率为33.3%。除阴离子洗涤剂外,其他各项指标均达到《生活杂用水水质标准》CJ/T48-1999要求,经进一步处理可作为中水回用。

工艺水循环对玉米秸秆水热碳化影响的实验研究

为了探究工艺水循环对水热碳化产物特性的影响,以玉米秸秆为原料,在240℃,120 min和液固比为20的实验条件下,分别开展纯水和工艺水的水热碳化实验研究.结果表明,工艺水中溶解的有机酸促进了玉米秸秆宏观组分水解,增强了反应活性,有效增加了液相有机化合物,水热循环目标产物的质量产率和高位热值随循环次数而升高,循环5次后,其能量回收效率提高到62.97%.结合FTIR与XRD的分析结果,工艺水促进了秸秆原料脱水、脱羧反应,加速催化纤维素晶体结构降解,提高了水热炭芳香化程度.根据TG-DTG图像显示,工艺水参与反应后,水热产物的燃烧性能得到明显改善.

污水处理厂低温运行期活性污泥核心菌群初探

东北部冬季污水处理效果较差,污泥效能不佳,该文以长春市5座污水处理厂为研究对象,利用高通量测序技术分析了污水处理厂活性污泥中的微生物组成,最后通过5座污水处理厂活性污泥微生物共有OTUs及优势菌属功能特性初步鉴定出核心功能微生物。结果表明,不同污水处理厂的活性污泥微生物丰富度及多样性没有显著差异性(P>0.05)。初步确定了2个阶元系统的优势微生物,在门水平上为Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Acidobacteria、Actinobacteria Verrucomicrobia,且均与生物降解相关。属水平上为Dechloromonas、Zoogloea、Arcobacter、Ferribacterium、Candidatus_Accumulibacter、Sulfuritalea,其中与生物降解污染物相关的有Dechloromonas、Arcobacter、Ferribacterium、Candidatus_Accumulibacter、Sulfuritalea;与促进活性污泥菌胶团生长相关的菌属有Zoogloea。以上微生物有较高可能性为东北地区城市污水处理厂冬季运行期活性污泥微生物核心菌群。该研究对于低温状态下城市污水处理厂活性污泥核心微生物菌群的判别及通过技术调控功能菌从而强化冰封期污水厂出水效果均具有借鉴意义。

磁性生物炭基Bi_(2)WO_(6)光催化去除水中四环素和Cr(Ⅵ)的性能与机制

为实现水环境中抗生素和重金属的高效去除,采用水热法构筑了一种集高效吸附性、可见光催化性以及磁回收性于一体的磁性生物炭基钨酸铋光催化剂(BC@ZFO/BWO)。实验结果表明,磁性生物炭(BC@ZFO)掺杂量的质量分数为25%时,BC@ZFO/BWO的吸附性能和光催化活性最佳,在120 min内,对20.00 mg/L四环素(TC)吸附率为58.38%;在光反应60 min内,对20.00 mg/L TC和Cr(Ⅵ)去除率分别为95.36%和98.04%。ESR测试结果表明,在光催化反应过程中·O_(2)^(-)和·OH发挥了主要作用。重复利用实验表明,质量分数为25%的(BC@ZFO)/BWO具有良好的稳定性与磁回收性。可见,相比于传统的钨酸铋光催化剂,BC@ZFO/BWO光催化复合材料的构建,提升了光催化剂对水中有机污染物和重金属的氧化还原能力,为水污染修复和粉末催化剂的回收提供了新思路。

咸淡水交替滴灌对滨海盐渍土水盐动态和作物生长的影响

【目的】研究黄河三角洲地区不同咸淡水交替滴灌频率对土壤水盐分布状况和作物生长的影响。【方法】以毛叶苕子-玉米轮作为研究对象,开展两季作物咸、淡水交替滴灌田间试验。试验设置3个咸淡水交替滴灌频率,对应的咸(咸水矿化度4 g/L左右)、淡(淡水矿化度1 g/L左右)水灌溉频率比分别为1:3(T2处理)、1:1(T3处理)、3:1(T4处理),此外,设置仅灌淡水(T1处理)和仅灌咸水(T5处理)作为对照。通过测定作物生育期内的土壤EC值、作物生物量和产量,探究咸淡水交替滴灌频率对黄河三角洲地区土壤水盐运移和玉米产量影响。【结果】(1)在非雨季土壤水分动态主要受灌溉控制,随着咸水灌溉频率的增加,土壤盐分显著增加;雨季土壤水分动态主要受降水影响,各处理土壤盐分逐渐降低。整体来看,0~20cm土层周年盐分维持平衡;从毛叶苕子返青期到玉米成熟期,T1—T4处理20~60cm土层盐分均呈下降趋势,分别下降26.14%、11.61%、13.17%、6.43%,而T5处理则增加21.26%。(2)毛叶苕子鲜草产量和干物质产量随咸水灌溉频率的增加而降低,T2—T4处理与T1处理之间无显著差异,而T5处理的鲜草产量和干物质产量较T1处理分别显著降低15.54%和19.69%。(3)玉米产量随微咸水灌溉频率的增加呈先增加后降低的趋势,T2处理的籽粒产量显著高于T5处理,但与T1、T3、T4处理差异不显著。T3、T4、T5处理籽粒产量较T1处理分别降低了4.33%、4.58%、7.87%。【结论】咸、淡水交替滴灌频率比为3:1(T4处理)可减少淡水灌溉量,维持土壤周年盐分平衡,稳定苕子生物量和玉米产量,可作为黄河三角洲盐渍农田最佳咸淡水交替灌溉方案。

微生物菌剂与植物协同修复铅污染土壤

为了有效修复和美化污染的土壤环境,降低重金属的污染,将培养生物菌剂与2种富集植物联合修复铅(Pb)污染的土壤,通过微生物培养、高效液相色谱、微生物群落多样性分析等方法,研究土壤中重金属残留、酶活性、叶绿素含量、重金属抗性菌、微生物数量和群落多样性。结果表明:Pb污染浓度为400 mg/kg,分别经过联合修复30 d和60 d,土壤中重金属浓度分别下降了19.61%、19.48%,60 d比30 d吸附率分别提高了16.82%、17.83%。过氧化氢酶由对照组的5.6 mg/kg增加到11.4、15.9 mg/kg;碱性磷酸酶的活性由45.6 mg/kg增加到88.4、93.4 mg/kg;蔗糖酶的活性由4.2 mg/kg增加到9.6、9.9 mg/kg;脲酶的活性由32.6 mg/kg增加到66.3、71.2 mg/kg。叶绿素的含量分别增加9.16%、9.18%。重金属抗性菌检出量分别减少21.31%和20.27%。细菌、真菌和放线菌的数量最高增加了97.68%、67.63%、210.09%。微生物群落多样性和丰度也相应增加2.7%、2.9%。可见污染土壤经过微生物菌剂与植物联系修复后,植物的光合作用增强,加快重金属的吸附和转运,提高酶活性,提升植物对重金属的耐受性,重金属抗性菌数量显著降低,微生物群落多样性增加;阐明微生物菌剂和植物协同作用下对重金属污染土壤的强化修复机制,为高效治理土壤污染提供科学依据。

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm^(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm^(-2)。

冻融作用对水田土壤有机碳和土壤酶活性的影响

选取-5-5℃作为研究温度,以24 h（12 h冻结,12 h消融）为一个冻融循环,研究吉林西部大安灌区水田0-30 cm土壤有机碳以及土壤酶活性（脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶）的剖面特征,分析了二者之间的相关性。结果表明：冻融过程中,土壤有机碳、脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶均随土壤深度的增加而递减;0-10 cm土壤有机碳含量增加,10-20 cm和20-30 cm土壤有机碳含量降低,其变化趋势与含水率一致;过氧化氢酶变化较小,脱氢酶和脲酶总体增加,而多酚氧化酶活性降低;土壤有机碳与酶活性的相关性大小表现为：脲酶〉多酚氧化酶〉脱氢酶〉过氧化氢酶。冻融作用改变了土壤中水环境,抑制了土壤微生物呼吸和酶的分解作用,影响土壤有机碳的积累。

基于输出系数模型的水库汇水区农业面源污染负荷估算

面源污染是导致环境恶化的主要原因之一,由其所引起的水体富营养化现象,已严重威胁着水环境生态安全。该文以长春市水源地新立城水库汇水区为研究对象,选用输出系数模型对其农业非点源污染负荷进行估算,得到结果如下:1)汇水区内农业非点源污染总氮、总磷负荷量分别为2 822.485、471.123 t/a,且二者空间分布较一致;2)总氮负荷量的贡献率大小顺序为:土地利用>畜禽养殖>农村人口,总磷的污染负荷贡献率大小为:畜禽养殖>土地利用>农村人口;3)选取水库2004-2013年水质监测数据计算营养盐输出负荷,与模型估算的输出负荷进行对比,得到模型模拟具有较高精度,系数选取合理可靠,可信度高,可在研究区范围内进行推广,能够为长春市水源地综合整治及水利规划提供了数据支撑及科学依据。