有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术

化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复技术的研究进展,重点介绍了土壤氧化还原电位精准预测、土著微生物优化或工程菌强化方法,阐述了基于机器学习的土壤污染修复调控策略,以期提升化学氧化耦合微生物修复效率,为有机污染场地土壤绿色、经济、安全、高效修复的工程应用提供参考.

水体生态系统对不同浓度水平苯酚污染的急性毒性响应

针对浙江某地苯酚泄漏事件,结合实地监测和实验室研究,探索苯酚的水体污染化学行为对水体生态系统的影响和急性毒性效应.本研究选取水生生态系统中明亮发光杆菌T3、优势藻四尾栅藻Scenedesmus quadricauda以及模式鱼斑马鱼Brachydanio rerio为研究对象,探索水体中生产者、消费者及分解者等整个生态系统对不同苯酚浓度胁迫下的生态响应.结果表明,水生生物对苯酚污染浓度的生态响应差异显著,虽然苯酚对发光细菌、四尾栅藻及鱼体都具有一定的毒性影响,但四尾栅藻抑制率与苯酚浓度之间并没有良好的线性关系.发光细菌的相对发光率与苯酚浓度的关系表明,0.2—25 mg.L-1苯酚浓度对水体会产生低毒作用,而30—100 mg.L-1苯酚浓度对水体会产生中毒作用.苯酚对四尾栅藻的影响主要表现为光合作用的暗反应破坏,高浓度苯酚处理组中四尾栅藻会将残余苯酚浓度作为自身碳源而短暂地促进其生长.斑马鱼在苯酚浓度高于15 mg.L-1时,会发生体重下降、死亡率上升、呼吸急促、游动迅速以及导致水质变坏等现象,并且在100 mg.L-1苯酚浓度处理下,鱼体内富集大量苯酚,通过食物链进而对人类健康产生影响.

行政办公室内PBDEs污染特征及人体暴露量

为研究普通行政办公场所内多溴联苯醚（PBDEs）的污染现状、同类物分布特征及办公人群吸入暴露量,于2013年3月～8月期间在杭州市行政办公场所采集20个空气样品,用GC-ECD分析样品中14种PBDEs同类物.结果发现：杭州市办公场所空气中PBDEs总平均浓度达9.57×102pg/m3,与欧洲国家相比处于较高污染水平,其中BDE-209是主要污染成分,占总含量的57.4%,说明杭州市办公场所PBDEs的主要工业品来源是十溴联苯醚.与家庭住宅空气样品对照发现,办公场所PBDEs平均浓度是家庭住宅的1.26倍,并且这一浓度差异主要体现在BDE-209单体上.办公场所各采样点同类物气固相对百分含量在50.0%左右,说明空气中PBDEs一半以气态形式存在,一半则吸附在空气颗粒物中,这可能是PBDEs气固分配还未平衡所致.此外,杭州市普通行政办公人群BDE-99的总摄入量为2.03×102pg/（kg？d）,比国际标准BDE-99每日允许摄入量低21.7%.

皂角苷增强洗脱复合污染土壤中多环芳烃和重金属的作用及机理

通过增溶实验和土壤洗脱实验,研究了一种生物表面活性剂——皂角苷(saponin)对多环芳烃-重金属复合污染土壤的洗脱作用及机理。结果表明,皂角苷对菲、芘等多环芳烃有极强的增溶作用,当皂角苷浓度为0.04%时,菲、芘在液相中的表观溶解度分别增大了约22倍和128倍,因而皂角苷能显著增强多环芳烃污染土壤中菲、芘的洗脱,洗脱效率最大分别可达84.1%和81.4%,增大了约2倍和17倍。皂角苷可与重金属离子形成水溶性的络合物,从而增强洗脱重金属污染土壤中的Zn2+和Cd2+,在皂角苷浓度为0.4%时,Zn2+、Cd2+的洗脱效率分别可达93.0%和79.4%,增大了约75倍和8倍。皂角苷可同时洗脱多环芳烃-重金属复合污染土壤中的菲、芘和Zn2+、Cd2+,洗脱效率分别达87.6%、83.5%和92.3%、78.6%,重金属的存在略增大了皂角苷对菲、芘等多环芳烃的洗脱效率,但多环芳烃对Zn2+、Cd2+的洗脱效率没有明显影响。皂角苷可同时增强洗脱复合污染土壤中的多环芳烃和重金属,从而为多环芳烃-重金属复合污染土壤的修复奠定基础。

脂质过氧化在环境污染物生化效应研究中的应用与展望

脂质是4大生物化学分子之一,参与了许多重要的生命活动过程。在研究环境污染物或污染因素的生化效应时,脂质过氧化程度是一项常用的检测指标。各种重金属或类金属,不同化学本质的纳米材料,多环芳烃、农药等有机污染物,以及臭氧、热浪、辐射等环境理化胁迫因素,都能引起脂质过氧化反应。脂质过氧化反应可以发生在不同进化阶层物种的细胞中,包括细菌、真菌、植物和动物等。大多数污染物或污染因素通过产生活性氧基团或抑制抗氧化系统的活性引起脂质过氧化反应,因此,该反应是环境污染物引起氧化应激效应的重要指标之一。脂质过氧化反应指标受实验设计中的污染物浓度、暴露时效、机体差异,特别是机体抗氧化系统的平衡作用等条件参数的影响。未来可以结合检测脂质组成和细胞膜功能的指标,以及利用现代组学的手段对参与脂质代谢的相关酶和基因进行研究,以期更全面地理解脂质在环境污染物生化效应中的作用。

流域突发污染事件的生态服务价值损失评估方法研究

生态系统服务价值损失评估是流域突发水污染事件生态损害定量、污染事故责任认定的重要依据。针对流域突发污染事件损失定量问题,基于生态系统服务价值理论,构建了包含不同主导服务偏好的生态系统服务价值损失指标评估方法,提出了受损服务识别、评估指标筛选、损失价值核算三步评估程序,并以浙江省某河段苯酚泄漏事件造成的流域生态系统服务损失为例进行实际测算,结合实例以1-9标度层次分析法(AHP)验证了该方法偏好系数计算方法的可靠性。结果表明,本方法与AHP法的水体生态系统服务损失评估额相对偏差为2.5%,单项指标损失额排序相同,并且在保证评估结果可靠性的前提下更具易操作性优势。

水稻秸秆生物碳的结构特征及其对有机污染物的吸附性能

以水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(100～700℃)的秸秆生物碳,用TG-DTG热重分析、CHNO元素分析、FTIR、BET-N2比表面及孔径分布等手段表征生物碳的组成与结构,研究生物碳吸附水中硝基苯、对硝基甲苯、萘、菲等有机污染物的性能及影响因素,探讨其作用机制及构-效关系,试图为高效利用废弃农业秸秆资源、制备廉价的有机物吸附材料提供理论依据.结果表明,水稻秸秆生物碳含有丰富的有机碳组分和无机矿物组分,随着裂解温度升高,生物碳中有机组分的含碳量逐渐升高、极性减弱、芳香性增强,而无机矿物组分的相对含量则不断增加;当裂解温度从300℃升至400℃时,比表面积突然增大(0.16→110m·2g-1)、微孔结构被打开,主要由于水稻秸秆中纤维素组分大量分解所致.水稻秸秆生物碳吸附有机污染物的主要介质为有机组分,等温吸附曲线符合Freundlich方程,回归参数N、logKf与生物碳的芳香性指数(H/C原子比)呈良好的线性关系;定量描述了分配作用和表面吸附作用的相对贡献.随碳化温度升高,等温吸附曲线由线性变为非线性,吸附机制从分配作用→分配作用+表面吸附作用→表面吸附作用;分配作用部分与有机污染物的logKow呈正相关,而表面吸附则与污染物的疏水性、分子尺寸及其与生物碳的极性匹配性有关.

大气氮湿沉降对青山湖富营养化的影响

针对大气湿沉降氮的区域通量问题,通过2008年春、夏季对临安青山湖区湿沉降中氮素化学形态的分析,揭示了大气氮湿沉降的时间分布特征,通过估算大气氮湿沉降的输入通量,研究湿沉降对湖区水体富营养化的贡献.结果表明,春季青山湖降水总氮浓度范围为(1.30±0.02)—(9.80±0.85)mg.L-1,其中铵态氮占总氮比例最高,为40.7%,硝态氮和有机氮的比例分别为33.5%和25.8%;雨水氮浓度随着降雨强度的增大呈显著下降趋势,铵态氮和硝态氮所占的比例随着降雨的进行会逐渐升高,而有机氮的比例却有不断降低的趋势;青山湖春季大气氮沉降负荷为6.64 kg.hm-2,雨水中平均的氮浓度为(4.86±0.65)mg.L-1,严重超过了水体富营养化0.2 mg.L-1的阈值,对青山湖水生生态系统造成潜在的威胁.

规划水资源论证介入时机与相关内容

水资源紧缺已经成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素,开展规划水资源论证是优化区域水资源配置的一个重要手段。依据"源头控制"思想,提出规划水资源论证与规划同步进行的介入模式,区分规划类型及其水资源特点,明确相应的论证内容和论证重点,并建立规划水资源论证介入时机与相关内容关系表,为开展规划水资源论证提供技术支撑。

雷竹落叶生物炭对微囊藻毒素的吸附性能

为探索农业废弃物再生吸附材料对微囊藻毒素的吸附机制问题,采用典型农业废弃物雷竹落叶制备生物炭,研究适宜的制备工艺,探讨吸附条件和有机介质对微囊藻毒素-LR(MCLR)的吸附特性影响及其机制.结果表明,雷竹落叶竹叶生物炭的芳香性随着炭化温度和升温速率的升高而增加,极性指数则减小,同时比表面积也迅速增大,从0.25 m2·g-1到87.09 m2·g-1;竹叶生物炭对水体中MCLR具有较强的吸附能力,吸附量随炭化温度和升温速率的升高而增加,从72.27μg·g-1到624.47μg·g-1;吸附行为符合非线性Freundlich模型,且N指数和lnKF与芳香性和极性大小呈良好的线性关系;吸附效果受pH、反应温度和自然界溶解性有机质(DOMs)的影响,在pH值为3时有最大吸附量,当反应温度升高时吸附量减小,DOMs对MCLR的吸附有明显的竞争作用.适宜的制备工艺生成的雷竹落叶生物炭能有效地去除水体中MCLR.

湿地水质与水系浮游细菌多样性关联研究

城市湿地水质受人类活动影响,其水系浮游细菌群落多样性也因水质状况不同而变化.以杭州西溪湿地国家公园为研究区,分析人类活动特征差异对河道水质及浮游细菌群落多样性的影响,测定溶解氧、氨氮、硝氮、总氮、总磷等主要理化指标,运用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析各水样中浮游细菌群落多样性,通过主成分分析与典型对应分析等统计手段,比较各项理化指标与细菌群落结构的相关性.研究结果表明:湿地河道水质受人类活动影响显著,呈中度~重度富营养化;河道水域内细菌群落总体多样性较高,且多样性指数与硝态氮、总氮、TSI()指数、电导率呈极显著负相关(r<-0.7,p<0.01),与水温呈极显著正相关(r>0.8,p<0.01),相较于硝态氮、总氮等单项指标,综合营养状态指数与细菌多样性指数间具有最高负相关性(r=-0.90,p<0.01).浮游细菌群落结构变化受多种理化指标共同影响,其中限制性营养元素氨氮为主要调控因子.

人工纳米材料对贝类生态毒理效应的研究进展

纳米技术已成为21世纪发展最迅猛的技术领域之一。纳米材料因其具备新异的物理、化学特性而广泛应用于各种领域,包括农业,电子工业,生物医学,制造业,医药品和化妆品等,因此纳米颗粒不可避免会释放到水环境中。贝类由于其具有分布广,处于食物链中的关键位置,滤食食性,对重金属及污染物有较强的生物累积能力,且很多贝类具有养殖和商业价值,因而纳米颗粒对贝类的生态毒性效应备受关注。本文通过对已有相关研究成果进行归纳分析,重点阐述了3方面的内容:1)人工纳米材料在水环境中的行为;2)贝类作为水生污染监测指示生物的重要意义;3)人工纳米材料对贝类的毒性效应,主要包括贝类对纳米颗粒摄取、积累和转移,并从组织细胞水平,分子和基因水平,胚胎发育和个体生长水平等阐述了纳米材料对贝类的毒性效应。

分子动力学模拟在有机污染物毒性作用机制中的应用

分子动力学模拟(molecular dynamics simulations,MD)是一种基于经典牛顿力学方程的分子模拟方法,常用于研究有机化合物、材料及生物大分子体系,可计算各类体系的宏观性质及各种动力学性质.目前MD模拟逐渐用于研究各类环境污染物与生物大分子的相互作用.通过热力学统计分析污染物与生物大分子的结合模式以及配体结合引起的生物大分子构象变化,能在分子水平上探究污染物的毒性作用机理.基于MD模拟的轨迹文件,采用自由能打分方法可评估污染物与各类受体的结合能力,能够筛选具有特定毒性终点的潜在污染物,从而快速、高通量地进行有机污染物的毒性预测和风险评价.本文介绍了MD模拟的基本原理、常用软件,简述了MD模拟的数据准备和模拟过程,强调了MD模拟的重要细节,进而从污染物与受体生物分子作用角度,重点陈述了MD模拟在研究有机污染物与各类转运蛋白、核受体、代谢酶相互作用中的应用,展望了MD模拟在污染物毒性筛选方面的潜在应用,以期该类方法能更好地服务于污染物的毒性风险评估.

水环境中藻毒素生态风险的物种敏感性分布评价

藻毒素对人体的健康风险已受普遍关注,然而其对水生态物种敏感性分布的影响尚不明朗。本研究采集已有实验数据,利用种间相关性分析(ICE)模型和物种敏感性分布评估(SSDs)方法,筛选了64个水生生物物种的71组急性毒性数据(EC50),构建水生生物对肝毒素(节球藻毒素、柱孢藻毒素)和神经毒素(类毒素、贝毒素)的SSD方程。在此基础上,计算不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF)以及保护95%物种基础上藻毒素对水生生物的生态风险阈值(HC5),比较不同类别生物对藻毒素的敏感性以及藻毒素对水生生物的生态风险。结果表明:(1)在95%物种保护保证率下,节球藻毒素、柱孢藻毒素、类毒素和贝毒素对全部物种的HC5值分别为74.96、205.39、194.39、0.3μg·L^(-1),贝毒素水生态风险最高,柱孢藻毒素最低。(2)柱孢藻毒素、类毒素对无脊椎动物的HC5值分别为122.93、95.19μg·L^(-1),低于全部物种的HC5值,无脊椎动物受柱孢藻毒素、类毒素影响较其他物种大。(3)物种潜在影响比例可明确表征敏感性,柱孢藻毒素、类毒素在各浓度暴露情景下对无脊椎动物的PAF值均高于脊椎动物,显示无脊椎动物的敏感性较高。

多氯联苯同系物在水稻土中的吸附行为比较

土壤是事关农产品生产环境质量安全的重要环境介质，同时因持久性有毒污染物多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）在世界范围内普遍检出而备受科学界与政府关注。

环境中卤代有机污染物的自然来源、背景浓度及形成机理

卤代有机化合物(organohalogens,OHs)是一类典型有机污染物,其环境化学行为、控制方法及健康效应引起了全球的极大关注。目前主要关注人为排放OHs,而其自然来源往往被忽略。最近,环境中卤代有机物的自然来源不断被证实,且检出的OHs数量逐渐增加,但相关研究刚刚起步。卤代有机物的自然来源、背景浓度及其在环境中的迁移转化行为,对于正确评估其污染程度及环境影响、制定相关环境质量标准和系列安全浓度限值至关重要。本文详细归纳总结了卤代有机物的自然来源(包括海洋来源、陆地来源和其他来源等)、背景浓度、理化性质等;重点评述了天然卤代有机化合物(natural organohalogens,NOHs)形成的生物机制、非生物机制及其影响因素;分析了环境中NOHs的迁移转化及归趋行为;最后简介了环境中NOHs的定性与定量分析方法,并展望了未来的研究方向,急需加强天然卤代有机污染物的形成分子机理及环境化学行为的研究工作。

绿藻胞外聚合物对无机砷生物累积特征的影响

绿藻对无机污染物的净化作用受其自分泌胞外聚合物EPS影响.以EPS释放量高的蛋白核小球藻为绿藻代表,通过24 h短期As(Ⅲ)和As(V)的模拟水体暴露实验,研究绿藻对无机砷的生物累积特征及EPS影响.结果表明,在0-40 mg·L^-1 As(Ⅲ)和As(V)暴露浓度范围,蛋白核小球藻细胞内的砷累积速率随暴露浓度的增加而升高,其动力学拟合结果符合Michaelis-Menten酶促反应动力学方程. EPS与无机砷存在界面相互作用影响,无机砷暴露浓度升高可促进小球藻EPS分泌, EPS与砷累积速率之间呈现正相关线性关系(R^2> 0.900),主要影响成分是溶解态EPS.完整藻细胞与脱除胞外聚合物的活体细胞相比, As(Ⅲ)、As(V)暴露的最大吸附累积量分别增加30.6%和14.2%,而最大胞内累积量降低49.0%和31.0%. EPS与无机砷的微界面交互作用影响绿藻对砷污染的净化修复.

基于数字包络分析的中国节能减排视在潜力分析方法研究

节能减排视在潜力(AP-ESER)能够有效反映一个地区节能减排的可达性,并为政策研发提供重要支撑。根据中国节能减排工作的开展现状及相关数据的可获得性,构建了基于数据包络分析(DEA)的AP-ESER分析方法,并选用本土化的指标体系,采集2010年中国30个省(市、区)的相关数据展开了实证研究,从能源投入、产业结构投入、劳动力投入和SO2排放4个维度深入探讨了各省(市、区)在不同维度上的AP-ESER水平。结果表明,各地的AP-ESER综合水平差异很大,且各维度指标的优劣势也差异明显。采用地理信息系统(GIS)空间标示法和雷达图示法来可视化表达分析结果,可更好地发挥指导作用。

蛋白核小球藻吸收无机砷的影响特征分析

蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)由于其快速生长特性而被应用于水污染生态修复.本文以蛋白核小球藻为受试绿藻,研究了绿藻细胞界面对AsⅢ和AsⅤ的吸收累积作用,分析了水体pH影响,以及胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)释放量和官能团特征.结果表明,蛋白核小球藻细胞吸收AsⅢ和AsⅤ呈浓度依赖关系,短期暴露的藻生长抑制浓度AsⅢ低于AsⅤ,对AsⅢ和AsⅤ最大吸收量分别为39.84μg·g^-1和56μg·g^-1,其吸收和累积能力受pH影响,藻细胞藻-水界面zeta电位、EPS总释放量及其表面活性官能团被检测出呈特征变化.

固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类典型有机污染物,绿色修复PAHs污染土壤已成为国内外环境和土壤界共同关注的热点问题之一.作为一种新型的微生物修复技术,固定化微生物修复有机污染土壤正受到越来越多的关注,国内外相关研究刚刚开始.本文重点评述了近几年国内外有关固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的最新进展,总结了固定化微生物技术的修复原理、微生物固定化载体的选择、高效降解菌的筛选、固定化方法及影响因素等方面,并提出今后的发展方向,为我国开展固定化微生物技术修复有机污染土壤的研究提供参考.