利用被动式采样膜评估水中腐殖酸对苊和(卄屈)生物有效性的影响

以苊和(卄屈)两种多环芳烃(PAHs)为研究对象,在实验室模拟条件下,研究了水中不同含量的腐殖酸(HA)(0～15 mg·L-1,以溶解性有机碳浓度表征)对PAHs在三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAM)中和日本青鳉鱼体内富集的影响,比较了两种采样介质中PAHs表观富集速率常数随HA浓度变化的趋势,并利用模型拟合计算了两种方法得到的苊和(卄屈)的腐殖酸-水平衡分配常数(KDOC)值.结果表明,水中存在的HA对TECAM和青鳉富集两种PAHs有显著影响,随着HA浓度的增大,PAHs在TECAM膜中和青鳉体内的富集浓度显著降低,其表观富集速率常数也随HA浓度的增大而减小.用TECAM萃取和青鳉富集实验得到的两种PAHs的lg KDOC分别为4.63和4.52(苊),以及5.83和5.76((卄屈));两种方法所得的lg KDOC值相互之间有很好的可比性,并与文献报道值相吻合.研究结果证明,TECAM能够选择性地富集水相中自由溶解形态的PAHs,且富集行为与鱼体类似,因此可作为一种生物模拟采样器来研究水环境中存在的溶解性有机碳对PAHs生物有效性的影响.     

金霉素链霉菌废菌丝体吸附金(Au3+)特性的表征

以金霉素发酵生产中的金霉素链霉菌废菌丝体为生物吸附剂,研究了该菌体吸附金离子的特性.结果表明,该菌体吸附金离子的最适pH值为3.5,其吸附作用是一种快速而非依赖温度的过程.在起始Au3+浓度(100mg·L-1)与菌体浓度(2g·L-1)之比为50mg/g,pH3.5和30℃条件下,吸附45min,菌体对Au3+的吸附量为45.6mg·g-1吸附率达91.2%.菌体所吸附的金可被解吸附.透射电子显微镜观察结果表明,该菌体能将Au3+还原成金颗粒,并形成不同形状和大小的金晶体.X射线光电子能谱分析证明,Au3+能被菌体还原成Au0.     

再悬浮持续时间对沉积物中PAHs释放的影响

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是环境中广泛存在的一类有机污染物, 溶解度低, 疏水性强, 容易被颗粒物吸附, 并随其在沉积物中积累. 蓄积在沉积物中的PAHs在沉积物再悬浮过程中会重新释放进入水体, 造成二次污染. 为了考察再悬浮持续时间对沉积物中PAHs释放的影响, 采用沉积物再悬浮模拟装置在0.2和0.5 N/m²剪应力的水动力条件下对长江武汉段沉积物再悬浮过程中PAHs的释放进行了研究. 结果表明, 随着再悬浮过程的持续, 总悬浮颗粒物中PAHs浓度增加, 0.5 N/m²下(37%) ∑PAHs浓度增幅较0.2 N/m² (30%)大, 菲及四环PAHs的增幅较其他11种PAHs大; 上覆水体PAHs浓度不断增高, 0.5 N/m² (50%)下∑PAHs浓度增幅大于0.2 N/m² (43%), 二环三环PAHs (50%~88%) 增幅大于四环PAHs的增幅(20%~44%); 水体中PAHs浓度超过世界卫生组织规定的PAHs饮用水标准, 存在健康风险.     

亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

导电性磁铁矿(Fe_3O_4)已被证实能促进厌氧微生物直接种间电子传递.然而磁铁矿在厌氧水处理过程中会被铁还原菌利用而溶解,造成大量磁铁矿随出水流失,影响其长期介导作用.基于此,本研究在微氧连续运行的活性污泥反应器(activated sludge reactor, AS)中投加亚微米级(0.1～0.3μm)磁铁矿建立Fe_3O_4/AS复合体系(R2),以强化反硝化生物降解苯酚和喹啉,并探讨其作用机理.结果表明,在微氧条件下(DO=0.5～1.0 mg/L)运行80 d后, R2体系有效缓解了磁铁矿的还原溶解,反应器中铁矿物主要以磁铁矿和针铁矿形式存在,其出水Fe~(2+)浓度始终保持在0.2 mg/L左右;当进水喹啉浓度为55 mg/L时, R2体系中化学需氧量、苯酚、喹啉、NO_3-N、总有机碳和总氮去除率比对照组R1分别提高了38%、49%、65%、64%、23%和98%.机理研究表明, R2中与反硝化和芳烃降解有关的菌属(如Denitratisoma和Azoarcus)丰度显著提升;磁铁矿刺激了胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的分泌(约为R1的2倍)和污泥微生物间的凝聚;磁铁矿的加入显著提高了EPS中胞外电子穿梭体(血红素c和类腐殖酸)浓度以及与污染物降解和氮还原相关的酶活性(R2 EPS中脱氢酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别是R1的2.4、5.8和4.3倍),从而加快了芳烃降解菌与反硝化菌之间的电子传递速率,实现了Fe_3O_4/AS体系更好的脱氮除碳性能.     

土壤含水层处理对溶解性有机物及三卤甲烷前体物的去除

在实验室通过模拟土壤含水层处理(SAT)的土壤柱系统研究了SAT对二级处理出水中溶解性有机物(DOM)及三卤甲烷前体物的去除情况. SAT对溶解性有机碳(DOC)、UV-254表征的有机物、可生物降解溶解性有机碳(BDOC)和非生物降解溶解性有机碳(NBDOC)的去除率分别为72.35%, 53.98%, 97.49%和35.33%. 利用XAD树脂将二级处理出水中的DOM分为3个部分: 疏水性有机酸(HPO-A)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)和亲水性有机物(HPI). SAT对HPO-A, TPI-A和HPI的去除率分别为61.06%, 54.86%和74.95%. SAT对这3种DOM组分的三卤甲烷生成势(THMFP) 的去除率分别为27.24%, 26.24%和36.08%. 核磁共振氢谱(1H-NMR)结果表明, 在二级处理出水中, HPO-A比TPI-A含有更多的芳香族官能团. 红外光谱(FT-IR)结果表明, 经SAT处理后, TPI-A中碳氢化合物的相对含量降低, 而芳香族化合物的相对含量升高. 各DOM组分在波长254 nm处的紫外吸收与DOC的比值(SUVA)和三卤甲烷生成活性(Specific THMFP)在SAT中均升高, 其中HPI的SUVA和Specific THMFP升高的幅度最大. 由于较高的含量和较高的Specific THMFP, HPO-A是在加氯消毒过程中生成三卤甲烷的主要前体物.     

岩溶湖库生产力的溶解无机碳施肥及碳增汇和富营养化缓解效应

内陆水体在全球碳循环中的作用日益受到关注,特别是喀斯特地表水体与水生光合作用有关的生物泵(biological pump, BP)将溶解无机碳(dissolved inorganic carbon, DIC)转化为有机碳沉积,是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的关键.富营养化作为BP的特殊阶段,是地表水环境面临的主要环境问题之一.然而,通常认为富营养化的控制元素是磷(P)和氮(N),而BP的控制元素还包括碳(C),如喀斯特湖库尽管DIC浓度高,但其碱性环境使得水中的CO₂ 很低,因此BP效率受到C限制.同时BP产生的碳酸钙促进了水中P的共沉淀,缓解了水体向蓝藻型富营养化的发展,可能促成水质安全和水体碳增汇的双赢.未来需通过对不同气候(温度、降水差异)、不同土地利用(N-P营养输入差异)和不同岩性(碳酸盐岩-硅酸盐岩风化产生pH和DIC差异)条件下的喀斯特地表水体BP的DIC施肥及其碳增汇和富营养化缓解效应进行系统研究,重点揭示以下关键科学问题:(1) DIC对BP施肥的机制及控制因素;(2)水体C:N:P:Si与浮游-沉水植物群落结构/组成的耦合关系及机制;(3) DI...     

固定化耐冷菌用于内循环复合生物反应器处理生活污水及其微生物学研究

为确保寒冷地区污水生物处理系统的有效运行, 分离出了6株高效冷适应微生物, 并鉴定分别隶属于动胶菌属、气单胞菌属、黄杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属. 混合耐冷菌在低温条件下COD去除效率比中温菌高出63.67%, 以软性聚氨酯泡沫为载体固定高活性耐冷菌, 用于内循环复合生物反应器(ICCBR). 以生活污水为研究对象, 通过12个月的试验室小试, 考察了ICCBR对生活污水的处理效能, 生态因子的影响, 污泥的理化特性, 及系统内的微生物生态. 结果表明: ICCBR系统在冬季4~10℃条件下的COD平均去除率为85.79%, 全年COD平均去除率为86.66%, 系统出水COD低于60 mg·L^-1, 达到污水一级B排放标准. 季节性的温度变化使得系统内的生物种类和数量发生变化, 原后生动物的数量从夏季的110000±30000微生物·mL^-1污泥减少到冬季的35000±20000微生物·mL^-1污泥, 生物膜重量也呈现出先增长后略有降低的趋势.     

计算模拟掺氮碳纳米管与水中芳香类污染物的吸附作用

掺氮碳纳米管(N-CNTs)因其独特的理化性质,在诸多领域呈现广阔的应用前景.伴随N-CNTs的大量生产和使用,其将不可避免地释放到环境中.进入环境中的N-CNTs可以与污染物发生吸附作用,进而改变二者的环境行为和生态风险.目前,N-CNTs对水中有机污染物的吸附行为鲜有报道.本研究构建了不同掺杂浓度/形态的掺氮单壁碳纳米管(N-SWNTs),基于密度泛函理论,模拟水中芳香类有机污染物在N-SWNTs上的吸附.计算结果表明,氮掺杂可以提高N-SWNTs对芳香类化合物的吸附性能.掺杂浓度和掺杂形态会影响N-SWNTs的吸附能力,高浓度吡啶氮掺杂的N-SWNTs对芳香类化合物具有较强的吸附作用.化合物与N-SWNTs之间主要发生物理吸附,疏水作用和π–π相互作用是化合物在N-SWNTs上吸附的主要作用力,污染物官能团可加强其与N-SWNTs之间的吸附作用.本研究可为N-SWNTs的生态风险评价提供一定的理论指导.     

利用被动式采样膜评估水中腐殖酸对苊和 生物有效性的影响

以苊和两种多环芳烃(PAHs)为研究对象, 在实验室模拟条件下, 研究了水中不同含量的腐殖酸(HA)(0~15 mg·L^−1), 以溶解性有机碳浓度表征)对PAHs在三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAM)中和日本青鳉鱼体内富集的影响, 比较了两种采样介质中PAHs表观富集速率常数随HA浓度变化的趋势, 并利用模型拟合计算了两种方法得到的苊和的腐殖酸-水平衡分配常数(K_DOC)值. 结果表明, 水中存在的HA对TECAM和青鳉富集两种PAHs有显著影响, 随着HA浓度的增大, PAHs在TECAM膜中和青鳉体内的富集浓度显著降低, 其表观富集速率常数也随HA浓度的增大而减小. 用TECAM萃取和青鳉富集实验得到的两种PAHs的lg K_DOC分别为4.63和4.52(苊), 以及5.83和5.76(); 两种方法所得的lg K_DOC值相互之间有很好的可比性, 并与文献报道值相吻合. 研究结果证明, TECAM能够选择性地富集水相中自由溶解形态的PAHs, 且富集行为与鱼体类似, 因此可作为一种生物模拟采样器来研究水环境中存在的溶解性有机碳对PAHs生物有效性的影响.     

碳纳米管加载微生物高效去除微囊藻毒素研究

研究了碳纳米管和高岭土等黏土矿物对微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的吸附作用, 发现碳纳米管对湖泊中普遍存在的2种典型微囊藻毒素MC-RR和LR有很强的吸附能力. 在溶液中MC-RR和LR初始浓度分别为21.0和9.5 mg/L下, 碳纳米管吸附量分别高达14.8和6.7 mg/g, 是高岭土、海泡石和滑石等黏土矿物吸附MC-RR和LR量的5倍左右. 进一步研究显示, 将我们分离出的对MCs有很强降解能力的Ralstonia solanacearum菌(简称RS菌)与碳纳米管同时加入到水体中后, 能够对MC-RR和MC-LR的去除产生协同作用. 研究表明, 碳纳米管既可以高效吸附MCs, 同时又可以使RS菌固定在其表面, 从而使RS菌对MCs的生物降解反应能够在碳纳米管表面高效进行.     

生物合成材料聚β-羟基丁酸(PHB)的研究进展

聚β-羟基丁酸(PHB)是许多原核微生物在碳、氮营养失衡的情况下作为能量和碳源储藏在生物体内的一类热塑性聚酯.作为完全可生物降解材料,PHB越来越引起人们的关注.有力文章主要阐述了国内外PHB合成方法、性能改良、降解等方面的进展,并对其发展前景作出展望.     

辽河口海域短链氯化石蜡污染特征及生物富集

短链氯化石蜡(SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》拟增列的一类新型持久性有机污染物.本文研究了辽河口海域沉积物和生物样品中SCCPs的含量水平、组成模式、污染来源及生物/沉积物富集因子.结果表明,沉积物中∑SCCPs的浓度为64.9~1683.4 ng/g dw(均值为419.7),生物体中∑SCCPs浓度为1.55~11.9?g/g dw(均值为6.14);沉积物和生物体同系物碳链长度主要以碳10和碳11为主,两者相对含量之和分别为69.5%和84.0%,氯原子数主要以Cl5,Cl6和Cl7为主,三者相对含量之和分别为84.5%和90.8%;辽河口SCCPs主要污染来源为CP-42和CP-52产品的生产及使用,而河流输入是SCCPs主要来源途径之一;∑SCCPs的BSAF平均值为2.34,该值大于1表明软体类动物对SCCPs具有明显的生物富集性;BSAF值与氯原子数呈显著性负相关(P0.05),表明底栖类动物与鱼类的富集行为受理化性质和摄食途径影响差异较大.     

碱性氮化合物在裂化催化剂上的吸附 Ⅴ.吸附与中毒作用

本工作針对我国頁岩油催化裂化时催化剂中毒問題,根据以往工作的綫索,通过研究吸附作用力与中毒原因,以及催化剂的抗氮性能,来寻找解决这个問題的途径。主要研究了各种五碳、六碳的氮化合物,以及几种胺类化合物;苏联制共胶球状硅鋁(簡称共胶球)、自制氧化鋁含量30％(簡称BM-30)和50％(簡称BM-50)的混合法硅鋁,以及其他催化剂的吸附与中毒作用及其間的关系;此外,也研究了     

用沥青质中生物标志化合物判识生物降解油的油源

采用钌离子催化氧化法(简称RICO)研究了已知为同源的3个酒泉盆地原油和同源但生物降解程度不同的3个吐哈盆地原油样品中的沥青质, 初步验证键合在同源样品沥青质中的生物标志化合物尤其是甾烷类是相似的, 与饱和烃中游离的生物标志化合物具一定的可比性, 与生物降解程度无关. 报道了对一个严重生物降解原油的应用实例. 通过RICO法处理沥青质, 研究键合在沥青质中的生物标志化合物及苯羧酸甲酯等有关沥青质分子结构的信息, 此方法可能是进行油源对比研究的一个新途径, 该法对研究严重生物降解原油油源的作用更为突出.     

菌株Thermus sp. TibetanG7对铯的吸附: 热泉铯硅华形成过程中生物成矿作用的征兆

从西藏温泉中分离出了一株菌株Thermus sp. TibetanG7, 检验了它对铯的吸附能力. 同时模拟了热泉中的环境条件, 检测了钠、钾离子和不同的钾离子培养条件对吸附的影响, 以探讨菌株Thermus sp. Ti-betanG7在铯硅华形成过程可能起的作用. 结果显示: 尽管钠和钾离子都对菌株吸附铯有一定的影响, 但是菌株仍然显示了一定的吸附铯的能力, 在钠和钾抑制试验中的单位吸附量分别达到了53.49和40.41 μmol 铯/克干重菌体. 菌株能较快的吸附铯, 在5 min时间内完成了总吸附量的40%~50%. 同时还发现, 钾离子缺失体系培养的菌体能吸附更多的铯. 菌株Thermus sp. TibetanG7在热泉中对铯的聚集起了重要的作用. 最后探讨了菌株在铯硅华形成过程中的作用, 提出了铯硅华成矿的物理化学和生物成矿模式     

高黎贡山天然阔叶林的土壤微生物功能基因多样性

应用微生物功能基因芯片(GeoChip 2.0),研究了云南高黎贡山典型阔叶林土壤微生物功能基因的多样性及其主要环境影响因子.该基因芯片含有24243个寡聚核苷酸探针,涵盖了参与碳、氮等生物地球化学循环的151个功能基因群.在5个样地中,共检测到微生物功能基因2237个,涉及12个不同的微生物生物过程,包括碳降解、碳固定、硫还原、金属还原和抗性、氮固定、硝化、反硝化、污染物降解、磷利用、甲烷还原和甲烷氧化等.各样地土壤微生物的Shannon Weaver指数处于5.39~6.91之间,其中常绿阔叶林土壤微生物的多样性高于针阔混交林.参与碳氮循环的相关功能基因多样性和丰度在样地间存在差异,其中针阔混交林样地具有较高的固碳基因丰度,GLGS15样地具有较高的反硝化相关基因丰度,表明这些微生物介导的生物过程在样地间可能存在明显的差异.CCA分析表明研究样地的土壤有机碳、土壤含水量、土壤温度和植物多样性可能是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要环境因素,VPA分析表明土壤含水量、土壤温度和植物多样性对微生物群落结构分别做了25.79%,25.83%和18.94%的贡献.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究

以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为实验菌株, 对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化过程进行了实验研究. 结果表明, 在A. ferrooxidans菌作用下3种硫化物的氧化过程具有不同的特征. 三者的氧化速率存在差异, 即: 磁黄铁矿 > 黄铜矿 > 黄铁矿. 黄铁矿生物氧化过程中pH总体呈下降趋势, 而黄铜矿和磁黄铁矿生物氧化过程中溶液pH则呈先上升再下降的趋势. 由于黄铁矿反应溶液pH较低, 在反应过程中无明显的沉淀作用发生, 而黄铜矿和磁黄铁矿氧化过程中产生了元素硫和黄钾铁矾沉淀. 黄铁矿的平整表面和溶蚀坑中均有细菌吸附, 并且溶蚀坑的形状与细菌外形较相似, 可能是吸附于黄铁矿表面的细菌分泌出的有机酸导致其表面的微区溶解所致. 在黄铁矿表面未发现生物膜形成, 而黄铜矿和磁黄铁矿表面均有生物膜形成. 构成生物膜的A. ferrooxidans菌被胞外聚合物质 (EPS)包裹, 生物膜被沉淀物质所覆盖. 实验结果显示了黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿具有不同的生物氧化过程, 造成这种差异的主要原因可能是矿物自身性质以及反应溶液pH的影响.     

植物-微生物共生系统功能强化及其在降污固碳中的作用

植物不仅为细菌等土壤微生物提供了丰富的生态位,还通过光合作用等固碳途径和合成代谢过程最终转化为土壤有机质,成为微生物可利用的碳源.相反,土壤微生物可以作为去除污染物的生物催化剂,也能帮助植物吸收氮、磷等营养物质.因此,植物-微生物共生系统具有降污固碳双重作用.本文围绕植物-微生物共生系统降解污染物和固定二氧化碳的两大生态功能,系统梳理了共生系统三个要素之间的相互作用关系.从植物、微生物和二者共生关系三个角度归纳了共生系统的污染修复途径,总结了植物和微生物的固碳机制.同时也分析了土壤中重金属和有机污染物对植物固碳过程造成的不利影响.本文最后对未来植物和土壤微生物在降污和固碳方面的研究进行了展望,旨在促进土壤污染的研究与治理,改善土壤生态系统的固碳功能.     

微囊化基因工程菌作为尿毒症口服制剂的研究

微囊化基因工程菌作为口服制剂治疗尿毒症是近年来的研究新思路. Klebsiella aerogenes脲酶基因(UreDABCEFG)通过质粒pKAU17转入大肠杆菌E.coli DH5α, 经驯化后能以尿素或氨为惟一氮源生长, 因此可将其视为尿素吸附剂. 以聚乙烯醇为载体制备微囊化脲酶基因工程菌, 其机械强度远远高于APA微囊, 从而解决了APA微囊易破碎的缺点. 制备聚乙烯醇微囊化工程菌的适宜条件是聚乙烯醇(平均聚合度为2450)浓度为6%(质量体积比), 用硼酸交联其pH值为6.5, 反应时间24 h, 包菌量为8%(质量体积比), 气流量为3 L/min, 射流量为1 mL/10 min, 粒径主要分布于20~40目. 体外模拟试验表明, 含100 mg湿菌体的聚乙烯醇微囊4 h内清除尿素约18.4 mg.     

一株分离自新疆天池寡营养环境的糖丝菌(Saccharothrix sp PYX-6)降解芘的特性

从没有被芳烃污染的新疆天池采集的水样中分离得到一株能够以蒽、菲、芘为惟一碳源和能源的菌株, 并编号为PYX-6. 通过对其形态、生理生化特征、细胞壁组分、脂肪酸组成、DNA分子(G + C)摩尔百分含量及16S rDNA 序列同源性比较发现, 菌株PYX-6为Saccharothrix sp. 对菌株PYX-6以芘为惟一碳源生长和底物降解的研究结果表明, 0.005%酵母膏对细胞生长和芘降解具有明显的促进作用, 细胞生长和底物降解的最佳pH和摇床转速分别为pH 6~8和200 r/min, 细胞生长比底物消失稍迟. 对降解过程中间代谢产物进行质谱分析表明, 邻苯二甲酸是芘降解的中间代谢产物, 说明Saccharothrix sp PYX-6 的降解途径不同于过去报道的Mycobacterium sp PYR-1 的降解途径.