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活性炭对天然有机物氯化过程消毒副产物生成的影响及作用机制

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环境工程学报 2024年第3期18卷 758-765页

作者：易聪王毅力黄鑫石宝友北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

活性炭(AC)与氯均为水处理过程中广泛使用的药剂,在实际使用过程中二者的接触不可避免,因此,深入研究AC对于氯化过程中消毒副产物(DBPs)生成的影响对于饮用水安全有重要意义。本研究对比了AC对于溶解性天然有机物(DOM)氯化过程中已知DB... 详细信息

活性炭(AC)与氯均为水处理过程中广泛使用的药剂,在实际使用过程中二者的接触不可避免,因此,深入研究AC对于氯化过程中消毒副产物(DBPs)生成的影响对于饮用水安全有重要意义。本研究对比了AC对于溶解性天然有机物(DOM)氯化过程中已知DBPs(包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))生成释放的影响,并采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)技术检测分析其滤后水的未知氯化副产物及有机物变化规律。结果表明,在DOM氯化过程中,AC存在时释放的THMs和HAAs浓度较低,但氯的衰减速率更快,这是由于AC本身的强还原性及其他氯代副产物生成导致的。进一步通过FTICR-MS分析未知氯代产物及DOM的变化发现,在2种条件下有163种相同的氯化产物,与不存在AC时对比,AC存在时生成了不同的氯化产物中有57种。此外,AC存在时CHOCl、CHONCl和CHONSCl分子式的数量减少,而CHOSCl分子式的数量增加,并且具有芳香结构的DOM更容易被转化。通过电子自旋共振谱仪(ESR)分析发现AC表面的持久性自由基激发次氯酸钠反应生成的氯自由基(Cl·)是导致氯化产物变化的主要原因。本研究揭示了AC对氯化过程DBPs的生成影响,对于饮用水DBPs控制具有重要意义。

关键词：消毒副产物活性炭氯化 FTICR-MS 氯自由基

基于平行因子分析的河流溶解性有机质污染识别与响应

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环境科学学报 2024年第4期44卷 124-132页

作者：侯嫔韩港胜费召鹏张思雨董慧峪中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室北京100085

研究Y江流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解Y江水生生态系统至关重要.本研究采用平行因子分析法,通过拉曼及瑞利散射校正和组分提取等对三维荧光光谱矩阵进行处理,并结合常规水质参数,对水体中DOM的三维荧光光谱特征、组分比例... 详细信息

研究Y江流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解Y江水生生态系统至关重要.本研究采用平行因子分析法,通过拉曼及瑞利散射校正和组分提取等对三维荧光光谱矩阵进行处理,并结合常规水质参数,对水体中DOM的三维荧光光谱特征、组分比例、特征参数及荧光特性等进行相关性分析,探究Y江流域水体DOM的组分、来源及空间分布特性.结果表明,Y江干流主要河流断面的COD约有85%的采样点符合Ⅰ类地表水标准,TN约有58%的采样点超过Ⅳ类地表水标准,TP约有85%的采样点符合Ⅲ类地表水标准,NH_(3)-N约有77%的采样点符合Ⅱ类地表水标准.TN和TP为Y江干流的主要污染物,且在下游区域呈升高的趋势,水体存在富营养化的可能.通过PARAFAC分析得出Y江DOM的三组分荧光光谱模型,其中,C1主要由富里酸和腐殖酸类组成,占比56.4%;C2为类陆生腐殖质,占比13.4%;C3为色氨酸类蛋白质组分,占比30.2%.Y江干流地表水DOM具有轻微的腐殖化程度,同时具有明显的自生源特性.外源输入和内源释放是导致该区域地表水水质变化的重要因素.DOM的来源和组成在空间分布上具有显著差异.在上游区域,植被分解和土壤有机质分解等自然过程是该区域DOM形成的主要途径.在中游和下游区域,DOM受到人类活动的影响较大,特别是在下游区域,C3组分含量占DOM的比例较高,这可能是由于城市和工业企业排污等人类活动对DOM的组成造成影响.皮尔逊相关性分析显示,DOM中的组分C1和C3与TN、NH_(3)-N、UV_(254)呈显著正相关(p研究揭示了Y江流域水体DOM的荧光特征和组分来源响应机制,为该流域水质污染识别与监控提供了良好的科学依据.

关键词： Y江地表水溶解性有机质三维荧光光谱平行因子分析

城镇污水处理厂抗生素抗性基因的环境传播途径与机制

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给水排水 2024年第5期50卷 153-160页

作者：李俊谊孙喆强志民贲伟伟中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再... 详细信息

城镇污水处理厂是抗生素抗性基因(ARGs)发生转移、传播的重要场所,同时也是环境中ARGs污染的主要来源。对城镇污水处理厂中ARGs向环境介质中的传播途径、影响因素与传播机制进行了综述。结果表明,ARGs可通过出水排放、污泥土地施用、再生水灌溉、气溶胶逸散等途径迁移至环境介质(如受纳水体、土壤、空气)中;ARGs在环境介质中的扩散和存留行为受介质理化性质影响;ARGs在环境介质中主要通过可移动遗传元件(MGEs)介导的水平基因转移(HGT)传播耐药性。

关键词：城镇污水处理厂抗生素抗性基因环境介质传播途径传播机制

碳纳米管强化高铁酸盐降解苯扎贝特的效能与机理

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环境工程学报 2024年第4期18卷 1144-1150页

作者：黄先锟田晨浩郑志宏刘超华北水利水电大学环境与市政工程学院郑州450046 中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

高铁酸盐具有较强的氧化性,是一种在水和废水处理中有较大应用潜力的绿色氧化剂,但对水中部分微污染物降解效果较差。本文研究了碳纳米管对高铁酸盐降解苯扎贝特的强化效果,探究了强化降解反应的途径,考察了水质因素对降解效果的影响,... 详细信息

高铁酸盐具有较强的氧化性,是一种在水和废水处理中有较大应用潜力的绿色氧化剂,但对水中部分微污染物降解效果较差。本文研究了碳纳米管对高铁酸盐降解苯扎贝特的强化效果,探究了强化降解反应的途径,考察了水质因素对降解效果的影响,鉴定了强化降解的关键活性物种。结果表明,碳纳米管的表面羟基对强化高铁酸盐降解有促进作用,在碳纳米管存在且质量浓度为4 mg·L^(-1)时,苯扎贝特的去除率由2%升至69%。酸性条件有利于碳纳米管强化高铁酸盐降解苯扎贝特;当水pH由8.0降至6.0时,表观反应速率常数由89 L·(mol·s)^(-1)提升至415 L·(mol·s)^(-1)。碳纳米管可强化Fe(Ⅵ)向Fe(Ⅴ)的转化,并使Fe(Ⅴ)成为提高苯扎贝特强化降解效果的关键活性物种;常见阴离子对强化氧化有抑制作用,影响程度为PO_(4)^(3-)>SiO_(3)^(2-)>HCO_(3)^(-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-)。

关键词：高铁酸盐碳纳米管苯扎贝特强化氧化动力学

水环境样品体外生物测试效应触发值的研究进展

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生态毒理学报 2024年第1期19卷 17-30页

作者：张硕韩颖楠李娜马梅中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

水环境样品综合毒性的体外生物测试可以直接获得水环境中众多污染物共存状态下的生物毒害信息,已成为水环境污染评估和诊断的重要手段之一。但由于目前没有用于判定水质优劣的毒性效应限值标准,导致其很难被用于水质管理。为此,越来越... 详细信息

水环境样品综合毒性的体外生物测试可以直接获得水环境中众多污染物共存状态下的生物毒害信息,已成为水环境污染评估和诊断的重要手段之一。但由于目前没有用于判定水质优劣的毒性效应限值标准,导致其很难被用于水质管理。为此,越来越多的研究聚焦于推导体外生物测试的效应触发值(effect-based trigger value,EBT)。本文综述了EBT建立的背景和推导原则,并总结了以健康保护为目标和以生态保护为目标的多种EBT推导方法,其中针对饮用水水质的EBT以保护人体健康为前提,主要基于每日容许摄入量(allowable daily intake,ADI)、体内安全浓度、癌症发病率增加10%的每日剂量(TD10)和环境质量标准(environmental quality standard,EQS)中的水质指导值(guideline value,GV)推导,针对地表水的EBT以生态保护为目标,依据地表水EQS中的GV值和物种敏感度分布(SSD)曲线中的第5个百分位数的危险浓度(hazardous concentration,HC5)推导。本文系统比较了不同方法推导出的体外生物测试EBT值和特征,总结了EBT在水环境中的应用,以期为高通量体外生物测试用于水质评估提供理论依据和技术支撑。

关键词：效应触发值体外生物测试毒作用模式内分泌干扰效应遗传毒性基线毒性

潴龙河中完全氨氧化微生物活性与NO产生潜势的时空变化特征

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环境科学学报 2024年

作者：周禹廷王晓玲秦瑜姜丽萍兰邦瑞肖满义金禹成祝贵兵吉林建筑大学市政与环境工程学院中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室

完全氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,Comammox)的发现进一步完善了人们对硝化过程的认识.Comammox细菌被发现广泛分布于自然和人工生态系统中，相较于其他好氧氨氧化微生物，有关其在季节性河流中对氨氮的转化与氧化亚氮产生潜... 详细信息

完全氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,Comammox)的发现进一步完善了人们对硝化过程的认识.Comammox细菌被发现广泛分布于自然和人工生态系统中，相较于其他好氧氨氧化微生物，有关其在季节性河流中对氨氮的转化与氧化亚氮产生潜势的研究相对匮乏.本研究采用选择性抑制剂实验，结合宏基因组测序和氨单加氧酶(amo A)特异性分析等方法，探究不同水文时期季节性河流潴龙河岸边带表层土壤与开阔水域表层沉积物(0～10 cm)中Comammox等好氧氨氧化微生物的活性、产氧化亚氮(N2O)潜势、分布情况、群落结构、共生模式及关键环境因子.结果表明，Comammox等好氧氨氧化微生物的氨氧化速率和产N2O潜势具有显著的时间异质性.丰水期的总N2O产生潜势((0.53±0.59) ng·g-1·d-1)显著高于枯水期((0.10±0.26) ng·g-1·d-1)(p生态特征. pH值是影响Comammox等好氧氨氧化微生物的氨氧化速率、N2O产生潜势及微生物丰度的关键因子(p研究对季节性河流中完全氨氧化微生物活性与N2O产生潜势的时空变化特征进行了补充，可为河流氮污染治理方案与温室气体减排策略提供研究基础.

关键词：完全氨氧化氨氧化细菌氨氧化古菌氧化亚氮宏基因组

氯化过程次生有机氯胺的稳定性及其与酚类化合物的反应活性

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环境科学学报 2024年第7期 213-221页

作者：赵茜英浩刘航刘超山东建筑大学市政与环境工程学院中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术重点实验室中国科学院大学

氯消毒过程中，氯会与水中的溶解性有机氮反应生成有机氯胺.本文研究了以脂肪胺、氨基酸和酰胺为前体物次生有机氯胺的稳定性及其与酚类化合物的反应活性.结果表明，以乙胺、甘氨酸、尿素为前体物生成的有机氯胺在接近中性p H条件下可... 详细信息

氯消毒过程中，氯会与水中的溶解性有机氮反应生成有机氯胺.本文研究了以脂肪胺、氨基酸和酰胺为前体物次生有机氯胺的稳定性及其与酚类化合物的反应活性.结果表明，以乙胺、甘氨酸、尿素为前体物生成的有机氯胺在接近中性p H条件下可稳定存在.有机氯胺与间苯二酚、邻苯二酚的反应活性高于苯酚.在20℃、p H 8的反应条件下，对于间苯二酚，反应活性遵循：N-氯代乙胺(二级反应速率常数k=1.82×10-1L·mol-1·s-1)>N-氯代甘氨酸(k=7.05×10-2L·mol-1·s-1)>无机一氯胺(k=5.25×10-2L·mol-1·s-1)>N-氯代尿素(k=4.21×10-3L·mol-1·s-1)；对于邻苯二酚，反应活性遵循：N-氯代尿素(k=1.28×10-1L·mol-1·s-1)>无机一氯胺(k=6.10×10-2L·mol-1·s-1)>N-氯代乙胺(k=3.96×10-2L·mol-1·s-1)>N-氯代甘氨酸(k=2.88×10-3L·mol-1·s-1).随p H值升高（p H 6～10）,N-氯代乙胺与间苯二酚、N-氯代尿素与邻苯二酚的k增大.尽管有机氯胺通常被认为是“伪氯胺”，但以胺类、尿素为前体物的有机氯胺与酚类化合物的反应活性高于无机一氯胺，因此，氯化水处理过程中次生有机氯胺可与水中基质反应，影响水质安全，需予以关注.

关键词：有机氯胺脂肪胺氨基酸酰胺氯消毒

拒马河沉积物NO产生潜势、途径与微生物群落结构的研究

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环境科学学报 2024年

作者：金禹成王晓玲秦瑜肖满义周禹廷祝贵兵吉林建筑大学市政与环境工程学院中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室

近百年来一氧化二氮(N2O)的排放量急剧增加.但这种强效温室气体在小型河流沉积物中的产生途径以及微生物机制的研究相对匮乏.本研究采集拒马河丰水期与枯水期的岸边带与开阔水域的沉积物(0～10 cm)，应用乙炔抑制法、宏基因组测序和Spea... 详细信息

近百年来一氧化二氮(N2O)的排放量急剧增加.但这种强效温室气体在小型河流沉积物中的产生途径以及微生物机制的研究相对匮乏.本研究采集拒马河丰水期与枯水期的岸边带与开阔水域的沉积物(0～10 cm)，应用乙炔抑制法、宏基因组测序和Spearman相关性分析等方法，探究拒马河沉积物N2O的产生潜势、主导过程、微生物机制及影响因素.结果表明，拒马河沉积物N2O产生潜势为(1.48±0.38)μg·kg-1·h-1.氨氧化过程是拒马河沉积物N2O产生的主导过程，其N2O产生潜势为(0.97±0.31)μg·kg-1·h-1，是反硝化过程N2O产生潜势的1.88倍.拒马河沉积物产N2O相关微生物的多样性呈现出明显的季节性变化，丰水期的产N2O相关微生物的Alpha多样性显著高于枯水期(p研究揭示了拒马河沉积物N2O产生潜势、主导过程以及微生物群落结构，对河流生态系统中长期被忽略的氨氧化过程产生N2O的作用进行补充，为治理河流氮污染提供新思路.

关键词：河流沉积物氧化亚氮氨氧化过程宏基因组测序

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水力条件对供水管网微生物影响研究进展

给水排水 2024年第6期 164-169页

作者：房志伟杨川徐强强志民中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室中国科学院大学北京市自来水集团水质监测中心

供水管网内微生物异常增殖会降低水质，威胁用户用水安全，因此控制管网微生物是保障饮用水安全的重要措施。管网微生物的生长和去除受到管网水力条件的影响，且在管网不同位置处所受影响程度不同。综述了水力停留时间和流速对管网微生... 详细信息

供水管网内微生物异常增殖会降低水质，威胁用户用水安全，因此控制管网微生物是保障饮用水安全的重要措施。管网微生物的生长和去除受到管网水力条件的影响，且在管网不同位置处所受影响程度不同。综述了水力停留时间和流速对管网微生物生长的影响，以及水力冲刷对生物膜的去除作用，发现水力停留时间和流速对微生物量与群落结构有显著影响，水力冲刷对不同条件下形成的管壁生物膜去除效果不同，研究结果可为供水管网微生物控制的研究和应用提供重要参考。

关键词：供水管网水力条件微生物