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污水处理过程中典型PPCPs的污染特征及降解转化研究进展

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环境科学 2024年第6期45卷 3247-3259页

作者：贺德春郑密密黄伟柳王荣胡嘉梧刘姜艳潘杰重庆三峡学院环境与化学工程学院重庆404000 生态环境部华南环境科学研究所广州510530 广州市生态环境局增城技术中心广州511330

药品和个人护理用品(PPCPs)是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将... 详细信息

药品和个人护理用品(PPCPs)是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将其有效去除,通过微生物降解、光降解和臭氧氧化强化PPCPs去除的研究大多还处于实验室研究阶段,应用于实际污水处理时去除效果并不理想.因此,如何有效去除生活废水中的PPCPs是未来几年急需研究和解决的关键技术问题.通过综述典型PPCPs在污水处理厂的赋存状况、去除特性及其污泥吸附特性,探讨了污水处理过程中典型PPCPs在微生物、紫外光和臭氧作用下的降解转化行为,并基于当期研究不足,展望了污水中PPCPs去除及降解转化的研究方向:①实际生化处理对PPCPs的去除特性调查研究;②生化处理过程中典型PPCPs微生物降解转化机制研究;③实际污水体系中紫外光/臭氧对典型PPCPs的降解转化机制研究;④微生物降解、光降解及臭氧氧化等去除污水中PPCPs的应用技术研究.研究结果可以为污水处理过程中典型PPCPs的污染治理提供参考.

关键词：药品和个人护理用品(PPCPs) 污水处理污染特征降解转化

奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)MR-1对氟西汀降解过程的转录组及功能基因分析

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生态与农村环境学报 2024年第4期40卷 532-540页

作者：万宇杭小帅王志刚张澜周莉尤晓慧朱冬冬王燕肖静陈翔扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225009 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042

该文研究了厌氧条件下奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)MR-1对氟西汀的降解性能,并从转录组学分析遗传分子代谢机制。结果表明,Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下可有效降解体系中93.12%的氟西汀,降解速率达0.94 mg·L^(-1)... 详细信息

该文研究了厌氧条件下奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)MR-1对氟西汀的降解性能,并从转录组学分析遗传分子代谢机制。结果表明,Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下可有效降解体系中93.12%的氟西汀,降解速率达0.94 mg·L^(-1)·h^(-1)。采用Illumina高通量测序平台对降解氟西汀后的细菌与对照组细菌进行测序,通过基因本体数据库(GO)和京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)富集分析,结合筛选的高表达高上调的差异表达基因,得到了耐受和降解氟西汀的功能基因,其中包膜应激反应膜蛋白基因、ABC转运蛋白基因、噬菌体休克蛋白PspA基因、氧化应激防御蛋白基因等在Shewanella oneidensis MR-1对环境的耐受中起重要作用;细胞色素C基因、硝基还原酶NfsB基因、乳酸利用蛋白基因等在氟西汀的降解转化中起关键作用。该研究从转录组水平分析了氟西汀的降解机制,可为Shewanella oneidensis MR-1在环境修复中的应用提供参考依据。

关键词： Shewanella oneidensis MR-1 氟西汀转录组差异表达基因功能基因

污水处理厂尾水排放对受纳河流细菌和真菌微生物群落的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2246-2258页

作者：郭有顺余仲郝文彬孟凡刚中山大学环境科学与工程学院广州510006 广东省环境科学研究院广州510045

污水处理厂尾水的持续排放会重塑受纳河流的理化和生物条件,对河流水质和水生态产生潜在影响.选取惠州市东江沿线2座污水处理厂的受纳河流进行水样采集及分析,利用高通量测序进行样品DNA分析,系统研究细菌和真菌群落的组成结构及其分布... 详细信息

污水处理厂尾水的持续排放会重塑受纳河流的理化和生物条件,对河流水质和水生态产生潜在影响.选取惠州市东江沿线2座污水处理厂的受纳河流进行水样采集及分析,利用高通量测序进行样品DNA分析,系统研究细菌和真菌群落的组成结构及其分布,结合水体的理化指标更全面地反映尾水排放对受纳河流的影响.结果表明,污水处理厂尾水排放口处TP和NH_(4)^(+)-N等营养盐指标均高于受纳河流上游,尾水排放对受纳河流微生物的影响显著,细菌群落的丰富度明显降低.对受纳河流微生物群落组成和水体理化指标进行统计分析,发现DOM、TP和NH_(4)^(+)-N的变化对浮游微生物群落结构可能起关键作用.通过对浮游细菌和真菌群落结构及水体的理化性质综合分析研究,能够更加全面地揭示污水处理厂尾水排放对受纳河流引起的复合生态效应,对污水处理厂提标改造和城市河流的保护具有重大意义.

关键词：污水处理厂(WWTPs) 尾水受纳河流饮用水水源微生物群落东江

黄河三角洲不同植物群落土壤有机碳特征及其影响因子

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环境科学 2024年第7期45卷 4177-4186页

作者：李丛笑张彦覃茜瑾贾琪周爽李天乐刘福德天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384 天津市生态环境科学研究院天津300191

土壤有机碳的变化对于土壤质量演变有着十分重要的意义.以黄河三角洲潮上带芦苇(Phragmites australis)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和柽柳(Tamarix chinensis)群落为研究对象,分析0~50 cm土层范围内土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、... 详细信息

土壤有机碳的变化对于土壤质量演变有着十分重要的意义.以黄河三角洲潮上带芦苇(Phragmites australis)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和柽柳(Tamarix chinensis)群落为研究对象,分析0~50 cm土层范围内土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的分布特征,并基于紫外-可见光谱、三维荧光光谱和平行因子分析(PARAFAC)技术,对土壤溶解性有机物(DOM)的组成和来源进行解析,最终结合土壤理化性质揭示影响不同植物群落土壤有机碳和DOM组分特征的关键因子.结果表明:(1)不同群落比较,盐地碱蓬群落ω(SOC)最高,为7.53 g·kg^(-1),柽柳群落ω(DOC)最高,为0.98 g·kg^(-1),芦苇群落ω(EOC)和ω(POC)显著高于盐地碱蓬和柽柳群落,分别为1.47 g·kg^(-1)和0.65 g·kg^(-1);垂直分布上,除POC含量外,均呈现出随着土层加深而降低的趋势.(2)芦苇、盐地碱蓬和柽柳群落土壤DOM的主要成分均为腐殖质、类蛋白物质、类富里酸物质,其中外源组分在以上群落中占比分别为55.80%、56.41%和52.81%;(3)不同群落比较,芦苇群落的腐殖化程度显著高于盐地碱蓬和柽柳群落,但其芳香化程度和自生源占比显著低于柽柳群落;垂直分布上,DOM芳香化和腐殖化程度随土层的加深逐渐增加,且深层土主要以疏水组分占比低的相对分子质量小的DOM为主.(4)冗余分析可知,N(P<0.01)、NO_(2)^(-)-N(P<0.01)和NH_(4)^(+)-N(P<0.05)是影响土壤有机碳和DOM组分变化的关键因子.

关键词：黄河三角洲土壤有机碳(SOC) 溶解性有机质(DOM) 潮上带湿地植物群落

滁河南京段环境介质中环状挥发性甲基硅氧烷的污染水平与生态风险评价

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生态与农村环境学报 2024年第2期40卷 213-221页

作者：张伟古文范德玲张冰王蕾石利利南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风... 详细信息

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风险进行了评价。结果表明:地表水中D4、D5、D6的检出率分别为38.1%、95.2%、100%,总含量范围为13.66~77.90 ng·L^(-1),平均值为47.82 ng·L^(-1);沉积物中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、86.7%、100%,总含量范围为0.56~49.74μg·kg^(-1),平均值为13.95μg·kg^(-1);土壤中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、20%、100%,总含量范围为1.90~7.05μg·kg^(-1),平均值为3.57μg·kg^(-1)。地表水和土壤中D6的检出浓度最高,沉积物中则为D5,对比国内外其他地区的相关结果,cVMSs处于中低水平。生态风险评价结果显示,滁河南京段水体中cVMSs存在中高风险。

关键词：甲基硅氧烷生态风险浓度水平滁河南京段

我国流域水环境抗生素与耐药基因的赋存及风险

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科学通报 2024年第6期69卷 759-773页

作者：袁青彬王娜郭欣妍陈则友王小龙李文李曦雷留生罗义南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室南京210023 生态环境部南京环境科学研究所南京210042 南开大学环境科学与工程学院天津300350 中国环境科学研究院北京100012

抗生素作为新污染物,被列入我国“十四五”提出的《重点管控新污染物》名单.流域水环境是抗生素的主要环境归宿,我国主要流域普遍检出了抗生素和耐药基因.因此,如何表征流域水环境抗生素的风险是对抗生素这类新污染物管控的科学前提.本... 详细信息

抗生素作为新污染物,被列入我国“十四五”提出的《重点管控新污染物》名单.流域水环境是抗生素的主要环境归宿,我国主要流域普遍检出了抗生素和耐药基因.因此,如何表征流域水环境抗生素的风险是对抗生素这类新污染物管控的科学前提.本文在综述了我国主要流域水环境抗生素的赋存特征及其造成的细菌耐药广泛传播的生态健康问题的基础上,指出了当前普遍采用的抗生素风险评估方法存在的问题,构建了基于细菌耐药的多指标抗生素风险评估技术框架.最后,提出了通过加强抗生素筛选细菌耐药的基础研究创新来支撑抗生素的风险评估,该研究为我国抗生素新污染物的治理和管控提供了科技支撑.

关键词：抗生素风险评估细菌耐药耐药基因流域水环境

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大坝位移性态的多模型联合预警方法

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第2期49卷 280-290页

作者：姜振翔陈辉陈鲁皖南昌工程学院水利与生态工程学院江西南昌330099

传统方法采用单一的模型开展大坝位移性态预警,虚假警报频次较高。为提升预警结果的可靠性,提出多模型联合预警方法。以水位-温度-时效模型(hydraulic-season-time,HST)、自回归滑动平均模型(autoregressive moving average,ARMA)为研... 详细信息

传统方法采用单一的模型开展大坝位移性态预警,虚假警报频次较高。为提升预警结果的可靠性,提出多模型联合预警方法。以水位-温度-时效模型(hydraulic-season-time,HST)、自回归滑动平均模型(autoregressive moving average,ARMA)为研究对象,采用核密度估计探讨了两类模型残差的一维分布规律。在此基础上,对两类模型的联合残差进行了频率分析,发现了联合残差非尾部弱相关、尾部强相关的分布特征。采用Copula函数对HST-ARMA联合残差进行拟合,得到了联合分布函数,实现了大坝位移性态的多模型联合预警。算例表明,采用单一的HST模型或ARMA模型预警,受建模序列特征以及模型结构特征的影响,虚假警报发生率高达23.17%~27.94%。而采用HST-ARMA联合预警,能够充分结合各模型的优势,虚假警报发生率可降至0.00%~0.63%。多模型联合预警能够有效降低虚假警报的发生频次,预警结果能够更加真实地反映大坝位移性态,可为提升大坝安全管理水平提供参考。

关键词：大坝位移监控模型分布分析连接函数联合预警

污泥生物炭负载钴铁双金属活化过一硫酸盐降解双酚F的机制

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复合材料学报 2024年

作者：郑密密叶权运贺德春潘杰李俊飞杨建国马晓蕊柳王荣重庆三峡学院环境与化学工程学院生态环境部华南环境科学研究所

近年来，污水处理厂的大规模建设导致污泥产量逐年增加，污泥的处理面临严峻挑战，双酚F (BPF)被广泛应用于工业中化学添加剂，在地表水，土壤和污泥中被频繁检出。本文利用市政污泥负载钴铁双金属制备了钴铁双金属@生物炭复合材料(CoFe... 详细信息

近年来，污水处理厂的大规模建设导致污泥产量逐年增加，污泥的处理面临严峻挑战，双酚F (BPF)被广泛应用于工业中化学添加剂，在地表水，土壤和污泥中被频繁检出。本文利用市政污泥负载钴铁双金属制备了钴铁双金属@生物炭复合材料(CoFeO@SBC)，通过活化过一硫酸盐(PMS)降解BPF来探究其催化性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定(BET)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征分析所制备材料的理化性质；并考察了材料投加量、PMS投加量、初始pH和无机阴离子对CoFeO@SBC/PMS体系降解BPF效果的影响。结果表明，CoFeO与SBC复合后孔隙结构显著优化，比表面积增加了6.0倍，且具备更丰富的氧空位和还原性-OH官能团，产生了更多的Fe(Ⅱ)和Co(Ⅱ)。因此，CoFeO@SBC具有优异的催化活性，投加量为0.04 g/L时可以在10 min内几乎完全降解BPF(5 mg/L)，降解速率与CoFeO相比提高了62%；Cl-和NO3-对体系降解效果影响较小，而HCO3-具有显著的抑制作用；通过EPR分析表明CoFeO@SBC/PMS体系存在羟基(·OH)和硫酸根(SO4·-)自由基以及单线态氧(1O2)和超氧(O2·-)自由基，同时自由基淬灭实验证明，SO4·-是体系降解BPF的关键活性氧物种；最后通过液相色谱-质谱联用(LC-MS)对BPF的降解产物进行分析，揭示BPF在体系中的主要降解途径和机制。

关键词：双酚F 降解钴铁双金属生物炭过一硫酸盐自由基

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淤泥基免烧材料的制备及磷吸附机理研究

工业水处理 2024年

作者：王炜徐斌吴玮吴兵党甘永海崔益斌生态环境部南京环境科学研究所苏州科技大学环境科学与工程学院

以淤泥为原料制备免烧材料，选择淤泥/水泥质量比、激发剂用量、硅酸钠用量和养护时间4个影响因素，采用Box-Behnken（BB）响应面法对制备条件进行优化，确定最优制备条件。通过等温吸附、吸附动力学模型和颗粒内扩散模型评价吸附性能... 详细信息

以淤泥为原料制备免烧材料，选择淤泥/水泥质量比、激发剂用量、硅酸钠用量和养护时间4个影响因素，采用Box-Behnken（BB）响应面法对制备条件进行优化，确定最优制备条件。通过等温吸附、吸附动力学模型和颗粒内扩散模型评价吸附性能，结合表征手段探究对磷酸盐的吸附机理。结果表明，免烧材料最优制备条件为：淤泥/水泥质量比2.48、激发剂用量12.95%、硅酸钠用量1.4%、养护时间13d，破损率预测值仅为2.32%，磷吸附容量预测值为0.582 mg/g，吸附过程符合Langmuir模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型。免烧材料通过化学沉淀、配体交换等方式吸附磷酸盐。免烧材料环境风险性低，经济效益高。

关键词：淤泥免烧材料响应面优化磷吸附机理