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南水北调泵站调节池表层沉积物抗生素抗性基因分布特征及影响因素

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环境科学 2024年

作者：李菲邱春生王晨晨许菲王栋刘楠楠陈旭王少坡天津城建大学环境与市政工程学院天津市水质科学与技术重点实验室

南水北调中线工程天津段原水枢纽泵站调节池承接引汉江原水和市区水厂，是保障供水安全的重要设施，上游原水携带的大量颗粒污染物沉积于调节池。分别于2022年夏季、秋季、冬季和2023年春季采集调节池不同区域表层沉积物样品，利用宏基... 详细信息

南水北调中线工程天津段原水枢纽泵站调节池承接引汉江原水和市区水厂，是保障供水安全的重要设施，上游原水携带的大量颗粒污染物沉积于调节池。分别于2022年夏季、秋季、冬季和2023年春季采集调节池不同区域表层沉积物样品，利用宏基因组测序技术，分析其抗生素抗性基因(ARGs)的分布特征及影响因素，并对沉积物ARGs与理化指标、微生物群落结构和可移动遗传元件(MGEs)类型的相关性进行了分析。结果表明，调节池表层沉积物样品中检测出20种抗生素抗性类型和921种ARGs亚型，不同取样时间和取样点样品中优势ARGs为多重耐药类、MLS类、四环素类和糖肽类，主要耐药机制为外排泵。相关性分析发现，沉积物的TN、NO3--N、TP和OM与多种丰度前20的ARGs呈显著相关(P<0.05)；丰度前20的微生物菌属中有19种与ARGs呈显著相关(P<0.05)；接合转移蛋白、重组酶和转座酶这些MGEs类型与多种丰度前20的ARGs呈显著正相关(P<0.05)。

关键词：南水北调中线工程抗生素抗性基因(ARGs) 宏基因组时空分布微生物群落结构

制药废水中抗生素抗性的污染特征、检测手段和控制方法

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环境科学 2024年第2期45卷 844-853页

作者：彭安萍高虎张新波天津城建大学环境与市政工程学院天津300384

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌(ARBs)及抗性基因(ARGs)等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生... 详细信息

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌(ARBs)及抗性基因(ARGs)等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生素、ARBs和ARGs的污染特征,知晓检测和控制废水中抗生素抗性污染的方法,对于削减环境中的抗生素和ARGs,评估抗生素抗性的生态风险至关重要.针对制药废水处理厂(PWWTPs)环境中的抗生素抗性污染问题,讨论了制药废水中的抗生素、ARBs和ARGs的污染现状;概述了制药废水环境中抗生素抗性的不同评估方法;最后对PWWTPs中常用去除抗生素及ARGs的废水处理技术进行了概述,以期为环境中抗生素及抗性基因的生态风险评价及科学防治提供理论依据.

关键词：制药废水抗生素抗性基因(ARGs) 抗性细菌(ARBs) 污染特征检测方法

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金霉素对EBPR系统除磷性能的影响及机制

工业水处理 2024年

作者：鄢雨萌任晨竹王少坡刘灵婕孟凡盛邱春生于静洁天津市水质科学与技术重点实验室天津城建大学环境与市政工程学院

为阐明金霉素对强化生物除磷系统除磷性能的影响及其机制，采用序批式反应器，以酪蛋白水解物为唯一碳源，研究了金霉素对强化生物除磷系统的影响。结果表明，当CTC质量浓度为0.1 mg/L时，PO43-和COD的去除率与对照组相似；当CTC质量浓... 详细信息

为阐明金霉素对强化生物除磷系统除磷性能的影响及其机制，采用序批式反应器，以酪蛋白水解物为唯一碳源，研究了金霉素对强化生物除磷系统的影响。结果表明，当CTC质量浓度为0.1 mg/L时，PO43-和COD的去除率与对照组相似；当CTC质量浓度为1.0 mg/L时，PO43-去除率从90.0%下降为75.0%，COD去除率从95.3%下降为90.4%；当CTC质量浓度为5.0 mg/L，PO43-去除率仅为40.0%，遭到显著抑制，但COD的去除率仍然达到85.1%，随着金霉素投加量的增加，其对生物除磷系统的抑制作用加强。典型周期内基质代谢过程分析发现，金霉素对生物除磷中的好氧吸磷过程影响更为显著，会降低糖原和多聚磷酸盐的合成。宏基因组学分析表明金霉素的存在会抑制磷去除的相关代谢途径和PHB合成过程中的部分关键酶的合成，进而导致系统除磷性能恶化。

关键词：强化生物除磷金霉素聚磷菌磷代谢途径宏基因组学

FeO对降温冲击后厌氧氨氧化耦合羟基磷灰石系统的影响

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环境科学学报 2024年

作者：王少坡莫少庆刘灵婕于静洁毕艳孟天津城建大学环境与市政工程学院天津市水质科学与技术重点实验室广西天宜环境科技有限公司

在升流式厌氧污泥床（Upflow anaerobic sludge bed, UASB）反应器中，研究了外加Fe3O4对厌氧氨氧化-羟基磷灰石（Anaerobic ammonium oxidation-hydroxyapatite, Anammox-HAP）系统受降温冲击后的影响和作用机制.结果表明，当温度从30℃降低到17℃后，氮去除效率（Nitrogen removal efficiency,NRE）从90.25%下降到46.25%，当以10 d为更换周期投加200 mg·L-1的Fe3O4时，NRE提升到55.54%.分析发现，投加Fe3O4提高了系统中heme c含量（增加24.75%）和电子传递系统活性（提升46.88%）；在氮代谢酶活性方面，200 mg·L-1Fe3O4的投加使得亚硝酸盐还原酶（Nitrite reductase, NIR）和联氨合成酶（Hydrazine synthase, HZS）活性分别提高了75.00%和190.91%，但联氨氧化酶（Hydrazine oxidase, HZO）活性下降了47.62%.微生物群落分析显示，Candidatus Brocadia为优势厌氧氨氧化细菌（Anammox bacteria, AnAOB），其相对丰度大于20.40%，且与Fe3O4投加量呈正相关.此外，Fe3O4投加后，氮代谢基因丰度增加，其中，nxrB、hzo和hzsB基因的丰度分别增加了81.81%、31.99%和41.70%.宏基因组分析发现，在降温到17℃后，投加200 mg·L-1的Fe3O4使得AnAOB中参与Fe（III）代谢、细胞色素c氧化还原酶和生物醌池合成的基因相对丰度升高.总之，在受降温冲击后，外加Fe3O4不仅提高了Anammox-HAP系统内关键氮代谢酶（NIR和HZS）的活性，还增强了AnAOB的电子传递能力和Fe（III）利用能力，从而提升了系统受降温冲击后的脱氮性能.

关键词：厌氧氨氧化 Fe O 降温冲击宏基因组分析

预处理及深度处理技术强化天津某水厂净水工艺

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中国给水排水 2024年第3期40卷 46-52页

作者：李旭枫周瑶常晶王少坡李荣光天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 天津城建大学天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 天津水务集团滨海水务有限公司天津300308

滦河水质季节波动较大,仅采用“混凝-沉淀-过滤-消毒”的常规工艺处理,冬季运行压力较大。以引滦原水为研究对象,采用臭氧预氧化、臭氧深度氧化、活性炭过滤、臭氧/活性炭组合处理等技术对常规工艺进行强化,考察各工艺对浊度、COD_(Mn)... 详细信息

滦河水质季节波动较大,仅采用“混凝-沉淀-过滤-消毒”的常规工艺处理,冬季运行压力较大。以引滦原水为研究对象,采用臭氧预氧化、臭氧深度氧化、活性炭过滤、臭氧/活性炭组合处理等技术对常规工艺进行强化,考察各工艺对浊度、COD_(Mn)、UV_(254)等指标的控制能力。结果表明:若要求出水COD_(Mn)低于1.0 mg/L,采用1.0 mg/L的后臭氧强化工艺即可实现;若对COD_(Mn)的控制要求达到0.85 mg/L,应选用1.0 mg/L的预臭氧强化工艺,但此工艺对UV_(254)的控制能力较后臭氧弱;对浊度而言,活性炭过滤的效果优于两种臭氧强化工艺,炭滤池出水浊度可降至0.12 NTU;最优的出水效果来自1.0 mg/L后臭氧/活性炭组合强化工艺,浊度可降至0.10 NTU以下,COD_(Mn)和UV_(254)分别降至0.50 mg/L和0.043 cm^(-1),可为饮用水厂的提标改造提供技术参考。

关键词：滦河原水臭氧氧化活性炭强化处理

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中国饮用水中砷的分布特征及基于伤残调整寿命年的健康风险评价

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环境科学 2024年第1期45卷 131-139页

作者：窦殿程齐嵘肖淑敏苏高新郭宇新天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 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

砷的长期暴露可造成多种器官功能性损伤甚至死亡,掌握其在水中分布特点和潜在风险对防控水源性砷造成人体健康危害有重要意义.基于2000~2022年已发表数据,采用文献计量学方法,在全国尺度范围内系统分析我国饮用水砷污染的地理分布特征,... 详细信息

砷的长期暴露可造成多种器官功能性损伤甚至死亡,掌握其在水中分布特点和潜在风险对防控水源性砷造成人体健康危害有重要意义.基于2000~2022年已发表数据,采用文献计量学方法,在全国尺度范围内系统分析我国饮用水砷污染的地理分布特征,并以表征疾病负担的伤残调整寿命年(DALYs)为量化指标评价因饮用水中砷暴露导致的健康风险.结果表明,我国饮用水中砷的浓度平均值为(2.88±0.33)μg·L^(-1),低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)限值(10μg·L^(-1));分布表现为北方高于南方,农村地区高于城市,个别省份(山西、内蒙古和宁夏)仍存在超标现象.饮用水砷造成的健康风险大小整体为1.63×10^(-6)DALYs·(人·a)^(-1),高于WHO《饮用水水质准则》推荐的风险参考水平[1.0×10^(-6)DALYs·(人·a)^(-1)];在六大地理区域风险大小排序为:华北>东北>中南>西北>西南>华东.水砷暴露导致皮肤癌(2905.25 DALYs·a^(-1))和肺癌(1513.96 DALYs·a^(-1))是其产生疾病负担的主要方式(99.4%);45岁以上中老年人群承受了大部分(78.0%)水砷造成的健康损害,60岁以上老年人群个体健康损失风险更高,是风险防控中需要特别关注的对象.

关键词：砷(As) 饮用水分布特征伤残调整寿命年(DALYs) 健康风险

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微丝菌致膨的种群动态及关键影响因素

环境科学 2024年

作者：苏高新齐嵘肖淑敏窦殿程郭宇新高嘉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天津城建大学环境与市政工程学院天津市水质科学与技术重点实验室

针对在实际城市污水生物处理工艺低温期频发由微丝菌(M. parvicella)过量生长诱发的污泥膨胀现象，通过多维度耦合丝状菌监测方法结合分子生物学定量方法，系统分析了实际处理工艺年度完整膨胀过程中丝状菌种群的动态变化、优势丝状菌... 详细信息

针对在实际城市污水生物处理工艺低温期频发由微丝菌(M. parvicella)过量生长诱发的污泥膨胀现象，通过多维度耦合丝状菌监测方法结合分子生物学定量方法，系统分析了实际处理工艺年度完整膨胀过程中丝状菌种群的动态变化、优势丝状菌演替趋势及主要影响参数；构建实验室模拟反应器并成功模拟M. parvicella低温致膨完整过程，验证主要控制参数对优势丝状菌演替规律和污泥膨胀现象消长影响.结果表明M. parvicella致膨过程存在着显著的丝状菌种群多样性变化，优势丝状菌演替体现为骨架丝状菌Type 0092、Type 0041与M. parvicella的竞争生长过程.在较低温度条件下，污泥负荷是M. parvicella形成竞争生长优势的重要控制因子：当水温在15℃左右以下时，低负荷[0.05 kg·(kg·d)-1]可以导致M. parvicella数量的升高与持续稳定；而随着负荷升高至0.1 kg·(kg·d)-1以上时，尽管存在着低温因素，但M. parvicella数量呈现针对性地下降.

关键词：微丝菌丝状菌污泥膨胀种群动态污泥负荷

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生物炭在人工湿地中的应用进展

环境科学 2024年

作者：王少坡白龙啸刘灵婕钟远毕艳孟邱春生于静洁孟凡盛王嗣禹天津城建大学环境与市政工程学院天津市水质科学与技术重点实验室中国城市建设研究院有限公司

人工湿地作为一种人工模拟的天然湿地水处理系统，是实现污水生态处理的有效技术。生物炭是一种由生物质废弃物经热解得到的碳材料，具有比表面积大、官能团丰富和稳定性强等特点，可以强化人工湿地对污染物的去除效果。通过综述人工湿... 详细信息

人工湿地作为一种人工模拟的天然湿地水处理系统，是实现污水生态处理的有效技术。生物炭是一种由生物质废弃物经热解得到的碳材料，具有比表面积大、官能团丰富和稳定性强等特点，可以强化人工湿地对污染物的去除效果。通过综述人工湿地技术中应用的生物炭类型及对污染物的去除效果，总结了应用于人工湿地中生物炭的改性方法。此外，总结了生物炭在人工湿地中去除污染物的机制，并对生物炭在人工湿地未来的研究提出展望，可为生物炭在人工湿地中的研究和工程应用提供理论指导。

关键词：生物炭人工湿地脱氮除磷新兴污染物温室气体

AnMBR耦合系统处理含磺胺嘧啶养猪废水的性能研究

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工业水处理 2024年

作者：司马聪张新波程衍斌王慧中杜青钟玲玲 HuuHao NGO 天津城建大学环境与市政工程学院基础设施防护和环境绿色生物技术国际联合研究中心天津城建大学天津市水质科学与技术重点实验室

构建了双室微生物燃料电池耦合厌氧膜生物反应器(DcMFC-AnMBR)耦合工艺系统，探究了耦合系统处理含磺胺嘧啶(SDZ)养猪废水条件下的产电、污染物去除及产气性能，同时分析了SDZ影响下膜污染特征变化。结果表明：SDZ存在下DcMFC-AnMBR耦... 详细信息

构建了双室微生物燃料电池耦合厌氧膜生物反应器(DcMFC-AnMBR)耦合工艺系统，探究了耦合系统处理含磺胺嘧啶(SDZ)养猪废水条件下的产电、污染物去除及产气性能，同时分析了SDZ影响下膜污染特征变化。结果表明：SDZ存在下DcMFC-AnMBR耦合系统平均输出电压和库伦效率分别下降了6.11%和7%；添加SDZ后耦合系统最大功率密度为35.34 mW/m2，COD去除率始终保持在98%，平均生物气产量为542.59 mL/d。同时，SDZ的存在使污泥混合液Zeta电位绝对值升高了25.83%，污泥平均粒径减小了14～16 μm，SMP和EPS平均浓度分别上升了7.76%和35.43%。耦合工艺系统运行期间跨膜压差(TMP)的值始终在零附近，耦合系统内膜污染缓解原因可能是电活性微生物氧化降解SMP和EPS。本研究可为生物电化学强化AnMBR效能及其在处理高浓度有机废水的应用提供参考。

关键词：双室微生物燃料电池厌氧膜生物反应器养猪废水磺胺嘧啶膜污染