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菌藻共生系统削减抗生素类污染物的去除途径及胁迫响应

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化工进展 2023年第1期42卷 469-479页

作者：应璐瑶王荣昌同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

菌藻共生系统不仅能够高效去除污水中的氮磷、重金属、抗生素等污染物,而且还能够捕集并固定二氧化碳,因而受到日益广泛的关注。本文介绍了菌藻共生系统对抗生素类污染物的去除途径,包括生物降解、生物吸附、生物累积等,其中生物降解是... 详细信息

菌藻共生系统不仅能够高效去除污水中的氮磷、重金属、抗生素等污染物,而且还能够捕集并固定二氧化碳,因而受到日益广泛的关注。本文介绍了菌藻共生系统对抗生素类污染物的去除途径,包括生物降解、生物吸附、生物累积等,其中生物降解是菌藻共生系统去除抗生素的最主要途径;同时简述了降解抗生素的生物反应器类型,主要可分为悬浮生长系统和固定化生长系统。本文还重点介绍了菌藻共生系统应对抗生素胁迫的短期和长期响应机制,短期响应主要是通过产生活性氧(ROS)并激活SOS响应,长期响应则具体表现在抗生素抗性基因的富集转移和微生物群落的演替进化等方面。本文为菌藻共生系统用于去除废水中抗生素类污染物提供了理论依据和技术参考。

关键词：菌藻共生系统废水处理抗生素抗性基因胁迫响应

上海水源地毗邻湖库浮游植物群落结构的季节变化及其影响因子

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湖泊科学 2022年第4期34卷 1127-1139页

作者：王三秀魏莱王爽陈玲黄清辉同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

为改善城市水源地及毗邻水域的水质管理,2019年11月至2020年11月分别在青草沙水库中央沙水域和金泽水库南白荡水域开展了4个季度的采样调查.运用综合营养状态指数(TLI(∑))对水体营养状态等级进行综合评估,并采用主成分分析(PCA)、冗余... 详细信息

为改善城市水源地及毗邻水域的水质管理,2019年11月至2020年11月分别在青草沙水库中央沙水域和金泽水库南白荡水域开展了4个季度的采样调查.运用综合营养状态指数(TLI(∑))对水体营养状态等级进行综合评估,并采用主成分分析(PCA)、冗余分析(RDA)和相关性分析等方法研究了浮游植物群落特征与环境因子的关系.结果表明:中央沙和南白荡水域TLI(∑)范围分别为57.5~59.0、54.1~56.1,2个水体均处于轻度富营养状态;两者分别鉴定出浮游植物7门104属184种、8门96属172种;蓝藻门是中央沙水域全年浮游植物构成的主要门类,其次为硅藻门、绿藻门,而南白荡浮游植物群落结构季节性演替明显,优势门类由硅藻门/隐藻门蓝藻门隐藻门/硅藻门变化,浮游植物细胞密度季节平均值变化范围分为3.00×10^(7)~1.61×10^(8) cells/L、4.29×10^(6)~6.59×10^(7) cells/L;鉴定出2个水体浮游植物的优势类群分别有4门17属、5门13属,中央沙水域全年的主要优势类群为假鱼腥藻属(Pseudanabaena)和长孢藻属(Dolichospermum),而南白荡春冬季的主要优势类群为小环藻属(Cyclotella)、隐藻属(Cryptomonas)和蓝隐藻属(Chroomonas),夏秋季主要优势类群为假鱼腥藻属、平裂藻属(Merismopedia)和微囊藻属(Microcystis);中央沙水域浮游植物群落结构变化主要与总氮、总磷、水温等环境因子有关,而南白荡主要与水温、总溶解性盐等环境因子有关,水体流通性差异对此起关键作用.

关键词：中央沙水域南白荡营养状态浮游植物环境因子主成分分析冗余分析

水中胞外抗性基因的污染与富集回收方法的研究进展

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环境科学 2024年

作者：谷纪元李伟英周宇张国晟同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室

抗生素广泛应用于治疗细菌感染等疾病，然而抗生素的滥用导致了抗性细菌和胞内胞外抗性基因的传播扩散，使我国成为抗生素耐药性发生率最高的国家之一，威胁大众健康.作为环境新污染物之一的胞外抗性基因可长期存在于水中，通过基因水... 详细信息

抗生素广泛应用于治疗细菌感染等疾病，然而抗生素的滥用导致了抗性细菌和胞内胞外抗性基因的传播扩散，使我国成为抗生素耐药性发生率最高的国家之一，威胁大众健康.作为环境新污染物之一的胞外抗性基因可长期存在于水中，通过基因水平转移在不同细菌之间进行传递，从而导致抗药性的传播.目前受限于检测分析方法，水中胞外抗性基因的深入研究鲜见报道，无法对其进行有效的监管与风险评估.基于文献分析与调研，阐述了水中胞外抗性基因的污染来源、现状及特征，比对分析了其富集与回收方法的优缺点，并通过实践案例对富集与回收方法进行验证，以期为探讨水中胞外抗性基因对抗生素抗药性传播等研究提供理论借鉴，为胞外抗性基因的阻控及其健康风险评估提供技术依据.

关键词：抗生素胞外抗性基因(eARGs) 水体污染富集与回收健康风险

微生物电解池辅助CO_(2)甲烷化阴极材料的研究进展

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化工进展 2022年第5期41卷 2476-2486页

作者：郑小梅林茹晶周文静徐泠张洪宁张昕颖谢丽同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092 同济大学环境科学与工程学院上海200092

微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)产甲烷技术是一种有望成为缓解能源危机与温室效应的重要新型途径。它以外界输入的较小电能为能量来源,以微生物为催化剂,在阳极通过分解有机物形成电子和质子;在阴极产生氢气和甲烷。近... 详细信息

微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)产甲烷技术是一种有望成为缓解能源危机与温室效应的重要新型途径。它以外界输入的较小电能为能量来源,以微生物为催化剂,在阳极通过分解有机物形成电子和质子;在阴极产生氢气和甲烷。近年来,MEC在反应器构型、阴极材料设计及电子转移途径、微生物群落结构组成等方面的研究取得了重要进展,寻找高效低价的阴极材料催化剂,实现MEC从概念到应用成为相关领域的研究热点。本文综述了MEC耦合厌氧消化系统产甲烷的工作原理和常见阴极材料的发展现状;分别对碳基阴极、金属基阴极及复合阴极的甲烷产率进行了阐述;系统介绍了不同阴极系统的电子传递方式、电化学特性、生物相容性、微生物群落结构组成等属性;讨论了各类电极的优缺点,并指出了今后的重点研究方向,以期为MEC耦合厌氧消化产甲烷技术的工程应用提供基础。

关键词：微生物电解池厌氧消化阴极材料二氧化碳甲烷

羧甲基-β环糊精对锑-萘复合污染土壤的淋洗修复效果及机制

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环境科学学报 2022年第7期42卷 434-445页

作者：王汉宇杨长明同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

为了探究羧甲基-β-环糊精(CMCD)对重金属锑(Sb)-萘(Nap)复合污染土壤的淋洗效果及修复机理,采用批量振荡淋洗和实际土柱淋洗的方法,比较了不同条件下的淋洗效果.结果表明,10 g·L^(-1)的CMCD淋洗效果最好,在pH=4时更有利于其对锑和萘... 详细信息

为了探究羧甲基-β-环糊精(CMCD)对重金属锑(Sb)-萘(Nap)复合污染土壤的淋洗效果及修复机理,采用批量振荡淋洗和实际土柱淋洗的方法,比较了不同条件下的淋洗效果.结果表明,10 g·L^(-1)的CMCD淋洗效果最好,在pH=4时更有利于其对锑和萘的吸附,最大去除率分别达到94.82%和93.59%.土柱淋洗实验表明,淋洗速率为2 mL·min^(-1)时效果最好,且间隔淋洗效果略好于连续淋洗,污染物穿透曲线则表明CMCD对萘的吸附迁移作用更大.对淋洗前后的环糊精材料采用3种方式进行表征,FTIR检测结果表明CMCD主要通过表面的羧基、羟基与Sb络合从而将其吸附去除;核磁氢谱和热重分析结果表明CMCD的空腔与萘发生了包合作用.因此,本研究证明CMCD主要通过表面基团络合-Sb、内部空腔包合-萘的方式修复复合污染土壤,可作为性能良好的淋洗剂应用于重金属与多环芳烃复合污染土壤修复工艺中,为环糊精在场地复合污染修复的应用提供一定的理论和参数支持.

关键词：锑-萘复合污染土壤土壤淋洗修复羧甲基-β-环糊精(CMCD) 吸附机理工艺参数

太湖流域南白荡表层水中溶解有机质赋存特征与来源

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环境科学学报 2022年第11期42卷 139-148页

作者：王爽王三秀黄清辉同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

在太湖流域广泛分布的湖荡是一种浅水草型湖泊生态系统,研究其中的溶解有机质(DOM),有助于更好地认识湖泊营养动力学.本研究以南白荡为例,于2019年12月—2021年6月期间采集了14次、共计106个表层水体样品,开展了溶解有机碳(DOC)、紫外-... 详细信息

在太湖流域广泛分布的湖荡是一种浅水草型湖泊生态系统,研究其中的溶解有机质(DOM),有助于更好地认识湖泊营养动力学.本研究以南白荡为例,于2019年12月—2021年6月期间采集了14次、共计106个表层水体样品,开展了溶解有机碳(DOC)、紫外-可见吸收光谱及三维荧光光谱等分析,探讨了湖荡中DOM光谱参数、组成、来源及时空分布特征.结果表明:南白荡表层水DOC浓度为2.26~6.10 mg·L^(-1),平均浓度(3.87 mg·L^(-1))低于太湖,呈夏高冬低的特征.有色溶解有机质(CDOM)的吸收系数(α_(355))、比吸收系数(SUVA_(254))、光谱斜率(S_(275~295))和吸收系数比值(α_(250)/α_(365))等参数空间差异不显著(p>0.01),但表现出与DOC浓度类似的季节变化规律,即CDOM含量、芳香性以及分子量也呈夏高冬低的特征.荧光溶解有机质(FDOM)由类酪氨酸组分(C1,激发波长Ex 277 nm,发射波长Em 307.5 nm)、陆源类腐殖酸组分(C2,Ex 247/313nm,Em 440.9 nm)以及类色氨酸组分(C3,Ex<241/289 nm,Em 349.1 nm)组成.C2的荧光强度夏秋高、冬春低,C1和C3的荧光强度冬春高、夏秋低.荧光指数(FI)为1.80±0.08,生物源指数(BIX)在春季、秋季、冬季分别为1.11±0.07、1.08±0.07、1.19±0.07,腐殖化指数(HIX)为0.36±0.10,说明南白荡FDOM生物内源的贡献相对较多,且腐殖化程度较低;夏季BIX为0.77±0.27,显著低于其他季节(p<0.05),说明夏季陆源输入降低了自生源的贡献比例.

关键词：湖荡溶解有机质三维荧光光谱平行因子分析来源解析时空分布特征

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双层氧化石墨烯纳米体系中受限水的介电常数

高等学校化学学报 2022年第2期43卷 112-120页

作者：胡波朱昊辰污染控制与资源再利用国家重点实验室长江水环境教育部重点实验室同济大学环境科学与工程学院上海200092

为了深入了解孔径和氧化程度对介电性能的影响,通过分子动力学模拟的方法,探究了水在不同孔径和氧化程度的双层石墨烯纳米通道中的介电行为.实验结果表明,在较窄的通道环境中,水分子会表现出更强的有序取向,受限水的介电常数随纳米通道... 详细信息

为了深入了解孔径和氧化程度对介电性能的影响,通过分子动力学模拟的方法,探究了水在不同孔径和氧化程度的双层石墨烯纳米通道中的介电行为.实验结果表明,在较窄的通道环境中,水分子会表现出更强的有序取向,受限水的介电常数随纳米通道空间的减小而减小.随着氧化程度的增加,较宽的层间距对介电常数的影响大于较窄的纳米通道.对于最宽的通道(d=1.2 nm),石墨烯双分子层内水的介电常数随氧化程度的增加而降低,而对于相对较窄的通道(d=0.6,0.9 nm),介电行为呈现出非单调的趋势.为了理解其背后的物理原因,分别计算了3个纳米通道的氢键数量.结果表明,氢键数量以及动态稳定性(对应最快的衰减率)最低的是1.2 nm宽的纳米通道,这表明水分子在大的纳米通道中更不稳定,同时也比在0.6和0.9 nm的纳米通道中更无序.

关键词：氧化石墨烯介电常数氢键偶极子波动分子动力学模拟

上海市稻米中有机氯农药残留水平及健康风险评价

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环境科学 2018年第2期39卷 927-934页

作者：孟媛刘翠翠仇雁翎周轶慧朱志良同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

中国作为农药的生产和使用大国,曾大量使用滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)等有机氯农药.水稻是上海市的主要粮食作物,青浦和崇明区是其重要的水稻种植基地.本研究检测了上海市青浦和崇明区稻米样品中24种有机氯农药的残留水平,分析了OCPs... 详细信息

中国作为农药的生产和使用大国,曾大量使用滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)等有机氯农药.水稻是上海市的主要粮食作物,青浦和崇明区是其重要的水稻种植基地.本研究检测了上海市青浦和崇明区稻米样品中24种有机氯农药的残留水平,分析了OCPs的组成特征并对上海地区稻米中的OCPs残留进行了健康风险评价.结果表明,研究区稻米中OCPs以DDTs和HCHs为主要残留物.青浦和崇明稻米中24种OCPs的总平均残留量分别为6.53 ng·g-1和4.70 ng·g-1,低于食品安全国家标准中对应OCPs的再残留限值.青浦区稻米中4,4-DDE和β-HCH的残留水平最高,崇明区稻米则以2,4-DDT和β-HCH为主要成分.来源解析显示,上海市区域内近期可能仍有三氯杀螨醇和林丹的使用.健康风险评价结果表明,食用本研究区稻米因OCPs所产生的致癌与非致癌风险较低,处于可接受水平.

关键词：上海市有机氯农药稻米残留水平健康风险

海绵城市设施的降雨径流和污染负荷频谱分析方法

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环境科学学报 2023年第2期43卷 204-211页

作者：王晟闵飞田同济大学环境科学与工程学院教育部长江水环境重点实验室上海200092

海绵城市设施效果目前主要用年径流总量控制率和年径流污染物总量削减率评价,它们通过对事件数据进行累加得到.为直接分析事件,建立了适用于降雨、径流和污染事件的频谱分析方法.在方法例证研究中,年径流总量控制率显示海绵设施能够完... 详细信息

海绵城市设施效果目前主要用年径流总量控制率和年径流污染物总量削减率评价,它们通过对事件数据进行累加得到.为直接分析事件,建立了适用于降雨、径流和污染事件的频谱分析方法.在方法例证研究中,年径流总量控制率显示海绵设施能够完全还原自然径流总量,最佳规模为201 m^(3).而径流频谱显示,与自然对照相比,海绵设施截留小雨(导致径流总频次减少)、对大雨控制不足,只在中雨下接近自然径流,它不能还原自然径流事件,通过计算频谱相似度得到的最大修复程度为0.66,最佳规模为238 m^(3).污染负荷频谱提供了大量细节信息,例如,没有初雨池的弃流器只在1.5~8.0 kg·hm^(-2)·d^(-1)的排污量范围内污染削减效果较好,在其他情况下效果较差.降雨频谱和年径流总量控制率的比较表明,频谱不会对原始数据做任何改变,只原样地呈现事件累积频率分布,其表征水文特征的真实性更高.

关键词：海绵城市设施降雨频谱径流频谱污染负荷频谱