潜流人工湿地中有机污染物降解机理研究综述

人工湿地是一种完整的生态系统,它是利用系统中发生的物理、化学和生物等多重协同作用实现对污水的净化功能.开展潜流人工湿地中废水处理的机理、湿地内部有机污染物的迁移转化、湿地工艺设计及其水力学、动力学参数的研究,对环境废水中有机污染物的去除及生态安全具有重要意义.文章主要从化学、生物、设计参数等方面论述了人工湿地废水处理中有机污染物的降解及其机理研究进展.化学因素主要包括溶解性有机质(DOM)对有机污染物的迁移转化、氧化还原环境(Redox)及废水中电子受体的存在对有机质的分解状况、不同溶解氧(DO)水平为厌氧、好氧细菌对有机物的生物降解及湿地内反应动力学模型建立等因素对废水中有机污染物降解的作用及影响;生物因素主要涉及植物和微生物的作用,湿地中的生物降解是有机污染物的主要去除方式;在工艺参数方面,主要就水流特性、孔隙度、停留时间(HRT)、水力负荷(HLR)和水位等因素对湿地中有机污染物去除的影响进行了探讨.     

有机污染物的单电子氧化结构-反应活性定量构效关系

单电子氧化反应是自然界中普遍存在的一种弱氧化反应过程,但不同有机污染物的单电子氧化反应活性具有显著差异,实验筛选需要耗费大量时间和成本.而氧化体系中有机污染物的反应速率常数是衡量其单电子反应活性的一个重要参数.因此,本文首先通过文献系统总结氧化锰体系24种有机污染物的反应动力学速率常数,并基于密度泛函理论（DFT）计算不同有机污染物的电子结构特征参数,进一步采用非线性回归及多元线性回归的方法将不同有机污染物的电子结构特性与单电子氧化的反应速率常数之间构建定量构效关系（QSAR）模型,最后采用留一法对构建的模型进行内部验证;并通过实验补充有机污染物的单电子氧化反应速率常数来验证QSAR模型的预测能力.结果表明,根据文献总结91组氧化锰准一级和二级动力学反应体系构建并筛选得到的最优QSAR模型,均展现了较好的拟合度（R₁²=0.845,R₂²=0.928）,且经过实验总结18组数据进行内外部验证确认了其稳定性(Q²_LOO1=0.801,Q²     

有机污染物的单电子氧化结构-反应活性定量构效关系

单电子氧化反应是自然界中普遍存在的一种弱氧化反应过程,但不同有机污染物的单电子氧化反应活性具有显著差异,实验筛选需要耗费大量时间和成本.而氧化体系中有机污染物的反应速率常数是衡量其单电子反应活性的一个重要参数.因此,本文首先通过文献系统总结氧化锰体系24种有机污染物的反应动力学速率常数,并基于密度泛函理论（DFT）计算不同有机污染物的电子结构特征参数,进一步采用非线性回归及多元线性回归的方法将不同有机污染物的电子结构特性与单电子氧化的反应速率常数之间构建定量构效关系（QSAR）模型,最后采用留一法对构建的模型进行内部验证;并通过实验补充有机污染物的单电子氧化反应速率常数来验证QSAR模型的预测能力.结果表明,根据文献总结91组氧化锰准一级和二级动力学反应体系构建并筛选得到的最优QSAR模型,均展现了较好的拟合度（R₁²=0.845,R₂²=0.928）,且经过实验总结18组数据进行内外部验证确认了其稳定性(Q²_LOO1=0.801,Q²     

羟基自由基反应常数定量预测模型

羟基自由基(·OH)反应常数对于表征有机污染物在大气环境中持久性具有重要意义.依据经济合作与发展组织(OECD)关于QSAR模型构建与验证的导则,采用量子化学方法对覆盖了不同种类的722个化合物进行结构优化,遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归构建化学品羟基自由基反应常数预测模型.拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.819和0.508,基于leverage法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力.美国环保局EPI Suite中AOPWIN模块羟基自由基反应常数预测模型没有给出明确的应用域,利用所建模型与美国EPI Suite对化学物质进行比较,其中,有85个化学物质预测优于EPI Suite软件.通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补羟基自由基反应常数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性.     

粉煤灰渗滤系统处理城市非点源污染物效果评估

对粉煤灰介质渗滤系统处理城市非点源污染物的效果进行了研究.吸附实验表明粉煤灰对氨氮和磷酸盐具有良好的吸附能力.渗滤系统对雨水径流污染处理采用室内小试的方式进行,在70 d内共模拟33次雨水负荷,期间渗滤装置对溶解有机碳(DOC)的平均去除率为88.1%,总氮(TN)的平均去除率为41.0%,氨氮(NH0-N)平均去除率为95.5%,总磷(TP)去除率为81.0%,符合城市非点源污染控制的实践要求.污染物去除主要以吸附过程为主,有机物、氨氮、磷的去除主要发生在渗滤柱表层的0—10 cm,硝化-反硝化主要发生在0—40 cm之间.滤层高度可以从130 cm适当减小为100 cm.吸附动力学表明粉煤灰对氨氮的吸附在3 h达到平衡,对磷酸盐的吸附平衡时间为6 h.微生物对渗滤系统的影响需要进一步研究,随着运行时间的延长,微生物效应将得以体现,污染物的去除效果可能会进一步提高.     

水相中有机化学品和卤素自由基反应速率常数的定量结构-活性关系模型

卤素自由基尤其是氯自由基在污水中难降解污染物的降解以及表层海水中环境微污染物的降解过程中发挥重要作用,能够影响污染物的环境持久性与毒性风险.在污水及表层海水中存在着多种多样的有机污染物,单纯依靠实验手段测定它们和氯自由基的反应速率常数费时费力并且成本较高.因此本研究通过发展氯自由基与有机污染物的反应速率常数的QSAR模...     

活化过氧乙酸技术去除水体有机污染物研究进展

过氧乙酸(peracetic acid,PAA)是一种广谱、高效、环保型消毒剂.近年来,基于活化过氧乙酸的高级氧化技术由于适用pH范围广、产生毒副产物少及具备一定剩余消毒能力等优点在水体有机污染物去除方面受到了越来越多的关注.本文介绍了PAA的性质,综述了活化PAA技术去除水体有机污染物的基本原理及研究现状,分析了活化PAA技术去除有机污染物的主要影响因素(pH及水质组分).最后提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向,以期为开发可实际应用于饮用水/污水深度处理的活化PAA技术提供借鉴.     

赤泥基零价铁类芬顿降解罗丹明B和磺胺嘧啶的催化性能

为了有效去除废水中的有机污染物和实现赤泥(RM)的再利用,利用废弃活性炭(WAC)作为碳源,通过还原焙烧-磁选二步法制备了赤泥基零价铁(ZVI/RM)材料作为类芬顿催化剂催化氧化废水中常见的有机污染物罗丹明B (RhB)和磺胺嘧啶(SD).材料表征结果表明,零价铁均匀分布在材料上,且材料具有明显的介孔结构.当初始pH为...     

复合型人工湿地模型对污水厂尾水的深度净化效果

采用由一级垂直流湿地、连续的4级沉水植物氧化塘和二级垂直流湿地组成的复合型人工湿地处理小城镇污水处理厂尾水。结果表明,在0.13 m3.m-2.d-1水力负荷条件下,模型出水仅ρ(CODCr)和ρ(氨氮)(以NH4+-N计)达到地表Ⅲ类水标准(GB 3838—2002);但当进水ρ(TP)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准时,出水ρ(TP)亦达到地表Ⅲ类水标准。当二级垂直流湿地水力负荷调整为0.06 m3.m-2.d-1时,出水ρ(TP)和ρ(TN)最终都达到地表Ⅲ类水标准。认为水体中TN主要通过一级垂直流湿地的过滤吸附和二级垂直流湿地的反硝化作用去除,而TP则主要以一级垂直流湿地中石灰石的吸附沉降方式来去除。     

QSAR模型内部和外部验证方法综述

验证定量-结构活性相关(QSAR)模型,是保证模型对未知样本的生物活性具有可靠预测能力的重要前提.然而,目前部分QSAR论文没有对模型进行有效验证.因此,本文详细综述QSAR模型的内部验证方法和外部验证方法.内部验证方法包括留一法(leave-one-out,LOO)交叉验证,留多法(leave-many-out,LMO)或留N法(leave-N-out,LNO)交叉验证,y随机化验证和自举法.评价模型外部预测能力的统计量包括Q2F1、Q2F2、Q2F3、一致性相关系数(concordance correlation coefficient,CCC)、r珋2m和Golbraikh-Tropsha方法.此外,从文献中总结出可接受QSAR模型对应的统计量参考数值,从而为QSAR建模者提供指导与帮助.     

DEHP (Di(2-ethylhexyl)phthalat)

Background, Goal and Scope

The plasticiser DEHP is suspected to affect the human reproductive system as an endocrine disruptor (Latini et al. 2004). A meta-analysis was performed to compare annual production amounts and daily uptake of DEHP.

Methods

For this purpose, production data were used from annual publications of the Federal Statistical German Agency (Statistiches Bundesamt) and daily uptake values on the basis of urinary secretion of DEHP metabolites from Wittassek et al. (2007a).

Results

It is shown that the daily uptake of DEHP by German university students is strictly and almost perfectly correlated with the industrial production of DEHP in Germany (correlation coefficient >0.9).

Discussion

The annual production amounts are reflected by the daily uptake values. When the production amount is high, the uptake increases; when the production amount is low, the uptake decreases.

Conclusions

This strict correlation allows the extrapolation of daily DEHP uptake for the 1970s years. On this basis it can be assumed that, at least for a part of the German population, the TDI of 50 μg/kg BW/day was exceeded. Because of their higher susceptibility and, therefore, higher uptake rate (Becker et al. 2004), a considerable exposure for infants might have occurred in these years.     

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯生物降解性研究

研究了从污水处理厂的活性污泥和塑料厂排污口土壤中分离到的两株邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DE-HP)降解菌CQ0110Y和CQ0110G对DEHP的适宜降解条件以及其降解特性．结果表明，CQ0110Y和CQ0110G的适宜pH范围分别为6．0—8．0和6．0—7．5；适宜温度范围分别为20-35℃和25—35℃．当DEHP初始浓度小于1350mg／L时，它们对DEHP的降解反应符合一级动力学特征，DEHP半减期分别为：t1/2(CQ0110Y)=1.59d,t1/2(CQ0110G)=2.00d.，两株菌对DEHP均具有高效降解能力．图2表2参7     

沉水植物龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)对镉、铅的吸附特性

采用龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)干样为实验材料,研究了龙须眼子菜对溶液中镉、铅吸附的基本特征。相同浓度不同时间条件下的吸附实验结果显示,龙须眼子菜对溶液中镉、铅离子的吸附速度很快,大约20min就能达到平衡,吸附的限速过程是小孔扩散过程,随着时间的延长,吸附的动力学特征可用假二次方程描述。相同时间不同浓度条件下的吸附实验结果显示,龙须眼子菜对镉、铅的最大吸附量分别能达到32368和24776mg·kg-1,吸附的浓度动力学特征符合Langmuir曲线方程。所有结果都表明,龙须眼子菜能有效地从溶液中去除镉和铅,可以用于水体镉、铅污染的植物修复,也可把龙须眼子菜干样作为一种新的吸附剂用于去除工业废水中的镉和铅。     

Sexual reproduction in Acropora (Isopora) (Coelenterata: Scleractinia)

In contrast to the seasonal gamete and planula production of Acropora (Isopora) palifera on Heron Island reef (Lat. 23° S), populations on Lizard Island reef (Lat. 14° S), sampled in 1979, 1981 and 1983, and Salamaua and Busama reefs (Lat. 7° S), sampled from 1980 to 1983, planulated year-round. Intensive sampling of colonies at Salamaua and Busama showed that gametes ripened at two-month intervals and that up to six cycles of gametes and larvae could be produced by an individual colony. Gametes of only a portion of the population — usually close to 50% — ripened each month. The Salamaua population, on average, produced fewer and smaller planulae than the Heron Island population during each two-monthly reproductive cycle. Hypotheses correlating the annual periodicity of breeding in marine animals with latitudinal variation of temperature were tested. In general, the time of breeding in A. palifera at Heron Island reef is much more restricted than theories based on latitudinal variations of water temperature would predict. It is hypothesized that, in the near subtropical environment of Heron Island reef, this species has evolved a life-history strategy that limits the amount of energy allocated to reproduction and allocates more energy to growth.     

五氯酚和八氯代二苯并二嗯英复合暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

为了评价环境中五氯酚(PCP)和八氯代二苯并二嚼英(OCDD)对水环境以及鱼类的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了PCP和OCDD对其胚胎发育的单一及复合毒性效应.结果表明,PCP单独暴露(浓度25μg·L-1～5mg·L-1)对斑马鱼胚胎发育具有较强的毒性效应,可导致胚胎孵化率显著下降,死亡率、畸形率显著上升,而OCDD单独暴露(200、500μg·L-1)对斑马鱼胚胎发育没有明显的毒性效应;OCDD与环境浓度的PCP复合暴露(OCDD PCP1:250μg·L-1 25μg·L-1;OCDD PCP2:250μg·L-1 50μg·L-1)对斑马鱼胚胎的存活与发育等没有显著影响,对斑马鱼胚胎内CYP1A基因表达以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的酶活力也没有显著影响,在实验浓度下二者共存没有明显的复合毒性效应.     

五氯酚和八氯代二苯并二噁英复合暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

为了评价环境中五氯酚(PCP)和八氯代二苯并二噁英(OCDD)对水环境以及鱼类的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了PCP和OCDD对其胚胎发育的单一及复合毒性效应.结果表明,PCP单独暴露(浓度25μg·L-1～5mg·L-1)对斑马鱼胚胎发育具有较强的毒性效应,可导致胚胎孵化率显著下降,死亡率、畸形率显著上升,而OCDD单独暴露(200、500μg·L-1)对斑马鱼胚胎发育没有明显的毒性效应;OCDD与环境浓度的PCP复合暴露(OCDD+PCP1:250μg·L-1+25μg·L-1;OCDD+PCP2:250μg·L-1+50μg·L-1)对斑马鱼胚胎的存活与发育等没有显著影响,对斑马鱼胚胎内CYP1A基因表达以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的酶活力也没有显著影响,在实验浓度下二者共存没有明显的复合毒性效应。