有机废弃物降解过程酶作用及其调控机制的研究进展

有机废弃物处置不当造成的环境污染和资源浪费已引起广泛关注,生物降解可以有效地实现有机废弃物资源化利用。微生物分泌的酶能催化生物降解的矿化和腐殖化过程,提高有机物降解率。然而,以往研究主要集中于微生物作用,对有机废弃物降解过程酶作用及其调控机制的总结很少。该文从酶学和生物化学角度出发,论述了生物酶催化降解有机质、促进腐殖质合成和削减污染物毒性等作用过程。基于酶动力学和热力学特征,从微生物、酶的固定化、理化因子和添加剂4个方面阐述酶作用的调控机制。生物酶高效、环保、可控,是有机废弃物资源化利用的重要催化剂之一。未来应加强研究酶降解的途径与分子机制、微生物-酶-有机废弃物系统的新陈代谢、激活剂对酶作用的调控、酶的固定化技术以及降解酶的生产与应用,以推动有机废弃物资源化利用的进程。     

生物修复中有机污染物的生物可利用性

论述了土壤和地下水生物修复中有机污染物的生物可利用性。污染物的可利用性对生物修复速率和生物强化效率有重要影响。生物可利用性是指土壤和地下水中的微生物或其胞外酶对有机污染物的可接近性，它受土壤理化性质、污染物和微生物性质、污染接触时问等许多因素的综合影响。污染物的介质吸附、多相分配、老化和形成非水相基质，以及土壤微生物的吸附、过滤和沉降作用降低了污染物的可利用性。促进土壤中污染物和微生物的解吸附，增强非水相基质的溶解，加速土壤污染物与微生物之间的质量传递，可以增强污染物的可利用性和生物降解的速率。施用表面活性剂和电动力学方法可有效地增强污染物的生物可利用性。     

环境介质中有机污染物运移的数值模型

在综合考虑有机污染物在土壤-水环境体系中扩散、吸附解吸、分配以及土壤-水界面微生物降解条件下，建立了环境介质中有机污染物迁移转化的非平衡动力学模型，并编制相应的有限元程序，利用该程序对落地原油在土壤中迁移转化非平衡模式与平衡模式进行对比模拟分析，探讨了模型参数kd、λ、λ^*的变化对有机污染物迁移的影响，为定量研究土壤中有机污染物在土壤-水环境中分配与归宿提供了可靠的理论依据，同时为土壤环境质量评价及污染预测、预报与污染防治提供科学的根据与途径．图4表1参11     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

生物强化技术及其在污水处理中应用研究评述

在传统废水生物处理过程中,难降解有机污染物的存在和外界环境的变化会抑制土著微生物的活性,从而影响废水处理效果。生物强化技术是向生物处理系统中引入特定的高效降解功能微生物,通过微生物自身所具备的降解机制对污染物质进行降解,达到有效处理废水的目的。相较于传统生物处理法,生物强化技术能更好地提高难降解污染物处理效果,维持系统的稳定性,减少污泥的产生,缩短系统的启动时间,并可以使系统表现出良好的抗冲击负荷能力。目前生物强化技术研究主要集中在高效菌群对难降解有机污染物的高效降解作用和优势菌种对于极端环境的耐受能力等方面。文章综述了生物强化技术的作用机理,主要有高效菌通过自身携带的降解基因或分泌的降解酶对污染物质的直接降解作用、微生物的共代谢作用和群体感应作用;介绍了生物强化技术中优势菌种的3种获取方式,分别是从自然界中直接进行驯化筛选、构造基因工程菌以及通过水平基因转移获取的方式;论述了生物强化技术的作用形式,包括直接将微生物投加到目标水体中、应用微生物固定化技术和研制生物强化菌剂进行投加的3种方式;另外还总结了近几年来生物强化技术在景观水体、土壤修复、产能和水处理等方面的应用,最后阐述了生物强化技术研究存在问题和新路径。     

生物质炭强化土壤中有机污染物的微生物降解及电子传递机制

生物质炭(BC)具有吸附土壤中有机污染物的能力,同时自身具有一定的氧化还原性,对土壤中有机污染物的降解具有重要影响。通过改善土壤理化性质,BC能够增强土壤微生物的活性,在与微生物共同作用下促进土壤中有机污染物的降解。这种促进作用与生物质炭提供的电子转移能力有关。因此,探究有机污染物、生物质炭和微生物之间的电子传递机制,对了解土壤中有机污染物的降解规律十分必要。本研究主要综述了BC增强微生物降解有机污染物及其介导电子传递的机制,并归纳了增强生物质炭介导电子传递能力的方法。另外,本研究还提出了微生物穿梭电子的作用范围与贡献大小、BC的电子交换能力测定标准方法、BC在土壤环境中长期效应等方面的研究和应用存在的不足。本研究对BC在土壤污染治理中的应用提供了重要的参考价值,并为使用BC增强土壤微生物降解有机污染物提供了新思路。     

煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用

煤化工废水成分复杂,毒性大,以焦化废水最具代表性,研究废水中典型污染物的控制原理很有必要.从煤制气、煤制焦、煤制油及煤制甲醇4个方面介绍了煤化工过程在能源与经济方面上的地位与特点,分析了煤化工过程水污染特征与水污染控制的共性问题,对水质结构的描述及其变化过程的理解是水处理工艺选择的科学基础.固相微萃取(SPME)与GC-MS结合的分析手段能够快速、准确地获得废水水质的化学结构特征及浓度水平的信息,基于元素分析可以获知典型污染物的转化与归趋;结合废水组成、反应、降解与转移的定量考察,可以深入了解废水的生成机制及其处理过程的变化;根据污染物特征选择有效的化学原理如吸附与催化氧化的结合,根据惰性污染物的存在选择生物电化学催化分解,基于协同降解或共基质降解,培养功能微生物,构建基因工程菌,开发功能微生物的应用技术.上述可归纳为根据不同污染物的性质提出相适应的去除原理,系统考虑废水的成分特征、化学转化、生物转化以及相互协调优化,追求更高水平上实现污染物转化与降解的技术目标.最后,根据煤化工焦化废水处理目前暴露的缺陷,提出了未来需要加强研究的若干关键问题.     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素及优化措施

生物修复技术因其费用低、对环境不产生二次污染而被视为是一项具有广阔发展前景的技术。然而,一些强疏水性的有机污染物,生物可利用性很差,严重阻碍了其生物降解效率。电动与微生物联合修复技术(电动-微生物修复),在顽固性有机污染物的去除方面表现出巨大潜力。电场的施加可向土壤中分散外源物质、营养物质和微生物;或通过增强土壤中有机污染物与降解菌的传质过程,提高难降解有机物的生物可利用性;还可诱使土壤中的污染物产生电化学反应,增强污染物的去除效果。文章对有机污染土壤的电动-微生物修复过程的影响因素及优化措施进行了综述。文章认为,影响电动-微生物修复效率的因素主要有电场强度、污染物的生物可利用性、污染物结构和性质、微生物种群以及环境因素(如土壤pH值、土壤类型、营养物质、含水量等)。因此,在实施修复的过程中应根据污染场址的电化学特性选择合适的电流或电压梯度;另外,可通过施加表面活性剂、助溶剂或螯合剂,构建微生物群落,以及优化土壤环境条件,如调整土壤pH、提供营养物质、电子受体、共代谢基质等方式优化有机污染土壤电动-微生物修复的过程。深入研究有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素和优化措施,有望为电动-微生物修复技术在有机污染土壤的场地修复及过程调控中的应用提供一定的理论依据。     

五氯酚生物降解机理与外生菌根真菌对五氯酚可降解性

五氯酚是氯酚族中最具毒性和最难降解的有机污染物。不同种类的微生物由于其降解污染物的生化机制不同,使得五氯酚的降解途径多样化。文章通过综述好氧与厌氧微生物降解五氯酚的降解菌和降解途径,认为五氯酚首先通过脱氯转化为低氯代化合物后再开环,因此脱氯就成为五氯酚降解的关键步骤。参与脱氯的关键酶系主要包括过氧化物酶和酚氧化酶。外生菌根真菌可降解多种难降解有机污染物,并具有生成过氧化物酶和酚氧化酶的机制,因此外生菌根真菌具有降解五氯酚的潜力与优势。这些信息将为进一步开展五氯酚生物降解机理研究,应用微生物—植物复合系统修复污染土壤提供基础。     

Controlling various contaminants in wastewater effluent through membranes and engineered wetland

For effective wastewater reclamation and water recovery, the treatment of natural and effluent organic matters (NOM and EfOM), toxic anions, and micropollutants was considered in this work. Two different NOM (humic acid of the Suwannee River, and NOM of US and Youngsan River, Korea), and one EfOM from the Damyang wastewater treatment plant, Korea, were selected for investigating the removal efficiencies of tight nanofiltration (NF) and ultrafiltration (UF) membranes with different properties. Nitrate, bromate, and perchlorate were selected as target toxic anions due to their well known high toxicities. Tri-(2-chloroethyl)-phosphate (TCEP), oxybenzone, and caffeine, due to their different K _ow and pK _a values, were selected as target micropollutants. As expected, the NF membranes provided high removal efficiencies in terms of all the tested contaminants, and the UF membrane provided fairly high removal efficiencies for anions (except for nitrate) and the relatively hydrophobic micropollutant, oxybenzon. Through the wetlands, nitrate was successfully removed. Therefore, a fair process of combining membranes with an engineered wetland could be proposed for sustainable wastewater reclamation and optimum control of contaminats.     

卤代有机污染物抑制甲状腺激素代谢酶活性的研究进展

甲状腺激素(thyroid hormones,THs)对生物体细胞的正常发育和分化至关重要,甲状腺激素失调可引起中枢神经系统、肺、心血管和其他器官的异常发育。研究表明,环境中的卤代有机污染物(halogenated organic contaminants,HOCs)及其代谢产物具有甲状腺激素干扰效应。抑制参与THs代谢的生物酶,例如磺基转移酶(sulfotransferases,SULTs)和脱碘酶(deiodinases,DIs),是HOCs及其代谢产物干扰THs正常功能的重要方式。本文重点综述了HOCs对不同甲状腺激素代谢酶的抑制效应的研究,讨论了环境计算化学和预测毒理学方法在该领域的重要应用,期望为HOCs干扰甲状腺激素酶代谢活性的深入研究提供借鉴与参考。     

荧光素酶表达基因法(CALUX)用于二噁英检测的研究进展

二噁英是当前环境中存在的毒性最大的物质,具有难分解性和高生物蓄积性,对人类造成了极大危害,其检测及控制至关重要。二噁英的检测方法主要包括高分辨气相色谱-高分辨质谱联机方法(HRGC-HRMS)、基于抗原-抗体的酶联免疫吸附法(ELISA)以及基于总毒性当量(TEQ)的生物检测法等,荧光素酶表达基因法(chemical-luciferase gene expression,CALUX)因其检测灵敏度和准确性高、检测范围广、操作简便快速、分析费用低等优点成为二噁英筛选检测的首选方法。本文对CALUX技术用于二噁英的检测研究进展进行了系统评述,并提出二噁英CALUX检测方法体系未来研究方向。     

纳米材料对心血管系统影响的研究进展(Research Progress of the Influences of Nanoscale Materials on the Cardiovascular System)

随着纳米材料生物安全性及纳米毒理学相关研究的深入,纳米尺度物质对心血管系统的潜在危害受到极大关注.论文综述了纳米尺度物质对心血管系统影响的流行病研究和实验研究的最新进展,探讨了纳米尺度物质对心血管系统影响的分子机制,提出了心血管系统是纳米尺度物质所致毒性效应的主要靶点之一的观点,在此基础上对纳米尺度物质对心血管系统影响研究的发展方向进行了展望.     

Constructing meaningful environmental indices: A nonparametric frontier approach

Environmental information disclosure programs seek to motivate firms to reduce their environmental impact. A variety of environmental impacts are reported in these programs and often this information is aggregated into a composite environmental index (CEI) for easier communication. The challenge is to create a meaningful index that allows environmental performance to be compared over time and space without ambiguity. In this paper, we argue that it is important to develop a cardinally meaningful and standardized CEI and use a nonparametric frontier approach to constructing such an index. This approach has the advantage to handle issues associated with data irregularity and the mixed measurability of underlying variables. We apply this approach to constructing a CEI for evaluating the environmental performance of manufacturing facilities in different industrial sectors in Los Angeles based on data from the toxic release inventory. We show how the CEI can be used to improve facility-level environmental performance. A sensitivity analysis is conducted with respect to the uncertainty in data accuracy, which demonstrates the robustness of the nonparametric frontier approach in constructing meaningful environmental indices.     

食物中营养物及污染物的生物可给性研究进展

随着人们对食物质量关注度的提高,生物可给性的测定结果已逐渐代替物质的总量进行评价,包括有毒物质对人体健康的危害程度和营养物质的被吸收利用程度.因此,在阐述生物可给性意义,概括并介绍生物可给性的不同的测定方法及各自的优缺点的基础上,重点综述了in vitro消化方法的生理基础和实验操作,以及应用于各种食物样品生物可给性检...     

量子点环境暴露与细胞毒性效应研究进展

量子点作为一种新型的荧光标记物近年来已在生物学中得到广泛应用.同时,量子点材料的大规模生产和应用对人体健康与生态环境可能产生的不利影响也引起了人们的普遍关注.论文概括了量子点的暴露途径,综述了机体对量子点的吸收、量子点在生物体内的转移、积累和清除的作用方式,重点阐述了不同类型量子点细胞毒性等方面的研究进展,最后,在目前研究的基础上对量子点生物安全性研究的发展方向进行了展望.     

Construction of MOFs-based nanocomposite membranes for emerging organic contaminants abatement in water

● Application of the MOF-composite membranes in adsorption was discussed. ● Recent application of MOFs-membranes for separation was summarized. ● Separation and degradation for emerging organic contaminants were described. Presence of emerging organic contaminants (EOCs) in water is one of the major threats to water safety. In recent decades, an increasing number of studies have investigated new approaches for their effective removal. Among them, metal-organic frameworks (MOFs) have attracted increasing attention since their first development thanks to their tunable metal nodes and versatile, functional linkers. However, whether or not MOFs have a promising future for practical application in emerging contaminants-containing wastewater is debatable. This review summarizes recent studies about the removal of EOCs using MOFs-related material. The synthesis strategies of both MOF particles and composites, including thin-film nanocomposite and mixed matrix membranes, are critically reviewed, as well as various characterization technologies. The application of the MOF-based composite membranes in adsorption, separation (nanofiltration and ultrafiltration), and catalytic degradation are discussed. Overall, literature survey shows that MOFs-based composite could play a crucial role in eliminating EOCs in the future. In particular, modified membranes that realize separation and degradation might be the most promising materials for such application.     

End-of-life batteries management and material flow analysis in South Korea

Analysis of collection and recycling system of end-of-life batteries was examined. Relatively limited fractions of portable batteries were collected by EPR system. More effective and diverse collection pathways should be developed. Consumers increasingly have worn-out batteries as electrical and electronic equipment with new technical developments are introduced into the market and quickly replace older models. As a result, large amounts of end-of-life (EOL) or waste batteries are generated. Such batteries may contain a variety of materials that includes valuable resources as well as toxic elements. Thus, the proper recycling and management of batteries is very important from the perspective of resource conservation and environmental effect. The collection and recycling of EOL batteries is relatively low in South Korea compared to other countries, although an extended producer responsibility (EPR) policy was adopted for battery recycling in 2003. In this study, the management and material flow of EOL batteries is presented to determine potential problems and quantitative flow, based on literature review, site visits to battery recycling facilities, and interviews with experts in the Korea Battery Recycling Association (KBRA), manufacturers, and regulators in government. The results show that approximately 558 tons of manganese-alkaline batteries, the largest fraction among recycling target items, was disposed in landfills or incinerators in 2015, while approximately 2,000 tons of batteries were recovered at a recycling facility by simple sorting and crushing processes. By raising environmental awareness, more diverse and effective collection systems could be established for consumers to easily dispose of EOL batteries in many places. Producers, retailers and distributors in South Korea should also play an important role in the collection of EOL batteries from consumers. Lithium-ion batteries from many electronic devices must be included in the EPR system for resource recovery.     

两种典型氯酚类化合物暴露致稀有鮈鲫肝细胞的损伤效应（Toxicity Effects of Two Kinds of Typical Chlorophenols on Hepatocytes of Gobiocypris Rarus）

为探讨两种典型氯酚类化合物——三氯酚(Trichlorophenol,TCP)、五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)单独和混合暴露对稀有鮈鲫(Gobiocyprisrarus)肝脏细胞的毒性效应,实验建立了稀有鮈鲫肝细胞原代培养模型,通过噻唑蓝实验(MTT法)和单细胞凝胶电泳(SCGE)实验分别研究了TCP、PCP及其混合暴露对稀有鮈鲫肝细胞存活率的抑制作用,以及对DNA的损伤作用.结果显示:与对照组相比,TCP和PCP单独和混合暴露均对肝脏细胞的正常生长产生了抑制作用.低剂量暴露时(如0.5、2.5μg·L-1)具有显著的抑制作用(p<0.05);高剂量暴露时(如25、50μg·L-1)具有极其显著的抑制作用(p<0.01).SCGE实验结果显示:与对照组相比,暴露剂量高于12.5μg·L-1的TCP、PCP及其混合暴露均能引起稀有鮈鲫肝细胞DNA的显著损伤(p<0.05,p<0.01).以上结果提示,TCP和PCP具有肝细胞毒性,可以引起稀有鮈鲫肝细胞DNA损伤.