基于自适应神经模糊推理系统和简单水质指标预测供水系统三卤甲烷的浓度

消毒副产物(DBPs)因其潜在的致癌、生殖毒性成为饮用水安全的重要隐患.及时知晓供水系统中DBPs浓度是防控DBPs健康风险的前提.然而目前DBPs仪器监测存在过程繁琐、成本高昂、时间滞后等问题.利用常规水质指标建立高质量的预测模型是重要出路.基于此,本研究选择3个简单的水质指标pH、温度、UVA₂₅₄,利用自适应模糊神经网络(ANFIS)建立了供水系统中三卤甲烷(THMs,最常见的DBPs)分布的预测模型.结果显示,当隶属函数(MF)分别为”gaussmf”、“gbellmf”、“trapmf”,MF数量分别为3、3、3时,建立的总三卤甲烷(T-THMs)、三氯甲烷(TCM)、一溴二氯甲烷(BDCM)模型的预测效果最好.其中,T-THMs、TCM模型质量较高：预测值与实测值的相关系数(r)为0.871～0.880,预测误差(MARE)为11%,预测准确率(N_E<25%)为92%～95%;与T-THMs、TCM相比,BDCM模型的预测效果略差(r=0.775,MARE=16%,N_E<25%=83%),但也在可...     

五氯酚对鱼鳃丝组织结构及电解质元素的影响

利用场发射扫描电镜观察了罗非鱼在0．05mg L^-1和0．10mg L^-1五氯酚(PCP)中暴露3d，7d和10d后鳃丝上皮组织结构的变化，以及扫描电镜／X-射线能谱联用仪定量分析鳃丝中主要电解质元素Na，Ca和Cl的变化．与CK比较，随着暴露时问的延长和暴露浓度的增加，泌氯细胞出现的密度增加，部分泌氯细胞个体的面积也增大，扁平上皮细胞的微脊碎片数量增加，排列散乱，细胞受损现象明显；鳃丝中Na，Ca和Cl元素的含量总体上呈下降的趋势，在一定程度上说明与Ca^2 、Na^ 和Cl^-运转有关的酶的活性受到抑制．图2参14     

不同种类氨基酸在氯化后形成三卤甲烷和卤乙酸潜能特性

水体中的氨基酸作为饮用水消毒副产物(DBPs)的重要前驱体之一,已成为环境毒理学研究的焦点问题.本文对典型的20种氨基酸进行模拟氯化消毒实验,确定其耗氯量,以甲基叔丁基醚(MTBE)萃取消毒副产物三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和三氯硝基甲烷(TCNM),并用气相色谱仪测试分析THMs、HAAs和TCNM的生成势,同时通过数理统计方法分析不同氨基酸的化学结构与生成消毒副产物浓度的关系.结果表明:(1)各氨基酸的耗氯能力与其结构密切相关,侧链上具有芳香性环状结构的氨基酸的耗氯量较大,其中芳香环上有羟基和氮取代基的酪氨酸和色氨酸分别表现出较高的耗氯量(13.58、14.10 mg·mg~(-1)),而没有官能团的苯丙氨酸耗氯量低(4.24 mg·mg~(-1)).(2)20种氨基酸氯化过程中DBPs生成能力的差异与氨基酸侧链官能团的结构与性质有一定关系,其中侧链上具有芳香性环状结构、羟基、氨基和硫自由基等官能团结构的氨基酸可形成较高浓度DBPs;氯化色氨酸生成THMs能力最强,其生成三卤甲烷量达338.5μg·L~(-1).天冬氨酸生成HAAs(390.61μg·L~(-1))能力最强,酪氨酸生成TCNM(56.38μg·L~(-1))能力最强.(3)通过回归分析得出20种氨基酸在氯化消毒过程中HAAs生成能力大小与耗氯量大小具有较明显的相关性,耗氯量较大的氨基酸生成的HAAs也较高.     

氯、氯胺消毒下钱江源水源水消毒副产物形成特征研究

以钱江源水源水为研究对象,以氯、氯胺为消毒方式,研究了不同消毒条件下,三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)、氯代酮(CKs)、二卤乙酸(DHAAs)、三卤乙酸(THAAs)等消毒副产物(DBPs)的形成情况,以便为水务工作者监测钱江源建库前后水质、DBPs形成的变化提供基础数据.结果显示,氯消毒下DBPs的产量比氯胺消毒高出3~7倍甚至1个数量级,但不管是氯消毒还是氯胺消毒,THMs、HAAs形成量均在我国饮用水标准范围内.氯消毒下,大部分DBPs产量为中、碱性条件酸性条件(除了CKs),氯胺消毒则呈现不同的情况(所有DBPs的产量均为p H=6、p H=7p H=8).消毒剂量对所有DBPs形成具有明显的促进作用;溴离子对THMs、DHANs、DHAAs的形成有明显的促进作用.进一步研究表明,钱江源水源水的水质比钱塘江下游九溪水源水好,DBPs形成也较低,某些指标(如有机碳、有机氮、HANs形成量等)甚至比同省水质较好的金兰水库还要好;而且由于其较高的比紫外吸收值(SUVA),DBPs的溴嵌入能力均比九溪水源水、金兰水库低.此外,就目前的钱江源水源水来说,控制消毒剂量(氯、或氯胺)是控制DBPs形成的有效策略.     

长三角部分水源水氯化消毒后卤乙酸形成的多元回归模型研究

以长三角比较有代表性的3处水源(太湖、钱塘江、金兰水库)为实验对象,研究不同消毒条件下9种卤乙酸(haloacetic acids,HAAs)的形成及其影响因素,并通过建立多元回归模型来评估水源水氯化后HAAs的形成.结果表明:HAAs的形成水平依次为太湖钱塘江金兰水库,且均以二卤乙酸(dihaloacetic acid,DHAA)、三卤乙酸(trihaloacetic acid,THAA)为主.二氯乙酸(dichloroacetic acid,DCAA)、总二卤乙酸(ΣDHAA)、HAA5(USEPA规定的5种HAAs)、HAA9(9种HAA的简称)的回归模型具有良好的预测潜力,准确率达83.3%~94.4%,而三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCAA)、一溴二氯乙酸(bromodichloroacetic acid,BDCAA)、ΣTHAA(总三卤乙酸)模型的预测准确率较低,只有47.2%~61.1%.根据偏相关系数分析,影响DCAA、ΣDHAA、HAA5的关键的因子是溶解性有机碳;影响TCAA、ΣTHAA、HAA9的关键的因子是投氯量;影响BDCAA形成的最关键因子是溴离子.     

二氯苯醌对斑马鱼胚胎发育及超氧化物歧化酶的影响

2,6-二氯-1,4-苯醌（2,6-dichloro-1,4-benzoquinone,2,6-DCBQ）作为一种新型消毒副产物,因其高检出率及高含量的特点而备受人们关注.本研究以斑马鱼胚胎为实验材料探究了2,6-DCBQ的发育毒性.结果发现：斑马鱼胚胎在8~24 hpf（器官发育形成时期）对2,6-DCBQ暴露最为敏感,死亡率最高;2,6-DCBQ安全浓度为27.15 μg·L^-1,属于极度危险外源化学物.在本实验中,2,6-DCBQ对斑马鱼的生长没有显著影响,但高浓度（100和150 μg·L^-1）2,6-DCBQ会显著增加斑马鱼胚胎及仔鱼的畸形率.在实验过程中还发现,高浓度（≥ 80 μg·L^-1）2,6-DCBQ会明显抑制斑马鱼胚胎的心率.此外,≥ 30 μg·L^-1 2,6-DCBQ可提高超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）的活性,并影响Cu/ZnSOD和MnSOD的正常转录.本研究较全面地探究了2,6-DCBQ对斑马鱼早期发育阶段的发育毒性,可为2,6-DCBQ的毒性研究提供可靠证据.     

酸和铝胁迫对锦鲤不同组织SOD活性的影响

该实验目的是研究酸(pH=5,Al=0μg/L)、铝(pH=7,Al=800μg/L)单独及联合(pH=5,Al=800μg/L)作用下,锦鲤鱼脑、肾、肝超氧化物歧化酶(SOD)活性的反应变化情况。结果表明,与对照组(pH=7,Al=0μg/L)相比,锦鲤鱼脑无论在酸、铝单独作用还是联合作用下,SOD活性在染毒第1天均显著降低(p<0.01),但随后酸铝联合组、单独作用组分别在3 d、9 d恢复正常;肾SOD则只有在酸铝联合作用下,且只有在染毒第1天产生显著抑制(p<0.01),随后也恢复正常;肝SOD则无论在何种情况下,均无抑制现象发生。     

膜生物反应器中膜污染机理和控制研究新进展

膜生物反应器(MBR)相比于传统活性污泥法具有出水水质好、设备占地面积小、剩余污泥产率低和便于自动控制等诸多优点,在污水处理和回用方面极具发展前景。然而膜污染是制约MBR广泛应用的最大障碍。文章着眼于总结MBR中膜污染机理和控制的研究新进展。介绍了MBR中膜污染的分类、污染机理和膜污染影响因素的研究概况,在此基础上,综述了MBR膜污染控制方法方面的进展,并对MBR中的膜污染机理和控制的研究发展方向做了展望。     

几种模型物质在氯化中形成THMs、HAAs的特性研究

以胃蛋白酶(蛋白质)、谷胱甘肽(氨基酸多肽)、葡萄糖(糖类)作为模型物质代表藻来源有机物,并以Fluka腐殖酸为对照,研究其耗氯量、三卤甲烷(主要是氯仿)、卤乙酸(主要是二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA))的形成情况.结果显示4种模型物质在氯化后,其余氯在前2 h迅速降低,6 h后则下降速度渐缓;其中耗氯量最大的是谷胱甘肽(96 h:7.1 mg·mg^-1(以每毫克碳计,下同)),其次是胃蛋白酶(96 h:4.2 mg·mg^-1)、腐殖酸(96 h:3.0 mg·mg^-1),而葡萄糖最小(96 h:0.7 mg·mg^-1).4种模型物质氯仿、DCAA、TCAA的生成速度也是在起初的2 h较快,随后渐缓;但从单位碳的产量来看,腐殖酸和胃蛋白酶形成氯仿(96h: 15.1~55.2 μg·mg^-1(以每毫克碳计,下同))、DCAA(96 h: 15.1~55.2 μg·mg^-1)、TCAA(96h: 15.1~55.2 μg·mg^-1)均较多,而谷胱甘肽、葡萄糖则相对较少(氯仿-96 h:2.5~5.1 μg·mg^-1;DCAA-96 h:0.6~8.0 μg·mg^-1;TCAA-96 h:0.12~3.8 μg·mg^-1);而从前驱物特性来说,氯仿、TCAA的前驱物具有较高的芳香度(即高的SUV₂₅₄值),而DCAA前驱物的SUV₂₅₄相对较低.对于富含蛋白质、多肽、糖类等的富营养化饮用水源,则要格外注意饮用水中DCAA所带来的健康风险.     

二氯乙酰胺对斑马鱼不同组织的毒性效应

新兴的氯胺消毒方式会产生一些新型含氮消毒副产物。了解卤代乙酰胺的毒性效应对于准确认识氯胺消毒方法具有重要的重要意义。该研究以1 000μg/L二氯乙酰胺为实验材料,通过斑马鱼急性暴露7 d后,分析1 000μg/L二氯乙酰胺对斑马鱼肝脏、肠、鳃、脑和肌肉组织的毒性效应。研究结果发现,成年斑马鱼在暴露于1 000μg/L二氯乙酰胺溶液7 d后,肝脏和肌肉组织内SOD的活性显著提高,此外肝脏、脑和肌肉组织中的MDA含量也显著增加。表明1 000μg/L二氯乙酰胺能引起不同组织间SOD活性和MDA含量发生变化,可能与不同组织内含有不同的脂类相关。