Review on the use of enzymes for the detection of organochlorine, organophosphate and carbamate pesticides in the environment

Pesticides are released intentionally into the environment and, through various processes, contaminate the environment. Three of the main classes of pesticides that pose a serious problem are organochlorines, organophosphates and carbamates. While pesticides are associated with many health effects, there is a lack of monitoring data on these contaminants. Traditional chromatographic methods are effective for the analysis of pesticides in the environment, but have limitations and prevent adequate monitoring. Enzymatic methods have been promoted for many years as an alternative method of detection of these pesticides. The main enzymes that have been utilised in this regard have been acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, alkaline phosphatase, organophosphorus hydrolase and tyrosinase. The enzymatic methods are based on the activation or inhibition of the enzyme by a pesticide which is proportional to the concentration of the pesticide. Research on enzymatic methods of detection, as well as some of the problems and challenges associated with these methods, is extensively discussed in this review. These methods can serve as a tool for screening large samples which can be followed up with the more traditional chromatographic methods of analysis.     

压力环境下活性污泥的耐盐驯化过程

通过逐步提高盐浓度的梯度盐度方法驯化耐盐活性污泥,采用加压-常压对比实验,探讨活性污泥耐盐驯化过程中,0.3 MPa的压力环境对有机物降解规律、污泥脱氢酶活性及胞外聚合物（EPS）含量的影响。结果表明,经耐盐驯化的活性污泥在5%的高盐度环境下仍可达到75%以上的有机物去除率;当驯化盐度达3.5%及以上,加压耐盐活性污泥有机物去除率及污泥脱氢酶活性均高于常压,其优势更为突出。耐盐驯化过程中活性污泥胞外聚合物（EPS）含量较稳定,加压系统EPS含量低于常压,这可能是加压活性污泥法可以实现原位污泥减量的重要原因之一。     

一株高效降解废水有机质耐冷菌的筛选、鉴定及特性研究

利用生物法进行污水处理已被国内外广泛使用,但由于温度影响微生物的生长和繁殖,使其成为生物污水处理效率的限制因子.本研究从污水处理厂活性污泥中分离出5株在低温4℃条件下生长良好的菌株,其中菌株DW1在4℃条件下,96 h时可将初始COD为800 mg·L-1的生活污水有机物去除率高达67.7%.结合菌落形态特征、生理生化特性以及16S r DNA序列分析,将菌株DW1初步鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.).菌株DW1对COD负荷较高的污水处理效果较好;接种量为3%(体积分数)、p H为7.0时,菌株对污水COD去除率和DHA活性较高.在4℃和25℃条件下,菌株DW1均在96 h对污水COD去除率和DHA活性最高,分别为71.2%、11.35μg·m L·h-1(以TF计)和78.8%、15.11μg·m L-1·h-1(以TF计).     

不同营养水平下悬浮细菌数量对生物粘泥性质的影响

循环水系统中的微生物有悬浮态和附着态,悬浮细菌的存在对附着态生物粘泥的生长及特性有明显影响。通过向模拟循环冷却水系统中投加不同数量初始悬浮细菌,考察在营养水平不同的情况下,悬浮细菌数量对生物粘泥化学组成和脱氢酶活性的影响。结果表明,营养水平不同,初始悬浮细菌数量对生物粘泥的化学组成和脱氢酶活性的影响程度不同;在不同营养水平下,应分别控制初始悬浮细菌数量。贫营养下,初始悬浮细菌数量应控制在6×105个/mL左右;中营养下,初始悬浮细菌数量应控制在1×105～2.6×105个/mL之间;富营养下,初始悬浮细菌数量应控制在0.11×105～2.6×105个/mL之间最不利于生物粘泥的生长。     

厌氧发酵产沼气过程中脱氢酶活性检测工艺及其优化

为了优化脱氢酶活性这一指标在厌氧发酵产沼气系统中的检测方法,分别以小麦秸秆、羊粪及其混合原料(质量比1∶1)为发酵底物,通过Box-Behnken试验及响应面分析法确定并优化了沼气发酵系统中碘硝基四唑紫法脱氢酶活性的检测工艺,并对脱氢酶活性与甲烷产量进行了相关性分析.结果表明,3种底物均以乙醇作为萃取剂,以甲醛作为终止剂时显色效果最好.分别以秸秆、粪便及其混合为发酵底物时,脱氢酶检测在pH值分别为6.5、7.2、7.7,反应温度均在37℃下,碘硝基四唑紫质量分数均为0.15%,反应时间均为50 min时比色效果最好.相关性分析显示,厌氧发酵产沼气系统中脱氢酶活性与甲烷产量相关性显著.     

焦化废水中不同极性组分的光谱分析及可生物降解特性

焦化废水是典型难降解工业有机废水,构成其成分的复杂及种类的繁多使其难以实现高效的生物降解过程,制约了水处理的水质达标.为了探明其中生物降解强抑制组分,采用DAX-8大孔树脂将焦化废水分离出疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)和亲水性组分(HIS)等4种极性不同的组分,分析了各组分的有机物含量分布,紫外吸收光谱和三维荧光光谱,并用两种方法考察了各组分的可生物降解性能.结果表明,HOA是主要的有机组分,其COD和TOC分别占比55.9%和56.8%;HOA也是主要的芳香物质及荧光组分,而HON是芳香构造化程度最高和类腐殖质占比P(Ⅲ+Ⅴ)最高的组分;各组分的BOD5/COD值及脱氢酶活性的抑制结果显示其难降解程度依次为HONHOBHIS原水HOA,而HON是焦化废水中生物抑制最强组分,其BOD5/COD值仅为0.21±0.02,对脱氢酶活性的抑制达到38.5%;SUVA和P(Ⅲ+Ⅴ)与可生物降解性的关联分析发现,焦化废水中难降解组分并不都是芳香性化合物造成的,类腐殖质对其中难降解有机组分的指示作用相比SUVA更加灵敏.     

植物根系质外体溶液的提取方法研究:以多环芳烃为例

根系质外体溶液中多环芳烃(PAHs)的分析对于阐明植物根系PAHs吸收运移机制及阻控意义重大.然而,迄今鲜有便捷成熟的植物根系质外体溶液提取方法的报道.为此,本研究以小麦为材料,菲为PAHs的代表,探究了植物根系质外体溶液的真空渗透离心提取方法.结果表明,小麦根系质外体菲提取量随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而增大;小麦根系质外体六磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而升高.依据质外体溶液受原生质污染程度小于1%且尽量提取完全的原则,真空渗透离心提取法的最佳真空度为70 k Pa,最佳真空时间为10 min,最佳离心速率为3 068 r·min-1,最佳离心时间为15 min.研究结果可为污染物的植物根系质外体运输研究提供有效、简便的方法支撑.     

镉铅对小麦醇脱氢酶(ADH)基因表达影响的初步研究

经过镉，铅４５ｈ污染处理，运用Ｎｏｒｔｈｅｉｎ斑点杂分析和酶活性测定的方法探测萌发期小麦ＡＤＨ酶基因的表达情况。实验结果表明，ＡＤＨ基因表达在ＲＮＡ和酶活性两个层次均有变化，并且呈现相似的变化趋势，反映得金属的影响是来源于基因转录水平。     

废水中GaAs、Ga3+、Ge4+对活性污泥脱氢酶的影响及其抑制动力学

以活性污泥脱氢酶的活性作为毒性指标,研究了半导体材料GaAs、Ga³⁺、Ge⁴⁺对活性污泥活性的抑制影响,并用Hg²⁺作为参比材料;同时对抑制动力学也作了初步研究。实验表明,GaAs、Ga³⁺、Ge⁴⁺及Hg²⁺的10％抑制浓度分别为45.00,371.63,0.13ppm/gMLSS,GaAs、Ga³⁺、Ge⁴⁺和Hg²     

载体内微孔孔径对生物膜特性及废水处理效果的影响

为解决载体內部微孔孔径在废水生物膜法中缺乏选型依据的问题,采用5种孔径(0.6~4 mm)聚氨酯海绵生物载体构建了SBBR,考察了载体内微孔孔径对生物膜特性(MLSS、EPS、DHA)及废水处理效果的影响,分析了载体内部微孔孔径与生物膜特性的相关性。结果表明：载体内微孔孔径与MLVSS、MLSS呈显著负相关,而与PN、PS、EPS和f呈显著正相关;高生物量使小孔径载体(0.6 mm,1 mm)在反应器运行前中期拥有最佳的废水处理效果,同时过多的生物膜在微孔环境中会堵塞内部的通道和空穴,进而抑制传质,使生物膜活性(DHA、f )降低;而大孔径载体(4 mm)内部传质快、水力剪切作用强,加速生物膜解吸脱落速率,促进了生物膜活性的提高与EPS(主要是TB-EPS)的释放,但同样限制了生物膜量的增长。相较而言,中等孔径载体(2 mm,3 mm)适宜的微孔不仅能维持适量的微生物量,还能保持良好的生物膜结构和活性,为生物膜反应器提供良好的长期运行条件和处理效果。