塑料产量的增加和塑料废物管理不善极大地增加了环境中微塑料(MPs)的数量.MPs指粒径小于5 mm的塑料碎片和颗粒.已有许多研究探讨了 MPs对环境和生物的影响及其潜在机制.人类和其他生物可以通过多种途径摄入或携带MPs,这些MPs可能对新陈代谢、功能和健康产生一系列负面影响.此外,由于它们具有较大的表面积,MPs能够吸附各种污染物,包括重金属和持久性有机污染物,并严重影响动物和人类的健康.基于近年来对MPs进行的研究,本文综述了当前MPs来源与分布情况,并探讨了植物、动物和人体暴露途径、毒性作用与毒理机制,展望了未来MPs研究方向,为进一步评估MPs健康风险提供参考.

生物膜因具有吸附和生物降解等功能,近年来已被应用于环境污染治理.生物膜法不仅被成功应用于污水处理,在土壤重金属和有机污染物的修复中也具有较高的应用价值.随着微塑料和抗生素抗性基因(ARGs)等新污染物被广泛关注和研究,生物膜在其中发挥的作用不容忽视.本文系统综述了生物膜的结构组成、形成机制、种群和功能及近年来在环境污染治理中的应用与机制,重点论述了生物膜对重金属和有机污染物的去除机制与应用进展,并阐明了在新形势下生物膜带来的塑料际多种污染物并存、ARGs传播与病原菌富集等诸多环境问题,最后指出了目前研究存在的不足和今后的研究方向,尤其强调了探究生物膜与多种污染物之间相互作用关系与作用机制的重要性,以期为生物膜修复新技术的开发提供理论依据.

[背景]我国农业废弃秸秆存量大,微生物发酵无法实现其彻底转化,仍造成二次污染和资源浪费的问题.秸秆发酵废弃物可经热解炭化制备吸附剂用于水体有机污染物的高效去除.[目的]探究以秸秆发酵废弃物为原料所制备秸秆炭对有机污染物的去除效率,明确发酵过程对秸秆炭吸附性能的影响及机制,为水体有机污染物的高效去除和秸秆发酵废弃物的再利用提供参考.[方法]以丝状真菌里氏木霉 QM6a 和棘孢木霉 T-1 为发酵菌株,分别对小麦和水稻秸秆进行固态发酵,发酵残渣经热解炭化后用于吸附典型有机偶氮染料亚甲基蓝(methylene blue,MB).[结果]发酵处理可缩短吸附平衡时间,有效提高小麦秸秆炭对 MB 的吸附效率,但对水稻秸秆炭吸附性能无明显提升作用.棘孢木霉 T-1 发酵的小麦秸秆经 600℃热解所得秸秆炭(BaWS 600)对 MB(50 mg/L)的吸附效率较天然秸秆炭(BWS 600)提高 53.6%.准二级动力学模型可有效模拟吸附过程,BaWS 600 的平衡吸附量比BWS 600 和BWS 800 高 119.4%和 299.4%.Freundlich模型可较好描述等温吸附过程,表明 MB 在秸秆炭表面的吸附为多分子层吸附.秸秆发酵将小麦秸秆炭比表面积提高 47.4%?245.8%不等,且可增加热解炭化产物表面含氧官能团丰富度,是MB吸附效率得以有效提升的主要原因.[结论]真菌发酵过程可有效改善秸秆炭性状和污染物吸附性能,而棘孢木霉T-1 因具有更优的纤维素酶分泌能力,更适合作为发酵菌株用于改良秸秆炭污染物吸附性能.

目的 探究某城市不同污染程度地表水中有机污染物的致突变性,初步探讨蓝棉的吸附效能.方法 于2010年11月,选择某城市5个采样点,其中,A、B点的水样分别为流经该城市上游乡村和郊区的河水,C点的水样为某污水处理厂进水口污水,D、E点的水样分别为某自来水厂的水源水和出厂水.将各采样点40L水样以15 ml/min流速经蓝棉过滤后,用甲醇洗脱经蓝棉吸附的有机提取物,配置成10 L/ml浓度储备液.将储备液设置0.1、1 L/皿剂量组,选用组氨酸营养缺陷型鼠伤寒沙门菌TA98和TA100菌株进行Ames试验.选取储备液对金鱼腹腔进行一次性注射染毒,染毒容量为10 μl/g,并设阴性、阳性对照,进行金鱼鱼鳃细胞微核试验和金鱼外周血细胞彗星试验.结果 Ames试验显示,5个采样点受检水样中主要存在移码型间接致突变物,C点的水样有机提取物Ames试验阳性最强;金鱼外周血细胞彗星试验显示,与阴性对照组相比,C点与E点的水样有机提取物染毒组金鱼外周血细胞尾矩增加,差异有统计学意义(P＜0.05);金鱼鱼鳃细胞微核试验显示,C点的水样有机提取物染毒组金鱼鱼鳃细胞微核率升高,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 在一定剂量浓度下,该城市部分受检水样中有机提取物具有致突变作用,污水处理厂进水口水样的有机提取物致突变性较强,水体污染程度较为严重.蓝棉对受检水样中有机污染物具有较好的富集作用,主要吸附移码型间接致突变物.

黑曲霉菌渣是黑曲霉经过工业发酵所需产物之后的副产物,资源储量丰富.目前利用黑曲霉生产的制剂种类繁多,对菌渣综合利用的报道却相对较少.已有的研究表明黑曲霉菌渣不仅可作为饲料添加剂、有机肥料或土壤改良剂得到直接应用,也可用于精制,作为食品、药品和化妆品等行业的主要原材料,实现高附加值转化应用.还可作为生物吸附剂用于去除水体中的污染物等.本文结合目前国内外对黑曲霉菌渣在各领域研究及利用现状,综述了黑曲霉菌渣高附加值转化与利用的研究进展,可以为工业发酵废渣资源化利用提供理论参考.

漆酶主要是由真菌分泌的一类胞外多铜氧化酶,因其具备多功能特性而被广泛地应用于绿色环境化学.漆酶能够以分子氧作为电子接受体,催化氧化多种酚类和非酚类底物形成自由基中间体,随后这些自由基中间体涉及到氧化耦合或键断裂,最终导致底物发生氧化、分解或聚合反应.目前,主要采用包埋、吸附、共价绑定和交联结合等方法制备固定化漆酶,以增强漆酶在实际环境中的催化活性、稳定性和循环再利用功效.概述了真菌漆酶的分子组成、结构特性及其催化氧化不同底物的作用机理,系统地比较了漆酶的固定化技术及其利弊,重点阐述了漆酶在有机污染物去除、合成染料脱色、造纸废水、食品加工、生物传感器和环境质量指示器等领域的研究进展,旨在为拓展和开发真菌漆酶在绿色环境化学中的多功能应用提供新的理论依据和指导思想.

当前规模化畜禽养殖业排放含有大量氮磷、重金属和有机污染物的粪污废水,导致生态环境遭受严重的污染,治理畜禽废水的任务迫在眉睫.由于传统畜禽废水处理方式及应用存在较多不足,基于微藻生物技术处理废水的研究得到越来越多的关注.微藻是一种广泛存在于水体中的单细胞生物,具有高效的脱氮除磷及纳污能力,其主要利用同化作用吸附污水中的氮,通过磷酸化作用吸附、沉降磷,依靠细胞膜上的官能团对重金属进行富集.基于以上生理基础,大多数微藻的氮磷吸附率和重金属富集率可以高达80％.目前微藻对畜禽废水污染组分的处理的研究主要集中在氮磷、重金属,实际应用方式多为高效藻类塘、活性藻、固定化技术、光生物反应器等.但是微藻处理畜禽废水仍存在分子机理研究较少,生产实际经验不足等问题.基于微藻处理畜禽废水的机理,通过综述若干微藻去除氮磷、重金属等污染物的效率,总结国内外微藻废水处理技术的研究及存在问题,展望了微藻废水工程发展前景.

在微藻-细菌协同共生的过程中,藻类光合作用释放的氧气被异养微生物利用来矿化水体中的污染物,细菌呼吸为藻类提供二氧化碳作为碳源.近年来,藻类-细菌协同共生体系在污水处理中的应用得到了广泛的研究.本文重点综述了菌藻协同共生体系中微藻与细菌之间的三种相互作用,以及菌藻协同共生体系在废水处理中的应用.菌藻协同共生体系中的微藻与细菌通过营养交换、信号转导及基因转移等相互作用实现共赢.该体系广泛用于处理富营养化、重金属、药物、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、石油烃化合物等难降解的有机污染的水体.对于氮、磷等营养物质的去除,其主要机理涉及同化作用、厌氧氨氧化作用、硝化与反硝化作用、磷酸化作用等.对重金属、药物、石油烃化合物及其他有机化合物的去除机制主要是生物吸附、生物富集及细胞内外的生物降解.

土壤中的金属氧化物如二氧化锰等能够影响污染物(如氟喹诺酮类抗生素)的吸附、迁移和降解等环境行为.本实验以环丙沙星(CIP,一种广泛使用的氟喹诺酮抗生素)为目标污染物,用二氧化锰覆盖石英砂(MOCS)模拟土壤中金属氧化物,采用等温吸附实验和土柱迁移实验探究金属氧化物对CIP在多孔介质中吸附和迁移的影响规律及机制.其中,等温吸附实验的主要目的是使用Freundlich模型定量分析二氧化锰对CIP的吸附作用,土柱迁移实验的主要目的是探究不同含量的二氧化锰(0、55和109 μg Mn·g-1 sand)在多孔介质中对CIP迁移的影响.结果 表明,较大比表面积的MOCS对CIP吸附的KF值是石英砂的1.63倍,导致随着锰含量从0增加至109 μg Mn·g-1 sand,最大出流比C/C0从0.96降低至0.72,说明随着二氧化锰含量的增加,其对CIP迁移产生的抑制作用逐渐增强.该结果与一维对流扩散模型拟合结果一致,109 μg Mn·g-1 sand土柱的后katt1、katt2和Smax1值是55 μgMn·g-1 sand土柱相应值的2.04～2.33倍,是0μg Mn·g-1 sand土柱相应值的4.21 ～ 12.69倍.使用低表面张力溶液(20％乙醇背景溶液)淋洗土柱后,CIP总的质量回收率达到95％以上,表明本实验中二氧化锰对CIP的吸附是可逆的.由CIP迁移实验结果可知,二氧化锰对有机阳离子有较强的吸附作用,使机阳离子在土柱中的迁移受到抑制.

为促进秸秆的资源化利用,该研究以甘蔗渣、茄子秸秆、玉米芯为材料,采用慢速热解技术于500℃条件下制备甘蔗渣生物炭(SBC)、茄子秸秆生物炭(EBC)、玉米芯生物炭(CBC),检测其去除水中尼泊金乙酯的特性.结果表明:(1)生物炭的制备原料显著影响其对尼泊金乙酯的吸附效果,三种秸秆制备的生物炭对尼泊金乙酯的吸附能力表现为SBC>EBC>CBC;此外,水中尼泊金乙酯的初始浓度、吸附温度和时间等因素均能影响吸附效果.(2)三种生物炭对尼泊金乙酯的去除率随尼泊金乙酯初始浓度的增加而降低,高温有利于吸附;45℃下尼泊金乙酯初始浓度为30 mg?L-1时,甘蔗渣生物炭(SBC)对尼泊金乙酯的去除率最高,达99.7％;反应在最开始的120 min内增加迅速,经过270 min达到吸附平衡.(3)生物炭对尼泊金乙酯的等温吸附线符合Langmuir模式和Freundlich模式.这为农业秸秆废弃物应用于尼泊金乙酯等有机污染物的去除提供了理论依据.