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石油烃污染及修复过程中的微生物分子生态学研究进展

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微生物学通报 2015年第5期42卷 944-955页

作者：唐景春吕宏虹刘庆龙朱文英南开大学环境科学与工程学院天津300071 环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300071 天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071 环境保护部环境规划院北京100012

针对环境中广泛存在的石油烃污染问题,从分子生态学的角度总结石油烃降解过程中的微生物生态学研究进展。着重介绍分子生态学的研究方法及与石油烃降解相关的降解基因和基因芯片的最新研究进展,同时对存在的问题和今后的研究方向进行总结。

关键词：石油烃微生物分子生态学降解基因

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纳米零价铁的生态毒性效应研究进展

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生态毒理学报 2015年第3期10卷 28-37页

作者：葛兴彬王振虹郭楚奇孙馨李铁龙王薇南开大学环境科学与工程学院/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室教育部环境污染过程与基准重点实验室/天津市生物质类固废资源化技术工程中心天津300071 天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300191

纳米零价铁(n ZVI)由于其比表面积大、表面反应活性高以及强还原性,可以作为一种高效的环境修复材料,广泛运用于污染地下水及土壤修复。大量的n ZVI颗粒直接注射到污染位点会增加生态系统的暴露可能性,并且由于n ZVI粒径特别小,能穿过... 详细信息

纳米零价铁(n ZVI)由于其比表面积大、表面反应活性高以及强还原性,可以作为一种高效的环境修复材料,广泛运用于污染地下水及土壤修复。大量的n ZVI颗粒直接注射到污染位点会增加生态系统的暴露可能性,并且由于n ZVI粒径特别小,能穿过细胞膜和生物体的各类天然屏障,对环境及生态系统存在潜在风险,因此科学家们开始更多地关注n ZVI的生物安全性研究。鉴于n ZVI在环境修复应用中的巨大潜力和可能的毒性效应,对n ZVI环境风险的研究也显得尤为重要。综述了近几年国内外关于n ZVI生态毒性的研究成果,n ZVI对病毒、细菌、微生物群落、以及动植物等都能导致一定的负面效应,尽管其毒性机制尚不明确,但普遍认为n ZVI暴露后铁离子的释放和氧化损伤确实可以引起生物效应,部分研究还分析了环境因素和表面改性对其毒性的影响。文章对其未来的发展方向进行了展望,以期为今后纳米零价铁的研究提供参考。

关键词：纳米零价铁生态毒性氧化损伤毒性机制影响因素

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表面活性剂及其在石油污染土壤修复中的应用研究进展

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石油化工应用 2015年第5期34卷 1-6,13页

作者：杨月明唐景春南开大学环境科学与工程学院天津300071 环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300071 天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

石油的泄漏事故在油田勘探、开采和石油储存、运输、使用过程中时有发生,造成严重的石油污染。石油污染物中除了石油烃外,还含有多环芳烃,重金属等污染物,可对生态环境和人体健康造成危害。目前,处理石油污染土壤的方法主要有焚烧、热... 详细信息

石油的泄漏事故在油田勘探、开采和石油储存、运输、使用过程中时有发生,造成严重的石油污染。石油污染物中除了石油烃外,还含有多环芳烃,重金属等污染物,可对生态环境和人体健康造成危害。目前,处理石油污染土壤的方法主要有焚烧、热解吸、溶剂萃取、生物处理、热化学清洗等方法。由于石油烃类属于疏水有机物,黏附于土壤颗粒上,很难进行分离和降解,而表面活性剂能够促进疏水有机物的解吸和溶解,是一种有效、经济、有潜力的方法,并得到广泛的研究,本文重点介绍了表面活性剂的种类、在石油污染土壤修复中的应用和土壤吸附对表面活性剂效果的影响,提出了表面活性剂在石油污染土壤修复中的研究趋势和发展方向。

关键词：油泥热化学清洗生物修复生物表面活性剂土壤吸附

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基于投入产出模型的滦河流域水资源利用研究

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水资源与水工程学报 2015年第4期26卷 22-28页

作者：李莹黄岁樑南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室水环境数值模拟研究室天津300071

将投入产出表与产业部门的用水数据相结合,建立滦河流域2002和2007年水资源投入产出表,基于水资源投入产出模型,系统地分析滦河流域2002、2007年三产业部门的用水效率与效益、产业间的水转移、虚拟水贸易量和消耗总量。结果表明:1第一... 详细信息

将投入产出表与产业部门的用水数据相结合,建立滦河流域2002和2007年水资源投入产出表,基于水资源投入产出模型,系统地分析滦河流域2002、2007年三产业部门的用水效率与效益、产业间的水转移、虚拟水贸易量和消耗总量。结果表明:1第一产业以直接用水为主,效率低;二、三产业以间接用水为主,效率较高,滦河流域第二、三产业的间接用水均主要来源于第一产业;2用水效益方面,第一、二产业较高,第三产业很低。2007年用水效率与效益较2002年均有显著提高;3滦河流域是虚拟水贸易的净输出地区,2007年贸易量较2002年呈上升趋势,其中第一产业所占比例最大,上升77%;第三产业所占比例最小,输入与输出接近平衡;42007年虚拟水消耗总量是2002年的2倍。

关键词：水资源虚拟水投入产出模型滦河流域

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土柱模拟石油污染土壤中微生物群落及石油降解基因的DGGE和Quantitive-PCR技术分析

土柱模拟石油污染土壤中微生物群落及石油降解基因的DGGE和Quanti...

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中国生态学学会微生物生态专业委员会2015年年会暨国际学术研讨会

作者：刘庆龙唐景春南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

经过154天的土柱模拟实验探究石油污染物在土壤中的迁移和代谢过程,采用分子生物学手段对石油降解微生物多样性、及主要的石油降解基因AlkB,Nah,Phe进行定量分析.随着培养时间的进行,总石油烃(TPHs)含量在0-30cm深度逐渐下降,而30-60和6... 详细信息

经过154天的土柱模拟实验探究石油污染物在土壤中的迁移和代谢过程,采用分子生物学手段对石油降解微生物多样性、及主要的石油降解基因AlkB,Nah,Phe进行定量分析.随着培养时间的进行,总石油烃(TPHs)含量在0-30cm深度逐渐下降,而30-60和60-80cm的TPHs含量均有所升高.经过154天模拟实验后,土柱中总石油烃降解率达到38.54％.DGGE胶回收测序表明,土柱中主要的石油降解菌为alpha Proteobacterium,Burkholderia,Bacillus,Pseudomonas.聚类分析表明微生物多样性和土壤深度密切相关.Quantitive-PCR测得在0-30cm和30-60cm深度的三种降解基因相对丰度增加了10-100倍,而60-80cm深度中,AlkB相对丰度仅为8.27E-05,Nah和Phe基因低于检测限.AlkB基因和烷烃(C8-C30)存在正相关关系,Nah和16 ∑PAHs及二、三环的多环芳烃存在正相关关系.

关键词：土柱实验石油烃降解微生物降解基因

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氮磷肥对褐土吸附土霉素的影响

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中国环境科学 2014年第8期34卷 2057-2062页

作者：刘斌鲍艳宇周启星张承东南开大学环境科学与工程学院教育部环境污染过程与基准重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

为了了解不同氮磷肥对褐土吸附土霉素的影响,将OECD Guideline 106作为参考方法,并选用NH4Cl,CO（NH2）2,Ca（NO3）2及Ca（H2PO4）2四种常用的农业化肥作为影响因素,进行等温吸附试验.结果表明,氮磷肥添加过后,吸附等温线依然可用Langm... 详细信息

为了了解不同氮磷肥对褐土吸附土霉素的影响,将OECD Guideline 106作为参考方法,并选用NH4Cl,CO（NH2）2,Ca（NO3）2及Ca（H2PO4）2四种常用的农业化肥作为影响因素,进行等温吸附试验.结果表明,氮磷肥添加过后,吸附等温线依然可用Langmuir和Freundlich方程拟合（P〈0.01）.在添加4种化肥情况下,土壤悬浮液的pH值及阳离子强度都在一定程度上发生了变化,相比于对照,pH值变化范围为0.04∽0.24,褐土对土霉素的饱和吸附量（Qmax）顺序为：Ca（NO3）2〉NH4Cl〉CK〉Ca（H2PO4）2〉CO（NH2）2,而在吸附率和分配系数方面影响最大的则是CO（NH2）2,数值平均下降了2.43%,13.19%,最小的则是Ca（H2PO4）2,其值平均下降了1.75%,9.59%.

关键词：氮磷肥褐土吸附土霉素

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腐殖酸存在下扑草净对斑马鱼抗氧化压力及富集效应的影响

腐殖酸存在下扑草净对斑马鱼抗氧化压力及富集效应的影响

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化学物质环境风险评估与基准/标准国际学术研讨会、中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第四届学术研讨会、中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2015年学术研讨会

作者：赵倩朱琳南开大学环境科学与工程学院污染过程与环境基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室

可溶性有机质（Dissolved organic matter,DOM）是生物地球化学进程（包括全球营养循环、碳循环、金属氧化还原反应和阳离子络合作用）中重要的调节者[1],而腐殖酸（Humic acid,HA）是DOM的主要组成部分,在水环境中普遍存在,它能改变有... 详细信息

可溶性有机质（Dissolved organic matter,DOM）是生物地球化学进程（包括全球营养循环、碳循环、金属氧化还原反应和阳离子络合作用）中重要的调节者[1],而腐殖酸（Humic acid,HA）是DOM的主要组成部分,在水环境中普遍存在,它能改变有机污染物的生物有效性。扑草净（2-甲硫基-4,6-双异丙氨基均三氮苯,Prometryn）是三氮苯类除草剂中常见的一种,在水产养殖业中也被频繁应用。由于它在环境中较稳定且残效期较长,因此在环境中更容易残留并对非靶细胞生物造成危害。尽管已经有一些关于扑草净对植物和鱼类抗氧化防御系统影响的研究[2]NREF7,然而对于HA存在下扑草净对鱼类的毒性影响研究鲜见。本研究将选择表面水体中存在的HA浓度(0～1 5 mg·L),以模式生物斑马鱼（Danio rerio）为受试生物,研究扑草净对斑马鱼的抗氧化压力(丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶（CAT）活性和还原性谷胱甘肽（GSH）含量))及富集效应的影响,并试图探讨两者之间的相关性,为评价扑草净对水生生物乃至非靶细胞生物的潜在威胁提供理论依据。HA单独存在时,1～20 d HA(HA表示15 mg·LHA)对斑马鱼内脏团CAT活性和还原性谷胱GSH含量均没有显著影响。只有在40 d时,HA使斑马鱼内脏团CAT活性增加36%,与空白组差异显著。在P、P+HA5和P+HA（P表示扑草净）三个处理组中,1～40 d内斑马鱼内脏团中CAT活性和GSH含量有相似的趋势,均呈先升高后降低的趋势。仅在1 d时,HA的存在增加斑马鱼内脏团MDA含量,而在第10～40 d时,有无HA存在,斑马鱼内脏团MDA含量均没有显著性差异（表1）。在1 d和5 d时,相对于扑草净单独存在组（P组）,有HA存在条件下（P+HA5组,P+HA15组）鱼体内扑草净的富集量较大。而在10～40 d,P+HA组、P+HA组比P组鱼体内扑草净的富集量明显降低（图1）。结果表明,HA在染毒初期（第1 d和5 d）能够增加扑草净在斑马鱼体内的富集,而在染毒的中后期（10～40 d）HA的存在会降低扑草净在鱼体内的富集量。内脏团中CAT活性、GSH含量与斑马鱼体内扑草净的浓度变化有相同的趋势,呈良好的剂量-效应关系。

关键词：腐殖酸扑草净抗氧化压力富集斑马鱼

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沉积物中典型优控有机污染物对淡水底栖生物的毒性效应及质量基准研究

沉积物中典型优控有机污染物对淡水底栖生物的毒性效应及质量基准...

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作者：沈兆爽张彦峰祝凌燕南开大学环境科学与工程学院天津城市生态环境修复与污染防治重点实验室教育部环境污染过程与基准重点实验室

优控污染物是从众多有毒有害污染物中筛选出来的量大面广,对人体健康和生态平衡危害大,且具不可逆性和潜在威胁的污染物。在我国优控污染物名单中,存在着三大类典型的持久性有机污染物(POPs)—有机氯农药(OCPs)、多环芳烃(PAHs)和苯酚... 详细信息

优控污染物是从众多有毒有害污染物中筛选出来的量大面广,对人体健康和生态平衡危害大,且具不可逆性和潜在威胁的污染物。在我国优控污染物名单中,存在着三大类典型的持久性有机污染物(POPs)—有机氯农药(OCPs)、多环芳烃(PAHs)和苯酚类。一旦进入水体,由于低溶解性和憎水性等特点,这三种POPs会强烈地分配到非水相,聚集到沉积物中。沉积物成为了POPs的蓄积库,再污染水体,危害与其生活息息相关的水体生物,尤其是底栖生物。本课题组先前通过沉积物毒性识别评估(TIE),筛选出中国主要河流和湖泊的五种典型的有机污染物—林丹、六氯苯、芘、菲和五氯苯酚。近些年,中国正逐步开展较系统的环境基准研究工作,为了完善水质基准的研究,本研究针对这五种典型的沉积物污染有机污染物进行沉积物质量基准研究,以期为沉积物质量评估和水生态系统风险评估奠定基础。沉积物质量基准(SQG)是底栖生物免受特定化学物质危害的保护性水平,是化学物质和底栖生物之间剂量—效应关系的反映。国内外推导SQG的方法很多,各有千秋。本研究类比国外推导水生生物基准的方法,提出用SSDsed[3](沉积物物种敏感性分布曲线法)推导沉积物质量基准的理论。该法需要大量的沉积物毒性效应数据,而目前能获得的有机污染物对底栖生物的沉积物毒性效应数据缺乏,中国本土相关的毒性数据更是少之又少。为了丰富我国沉积物毒性效应数据库,为制定沉积物质量基准奠定基础,本研究针对芘、林丹和五氯苯酚对淡水底栖生物泥鳅和霍甫水丝蚓的急慢性毒性效应进行了研究,探究敏感的生物效应终点,获得毒性数据。参考相关OECD毒性测试[2]和统计学导则,采用加标沉积物毒性试验方法,实验室内模拟自然沉积物环境,得到一系列毒性效应终点值,如表1所示。另外,为了弥补毒性数据缺乏的情况,本研究创新性的提出了利用相平衡理论[1]将相关水质毒性数据转化为沉积物毒性数据的方法。从而,用SSDsed方法[3](例图1),结合本课题组获得的毒性效应数据、根据原则仔细收集并筛选的沉积物毒性数据,以及转化处理后的沉积物毒性数据,推导出适合中国现状的这五种有机污染物的沉积物质量基准建议值—CMCsed(沉积物基准最大浓度),CCCsed(沉积物基准连续浓度)见表2。为了得到更加准确可信的沉积物质量基准值,还需要大量开展不同类生物的沉积物毒性效应研究,更新相关毒性效应数据库。本研究的基准值会随着沉积物毒性效应数据库的壮大而不断更新。

关键词：沉积物质量基准 SSDsed 急慢性毒性泥鳅霍甫水丝蚓

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辽河浮游植物群落及生物多样性基准验证

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中国环境科学 2014年第1期34卷 239-245页

作者：耿文华陈继淼冯剑丰朱琳南开大学环境科学与工程学院污染过程与环境基准教育部重点实验室/天津天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

为建立中国水环境生态学基准体系，并验证其合理性，于2011和2012年夏季，对辽河水系浮游植物群落结构特征进行了调查，并结合所收集到的资料，初步验证了辽河水系浮游植物生物多样性基准值的合理性．两次采样共检出6门169种及变种；细... 详细信息

为建立中国水环境生态学基准体系，并验证其合理性，于2011和2012年夏季，对辽河水系浮游植物群落结构特征进行了调查，并结合所收集到的资料，初步验证了辽河水系浮游植物生物多样性基准值的合理性．两次采样共检出6门169种及变种；细胞密度均值分别为4．91×10^6,7．04×10^6个／L，优势类群为硅藻和绿藻．共检出污染指示种59种，其中乙型中污指示种最多，为53种；检出优势种35种，主要为硅藻．综合各生物指标显示辽河水系夏季为富营养型中度污染水体．Shannon指数（邱在1．18-3．56之间，均未达到本文参考的基准值3．65，分析结果显示用于计算基准值所选取的参照点较为合适，通过分析辽河水系及我国其他一些河流的Shannon指数与水质状况，初步认为，该基准值偏高，建议辽河水系设定基准值的下限H=3．29．

关键词：辽河水系浮游植物群落结构生物多样性基准

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腐殖酸存在下扑草净对斑马鱼抗氧化压力及富集效应的影响

腐殖酸存在下扑草净对斑马鱼抗氧化压力及富集效应的影响

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化学物质环境风险评估与基准/标准国际学术研讨会、中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第四届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2015年学术研讨会

作者：赵倩朱琳南开大学环境科学与工程学院污染过程与环境基准教育部重点实验室天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)是生物地球化学进程(包括全球营养循环、碳循环、金属氧化还原反应和阳离子络合作用)中重要的调节者[1],而腐殖酸(Humic acid,HA)是DOM的主要组成部分,在水环境中普遍存在,它能改变有机污染... 详细信息

可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)是生物地球化学进程(包括全球营养循环、碳循环、金属氧化还原反应和阳离子络合作用)中重要的调节者[1],而腐殖酸(Humic acid,HA)是DOM的主要组成部分,在水环境中普遍存在,它能改变有机污染物的生物有效性.扑草净(2-甲硫基-4,6-双异丙氨基均三氮苯,Prometryn)是三氮苯类除草剂中常见的一种,在水产养殖业中也被频繁应用.由于它在环境中较稳定且残效期较长,因此在环境中更容易残留并对非靶细胞生物造成危害.尽管已经有一些关于扑草净对植物和鱼类抗氧化防御系统影响的研究[2]_ENREF_17,然而对于HA存在下扑草净对鱼类的毒性影响研究鲜见.本研究将选择表面水体中存在的HA浓度(0～15 mg·L-1),以模式生物斑马鱼(Danio rerio)为受试生物,研究扑草净对斑马鱼的抗氧化压力(丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性和还原性谷胱甘肽(GSH)含量))及富集效应的影响,并试图探讨两者之间的相关性,为评价扑草净对水生生物乃至非靶细胞生物的潜在威胁提供理论依据.HA单独存在时,1～20 d HA15(HA15表示15 mg·L-1HA)对斑马鱼内脏团CAT活性和还原性谷胱GSH含量均没有显著影响.只有在40 d时,HA15使斑马鱼内脏团CAT活性增加36％,与空白组差异显著.在P、P+HA5和P+HA15(P表示扑草净)三个处理组中,1～40 d内斑马鱼内脏团中CAT活性和GSH含量有相似的趋势,均呈先升高后降低的趋势.仅在1d时,HA的存在增加斑马鱼内脏团MDA含量,而在第10～40 d时,有无HA存在,斑马鱼内脏团MDA含量均没有显著性差异(表1).在1d和5d时,相对于扑草净单独存在组(P组),有HA存在条件下(P+HA5组,P+HA15组)鱼体内扑草净的富集量较大.而在10～40 d,P+HA5组、P+HA15组比P组鱼体内扑草净的富集量明显降低(图1).结果表明,HA在染毒初期(第1d和5 d)能够增加扑草净在斑马鱼体内的富集,而在染毒的中后期(10～40 d)HA的存在会降低扑草净在鱼体内的富集量.内脏团中CAT活性、GSH含量与斑马鱼体内扑草净的浓度变化有相同的趋势,呈良好的剂量-效应关系.

关键词：腐殖酸扑草净抗氧化压力富集斑马鱼

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