雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2022-12)

2022-12-29 15:13:43 0 雙良環(huán)境

1、中文標(biāo)題：水源水庫內(nèi)外微生物生態(tài)空間分布特征
引自：Guo J, Zheng YY, Teng JH et al. Characteristics of spatial distribution for microbial ecology inside and outside source water reservoir. Journal of Cleaner Production 311(2021)127697.（王婧炯）
盡管生態(tài)變化引起的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變是眾所周知的，但涉及的微生物卻很少。本文研究了水庫蓄水運(yùn)行引起的微生物群落的變化。通過高通量測序分析微生物16S rRNA (16S核糖體RNA)和ITS (內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔子)基因，探究水庫內(nèi)外微生物多樣性及微生物種類與環(huán)境因子的相互作用關(guān)系。結(jié)果表明，水庫外的Chao指數(shù)明顯高于水庫內(nèi)，說明水庫外的物種較多。水體進(jìn)入水庫后，α -、β -、γ -變形菌門豐度降低，但藍(lán)細(xì)菌門、疣微菌門和浮霉菌門的物種隨著水流而富集。水庫下游藍(lán)藻的上升趨勢證明水庫富營養(yǎng)化加劇。水庫中還發(fā)現(xiàn)了豐度較高的真核藻類：硅藻門(硅藻)、綠藻門(綠藻)和隱藻科。這些在水庫外的真核藻類數(shù)量較少，進(jìn)一步證實了水庫內(nèi)部的富營養(yǎng)化趨勢。因此，隨著水庫停留時間的延長，富營養(yǎng)化程度會伴隨著群落結(jié)構(gòu)的方向性轉(zhuǎn)變而增強(qiáng)。嗜甲基菌科、浮游桿菌屬和木糖桿菌屬豐度的降低伴隨著COD_Mn、TOC和NO₃ - N濃度的升高同時發(fā)生，放線菌是最具優(yōu)勢的種群。水庫中富含的一些真菌如壺菌門、核盤菌科、根生壺菌屬等與藻類增殖有關(guān)，可能會增加形成水體異味的風(fēng)險。由于水庫中的腐爛程度取決于擬桿菌目和壺菌門的快速生長，因此它們被認(rèn)為是腐爛的指示菌。水庫中的滯留區(qū)很可能是重要的驅(qū)動因素。研究確定了水庫富營養(yǎng)化的影響因素和生態(tài)風(fēng)險。水庫中一些功能微生物的發(fā)現(xiàn)有助于了解生態(tài)效應(yīng)與飲用水水源地之間的關(guān)系。

2、中文標(biāo)題：在泡沫鎳上原位生長的NiFeOOH納米片對生物氣溶膠的光催化臭氧滅活作用（梁媛）
引自：Haiyu Wang , Linghui Peng , Guiying Li et al. Photocatalytic ozonation inactivation of bioaerosols by NiFeOOH nanosheets in situ grown on nickel foam. Applied Catalysis B: Environmental[J] 324 (2023) 122273.
生物氣溶膠的滅活對于防止微生物病原體在空氣中的傳播至關(guān)重要。光催化滅活過程對環(huán)境友好，但耗時較長，且活性氧（ROS）生成不足，無法不可逆地滅活生物氣溶膠中的細(xì)菌。本研究構(gòu)建了一種新型的光催化臭氧（PCO）體系，由泡沫鎳原位生長的NiFeOOH納米片（NiFeOOH NSs/NF）和微量濃度的臭氧（O3）組成。具體而言，PCO體系在8.07 s（RH = 90%）的超短保留時間內(nèi)表現(xiàn)出顯著的光催化滅活效率（99.99%），且培養(yǎng)24 h后沒有細(xì)菌存活。該P(yáng)CO體系中細(xì)菌的不可逆失活歸因于NiFeOOH NSs/NFs的物理破壞與光生ROS的氧化損傷的協(xié)同作用。本研究為生物氣溶膠的高效滅活提供了更好的替代方案，并為PCO體系在降低生物氣溶膠暴露風(fēng)險方面的應(yīng)用打開了新大門。

3、中文標(biāo)題：Bi₄Ti₃O₁₂納米片壓電催化和光催化的合作或競爭
引自：Xiao Liu，Tianlin Wang，Gengwei Li et al. Cooperation or competition between piezocatalysis and photocatalysis of Bi₄Ti₃O₁₂ nanoflakes. Journal of Alloys and Compounds Volume 936, 5 March 2023, 168367 （朱浩）
利用壓電-光雙分析技術(shù)將太陽能和機(jī)械振動能量進(jìn)行共利用是治理環(huán)境污染的一種新興策略。聯(lián)合雙催化總是被期望比單一催化有更高的降解率。本研究將壓電催化與光催化耦合應(yīng)用于Bi₄Ti₃O₁₂納米片，考察其協(xié)同效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，包括超聲在內(nèi)的雙重催化比壓電催化的降解率低，這與許多文獻(xiàn)報道的結(jié)果相反。然而，當(dāng)壓電應(yīng)力僅由機(jī)械攪拌器提供時，壓電-光聯(lián)合雙催化比單獨(dú)催化具有顯著的協(xié)同增強(qiáng)效果。通過自由基俘獲實驗確定了參與羅丹明B (RhB)分解的活性物種，并提出了雙催化中主要活性物種的競爭或合作，以闡明控制混合雙催化降解效率的潛在機(jī)制。此外，還證實了該機(jī)制在處理甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)中的通用性。

4、克拉霉素和左氧氟沙星對銅綠微囊藻的單一和聯(lián)合毒性作用
引自：Wu Yixiao, Ding Huijun, Wan Liang, et al. Single and combined toxic effects of clarithromycin and levofloxacin on Microcystis aeruginosa. Environmental pollutants and bioavailability, 2022, 34(1): 482–495.（李廣鵬）
本研究比較了克拉霉素（CLA）和左氧氟沙星（LEV）對銅綠微囊藻的單一和聯(lián)合毒性作用?？死顾貙︺~綠微囊藻的毒性大于左氧氟沙星，96h的EC50（concentration for 50% of maximal effect，半最大效應(yīng)濃度）分別為43.31和437.6 µg/L。檢測兩種抗生素的協(xié)同作用。在Fv/Fm、葉綠素a和藻膽蛋白上也觀察到這種協(xié)同作用?；钚匝酰≧OS）和丙二醛的增加表明，抗生素暴露導(dǎo)致嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，可破壞膜系統(tǒng)，阻礙光合作用，最終抑制細(xì)胞生長。抗氧化酶活性顯著提高，特別是在聯(lián)合暴露處理中，這表明抗氧化防御系統(tǒng)可以被激活以清除ROS。單次或聯(lián)合使用抗生素可加速微囊藻毒素的釋放。由于水環(huán)境中克拉霉素和左氧氟沙星的共存，導(dǎo)致藍(lán)藻中微囊藻毒素的排放增加，可能對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的生態(tài)風(fēng)險。

5、中文標(biāo)題：一維Bi₂S₃納米棒修飾2D BiOI納米板的高效光催化活性:氧空位和z型異質(zhì)結(jié)的關(guān)鍵作用
引自：Peng Jua , Yu Zhang, Lei Hao et al. 1D Bi₂S₃ nanorods modified 2D BiOI nanoplates for highly efficient photocatalytic activity: Pivotal roles of oxygen vacancies and Z-scheme heterojunction Journal of Materials Science & Technology. （陳斌）

本研究采用離子交換法和原位生長法制備了具有三維多孔分層網(wǎng)狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BSBI NHs)和富氧空位(OVs)的新型Bi₂S₃/BiOI z型光催化劑。研究了BSBI NHs可能的形成機(jī)制，揭示了一維Bi₂S₃納米棒(NRs)在二維BiOI盤狀納米板(NPs)表面原位交織生長的自組裝過程，該過程經(jīng)歷了Ostwald成熟和外延生長。Bi₂S₃ NRs修飾BiOI NPs后，形成了z型異質(zhì)結(jié)和大量OVs，改善了BSBI NHs的可見光響應(yīng)特性，促進(jìn)了光激發(fā)載流子的分離。與Bi₂S₃和BiOI相比，BSBI NHs表現(xiàn)出明顯的光催化活性，在可見光照射60 min后，BSBI-1可以去除幾乎所有細(xì)菌和羅丹明B (RhB)。此外，通過活性物質(zhì)捕獲實驗、電子自旋共振(ESR)實驗和密度泛函理論(DFT)模擬計算，對光催化機(jī)理進(jìn)行了研究和推測，證明了•OH、·O₂ ^-和h⁺在光催化反應(yīng)中的主要作用。這項工作為環(huán)境修復(fù)應(yīng)用中具有高效光催化性能的新型異質(zhì)結(jié)的設(shè)計和開發(fā)提供了新的見解。

6、中文標(biāo)題：厭氧膜生物反應(yīng)器中微生物群落和膜生物污染如何響應(yīng)溫度變化
引自：Dawen Gao, Lixin Sui, Hong Liang. How microbial comm-unity and membrane biofouling respond to temperature changes in an anaerobic membrane bioreactor[J]. Environmental Techno-logy & Innovation 28 (2022) 102675.（王天敏）

溫度的變化直接影響活性污泥法的物理、化學(xué)和生物特性，特別是在厭氧條件下，因此在實際應(yīng)用中，溫度對生物法處理廢水起著關(guān)鍵作用。然而，對于厭氧膜生物反應(yīng)器中溫度對微生物群落和膜生物污染的影響卻知之甚少。采用厭氧膜生物反應(yīng)器在15℃、25℃和35℃下，研究溫度對微生物群落和膜生物污染的影響。溫度對化學(xué)需氧量的去除率分別為85%、93%和90%。與中溫相比，低溫能夠加重膜生物污染(當(dāng)溫度從35℃降至15℃時，膜污染周期從23 d 變?yōu)? d)。微生物種群的演替使微生物代謝產(chǎn)物濃度逐漸升高(當(dāng)溫度由35℃降至15℃，EPS和SMP濃度由38.3 mg/g 和23.6 mg/L分別升至48.3 mg/g和33.2 mg/L) ，主要造成膜污染。經(jīng)過緩慢上升和穩(wěn)定上升階段后，跨膜壓力與不同微生物結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)。在膜污染快速上升階段，微生物群落多樣性顯著下降?？缒毫εc不同的微生物結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)，而微生物群落(基尼系數(shù))的均勻性與膜生物污染有顯著的相關(guān)性。這一發(fā)現(xiàn)將有助于從業(yè)人員了解不同溫度條件下膜生物污染的機(jī)理，并盡最大努力控制膜污染。

7、中文標(biāo)題：優(yōu)異的光催化NO去除性能與前置NaOH溶液和g-C₃N₄光催化之間的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)
引自：KaiQia，JunJinga，GuohuiDong et al. Environmental Research Volume 212, Part C, September 2022, 113405. （陳熒）
近年來采用光催化技術(shù)去除低濃度NO。然而，這一過程的效果不是很令人滿意。本研究發(fā)現(xiàn)，前置NaOH溶液可以顯著提高g-C₃N₄的光催化去除NO活性。預(yù)處理NaOH溶液可使g-C₃N₄的表觀量子產(chǎn)率提高3.5倍。其原因是前置NaOH溶液和光催化脫NO過程之間形成了協(xié)同作用。前置NaOH溶液不僅能提高光催化單元內(nèi)的濕度和pH值，還能提高g-C₃N₄對H₂O、NO和O₂的吸附能力。此外，前置NaOH溶液降低了光生載流子的輸運(yùn)難度和·OH生成難度。本研究為低濃度NOx的去除提供了新的思路。

8、綠色Bi₂WO₆/g-C₃N₄和Bi₂WO₄/TiO₂ S型異質(zhì)結(jié)對頭孢克肟光催化吸附/降解的綜合比較：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、降解途徑和毒性評估
引自：Ariya Gordanshekan，Shakiba Arabian，Ali Reza Solaimany Nazar, et al. A comprehensive comparison of green Bi₂WO₆/g-C₃N₄ and Bi₂WO₆/TiO₂ S-scheme heterojunctions for photocatalytic adsorption/degradation of Cefixime: Artificial neural network, degradation pathway, and toxicity estimation. Applied Chemical Engineering Journal Volume 451, Part 4, 1 January 2023, 139067. （袁宇棟）

本研究綜合比較了兩種水熱合成的S型異質(zhì)結(jié)，Bi₂WO₆/g-C₃N₄和Bi₂WO₄/TiO₂。使用光催化去除頭孢克肟（CFX）的效率來篩選每個異質(zhì)結(jié)組分的不同質(zhì)量比。比較和評估了光催化吸附/降解、初始pH、CFX濃度與光催化劑負(fù)載的比率、光照強(qiáng)度、紫外線照射以及陰離子的存在。研究了光催化吸附和降解的吸附等溫線和動力學(xué)。此外，通過價帶X射線光電子能譜（VB-XPS）、Mott-Schottky圖和UV-vis-DRS研究了能帶結(jié)構(gòu)。通過清除劑試驗和電子自旋共振（ESR）全面研究了可見光和UV-vis照射下的光催化反應(yīng)機(jī)理。光電流響應(yīng)、EIS和線性掃描伏安法（LSV）結(jié)果證實了異質(zhì)結(jié)的光催化增強(qiáng)。對金屬離子的浸出、重復(fù)使用性和異質(zhì)結(jié)的性能進(jìn)行了6個循環(huán)的研究。通過LC-MS和毒性評估軟件工具（T.E.S.T）研究了CFX的光催化降解途徑和副產(chǎn)物的毒性。經(jīng)過135分鐘的光催化反應(yīng)，對于Bi₂WO₆/g-C₃N₄和Bi₂WO₄/TiO₂，CFX的TOC去除率分別為94%和91%。反應(yīng)180分鐘后，CFX和副產(chǎn)物完全礦化。發(fā)現(xiàn)二元異質(zhì)結(jié)和光催化反應(yīng)是綠色和環(huán)境友好的。具有18個神經(jīng)元的優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬了實驗。經(jīng)過訓(xùn)練的前饋網(wǎng)絡(luò)能夠成功地模擬異質(zhì)結(jié)的不同操作條件和不同質(zhì)量比。

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