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系。結果表明，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。水體進入水庫后，α -、β -、γ -變形菌門豐度降低，但藍細菌門、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構的方向性轉變而增強。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，可能會增加形成水體異味的風險。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，因此它們被認為是腐爛的指示菌。水庫中的滯留區(qū)很可能是重要的驅動因素。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)效應與飲用水水源地之間的關系。

2、中文標題：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菌。本研究構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后沒有細菌存活。該PCO體系中細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險方面的應用打開了新大門。

3、中文標題：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-光雙分析技術將太陽能和機械振動能量進行共利用是治理環(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用于Bi₄Ti₃O₁₂納米片，考察其協(xié)同效應。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，這與許多文獻報道的結果相反。然而，當壓電應力僅由機械攪拌器提供時，壓電-光聯(lián)合雙催化比單獨催化具有顯著的協(xié)同增強效果。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制。此外，還證實了該機制在處理甲基藍(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。克拉霉素對銅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，抗生素暴露導致嚴重的氧化應激，可破壞膜系統(tǒng)，阻礙光合作用，最終抑制細胞生長。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，導致藍藻中微囊藻毒素的排放增加，可能對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的生態(tài)風險。

5、中文標題：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型異質結的關鍵作用
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)狀異質結構(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型異質結和大量OVs，改善了BSBI NHs的可見光響應特性，促進了光激發(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菌和羅丹明B (RhB)。此外，通過活性物質捕獲實驗、電子自旋共振(ESR)實驗和密度泛函理論(DFT)模擬計算，對光催化機理進行了研究和推測，證明了•OH、·O₂ ^-和h⁺在光催化反應中的主要作用。這項工作為環(huán)境修復應用中具有高效光催化性能的新型異質結的設計和開發(fā)提供了新的見解。

6、中文標題：厭氧膜生物反應器中微生物群落和膜生物污染如何響應溫度變化
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、化學和生物特性，特別是在厭氧條件下，因此在實際應用中，溫度對生物法處理廢水起著關鍵作用。然而，對于厭氧膜生物反應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構呈正相關。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不同的微生物結構呈正相關，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理，并盡最大努力控制膜污染。

7、中文標題：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)同效應有關
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型異質結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、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型異質結，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結組分的不同質量比。比較和評估了光催化吸附/降解、初始pH、CFX濃度與光催化劑負載的比率、光照強度、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。此外，通過價帶X射線光電子能譜（VB-XPS）、Mott-Schottky圖和UV-vis-DRS研究了能帶結構。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機理。光電流響應、EIS和線性掃描伏安法（LSV）結果證實了異質結的光催化增強。對金屬離子的浸出、重復使用性和異質結的性能進行了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，對于Bi₂WO₆/g-C₃N₄和Bi₂WO₄/TiO₂，CFX的TOC去除率分別為94%和91%。反應180分鐘后，CFX和副產(chǎn)物完全礦化。發(fā)現(xiàn)二元異質結和光催化反應是綠色和環(huán)境友好的。具有18個神經(jīng)元的優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬了實驗。經(jīng)過訓練的前饋網(wǎng)絡能夠成功地模擬異質結的不同操作條件和不同質量比。

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