银中杨、玉簪落叶生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)吸附的影响因素

为探讨银中杨、玉簪落叶所制备生物质炭对水体Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附规律的差异及影响因素,采用限氧裂解法将银中杨及玉簪落叶制成生物质炭,并以此为吸附载体研究其在不同初始离子质量浓度、pH值、Na+浓度及接触时间等因素影响下对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)的吸附。结果表明:随着初始Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)质量浓度的增加(0~800 mg·L~(-1)),落叶生物质炭对相应重金属离子的吸附量也增加。将初始质量浓度设置在0~200 mg·L~(-1),生物质炭对3种金属离子的吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+),然而,将初始离子质量浓度提升至300~800 mg·L~(-1),吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);溶液pH值由2增至8,可使Pb~(2+)和Cd~(2+)在生物质炭表面的吸附率得到迅速提升,然而,生物质炭对Cr~(6+)的吸附率在整个pH值变化范围则呈渐趋降低的趋势;随着Na+浓度增加(0~0.6 mol·L~(-1)),落叶生物质炭对3种金属离子所表现的吸附规律各不相同,其中,对Pb~(2+)的吸附量先下降而后渐趋升高,对Cd~(2+)的吸附量逐渐下降,而对Cr~(6+)的吸附量则表现为先增加而后下降。Na+离子浓度由0 mol·L~(-1)提升至0.6 mol·L~(-1)可使生物质炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低16.8%和97.1%,相反,对Cr~(6+)吸附量却有所促进,使其增加55.6%;生物质炭对初始质量浓度为400 mg·L~(-1)的Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附的数量随接触时间延长(0~1 440min)而逐渐增加,相同条件下由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附主要以电性吸附为主,而专性吸附则为生物质炭吸附Cr~(6+)的主要机制。     

不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒的聚凝行为的影响

为了探讨不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 nanoparticles, TiO_2 NPs)在水体环境中悬浮/沉降行为的影响,考察了不同溶液pH条件下,两种不同来源腐植酸(风化褐煤腐植酸, HAL;河水腐植酸HAS)在TiO_2 NPs表面的吸附。结果表明,HA在TiO_2 NPs表面的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型,吸附量随pH的上升呈现下降趋势,在溶液pH=3.0条件下,HAL和HAS的吸附量分别为99.01 mg·L~(-1)和63.46 mg·L~(-1)。两种HA在TiO_2 NPs上的吸附动力学都满足二级动力学方程,HAL的初始吸附速率高于HAS;研究了pH、HA对TiO_2 NPs在溶液中的悬浮/沉降行为的影响,结果表明溶液pH值越接近等电点TiO_2 NPs越容易沉降,而HAL由于吸附量更大,其对TiO_2 NPs的悬浮性能影响更加显著;傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱研究结果表明HA中的芳香族和羧酸能够与TiO_2 NPs表面的羟基相互作用。因此,在含有不同组分的腐植酸的水体中,TiO_2 NPs的环境行为存在一定的差异性,其对水生生态系统的潜在影响不容忽视。     

不同浓度陪补离子对棕壤钙吸附的影响

本论文以棕壤为研究对象,采用模拟培养的方法系统研究了不同浓度比例的NH4+、K+、Mg2+的离子以及不同温度条件对土壤钙吸附的影响.结果表明:在25℃条件下添加NH4+离子在钙铵浓度比例较低时NH4+离子抑制钙的吸附,随着钙铵浓度比例的增加,NH4+离子对钙吸附的抑制作用减弱,且在钙铵浓度比例为2∶1,Ca2+离子浓度为40和80 mg·kg-1时促进了钙的吸附;K+离子对钙吸附的影响与Ca2+离子浓度有关:当溶液中Ca2+离子浓度较低(40 mg·L-1)时,K+离子均促进了钙吸附,当Ca2离子浓度较高时,则抑制钙吸附.当土壤溶液中钙钾浓度比例较高(2∶1)时,K+离子更多的表现为促进钙的吸附;Mg2+离子在溶液中钙镁浓度比例较低时抑制了钙的吸附,随着溶液中钙镁浓度比例的增加,Mg2+离子对钙吸附的抑制作用减弱,在钙镁浓度比例较高(2∶1)溶液中Ca2+离子较低时表现为促进作用.未添加陪补离子条件下,随温度增加,土壤对钙的吸附量增加.而添加陪补离子后,随着温度增加,土壤对钙的吸附量也增加,但是增加幅度降低,因此随温度的增加,添加陪补离子对钙吸附的影响表现为抑制作用.     

铜绿假单胞菌吸附剂对水中菲-铜复合污染的吸附研究

为研究铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)吸附剂对菲-铜复合污染的吸附性能,探讨菲、铜复合污染对吸附效果的影响。通过研究复合污染条件下菲、铜吸附系数的变化,复合体系中温度等对菲、铜去除的影响。研究发现复合体系可显著影响细菌吸附剂对菲、铜的吸附性能,吸附剂浓度为0.5 g·L-1,pH=5.0,温度为25℃条件下,吸附剂对菲的吸附量达1.15 mg·g~(-1),较单一体系提高了16.84%;对铜的吸附量为4.70 mg·g~(-1),较单一体系降低了5.50%。随着铜浓度的增加(0～5 mg·L-1),菲的吸附系数Kd从2.54 L·g~(-1)增加到4.73 L·g~(-1);随着菲浓度的增加(0～1 mg·L-1),铜的吸附系数KL从4.89 L·mg~(-1)增加到5.06 L·mg~(-1)。复合体系中,吸附剂对菲和铜的吸附系数均随着温度的增加而减小。扫描电镜(SEM)结果显示,吸附剂吸附菲前后表面样貌没有发生显著变化;而吸附铜离子后,细菌表面呈现明显的凹凸。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,铜离子的吸附与细菌细胞的叁键和累积双键官能团相关,进而影响了细菌吸附剂对复合污染的吸附。     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Hg(Ⅱ)的吸附性能

以木质纤维素和蒙脱土为原材料,采用插层复合方式制备木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料(LNC/MMT)吸附剂,研究其对Hg(Ⅱ)离子的吸附和解吸性能。结果表明:该吸附剂对Hg(Ⅱ)有较好的吸附能力,在Hg(Ⅱ)溶液初始浓度为0.8mmol·L~(-1),吸附时间为120min,吸附温度为50℃,pH值为4时,吸附量达到最大79.32mg·g-1;在研究的浓度范围内,吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附平衡符合Langmuir模型。采用0.3mol·L~(-1)的HNO3作为解吸剂,在解吸时间为30min、解吸温度为30℃时解吸量达到最大66mg·g-1。循环再生试验证明所制备吸附剂的重复使用性能良好。进一步结合SEM、EDX和FTIR分析了该吸附剂对Hg(Ⅱ)的吸附和解吸的机理。     

热解温度对米糠与麦麸生物炭理化性质及硒等温吸附的影响

生物炭在修复污染土壤、持留土壤养分和促进农作物增产等方面的应用日益得到重视,被认为是未来的一种新型的环境和农业功能材料。本试验以米糠和麦麸为原料,研究了不同热解温度下(300～700℃)制备的生物炭理化性质的变化及对硒等温吸附的影响。结果表明:米糠与麦麸的炭化率随着温度的升高而降低;在300～550℃,pH随着温度的升高先升高,进一步增加温度变化不显著;电导值(EC)随着温度的升高先升高而后下降;生物炭比表面积(BET)随着温度的升高呈增加的趋势。SEM图谱显示炭化米糠及麦麸是成碎片化的状态。红外测定图谱(FTIR)显示随着热解温度的升高,米糠及麦麸的官能团逐渐减少。热重分析(TG-DTG)图显示米糠及麦麸的热解温度主要集中在300℃左右。炭化米糠和麦麸在低硒浓度下(0～50mg·L~(-1))对硒的吸附量随着溶液中硒浓度的升高逐渐增大,当浓度进一步增大时(50～300mg·L~(-1)),生物炭吸附硒的吸附量趋于平衡。通过Langmuir和Freundlich模型拟合比较发现米糠和麦麸生物炭的硒吸附近似单分子层吸附,并且对硒均具有有效的吸附能力,炭化米糠和炭化麦麸均在700℃具有最大吸附量,分别为49.2和54.7mg·g-1。表明炭化麦麸对硒的吸附效果整体优于炭化米糠对硒的吸附效果。     

腐植酸及pH对生物炭-铁锰氧化物复合材料吸附As(Ⅲ)的影响机理

采用振荡平衡法,研究不同用量和不同添加顺序的腐植酸(Humic acid,HA)对生物炭-铁锰氧化物复合材料(F1M4BC25)吸附As(Ⅲ)性能的影响及其机理。结果表明:添加不同浓度的HA对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能存在明显差异,与未添加HA相比,添加5 mg·L~(-1)的HA时最大吸附容量(Qm)为8.39 mg·g-1,增加了5.00%;添加10、50 mg·L~(-1)的HA时,Qm分别为7.59、5.25 mg·g-1,分别降低了5.00%和34.3%。不同HA添加顺序对F1M4BC25吸附As(Ⅲ)的性能有较大影响,Qm顺序为:后添加HA(5.82 mg·g-1)同时添加(5.20 mg·g-1)先添加HA(3.30 mg·g-1)。在初始pH=3时,F1M4BC25对As(Ⅲ)吸附能力高于pH=6时。两种pH条件下吸附平衡后溶液的pH值均增大,初始pH=3时增幅大于初始pH=6时;两种pH条件下DOC浓度大小顺序均为:后添加HA同时添加先添加HA。研究表明,低浓度HA以及弱酸性条件有利于F1M4BC25对水体中As(Ⅲ)的去除,高浓度HA能够与As(Ⅲ)产生竞争吸附。     

茶树根系跨膜主动吸收氟的表观特征

为研究茶树根系跨膜主动吸收氟的过程,采用溶液培养法分析了茶树吸收氟的动力学特性,探究了温度、代谢抑制剂和氯离子等因素对茶树根系主动吸收氟的影响。结果表明,浓度吸收试验可用Michaelis-Menten动力学模型拟合,获得动力学参数Vmax=13.9μg·h~(-1)·g~(-1)(根干重,DW),Km=0.59 mmol·L~(-1)。与在25℃培养条件下相比,低温处理(4℃)明显抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到49.75%。代谢抑制剂2,4-Dinitrophenol(2,4-DNP)、叠氮钠(NaN_3)和正钒酸钠(Na_3VO_4)均抑制了茶树根系对氟的吸收过程,而且随着代谢抑制剂处理浓度的增加,茶树根系氟含量和累积量也随之不断减少。在2,4-DNP、叠氮钠和正钒酸钠浓度分别为2、0.2mmol·L~(-1)和0.6 mmol·L~(-1)条件下,茶树根系氟含量分别比对照减少了16.1%、39.1%和20.6%。当营养液中氟和氯浓度均为5 mmol·L~(-1)时,氯离子显著抑制了茶树对氟的吸收,抑制率达到73.1%,存在拮抗作用。从表观上分析,茶树根系对氟的吸收是一个与跨质膜电化学势梯度、代谢能量和载体蛋白有关的主动运输过程。     

不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响

利用水培试验研究了不同铜水平对水稻幼苗生长、铜积累和养分吸收的影响。结果表明,1μmol·L~(-1)铜处理水稻时,幼苗的生长并不受影响,随着铜浓度的增加,水稻幼苗的生长受到不同程度的抑制;水稻幼苗地上部铜的含量和累积量随着溶液中铜供应水平的增加而增加,但水稻根系中铜的含量及累积量并不是随着外源铜浓度的增加而增加,其最大值均出现在20μmol·L~(-1)铜处理时;1μmol·L~(-1)铜处理的水稻地上部N、P和K的含量和累积量不受抑制,而在20、50和80μmol·L~(-1)铜处理中,地上部养分的含量和累积量显著减少;低铜浓度下(1和20μmol·L~(-1)),水稻根系吸收N、P和K不受影响,甚至20μmol·L~(-1)铜浓度更有利于水稻根系养分的吸收,高铜浓度下(50和80μmol·L~(-1)),水稻根系吸收养分受到不同程度影响,且在80μmol·L~(-1)铜浓度时,N、P、K的吸收均明显受到抑制。     

贝壳粉对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

为了研究贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能及最佳吸附条件,采用静态吸附实验研究了Cd~(2+)初始浓度、吸附剂用量、温度、pH、吸附时间以及离子强度对贝壳粉吸附Cd~(2+)性能的影响。结果表明:在不同Cd~(2+)初始浓度下,随着吸附剂用量的增加,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附量呈现出先强烈吸附后逐渐缓和的趋势,符合准一级动力学模型和准二级动力学方程。Temkin和Langmuir模型均能较好地描述贝壳粉对Cd~(2+)的等温吸附过程,约30 min达到平衡,为自发的吸热反应,最大饱和吸附量为161.75 mg·g~(-1)。随着溶液pH值增加,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能也随之增大,当pH≥5时趋于稳定。随着Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度增大,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能逐渐减弱,最大降幅分别达到15.19%和14.44%。     

壳聚糖吸附去除水中腐殖酸的研究

研究了壳聚糖对溶液中腐殖酸的去除效果,探讨反应进行时间、pH值、壳聚糖初始浓度、腐殖酸初始浓度、各金属离子浓度等因素对壳聚糖去除溶液中腐殖酸效果的影响。结果表明,pH值是影响壳聚糖吸附腐殖酸的重要因素,适宜pH值是6;初始吸附过程非常快,壳聚糖的浓度为20mg·L-1,吸附20 min时去除率即达到84.9%。在一定浓度范围内(25～150 mg·L-1),Ca2+、Na+、K+的存在对壳聚糖吸附性能的影响是比较微小的。     

环丙沙星在盐碱土中吸附特性的研究

采用OECD guideline 106批平衡吸附法研究环丙沙星在碱土中的等温吸附特性、吸附动力学、吸附热力学以及pH值和Ca~(2+)浓度对其吸附的影响。结果表明环丙沙星在盐碱土中的吸附较好地符合Freundlich方程(拟合系数R~2=0.981),不同初始浓度的环丙沙星在盐碱土中的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附常数为1.17×10~(-3)~5.67×10~(-3)kg·min~(-1)·m L~(-1)。吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡两个阶段,初始浓度分别为80、100、120 mg·L~(-1)的环丙沙星吸附平衡时间为24 h,平衡吸附比例分别为89.9%、92.2%、92.7%。吸附热力学参数ΔG0且ΔH=-3.58 5 k J·mol~(-1),表明环丙沙星在盐碱土上的吸附为自发的放热反应。随着溶液pH值的升高,盐碱土对环丙沙星的吸附能力不断减弱,当pH9后吸附能力快速减少。以不同浓度CaCl_2作为背景液,环丙沙星在盐碱土中的等温吸附曲线用Freundlich方程拟合效果较好,lgKf值随着CaCl_2背景溶液浓度的增加而减小,且环丙沙星初始浓度较小时其所受离子强度的影响相对较小。     

四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）对Cd（Ⅱ）的吸附效率及吸附动力学研究

研究了不同初始p H值(3、4、5、6、7)和不同初始金属镉浓度(0.5、5、10、20 mg·L~(-1))条件下,四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)干藻粉对重金属镉吸附效率的变化,并采用伪一阶动力学方程、伪二阶动力学方程和Elovich动力学方程对实验数据进行了拟合。结果表明:在不同的初始镉离子浓度和不同的初始p H值条件下,随着时间推移,吸附效率均呈现先上升后稳定的趋势,在约60 min时吸附达到平衡;随着初始p H值的升高,平衡时刻四尾栅藻对镉的吸附效率呈现先上升后下降的趋势,初始p H值为6时最大;随着初始镉浓度从0.5 mg·L~(-1)上升到20 mg·L~(-1),平衡时刻吸附效率也呈现先上升后下降的趋势,在10 mg·L~(-1)吸附效率达到最大值72.93%。四尾栅藻干藻粉对镉的吸附动力学符合伪二阶动力学方程,表明四尾栅藻的吸附过程是表面的、持续的过程。     

离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As（V）的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(V)的影响。结果表明,在0.01、0.1、1mol.L-13种离子强度下,矿物和土壤对As(V)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主。磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关。水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降。在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上。随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势。     

蚯蚓体内恩诺沙星残留的检测方法研究

为进一步研究恩诺沙星对蚯蚓的生态毒理,建立了用荧光检测高效液相色谱法测定蚯蚓体内恩诺沙星残留量的检测方法。以0.1 mol·L~(-1)磷酸液(pH12)+乙腈=1+3(V/V)作为提取液,脱脂,浓缩,再用流动相溶解。液相色谱条件:荧光检测器,激发波长280nm,发射波长450nm。流动相:0.025 mol·L~(-1)磷酸/三乙胺缓冲液(pH3.0)+乙腈=83+17(V/V)。恩诺沙星标准曲线范围5~500ng·mL~(-1),对其进行3种浓度回收率测定,回收率在81%~88%之间,平均回收率为84.5%,变异系数10%以内,恩诺沙星的最低检出限为2ng·g~(-1)。对蚯蚓进行恩诺沙星滤纸染毒,浓度分别为0.16、1.6、16、32μg·cm~(-2),每个浓度设置4个平行,对照为不加恩诺沙星的超纯水,48 h后检测各个浓度下蚯蚓体内恩诺沙星的平均含量分别为1.53、16.81、113.32、120.83μg·g~(-1)。可见,蚯蚓对外源恩诺沙星有较好的吸收,但当外源药物浓度达到一定程度后,对恩诺沙星的吸收量将不再无限制增加,且趋于稳定,验证了该测试方法是简单、快速、可行的。     

Pb(Ⅱ)在天然土壤纳米颗粒上的吸附-解吸:pH和离子强度的影响

选择提取自四种典型土壤的天然纳米颗粒作为吸附材料,研究了p H及离子强度(IS)对Pb(Ⅱ)在四种天然纳米颗粒上的吸附-解吸的影响,旨在为有效地控制土壤铅的环境行为提供依据。结果表明:在低p H时,四种土壤纳米颗粒Pb(Ⅱ)吸附量随p H的增大而增大,当p H5后吸附量达到最大且趋于稳定。相同初始浓度下,四种吸附材料对Pb(Ⅱ)的吸附能力依次为黄绵土纳米颗粒塿土纳米颗粒风沙土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒。且四种土壤纳米颗粒的吸附量与离子强度(IS)有关,当IS为0.01 mol·L~(-1)Na Cl时,Pb(Ⅱ)吸附量最大,而0.1 mol·L~(-1) Na Cl时吸附效果最差,吸附在低IS时形成内表面络合物,高IS时形成外表面络合物。Pb(Ⅱ)解吸率随p H的增大而减小,p H为3时解吸率最大,p H5后四种土壤纳米颗粒的解吸率降低。在不同IS的解吸液中,IS越大Pb(Ⅱ)的解吸率越大,解吸液为蒸馏水时解吸率最小。四种土壤纳米颗粒解吸率大小顺序为风沙土纳米颗粒塿土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒黄绵土纳米颗粒。     

黑曲霉对重金属Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的抗性及富集特性

以黑曲霉(Aspergillus niger)为实验菌株,探讨不同pH值、重金属离子初始浓度、孢子液接种量和重金属离子共存对菌体生长量和富集能力的影响。结果表明:Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)对黑曲霉的最低抑菌浓度分别为250、700mg·L-1;菌株最佳生长和富集条件为pH5.0、孢子液体积1mL,黑曲霉对Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的富集分别在4d和5d达到平衡。在重金属共存系统中,Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)浓度越高,黑曲霉对Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)富集能力越强;Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的富集量分别在其浓度为150、250mg·L-1时达到最大(8.89、22.80mg·g-1)。采用扫描和透射电镜观察富集前后菌体表面形态和内部结构变化,表明菌体生长受重金属毒害作用可能破坏菌丝表面结构,A.niger富集Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)由表面吸附和胞内富集两部分组成,Zn(Ⅱ)作用下菌丝的完整性较好,菌株对Zn(Ⅱ)具有较强的抗性和适应能力。     

小分子有机酸对生物炭吸附Cu(Ⅱ)的影响

采用室内实验方法,研究了两种低分子有机酸(草酸和柠檬酸)对生物炭(热解温度200、300、400、500℃)吸附Cu(Ⅱ)的影响。结果表明:柠檬酸浓度在10 mg·L~(-1)以下时,其在生物炭表面的吸附为Cu(Ⅱ)提供了更多的吸附位点,从而促进了Cu(Ⅱ)吸附;柠檬酸浓度增大以后,堵塞生物炭的内部孔隙,从而抑制了Cu(Ⅱ)在生物炭上的吸附。草酸浓度在0.5~50 mg·L~(-1)范围内,对生物炭吸附Cu(Ⅱ)始终为抑制作用,这与液相中的草酸与Cu(Ⅱ)的强络合、固相吸附的草酸竞争Cu(Ⅱ)吸附位点(比如占据含氧官能团、生物炭内部孔隙)有关。