零价铁降解水中的阿特拉津

本文应用零价铁(Fe0)技术,以阿特拉津为目标污染物,考察了零价铁的效应,研究了不同零价铁投加量、不同溶液初始pH值等因素对阿特拉津降解效果的影响。结果表明,零价金属铁脱氯降解阿特拉津,随着金属铁质量的增加,阿特拉津的降解率也会增加;溶液初始pH值2～11时,阿特拉津降解率随其低pH值的增加而减小,可以促进零价金属铁的腐蚀,有利于阿特拉津降解。     

零价铁还原-过硫酸盐氧化联合降解土壤中对硝基氯苯的研究

零价铁还原-过硫酸盐氧化联合降解对硝基氯苯(p-NCB)的研究对土壤有机污染物的修复具有重要意义。针对化工厂搬迁遗留的硝基氯苯污染的场地土壤,采用零价铁-过硫酸盐联合体系,研究了对硝基氯苯降解的动力学及初始pH值和温度的影响,并对降解中间产物和反应路径进行了分析。结果表明:对硝基氯苯的去除率随pH值降低和温度升高而增加,初始pH值从10.0降低至3.0,对硝基氯苯的去除率从20.9%增加至97.3%;温度从15℃升高至35℃,对硝基氯苯的去除率从60.9%增加至96.2%。零价铁在低剂量条件下,动力学曲线符合零级动力学方程,活化能为26.88 kJ·mol-1;而在高剂量条件下,符合一级动力学方程,活化能为31.79 kJ·mol-1。对硝基氯苯降解的中间产物有对氯苯胺(p-CAN)、1-(4-氯苯基)-3-苯基脲、5-氯-2-((4-氯苯基)二氮烯基)苯酚和1,4-苯醌。在零价铁-过硫酸盐联合体系,对硝基氯苯首先被还原成对氯苯胺,其比对硝基氯苯更容易被过硫酸盐氧化降解,降解产物主要为二氧化碳和水。结论:零价铁-过硫酸盐联合体系可以快速有效降解去除土壤中对硝基氯苯。     

纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津降解的研究

采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解溶液中2,4-D和阿特拉津,考察了不同2,4-D和阿特拉津初始浓度、微生物接种量、纳米Fe3O4投加量、溶液pH值等对降解效果的影响。结果表明,纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4和微生物单一体系;2,4-D和阿特拉津初始浓度在0～10mg·L-1、微生物接种量在0～12mg·L-1、纳米Fe3O4的投加量在0～200mg·L-1范围内,2,4-D和阿特拉津的降解率随其初始浓度、微生物接种量和纳米Fe3O4投加量的增大而增加。溶液pH3.0左右、2,4-D和阿特拉津初始浓度10mg·L-1、微生物接种量12mg·L-1、纳米Fe3O4投加量200mg·L-1,是反应的最佳条件,此实验条件下反应7d,2,4-D和阿特拉津的残留率分别降低至35.7%和54.0%。     

阿特拉津及其降解菌对水稻种子发芽率的影响

为了促进阿特拉津降解菌的应用功能,以水稻种子为材料,用自来水、含有一定量的阿特拉津基础盐缓冲液及其降解菌溶液对水稻种子进行发芽试验,并计算发芽率,利用生物统计学方法对试验结果进行统计分析。结果表明:阿特拉津浓度在1mg·(100mL)~(-1)时,水稻种子的发芽率显著低于对照组;阿特拉津浓度在10和50mg·(100mL)~(-1)时,发芽率极显著地低于对照组。在阿特拉津降解菌存在的条件下,阿特拉津浓度为1mg·(100mL)~(-1)的发芽率显著高于对照组,阿特拉津浓度为10mg·(100mL)~(-1)和50mg·(100mL)~(-1)的发芽率极显著高于对照组。说明阿特拉津降解菌能够降解阿特拉津,从而缓解了阿特拉津对水稻种子发芽的抑制作用。     

不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除性能及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除效果和微生物群落的影响,获得去除土壤阿特拉津的最佳生物炭类型,为阿特拉津污染农田土壤的强化修复提供参考。【方法】以牛粪、甘蔗渣和污泥为原材料制备生物炭,分别于0、10、20、30和40 d测定阿特拉津降解率及土壤pH、有机质含量、腐殖质含量、酶活性和细菌群落结构,并采用冗余分析探明阿特拉津降解率与环境因子及土壤细菌群落结构的相关性。【结果】添加生物炭可明显促进土壤中的阿特拉津降解,3种生物炭的降解率排序为甘蔗渣生物炭(67.94%)>牛粪生物炭(58.39%)>污泥生物炭(48.63%)。同时,添加生物炭显著提高土壤p H、有机质和腐殖质含量(P<0.05,下同),提升微生物活性和群落结构多样性,加速阿特拉津的生物降解,以甘蔗渣生物炭效果最显著,相较于不添加生物炭(CK),pH提升23.76%,有机质含量升高4.39 g/kg,腐殖质含量升高2.24 g/kg。此外,施入生物炭显著提高土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性,并促进阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)和小单孢菌科(Micromonosporaceae)的相对丰度提升。冗余分析表明,环境因子及降解功能微生物均对阿特拉津的降解做出贡献,甘蔗渣生物炭处理与pH、有机质、阿特拉津降解率及腐殖质呈正相关。【结论】施入生物炭可改善土壤理化性质(pH、有机质和腐殖质),明显提升阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科、伯克氏菌科、链霉菌科、微球菌科和小单孢菌科相对丰度,进而加速土壤中阿特拉津的去除,以甘蔗渣生物炭的效果最佳。收集废弃甘蔗渣制成生物炭,既可实现农业废弃物的回收利用,又能助力农田土壤中阿特拉津污染修复和地力提升。     

阿特拉津降解菌ADH-2的分离、鉴定及其特性研究

从长期施用阿特拉津的玉米地中采集土样,通过富集培养的方法分离出一株能以阿特拉津为唯一碳、氮源生长的细菌ADH-2,结合生理生化特性及16S rRNA基因的相似性分析将其初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.).该菌在10h内对100mg·L-1 阿特拉津的降解率为99.9%.外加氮源能促进菌株的生长,但对阿特拉津的降解有轻微的抑制作用.外加蔗糖和葡萄糖能显著促进菌株的生长,但对阿特拉津的降解表现出显著的抑制.而淀粉既能促进菌株的生长又能促进阿特拉津的降解.对其降解基因的初步研究显示,该菌含有trzN、atzB和atzC 3个阿特拉津降解相关基因.通过与本实验室另外两株阿特拉津降解菌比较,菌株ADH-2具有更好的应用潜力.     

节杆菌AD26的分离鉴定及其与假单胞菌ADP对阿特拉津的联合降解

用富集培养法,从农药厂的工业废水中分离到高效降解除草剂阿特拉津的AD26菌株,通过16S rRNA基因序列分析,该菌株被鉴定为节杆菌(A rthrobacter sp.).降解基因的PCR分析表明,AD26含有阿特拉津降解基因trzN和atzBC,它能以阿特拉津为唯一氮源、蔗糖或柠檬酸钠为碳源生长,将阿特拉津降解成氰尿酸,降解速度快但降解不完全.假单胞菌(Pseudomonas sp.)ADP是Waekea实验室分离的阿特拉津降解菌株,含有阿特拉津降解基因atzABCDEF,能以阿特拉津为唯一氮源、柠檬酸钠为碳源(不能以蔗糖为碳源)生长.将阿特拉津降解成NH3,和CO2,降解完全但降解速度慢.在阿特拉津浓度为200 mg·L-1的无机盐培养基中进行的AD26和ADP混合培养表明,它们对阿特拉津的降解发生了互补和增强作用,两个菌株能在以阿特拉津为唯一氮源、蔗糖为碳源的培养基中生长,而且生长和降解速率都好于单个菌株,培养72 h后阿特拉津去除率达到99.9%,其中76.7%的阿特拉津被降解成NH3和CO2.这表明由节杆菌AD26和假单胞菌ADP组成的混合菌株在阿特拉津废水处理和污染土壤的生物修复中有很好的应用潜力.     

粘土矿物固定化微生物对土壤中阿特拉津的降解研究

以粘土矿物为载体,采用吸附挂膜法对已筛选的阿特拉津降解菌株进行固定化,并应用固定化微生物降解土壤中的阿特拉津.结果表明,该菌株在粘土矿物上生长良好,根据菌种生理生化特性、环境扫描电镜图片以及16SrDNA基因的相似性分析初步鉴定该菌株为Ochrobactrum sp..接种降解菌能明显加快阿特拉津在土壤中的降解速率,粘土矿物固定化微生物的降解效果要明显优于游离菌,粘土矿物粒径越小,固定化微生物的降解效果越好,纳米粘土矿物同定化微生物的降解效果要好于原粘土矿物.用一级动力学方程描述阿特拉津在土壤中的降解过程,不同土壤中阿特拉津的降解速率不同.阿特拉津在红壤、砂姜黑土、黄褐土中的降解半衰期(t1/2)分别为36.9、49.1、55.0 d,投加纳米蒙脱石固定化降解菌后的半衰期则分别为16.3、25.3、21.7 d.     

阿特拉津在紫外-氯消毒中的转化特性及机理研究

采用紫外-氯消毒技术去除水中的农药类内分泌干扰物阿特拉津,利用高效液相色谱(HPLC)测定水中阿特拉津残留浓度,并以液相一质谱联用(LC-MS、LC-MS/MS)技术鉴定其消毒副产物.结果表明,紫外-氯联合消毒技术能有效去除水中的阿特拉津.阿特拉津在紫外消毒过程中迅速降解,主要表现为脱氯羟基化作用,主要产物为2-羟基-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三氮苯(OIET),次要反应为氨基侧链脱烷基、氧化以及脱水成烯反应.后续加氯过程对阿特拉津及其主要产物没有明显的去除效果,但能有效去除乙烯胺类产物,且不明显引入消毒副产物,是一种安全有效的水处理工艺.     

纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望

近年来,纳米零价铁因其大的表面积和高的表面反应活性,在生态环境保护和污染控制中的作用与贡献越来越大;同时,作为在污染土壤和水体修复与治理方面可以提供具有成本-效益解决方案的一项新技术,已经受到越来越多的关注.关于纳米零价铁在污染水体和地下水修复方面的报道已有很多,但极少是有关纳米零价铁在污染土壤修复方面的.本综述中,对近期纳米铁及其在环境修复特别是土壤修复中的研究进展作了概括和展望,总结了提高纳米零价铁的活性、稳定性及迁移性的改性技术,如聚合物包覆、活性炭负载、CMC稳定等.这些纳米零价铁可以去除/转移环境中广泛的污染物,如重金属、无机盐及有机物.随后对纳米零价铁及其改性材料在污染土壤修复中的研究进展进行了较为详细的概述,并对影响反应效率的因素加以讨论;另外,还对零价纳米铁在环境中的稳定性、迁移性及其潜在生态毒性效应做了简要的探讨.对其未来的应用方向进行了展望,以期为今后研究纳米零价铁作为参考.