重金属存在下微塑料对环丙沙星的吸附特征及机制研究

为了揭示微塑料在重金属与抗生素共存体系中的吸附特征,以聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)为典型微塑料,以环丙沙星(CIP)作为目标抗生素,以Cu、Cd为重金属代表,通过批量吸附试验研究了重金属存在下微塑料对CIP的吸附行为及机理。结果表明:PA和PVC两种微塑料对CIP的吸附同时符合Langmuir方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合得到的CIP对PA和PVC的最大吸附量分别为1.846 mg·g~(-1)和1.862 mg·g~(-1)。不同pH下两种微塑料对CIP的吸附呈现先增加再降低的趋势,pH为6时吸附量达到最大。重金属Cu、Cd存在下的吸附等温线更符合Langmuir方程,Cu的存在显著促进了微塑料对CIP的吸附,而Cd的存在抑制了微塑料对CIP的吸附,Cu、Cd没有改变吸附量随pH变化的趋势。PVC对CIP的吸附以物理吸附为主,PA吸附CIP的机制包括酰胺基与羰基间氢键的产生,此外静电相互作用、极性作用也是两种微塑料吸附CIP的重要机制。研究表明,重金属Cu、Cd存在下,可以改变微塑料对CIP的吸附量,但不会对PA、PVC吸附CIP的机制产生影响。     

不同复配修饰两性麦饭石对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探索添加不同复配修饰两性黏土对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,分别采用50%和100%CEC的阴离子型聚丙烯酰胺(APAM,简写为PA)、柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA,简写为ED)和十二烷基磺酸钠(SDS,简写为SD)对50%CEC十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰麦饭石进行复配修饰,并将复配修饰后的麦饭石以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,形成PS50BS+PA(PS中添加1%的50%BS+PA修饰麦饭石,下同)、PS50BS+CA、PS50BS+ED、PS50BS+SD四类混合土样。批处理法研究各混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同pH值、温度和离子强度对Cu~(2+)吸附的影响。结果表明:不同混合土样对Cu~(2+)吸附等温线均呈"L"型且符合Langmuir模型。各混合土样对Cu~(2+)的最大吸附量qm在94.90～144.80 mmol·kg-1之间,表现为PS50BS+PA PS50BS+CAPS50BS+SD PS50BS+ED PSBS PS的趋势,且相同复配修饰模式下Cu~(2+)吸附量在100%复配修饰比例更佳。20～40℃范围内,除PS50BS+PA和PS50BS+SD以外,供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,增加幅度为8.29%～15.99%。pH值3～5范围内,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随着pH值的升高而升高。各混合土样(除PS50BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着离子强度的增加而降低,以0.01 mol·L~(-1)最佳。混合土样对Cu~(2+)的吸附为自发和熵增的过程,且除PSBS+PA和PS50BS+SD外的土样对Cu~(2+)的吸附为吸热反应。     

水土环境中微塑料对磷的吸附行为

为了探究微塑料在水体和土壤环境中对磷的吸附特性及不同因素对磷等生源物质在微塑料及土壤中赋存的影响,采用聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)这两种常见的微塑料进行吸附试验。结果表明:疏松多孔的PP拥有比PS更强的吸附性能和更大的吸附容量;两种微塑料的Zeta电位随pH的增加而降低,并且PS和PP的零电荷点(pH_(PZC))分别在pH为5.92和6.45时达到;PP、PS对磷的吸附以单层饱和吸附为主,吸附方式主要为物理吸附,并且吸附过程为放热和熵减的自发反应;微塑料对磷的单位吸附量随pH的增大呈现出先降低后升高的"U型"趋势,且温度的升高不利于PP、PS这两种微塑料对磷的吸附;随土壤中微塑料质量添加比的增加,土壤-微塑料体系对磷的吸附量增大幅度有限。研究表明,不同类型的微塑料其吸附能力存在差异,且环境因素能够对其吸附磷造成明显影响,微塑料的持续性积累对土壤-微塑料体系吸附磷的促进作用十分有限,并且这个促进作用也不会因微塑料的种类不同而产生较大差异。     

土壤微塑料与重金属、持久性有机污染物和抗生素作用影响因素综述

微塑料是难以降解的污染物,可作为众多污染物的载体,在土壤中极易与其他污染物发生复合效应,对土壤产生不利影响。本文系统分析了聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚酰胺（PA）六种微塑料与重金属、持久性有机污染物和抗生素在土壤中的相互作用及其影响因素。在土壤介质中,微塑料与重金属的作用受微塑料比表面积、老化程度、极性以及土壤中H+、低分子酸的影响;微塑料与持久性污染物的作用受微塑料疏水性、橡胶域丰度、污染物极性以及土壤有机质的影响;微塑料与抗生素的作用受微塑料比表面积、极性以及土壤中的腐殖质等物质的影响。研究结果将为阐明微塑料在土壤环境中与其他污染物的相互作用影响因素提供理论支撑。     

风化煤提取的胡敏酸对镉的吸附性能及其应用潜力

以碱溶酸析"法从新疆风化煤中提取的胡敏酸为研究对象,对其理化性质和表面形态进行表征,并通过吸附试验探究反应时间、溶液pH、镉离子(Cd~(2+))质量浓度对胡敏酸吸附Cd~(2+)的影响.结果表明:风化煤提取的胡敏酸碳元素质量分数高达58.68%,羧基的质量摩尔浓度为5.81mol/kg,等电点为2.7;该胡敏酸含Cd量为0.15mg/kg,符合国家土壤环境质量标准.胡敏酸对Cd~(2+)的吸附在8h内达到平衡,吸附量随Cd~(2+)质量浓度(0~100mg/L)和溶液pH升高而增加,到pH=6.0时最大,之后胡敏酸开始溶解导致吸附量降低.Langmuir方程比Freundlich方程能更好地拟合胡敏酸对Cd~(2+)的吸附等温线,显示出单分子层吸附的特点.在pH=5.0时,胡敏酸对Cd~(2+)的饱和吸附量达137.37mg/g,相当于用去了酸度系数(pKa)为3的羧基含量的71%.在pH=4.3、Cd~(2+)初始质量浓度为80mg/L的同等条件下,新疆风化煤提取的胡敏酸对Cd~(2+)的吸附量为86.97mg/g,高于国际腐殖质协会胡敏酸标样1R106H对Cd~(2+)的吸附量(73.49mg/g).风化煤来源广、储量大、价格低,以它为原料制备获得的胡敏酸产量高、吸附能力强、环境友好、施用安全,有望作为吸附剂用于含重金属废水处理,以及作为钝化剂和土壤调理剂用于重金属污染土壤的修复.     

土壤富里酸对镉的吸附特征与影响因素的研究

采用改进的连续电位滴定法，研究了土壤富里酸对重金属镉吸附量的主要影响因素。结果表明：富里酸溶液的pH值升高，吸附量增加；富里酸浓度升高，吸附量降低；pH值升高、富里酸浓度增大，吸附率增大。吸附量和pH值之间的关系可用自然对数方程进行拟合．同时富里酸浓度越小、镉离子浓度越高，方程的斜率越大，说明吸附量的大小同时与二者密切相关。分别用Linear方程、Fruendlich方程和Langmiur方程对富里酸一镉的吸附等温线进行拟合，结果发现，pH值大于5．0时，上述方程拟合均较好；pH值小于5．0时，只能用Langmiur方程拟合。富里酸对镉的吸附系数随着pH值的升高而降低。     

水土比、pH和有机质对沉积物吸附四环素的复合影响

为更深入了解抗生素在水环境迁移过程中受沉积物吸附影响的特征和规律,选取典型抗生素之四环素(TC)为代表,研究了不同水土比、pH及有机质对九龙江沉积物吸附TC的复合影响。通过在不同水土比条件下进行改变pH的吸附实验考察水土比和pH的复合影响,又以去除有机质前后的沉积物为吸附剂,在不同水土比、pH条件下对初始浓度范围为20~100 mg·L~(-1)的TC溶液进行等温平衡吸附试验,研究有机质在不同环境条件下对沉积物吸附TC的影响。结果显示pH的影响规律为:沉积物对TC的吸附率总是在酸性条件(pH=3~5)下出现最大值,并且吸附率总体上会随着pH的升高而降低。水土比的影响规律为:水土比的变化会使达到最大吸附率的pH位点和最大吸附率值都发生改变,如:水土比为0.125和0.25时,吸附率在pH=3时达到最大,分别是96.8%和95.3%;水土比0.5时,达到最大吸附率的pH值为5,且最大吸附率值降低至82.82%。这可能是吸附方式由阳离子交换转变为离子交换和配位络合的综合作用导致的。沉积物中有机质的影响研究发现,有机质不是单一的促进或抑制作用,而是在TC形态和沉积物的主要吸附方式发生变化的时候,其促进和抑制作用发生转换。     

土壤富里酸对铅的吸附作用与影响因素的研究

采用改进的连续电位滴定法,研究了土壤富里酸对重金属铅吸附量的主要影响因素。通过调节富里酸溶液的pH值、富里酸浓度、温度和离子强度,得到吸附量的变化情况,结果表明：溶液pH从10.0滴定至2.5,富里酸对铅的吸附量降低,pH对吸附量的影响可用自然对数方程进行拟合,通过各处理中自然对数方程的比较得出,富里酸浓度越小、金属离子浓度越大,方程的斜率越大,说明吸附量的大小同时与二者密切相关;溶液中富里酸浓度升高,相应的吸附量降低,但吸附率升高;温度升高,吸附量增加;离子强度在设定的范围内,从0.1 mol·L-1加大至0.5 mol·L-1,吸附量逐步降低。

     

土壤富里酸对铅的吸附作用与影响因素的研究

采用改进的连续电位滴定法,研究了土壤富里酸对重金属铅吸附量的主要影响因素。通过调节富里酸溶液的pH值、富里酸浓度、温度和离子强度,得到吸附量的变化情况,结果表明:溶液pH从10.0滴定至2.5,富里酸对铅的吸附量降低,pH对吸附量的影响可用自然对数方程进行拟合,通过各处理中自然对数方程的比较得出,富里酸浓度越小、金属离子浓度越大,方程的斜率越大,说明吸附量的大小同时与二者密切相关;溶液中富里酸浓度升高,相应的吸附量降低,但吸附率升高;温度升高,吸附量增加;离子强度在设定的范围内,从0.1 mol.L-1加大至0.5 mol.L-1,吸附量逐步降低。     

多西环素在鸡粪中吸附-解吸附行为及影响因素研究

通过批处理平衡试验,研究了养殖业中广泛使用的典型兽药抗生素多西环素在鸡排泄物中的吸附和解吸附行为及机制,以及pH、离子类型与强度等因素对解吸附的影响。结果表明:多西环素在鸡粪中吸附过程呈现L型吸附,等温线为非线性,吸附和解吸附过程可以用Freundlich方程进行拟合;多西环素在鸡粪中解吸附能力与溶液pH和离子强度相关,在pH6时,pH越小,鸡粪中多西环素解吸附能力越强,且pH 2和pH 4间解吸附量差异显著(P0.05),pH≥6时,解吸附能力没有明显变化;在0.01 mol·L~(-1)离子强度下,二价Ca~(2+)离子对鸡粪中多西环素解吸附能力比一价Na~+和K~+有增强趋势,但差异不显著,而在0.1 mol·L~(-1)离子强度下,NO_3~-和Ca~(2+)离子对鸡粪中多西环素解吸附能力与其他离子比较差异极显著(P0.01)。研究表明:酸雨和化学肥料的施用能促进动物粪便中多西环素的解吸附,对水体和土壤环境存在迁移风险,但在对粪肥处理时,一定的酸性和离子环境有助于残留抗生素的析出与降解。     

黄腐酸改性膨润土对氮素淋失和氮肥利用率的影响

为探究黄腐酸改性膨润土在氮减量条件下对棕壤氮素淋溶及氮肥利用率的影响，通过等温吸附试验，研究黄腐酸改性膨润土对NH₄⁺-N和NO₃^--N的吸附性能。采用土柱淋溶试验和玉米盆栽试验明确不同施氮浓度下配施黄腐酸改性膨润土对氮素淋失和籽粒氮肥利用率的影响，试验设置3个氮肥浓度，分别为农民习惯施肥（CN）、氮肥减量15%（CN1）、氮肥减量30%（CN2），并对3个施氮水平添加土质量0.2%的黄腐酸改性膨润土（XCN、XCN1、XCN2）。结果表明：黄腐酸改性膨润土对土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N的吸附过程可用Langmuir模型较好地拟合，最大吸附量分别为27.28 mg·g^-1和43.37 mg·g^-1。黄腐酸改性膨润土可有效降低土柱NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋失，与CN处理相比，XCN处理NH₄⁺-N累计淋失量降低13.5%，XCN、XCN1、XCN2处理NO₃^--N累计淋失量分别降低38.13%、18.56%和35.75%。黄腐酸改性膨润土可显著提高土壤中氮素的留存和玉米籽粒的氮肥利用率，XCN、XCN1、XCN2处理比CN、CN1、CN2处理籽粒氮肥利用率分别提高7.94%、10.07%、79.17%。研究表明，黄腐酸改性膨润土在氮减量条件下可有效降低土壤氮素淋失，提高作物氮肥利用率，具有潜在的农艺价值。     

亚硒酸盐在不同理化性质土壤中运移规律研究

通过亚硒酸盐在江西丰城稻田表层0~10 cm土壤(FC1)、次表层10~20 cm土壤(FC2)、江西德兴菜地表层土壤(DC)、河北保定旱地表层土壤(BD)等几种土壤中的吸附解吸及土柱运移实验,研究了亚硒酸盐在土壤中的运移行为,探讨了亚硒酸盐在不同理化性质土壤中的运移规律。结果表明:具有较高含量活性Fe及有机质(OM)和较低p H值的FC1和FC2土壤对亚硒酸盐的吸附能力较强,其次为DC土壤和BD土壤,其最大吸附量分别为621.50、592.20、219.29、163.51 mg·kg-1,且吸附能力最弱的BD土壤具有较高的亚硒酸盐解吸率和解吸量;亚硒酸盐在BD土壤填装土柱中运移速度最快,且在其他研究土壤中运移速度较慢,表明土壤对亚硒酸盐的吸附解吸能力控制着其在填装土柱中的运移速率。此外,江西丰城原状土柱中亚硒酸盐运移实验表明,原状土柱中亚硒酸盐的运移速度明显较填装土柱快,且其穿透曲线用HYDRUS-1D软件中双孔-两点吸附模型拟合结果较好,表明真实土壤环境中由于大孔径和优势流的存在,硒(Se)可能运移更快,进而污染地下水。     

典型微塑料对环丙沙星在多孔介质运移的影响

为探究微塑料对抗生素在多孔介质运移的影响,本文以聚丙烯（Polypropylene,PP）作为典型微塑料,以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）为典型抗生素污染物,通过CIP的吸附实验和CIP在砂柱中运移实验,研究PP对CIP在多孔介质中的运移分布的影响。结果表明,PP对CIP的吸附能力强于石英砂对CIP的吸附能力,最大Langmuir吸附能力为1.03 mg·g^-1。在砂柱实验中,CIP的流出浓度随PP含量的增加而降低,而流速增大时砂柱流出的CIP浓度峰值的出现时间提前。此外,当进入砂柱的CIP溶液浓度增大时,流出砂柱的CIP总量增大;溶液中增加NaCl、CaCl₂和BaCl₂等电解质提高离子强度,会增强CIP在砂柱中的迁移能力。研究表明,PP能显著影响CIP在多孔介质中运移的行为。     

土壤中铜与阿特拉津交互作用下的吸附行为研究

农业土壤中重金属-有机农药复合污染普遍存在,以常见的重金属污染元素铜和具有代表性的三嗪类除草剂阿特拉津(AT)为目标物,通过批量平衡吸附实验考查了两者共存时的吸附等温线变化,并对交互作用下离子强度、有机质含量和p H值等因素对两者吸附过程的影响进行了研究,以期揭示铜与阿特拉津吸附过程的交互作用规律以及土壤环境因子对吸附交互作用的影响。结果表明:在土壤-水体系中,AT和Cu2+的吸附行为发生了交互影响,Cu2+的存在减小了土壤中AT的吸附;低浓度的AT明显抑制了Cu2+的吸附,而在较高浓度时(≥5 mg·L-1),抑制作用随AT浓度增加而减弱。交互作用下,有机质含量的影响与单一吸附情况相同,有机质含量减少,两者的吸附量皆下降;离子强度和p H值的影响与单一污染相比有所变化,两者的吸附量皆随离子强度增加而减少,其中AT的变化趋势与单独存在时相反;实验范围内,酸性条件对土壤吸附铜的抑制作用变得不再明显。     

La和Fe改性木芙蓉和龙牙花树枝粉对畜禽废水中磷的吸附

畜禽养殖废水中过量的磷排放易导致水体富营养化。为有效去除畜禽废水中的磷和对园林废弃物进行资源化利用,本研究探讨La和Fe分别改性木芙蓉树枝粉(HM)和龙牙花树枝粉(EC)得到的4种材料(La-HM、La-EC、Fe-HM和Fe-EC)在不同投加量、溶液pH、吸附时间和初始磷浓度等条件下对模拟废水中磷吸附的影响。结果表明,4种改性材料对模拟废水中磷的单位吸附量随投加量的增加呈指数或幂函数下降(P0.05);随溶液pH的升高,La改性的两种材料对磷的吸附量呈先上升后下降趋势,Fe改性的两种材料则相应呈幂函数下降(P0.05)。它们的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线更适合用Freundlich模型拟合。4种改性材料对模拟废水中磷的理论最大吸附量分别为15.00、12.02、7.18 mg·g~(-1)和8.43 mg·g~(-1),对实际养猪废水中磷的吸附量为11.63～21.71 mg·g~(-1),是未改性前的1.58～3.23倍。因此,La和Fe改性木芙蓉和龙牙花树枝粉是吸附畜禽废水中磷的潜在材料。     

春季乌梁素海水体微塑料分布特征及影响因素

为探究春季乌梁素海水体中微塑料的空间分布特征及其影响因素,通过分层取样、显微镜观察、傅里叶红外光谱测定等方法,对春季乌梁素海水体中微塑料的丰度、颜色、形状和种类进行鉴定,并结合当地环境分析不同季节微塑料分布差异的影响因素。结果表明:春季乌梁素海表层水体微塑料丰度为4.8～19.0个·L~(-1),中层水体微塑料丰度为4.6～16.3个·L~(-1),表层微塑料的平均丰度约为中层的1.4倍。表层水中微塑料的形状以纤维(46.6%)为主,中层则以碎片(53.2%)为主,微塑料主要类型为聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET),其中表层水中PE和PS普遍高于中层水,而PET在中层水中丰度较高。乌梁素海水体中微塑料在湖水结冰前和冰盖融化后丰度差异较大且呈现相反的分布模式。研究表明,微塑料在水中垂直分布所受到的影响因素复杂,微塑料的密度是影响其沉降的主要原因,但微塑料的形状、大小和生物作用等会使其密度发生改变,进而影响其沉降。     

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd2+吸附性能研究

为改善稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性，成功制备了壳聚糖改性稻壳炭（C-BC）和铁锰改性稻壳炭（FM-BC），表征了各稻壳炭的基础理化性质，包括比表面积分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射表征（XRD），进行了动力学吸附实验和等温吸附实验，并在不同pH和投加量条件下，研究了改性生物炭对Cd²⁺的吸附量和去除率。结果表明：两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积； FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团，此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变；两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd²⁺动力学吸附特征均符合准二级动力学模型，颗粒内扩散模型均分为3个阶段，对Cd²⁺等温吸附特征均符合Langmuir模型； C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^-1和16.25 mg·g^-1，是BC （14.97 mg·g^-1）的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加，C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加，且始终高于BC；随着投加量的增加，C-BC和FM-BC的Cd²⁺去除率逐渐增加，而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，均以单分子层化学吸附占主导，C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC，适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd²⁺吸附效果。