霉菌毒素吸附剂蒙脱石的耐受性评价

为确定昆明鼠对饲料中霉菌毒素吸附剂蒙脱石的耐受剂量,试验选择60只初始体重为(17±0.12)g的健康雄性昆明系小白鼠,随机分成5个处理组,每组2个重复,每个重复6只.在基础日粮含黄曲霉毒素B₁(AFB₁)< 10.0 μg/kg的条件下,5个处理组分别添加0(对照组)、0.5%、1%、2%和5%蒙脱石.试验30 d后测定小白鼠生长性能、养分表观消化率、血清生化指标及内脏组织变化.结果表明,添加0.5%蒙脱石显著提高了小白鼠平均日采食量(P< 0.05),添加1%蒙脱石组小白鼠平均日采食量和平均日增重与对照组间均无显著差异(P> 0.05),随着蒙脱石添加水平的升高,小白鼠平均日采食量显著下降(P< 0.05).蒙脱石添加水平为2%时,小白鼠平均日增重与对照组相比无显著差异(P> 0.05),但显著低于0.5%和1%组(P< 0.05).本试验中添加不同水平蒙脱石对小白鼠干物质(DM)、粗蛋白质(CP)和粗脂肪(EE)的表观消化率均未造成显著影响(P> 0.05).随着蒙脱石添加水平的提高,血清中谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性及丙二醛(MDA)含量不断升高,除0.5%组与对照组相比差异不显著外(P> 0.05),其他3组均显著高于对照组(P< 0.05).小白鼠组织切片显示,蒙脱石添加水平为5%时,肝脏有不同程度的损伤.综上所述,在本试验条件下,当基础日粮含霉菌毒素在安全范围内时,综合考虑各项指标,昆明系小白鼠对本受试蒙脱石的耐受剂量介于0.5%~2%之间.     

适宜分散剂改善导水涂层材料中蒙脱土分散及吸脱附水性

添加分散剂可改善聚丙烯酰胺(poly acrylamide,PAM)/蒙脱土(montmorillonite,MMT)复合导水涂层材料制备过程中悬浮液浓度比例不均衡问题。该文研究添加分散剂聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)对导水涂层材料性能的影响。通过扫描电镜对流挂纤维束的成膜性、涂层的微观形貌结构进行分析;采用热分析仪及质量法分析材料的吸脱附水特征;利用红外光谱仪对材料的化学成分进行分析。结果表明:对于PAM与MMT质量比为1:10的复合导水涂层材料,加入与PAM质量比为1:0.20的分散剂PVA后其成膜性最好;3种分散剂均改善了MMT的分散性;该材料吸脱附水能力为PAM/MMT/SDSPAM/MMTPAM/MMT/PVPPAM/MMT/PVA复合材料,在约110 min时PAM/MMT/SDS材料的吸水率可达14 g/g,在100 min时其放湿量可达2.08 g/g;由复合材料的红外光谱分析可知并无新的物质生成,蒙脱土颗粒粘附在PAM和分散剂复合物内部网络结构支架上。该研究可为后续复合导水涂层材料成分比例精确选择提供参考。     

镉在针铁矿、针铁矿-腐植酸复合胶体中吸附解吸行为比较研究

采用批平衡试验法,比较研究了重金属镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附热力学和动力学行为.结果表明,在试验浓度范围内,两种吸附剂对Cd2+的等温吸附特征均可用Langmuir、Freundlich和Linear方程加以描述.其中以Langmuir方程的拟合效果最佳,线性相关系数为:0.991、0.999,由此推导出的最大吸附量分别为41.667和45.455 mg·g-1,表明腐植酸与针铁矿复合胶体较单一针铁矿的吸附力有所提高,且所吸附的镉均难以解吸,平均解吸率分别为5.871%和1.068%.胶体对Cd2+的吸附是一个快速反应过程,4 h达到吸附平衡.Elovich方程是拟合吸附动力学过程的最优方程(相关系数分别为0.987和0.997).通过计算镉在针铁矿和针铁矿-腐植酸复合胶体中的吸附自由能变化量(△G的绝对值均＜40 kJ·mol-1),推测镉在两种胶体中的吸附为物理吸附过程,其吸附机理可能有氢键、偶极作用力和范德华力等作用,而不存在化学键合作用.     

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

土壤胶体尤其是水分散性胶体，作为一种重要的污染物载体，在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明，外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度，降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度，提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS)，测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围，各粒径颗粒的组成有所差异，主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化，促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。     

Aging of colloidal contaminants and pathogens in the soil environment: Implications for nanoplastic and COVID-19 risk mitigation

Colloidal contaminants and pathogens are widely distributed in soil, whose tiny sizes and distinct surface properties render unique environmental behaviours. Because of aging, colloids can undergo dramatic changes in their physicochemical properties once in the soil environment, thus leading to diverse or even unpredictable environmental behaviour and fate. Herein, we provide a state-of-art review of colloid aging mechanisms and characteristics and implications for risk mitigation. First, we review aging-induced formation of colloidal contaminants and aging-associated changes. We place a special focus on emerging nanoplastic (NP) contaminants and associated physical, chemical, and biological aging processes in soil environments. Second, we assess aging and survival features of colloidal pathogens, especially viruses. Viruses in soils may survive from several days to months, or even several years in groundwater, depending on their rates of inactivation and the reversibility of attachment. Furthermore, we identify implications for risk mitigation based on aging mechanisms. Hotspots of (photo)chemical aging of NPs, including plastic gauzes at construction sites and randomly discarded plastic waste in rural areas, are identified as area requiring greater research attention. For COVID-19, we suggest taking greater care in regions where viruses are persist for long periods, such as cold climate regions. Soil amendment with quicklime (CaO) may act as an effective means for pathogen disinfection. Future risk mitigation of colloidal contaminants and pathogens relies on a better understanding of aging mechanisms and more sophisticated models accurately depicting processes in real soil environments.     

甲氧苄氨嘧啶在黏土矿物上的吸附解吸机理

以高岭土和蒙脱土为吸附剂，选用Na⁺和L-赖氨酸（Lys）作为共存组分，通过批实验探究了不同赋存形态的甲氧苄氨嘧啶（TMP）在黏土矿物上的吸附/解吸特征。结果表明：TMP在高岭土和蒙脱土上的吸附均在24 h内达到平衡。蒙脱土对TMP的吸附动力学特征会受到溶液中H⁺竞争吸附与TMP赋存形态的影响，在pH较低时（如pH=3.0时）尤为明显。TMP在黏土矿物上的主要吸附机理为阳离子交换、静电吸引和分子间力，吸附分配系数受TMP⁺/TMP⁰比例和作用力强度两方面影响。在实验条件下（TMP初始浓度为1 mg?L^-1，溶液pH为6），由于两种黏土矿物的pH缓冲能力和表面带电性不同，Na⁺和Lys⁺共存抑制了TMP在高岭土上的吸附，但促进了其在蒙脱土上的吸附。在解吸实验中，TMP⁺和TMP⁰分别为TMP在高岭土和蒙脱土溶液中的主要存在形态，由于阳离子交换作用和静电吸引的结合强度要远强于分子间力，TMP在蒙脱土上的解吸率约为高岭土的4~5倍。     

土壤矿物与生物炭可溶性组分的交互作用及机制

为探究生物炭可溶性组分与土壤矿物的交互作用,进而从矿物角度揭示生物炭在土壤中的稳定机制,以水稻秸秆为生物质原料制备不同炭化温度的生物炭(RS300、RS500和RS700),选用高岭石、蒙脱石和伊利石3种土壤矿物,开展土壤矿物与生物炭可溶性组分的吸附结合实验。结果表明:随生物炭可溶性组分碳浓度的升高,土壤矿物对其吸附量逐渐增加,3种土壤矿物的吸附量顺序总体为蒙脱石>伊利石>高岭石,这与土壤矿物的自身结构直接相关。高岭石、蒙脱石对生物炭可溶性组分的结合机制以范德华力为主,其贡献比例分别为3.4%~87.0%和32.0%~82.0%;而伊利石与RS300可溶性组分的吸附结合作用以Ca²⁺架桥为主(贡献比例为60.4%~70.6%),与RS500和RS700可溶性组分的结合以范德华力为主(贡献比例分别为18.7%~65.0%和53.0%~67.6%)。经综合对比分析,RS500通过与蒙脱石的交互结合,最大程度上抑制了可溶性组分的溶解,有利于更好地发挥生物炭的固碳减排优势。     

改性蒙脱石对肉鸭生长性能、免疫功能和抗氧化能力的影响

试验旨在研究改性蒙脱石(MMT)对肉鸭生长性能、免疫功能和抗氧化能力的影响。选取1日龄樱桃谷肉鸭320只,采用单因素随机区组试验设计,随机分为4组,每组8个重复,每个重复10只肉鸭。对照组肉鸭饲喂基础日粮,MMT低量组、MMT中量组和MMT高量组分别在基础日粮中添加600、1 200、2 400 mg/kg MMT。试验期42 d。结果显示,与对照组相比,MMT中量组和MMT高量组肉鸭平均日增重显著提高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05),血清白细胞介素-2 (IL-2)含量和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性显著提高(P<0.05),血清丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05)。MMT低量组、MMT中量组和MMT高量组血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和干扰素-γ(IFN-γ)含量显著高于对照组(P<0.05)。研究表明,添加MMT可以提高肉鸭的生长性能、免疫功能和抗氧化能力;1 200 mg/kg MMT饲喂肉鸭的效果较理想。