两种典型炭材料对微生物还原含砷水铁矿的影响及其机制研究

研究了活性炭和生物炭对Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿过程的影响,并探究了这一过程中砷的释放、转化及其在次生矿物中的分布。研究结果表明:在培养初期活性炭和生物炭抑制了含砷水铁矿中铁的微生物还原过程,可能的原因是活性炭和生物炭抑制了菌的生长,荧光染色结果证实了这一过程;在培养中期,微生物逐渐适应培养环境,并使铁还原持续进行,培养结束时活性炭和生物炭显著增加了含砷水铁矿中铁还原的比例。培养基中的磷酸根通过置换作用使水铁矿中的部分砷释放至溶液,而微生物还原含砷水铁矿过程中,活性炭和生物炭抑制了溶液中砷的去除。此外,微生物还原含砷铁矿过程中,依次生成了蓝铁矿和菱铁矿两种次生矿物。SEM-EDX结果表明,在两种次生矿物中,砷主要被蓝铁矿固定。该结果有助于我们从氧化还原的角度评估活性炭和生物炭在农业环境应用过程中的环境效应。     

纳米Fe3O4对红壤微生物数量、酶活性及2,4-D降解的影响

 【目的】从磁致效应的角度考察纳米四氧化三铁(Fe3O4)对红壤微生物数量和酶活性的影响,研究纳米Fe3O4处理对红壤中2,4-D的降解效果,为纳米磁处理技术用于污染土壤修复提供依据。【方法】采用不同剂量的纳米Fe3O4处理红壤,用稀释平板法和化学比色法测定处理前后微生物数量和酶活性的变化;利用高效液相色谱(HPLC)测定土壤中2,4-D浓度的变化。【结果】纳米Fe3O4对细菌和放线菌有激活效应,但对真菌存在抑制作用,且当纳米Fe3O4投加量为80 g•kg-1时磁致效应最显著;同样,纳米Fe3O4对淀粉酶、脲酶、中性磷酸酶和过氧化氢酶也具有激活效应,但对不同酶活性的影响程度存在差异;经纳米Fe3O4处理后红壤中2,4-D的降解率明显高于未处理组,7 d内2,4-D的降解率可达84%。【结论】纳米Fe3O4处理后红壤中的微生物数量和酶活性显著增加,且红壤对2,4-D的降解能力明显增强。     

二氧化钛纳米颗粒对大豆根部吸收芘的影响

为研究纳米颗粒（NPs）对植物根部吸收与累积多环芳烃（PAHs）的影响，分别选择TiO₂ NPs、芘作为NPs和PAHs的代表，对大豆植株根部进行不同的处理。结果表明：芘的存在使大豆根部钛含量增加了82.3%，但TiO₂ NPs的添加显著抑制了大豆根部对芘的吸收与累积，使大豆根部芘的累积量降低了97.1%；在芘的胁迫下，TiO₂ NPs的存在未能减轻大豆根部的脂质过氧化作用，对大豆根部的超氧化物歧化酶（SOD）活性没有显著影响，而显著减少了大豆根部谷胱甘肽（GSH）的含量。     

铝铁柱撑黏土活化单过硫酸盐降解邻苯二甲酸二乙酯的研究

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是地表水和土壤环境中一种常见的有机污染物,研究DEP的去除方法对于人体健康和环境安全具有十分重要的意义。蒙脱土是一种廉价易得的粘土矿物,通过将铝铁聚合阳离子引入蒙脱土的层间域可得到比表面积大和催化活性高的环境友好型催化材料-铝铁柱撑粘土(Al/Fe-PILCs)。利用XRD、BET、FTIR及HRTEM等手段对材料的理化性质进行表征,并研究了其活化单过硫酸盐(PMS)对DEP的去除效果。结果表明：在Al/Fe-PILCs活化PMS体系中,反应24 h后DEP的降解率约为92%,且反应后的溶液中未检测到溶解性Fe离子。体系中产生的强氧化性.OH是DEP降解的主要原因。同时,环境中常见的阴离子(Cl_^-, NO_3^-和CO_3^2-)不能完全抑制DEP降解。因此,在实际水体和土壤环境中Al/Fe-PILCs作为活化PMS的催化材料,具有一定的应用潜力。     

稻田上覆水中光致活性组分形成过程及其环境效应研究进展

稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质,在太阳光作用下会产生三重激发态有机质(3CDOM*)、单线态氧(1O2)和羟基自由基(?OH)等活性组分,其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此,综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制,重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势;探讨了不同环境因素对自由基产生的影响;阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制,并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。     

硫化铜活化过氧化氢降解邻苯二甲酸二乙酯的研究

为发展一种高效去除邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的技术，以经过一定处理的硫化铜（CuS）为活化剂，过氧化氢（H₂O₂）作为氧化剂，利用CuS活化分解H₂O₂产生高活性羟基自由基降解邻苯二甲酸二乙酯。DEP浓度利用高效液相色谱定量，CuS表面的元素价态变化通过XPS（X射线光电子能谱）测试分析，CuS固体通过XRD（X射线衍射）等手段表征，羟基自由基（·OH）通过EPR（电子顺磁共振）分析。结果表明，CuS可以活化H₂O₂产生羟基自由基去除DEP，硝酸处理前的CuS活化H₂O₂的能力要强于处理后的CuS。随着体系中H₂O₂的浓度不断提高，CuS/H₂O₂体系去除DEP的能力也不断增强。研究表明，CuS是一类很好的H₂O₂活化剂，·OH是该体系降解污染物的主要活性物质。     

过氧化氢及类芬顿试剂对土壤碳、氮和微生物的影响

基于过氧化氢(H₂O₂)的芬顿或类芬顿试剂被广泛应用于有机污染土壤的修复,但其对土壤性质,微生物群落等影响的研究较少。本文以H₂O₂和不同的芬顿体系为研究对象,系统考察了H₂O₂、三氧化二凡(V₂O₃)/H₂O₂、柠檬酸铁/H₂O₂等体系对土壤性质及土壤微生物的影响。结果表明,H₂O₂在土壤中快速分解,同时伴随着土壤有机质含量的显著下降和土壤铵态氮的显著升高,土壤硝态氮变化不明显。采用高通量测序分析了土壤的微生物多样性和生物群落结构,发现H₂O₂和芬顿试剂显著降低了土壤微生物的多样性。以上研究为评价H₂O₂和芬顿试剂修复场地土壤的生态安全评价提供了数据支撑。     

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0～10 mg·L^-1、微生物接种量在0～12 mg·L^-1、纳米Fe3O4的投加量在0～200 mg·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10 mg·L^-1、微生物接种量12 mg·L^-1、纳米Fe3O4投加量200 mg·L^-1,是反应的最佳条件,此实验条件下反应7 d,2,4-D和阿特拉津的残留率分别降低至35．7％和54．0％。     

微纳铁活化过硫酸钠降解污染土壤中DDTs的效果研究

作为典型的持久性有机污染物,DDTS尽管已被禁止使用,但由于其稳定的结构,土壤中仍然残留大量的DDTs,亟需开发快速高效的DDTs降解技术。基于此,本文研究了微米尺寸具有纳米单元的铁粉(微纳铁,micro/nano-Fe~Ⅱ)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)降解场地污染土壤中DDTs的效果,并考察了微纳铁负载量、过硫酸钠浓度、反应时间及氧化-洗脱耦合对DDTs去除效率的影响。研究结果表明:微纳铁能有效活化Ps降解土壤中的DDTs,在Ps浓度为100mmol/L时,DDTs的降解率随着微纳铁负载量增加而增加,当微纳铁升高到44.8g/L时,p,p'-DDT和o,p'-DDT的降解率高达92.2%和95.1%。洗脱-氧化耦合实验中,3种表面活性剂Tween80、Brij35和SDBS,其中Brij35土壤洗脱液中DDTs的降解效率最高,微纳铁和Ps的摩尔比为4:1时,对DDTs有最佳的降解效果。以上研究结果为DDTs的去除提供了一种新的途径,也为其他有机污染场地的修复提供了一类新技术。     

过硫酸盐电化学活化修复土壤有机污染物研究进展

基于硫酸根自由基的新型高级氧化技术近年来被广泛用于环境污染修复,尤其是在有机污染物降解和修复方面效果显著。活化过硫酸盐化学氧化技术的关键在于如何通过活化过硫酸盐以产生强氧化性的硫酸根自由基(SO_4^?-)。电化学活化方法作为产生硫酸根自由基的有效方法之一,近年来受到研究者的广泛关注。本文对过硫酸盐电化学活化过硫酸盐在土壤有机污染物修复中的应用进行了全面的回顾,揭示了其作用机理及其在有机污染土壤修复中应用的优点,讨论了包括电极材料、体系pH、电流密度、过硫酸盐浓度以及过硫酸盐注入点位等因素对电化学活化过硫酸盐去除土壤中不同有机污染物效果的影响。结合现有研究案例,提出了电化学活化过硫酸盐修复土壤有机污染的未来发展方向,以期为该技术在未来实际修复工程中的应用提供技术指导。