水稻田土壤铁锰氧化菌的分离与鉴定

铁、锰氧化物可以富集、钝化重金属,在一定程度上阻止其进入水稻根系,对于土壤污染修复,降低水稻污染风险有重要的生态意义.采用改良纤毛菌培养基,单菌落稀释转接法分离纯化铁锰氧化菌,分析相关菌株的形态特征,对菌株的16S rRNA基因序列进行测定分析,对其及产物进行电镜扫描与能谱分析,并分析产物对重金属镉的吸附效率.结果分离得到具有铁锰氧化功能的菌株5株,形状为椭球至短杆状,均为不动杆菌属(Acinetobacter).能谱分析表明,除MOB4之外菌株样品均有明显Fe和Mn波峰,以及O波峰,推断有大量铁锰氧化物存在.液体培养表明,接种菌株可使培养液中的镉含量下降35.25％,下降率远高于对照.综上所述,通过筛选获得菌株为不动杆菌属,具有氧化铁、锰的功能,并可能促进介质中氧化铁的生成,进而提高对介质中溶解态重金属镉的吸附.     

钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

不同基质活性炭对阿特拉津吸附特性研究

为了解决阿特拉津给土壤带来的污染问题以及寻找吸附效果较好的活性炭基质,本研究利用高效液相色谱(HPLC)技术检测了阿特拉津溶液和悬浮液经煤、木、果和竹质4种生物炭处理后的残留量,并对其在阿特拉津溶液和土壤中的吸附动态进行检测。结果表明,煤质活性炭对初始浓度为100 mg/L和10 mg/L的阿特拉津溶液和悬浮液的吸附效果较好,其吸附率为5.651%~68.42%;当阿特拉津初始浓度为100 mg/L时,煤质活性炭在40 min时对阿特拉津溶液的吸附率高达23.49%;与对照组相比,当阿特拉津的初始浓度为100 mg/L时,土壤中阿特拉津经煤质活性炭处理42天后的残留浓度最低,活性炭吸附率达到91.39%。综上,煤质活性炭能有效降解溶液及土壤中阿特拉津含量,这将为阿特拉津污染土壤的改良研究奠定基础。     

纳米氢氧化镁对大白菜产量、Cd含量及土壤Cd形态的影响

我国土壤Cd污染日趋严重。本研究探讨了纳米氢氧化镁对大白菜生长、Cd含量及形态、土壤Cd含量及形态的影响,以期为氢氧化镁在土壤Cd污染修复中的应用和蔬菜安全生产提供理论基础。采用大田试验研究了不同施加量(0、150、300、450 g.亩-1)的普通氢氧化镁和纳米氢氧化镁对大白菜的生长、Cd含量及形态、土壤的pH、土壤Cd含量及形态的影响。结果表明,与对照相比,施加氢氧化镁后大白菜产量增加了4.1%~22.3%。施用氢氧化镁后大白菜叶片、叶柄和根Cd含量分别降低了5.3%~19.2%、9.0%~28.1%和3.5%~19.3%,土壤Cd含量降低了8.2%~41.5%。相同施用量下,纳米氢氧化镁处理的大白菜叶片、叶柄和根Cd含量明显低于普通氢氧化镁。施用氢氧化镁使大白菜地上部蛋白质结合态(NaCl-F)Cd含量下降,残渣态(R-F)Cd含量增加,土壤pH值降低,土壤中铁锰氧化物结合态(FeMn-Cd)、有机结合态(OM-Cd)和残渣态(RES-Cd)Cd含量降低。总体而言,NMg1处理大白菜产量最高,叶片Cd含量最低,为本研究最佳处理。     

生物炭对Bt Cry1Ac蛋白抗紫外能力影响

为了研究生物炭对紫外线的防护作用，以豆壳烧制的生物炭作为载体，研究生物炭对Bt Cry1Ac蛋白的吸附行为以及生物炭对Cry1Ac蛋白的紫外保护作用。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线粉末衍射以及傅立叶红外光谱等手段对生物炭的形貌和结构进行表征。结果表明，生物炭是典型的多孔结构材料，表面具有丰富的官能团。Cry1Ac蛋白与生物炭吸附平衡时间为50 min，最合适的吸附浓度比（生物炭：蛋白）为1：100，二者吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型。在UVB紫外照射4 h后，生物炭与Cry1Ac蛋白复合物对棉铃虫的生物活性是单纯蛋白的4.93倍，显示生物炭具有较好的紫外抵抗效果。研究结果初步表明，制备得到的生物炭能够显著提高Cry1Ac蛋白的抗紫外能力，为后续研发耐受紫外线的农药剂型提供新材料。     

钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

膨润土改性及对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

目的 提高膨润土对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。方法 采用氢氧化钠和壳聚糖对膨润土进行改性，分别得到碱改性膨润土（B-NaOH）、壳化膨润土（B-CS）和壳化碱改性膨润土（B-NaOH-CS）。以钠基膨润土（B）为对照，利用红外光谱仪、扫描电镜和比表面积分析仪表征3种改性膨润土的理化性质，研究其对Cr（Ⅵ）的吸附性能。结果 B-NaOH-CS中出现了强N—H吸收峰以及增强的C—H对称弯曲峰，同时B-NaOH-CS表面片状结构卷曲分散，层间孔隙增多，比表面积是其他膨润土的1.2倍以上。当Cr（Ⅵ）质量浓度为50 mg·L^-1时，B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的平衡吸附量为1.03 mg·g^-1，分别是B-CS、B-NaOH的1.26、1.84倍。描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的动力学过程，准二级动力学模型优于准一级动力学模型；描述膨润土吸附Cr（Ⅵ）的热力学过程，Langmuir等温模型优于Freundlich等温模型。热力学参数△H>0、△G<0、△S>0，表明膨润土吸附Cr（Ⅵ）为吸热、自发、无序反应。B-NaOH在pH=7.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大，B-CS、B-NaOH-CS在pH = 3.0时对Cr（Ⅵ）的吸附量最大。结论 B-NaOH-CS对Cr（Ⅵ）的吸附效果最好，改性膨润土对去除Cr（Ⅵ）污染有重要作用。     

成型马尾松针对含铬废水中Cr（Ⅵ）的去除

以废弃的马尾松针为原材料，制备了易回收的成型马尾松针，并用于含铬（Cr）废水的吸附。通过磷酸与羧甲基纤维素钠反应将废弃马尾松针成型化，以重铬酸钾溶液作为模拟含铬废水，研究吸附剂投加量、pH、初始浓度等对成型马尾松针吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：成型马尾松针对水中Cr（Ⅵ）具有良好的去除效果，质量浓度为10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液，吸附剂投加量为10.0 g·L^-1时，Cr（Ⅵ）去除率达到99%；成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附是一个先快速吸附、后缓慢达到平衡的过程，对于10 mg·L^-1的Cr（Ⅵ）溶液，最终吸附平衡时间为6 h。马尾松针对Cr（Ⅵ）的去除率随着pH的升高而降低，在pH 1~4时，去除率超过90%；成型马尾松针对Cr（Ⅵ）的吸附符合Freundlich模型，吸附过程可以由准一级动力学模型描述；成型马尾松针去除Cr（Ⅵ）的主要机制是静电吸附、氧化还原和络合作用。研究表明，成型马尾松针在去除Cr（Ⅵ）方面具有良好的潜力，可实现废弃生物质资源的循环利用和废水中有毒重金属去除的双重目标。     

纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

为探讨纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺单一及复合溶液的吸附特性，通过静态吸附实验，针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨，应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明，纳米Fe₃O₄负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m²·g^-1，表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加，芳香性增强，等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L^-1为合理吸附剂用量，pH为5.0时，吸附效果最好，吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高，吸附主要是化学吸附，吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用，Pb²⁺、Cd²⁺的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe₃O₄负载酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的最大吸附量（Q_m）分别达42.54 mg·g^-1和25.79 mg·g^-1，为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍，复合溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的Q_m分别为单一溶液的65.16%和54.21%，这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明，纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附能力，且Pb²⁺的吸附性能及吸附竞争性优于Cd²⁺。