黏土矿物胶体对氧化石墨烯和As（Ⅴ）在多孔介质中迁移的影响

为探究不移动的黏土矿物胶体对氧化石墨烯与砷在多孔介质中迁移的作用,通过一系列柱试验研究了氧化石墨烯(GO)、As(Ⅴ)和GO-As(Ⅴ)混合液在不同黏土矿物胶体(高岭石胶体和蒙脱石胶体)、pH、离子强度(IS)和流速下的迁移行为。结果表明,流速的增大会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;离子强度的增加降低了GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;增加pH也会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率。此外,相比单独迁移,GO-As(Ⅴ)协同迁移中GO和As(Ⅴ)的迁移率均有增加。不移动的蒙脱石胶体相比于高岭石胶体对GO和As(Ⅴ)的阻滞能力更强,可能是蒙脱石层间存在的阳离子提供了较高岭石更多的正电荷。     

牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

为有效去除水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+),以牛粪和核桃壳为原料,在不同热解温度下制取生物炭,采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附效果和动力学特性,通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比,探究其吸附机理。结果表明:生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素,牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好,700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好;生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附符合Langmuir方程;700℃制备的牛粪生物炭(DM700)对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量分别为117.5 mg·g~(-1)和59.4 mg·g~(-1),其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,符合准二级动力学方程;吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd~(2+)、Zn~(2+)间发生离子交换和络合反应,Cd~(2+)、Zn~(2+)被吸附后进一步生成CdCO_3和Zn_3(PO_4)_2沉淀。这说明,DM700具备作为水溶液中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附剂的潜力,本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。     

Cd和Pb及其复合胁迫对小麦种子萌发及幼苗根系生长的影响

采用发芽盒滤纸发芽法,分别设置不同浓度Cd~(2+)(0、15、30、60、120 mg/L)、Pb~(2+)(0、100、200、500、1 000 mg/L)及Cd~(2+)与Pb~(2+)的复合溶液处理2个小麦品种,测定小麦种子发芽率、发芽势及幼苗根系生长等指标,以研究不同浓度Cd~(2+)、Pb~(2+)及其复合胁迫对小麦种子萌发及幼苗根系生长的影响。结果表明,与空白对照相比,不同浓度的Cd~(2+)、Pb~(2+)及其复合胁迫对小麦种子发芽及幼苗根系生长均有抑制作用,并且随着浓度的增大抑制作用增强;单一低浓度的Cd~(2+)、Pb~(2+)处理与空白对照之间多数无显著性差异;Cd~(2+)和Pb~(2+)复合胁迫的强度要高于单一Cd~(2+)和Pb~(2+)的处理;淮麦33对不同浓度Cd~(2+)和Pb~(2+)及其复合胁迫的耐性高于烟农19。     

BS+DT和BS+SDS复配修饰红壤对Cd2+吸附的比较

为了比较两性-阳离子和两性-阴离子复配修饰可变电荷土壤对Cd~(2+)吸附的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DT)和阴离子型表面修饰剂十二烷基磺酸钠(SDS)分别对十二烷基二甲基甜菜碱(BS)两性修饰红壤进行复配修饰,以批处理法研究各供试土样的等温吸附及热力学特征,并对比了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:阳、阴离子对两性修饰红壤的复配修饰具有相反的效应,BS+DT复配修饰红壤对Cd~(2+)吸附量随DT修饰比例的增加而减小,BS+SDS复配修饰红壤对Cd~(2+)的吸附量随SDS修饰比例的增加而增加。供试土样对Cd~(2+)饱和吸附量呈现出BS+SDSBSCK(红壤)BS+DT的规律,Sips模型能够较好地描述Cd~(2+)在各供试土样上的吸附机制。各供试土样对Cd~(2+)的吸附均呈现出吸热、熵增、自发的特征,低离子强度和高pH有利于Cd~(2+)的吸附。可变电荷土壤表面负电荷数量较少是造成阳、阴离子复配修饰对Cd~(2+)吸附差异的关键因素。     

不同前处理方式下钠基蒙脱石对重金属镉的吸附研究

采用不同前处理方式(100℃烘干、200℃煅烧、300℃煅烧、冻干)制备出钠基蒙脱石,通过表征手段分析了其理化性质差异,并考察了其对溶液中Cd~(2+)的吸附行为,以探究不同前处理方式对钠基蒙脱石物化性质的影响及对Cd~(2+)吸附的差异。结果表明:不同前处理方式对钠基蒙脱石比表面积、孔容与层间距等物理性质影响较大,但对表面官能团、阳离子交换量等化学性质影响较小。吸附动力学显示钠基蒙脱石对镉的吸附符合拟二级动力学方程,属离子交换吸附,24 h可达吸附平衡;吸附等温线符合Langmuir等温线方程,属单层吸附。不同方式处理的钠基蒙脱石对于Cd~(2+)吸附效果是有差异的。300℃煅烧处理的钠基蒙脱石吸附效果最好,饱和吸附量达到11.1 mg·g~(-1);100℃烘干处理的钠基蒙脱石吸附量最差,饱和吸附量为9.1 mg·g~(-1)。     

火炬树幼苗对镉胁迫的生理响应及积累特性

采用室内盆栽法研究不同浓度Cd~(2+)(0、25、50、75、100 mg·kg~(-1))处理对火炬树生长指标、生理活性和光合特性的影响,探讨火炬树对Cd~(2+)胁迫的耐受程度及适应能力.结果表明:随着Cd~(2+)浓度的升高,火炬树幼苗的株高、主根长、地上和地下部分生物量受到显著抑制(P0.05);MDA含量随着胁迫程度的增加而升高,可溶性蛋白含量呈先升高后降低趋势.叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合作用气体交换参数、叶绿素荧光参数均随Cd~(2+)浓度的升高不断下降,与生长量变化规律一致.但在低浓度Cd~(2+)(25 mg·kg~(-1))胁迫下,火炬树主根长、株高、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)的降幅较小(P0.05),叶绿素各指标与对照相比差异不显著(P0.05),初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)同时上升,表明PSⅡ反应中心未被破坏;MDA和可溶性蛋白含量增加,幼苗单株Cd~(2+)积累量最高为19.38 mg·kg~(-1),转移系数为0.29,高于其他处理组.说明在低浓度Cd~(2+)胁迫下,火炬树幼苗能通过调节生理活性来减轻Cd~(2+)对细胞的毒害,维持正常的生长和光合作用,对Cd~(2+)胁迫具有一定抗性.     

介质粗糙度和铅污染对粘土矿物胶体运移的影响

土壤胶体在多孔介质中的运移受多种环境因素的影响,其中胶体特性和介质条件是决定胶体运移过程的关键因素.选取土壤体系中不同结构类型的粘土矿物胶体高岭石和蒙脱石作为实验材料,通过胶体对铅的吸附实验,制得被铅污染的胶体,利用室内砂柱模拟实验,分别研究了水洗和烘烤处理得到的表面粗糙度不同的石英砂介质条件下,污染与未污染的四种特性胶体在多孔介质中的迁移规律.结果表明:铅的存在降低了高岭石胶体和蒙脱石胶体在饱和多孔介质中的流动性;介质表面粗糙度会显著影响蒙脱石胶体的运移过程,而对高岭石胶体基本无影响;胶体粒径大小是决定胶体运移过程是否受介质表面影响的主要因素.     

镉对辣椒幼苗生长及部分生理特性的影响

通过溶液培养和采用盆栽试验的方法研究了不同浓度镉(Cd~(2+))处理对辣椒幼苗生长及部分生理特性的影响。结果表明:含Cd营养液培养辣椒幼苗,植株矮小,株高增长受抑制,苗鲜重减少。低浓度Cd~(2+)(50μmol·L~(-1))促进了植株生长而高浓度Cd~(2+)(100~400μmol·L~(-1))则抑制植株生长和根系长度。低浓度Cd~(2+)(50μmol·L~(-1))使叶片叶绿素含量增加,高浓度Cd~(2+)(100~400μmol·L~(-1))使其降低。Cd~(2+)毒害使辣椒幼苗叶片膜脂过氧化产物MDA含量增加,SOD、CAT活性下降,POD呈现为先上升后下降的规律。     

菌粉、两性黏土复合活性硅酸钙对Cu2+的吸附和阻滞效应

为了探究菌粉、BS黏土复合硅酸钙材料对Cu~(2+)的吸附特征及阻滞效果,分别将啤酒酵母菌粉和100%CEC的BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土以质量比10%、25%和50%与硅酸钙(CK)组配,形成J-Ca(菌粉+硅酸钙)和BS-Ca(BS黏土+硅酸钙)两类复合材料。批处理法研究不同pH值和温度条件下复合材料对Cu~(2+)的等温吸附特征,并采用运移模型验证两类复合材料对Cu~(2+)的阻滞效应。结果表明,随着菌粉添加比例的增加,J-Ca材料对Cu~(2+)的吸附能力逐渐降低,而BS-Ca材料对Cu~(2+)的吸附量随BS黏土添加比例的增加而增大;相同菌粉和BS黏土添加比例下,复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附量表现为BS-CaCKJ-Ca。两类复合材料对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热(50%BS-Ca除外)和熵增的反应过程。10~30℃范围内,温度对CK和10%J-Ca吸附Cu~(2+)的影响不大,而25%J-Ca和50%J-Ca对Cu~(2+)的吸附量在不同温度处理下差异显著;当BS黏土添加比例达到50%时,BS-Ca吸附Cu~(2+)的温度效应开始从增温正效应向增温负效应转变。随着溶液pH值的升高,两类材料对Cu~(2+)的吸附量均有不同程度的增加。饱和水土柱运移试验中Cu~(2+)穿透的体积数表现为25%J-CaCK25%BS-Ca,出流浓度峰值表现为25%J-CaCK25%BS-Ca;CK、25%J-Ca和25%BS-Ca对Cu~(2+)的吸附率均达到了95%以上,且阻滞因子显示出25%BS-CaCK25%J-Ca。     

重金属镉和铅对黑斑蛙肝脏过氧化氢酶活性的影响

研究了不同浓度的镉(Cd~(2+)和铅(Pb~(2+))对黑斑蛙(Rana nigromaculata)肝脏过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明,在Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度低于1.0 mg/L时对CAT活性起诱导作用,最大值出现在0.5 mg/L附近:而高浓度Cd~(2+)和Pb~(2+)(高于1.0mg/L)对CAT起抑制作用.CAT活性对2种重金属离子的敏感程度不同,相同实验条件下,各浓度Cd~(2+)对CAT的诱导作用高于Pb~(2+).黑斑蛙肝脏CAT对水环境中的重金属反应敏感,对重金属的早期污染有指示作用.     

离子强度和腐植酸对高岭土协同磺胺二甲基嘧啶迁移的影响

为探讨土壤环境条件对粘土矿物协同磺胺二甲基嘧啶(SM2)迁移的影响,选取高岭土胶体与SM2作为主要实验材料,通过土柱淋溶实验,研究了高岭土与SM2共同迁移的相互影响,不同离子强度下高岭土协同SM2迁移情况以及高离子强度下腐植酸对高岭土协同SM2迁移的影响。研究结果显示:当离子强度为0.1 mmol·L-1时,高岭土悬浊液加入0.25 mg·L-1SM2后,高岭土胶体的穿透曲线峰值从76%降为70%,表明SM2对高岭土迁移影响很小,略有抑制;SM2悬浊液加入高岭土后,SM2穿透曲线峰值从5.4%增大到50%,表明高岭土可以显著促进SM2的迁移;随着溶液离子强度增强,高岭土的穿透曲线峰值依次为70%(离子强度0.1 mmol·L-1)、27%(1 mmol·L-1)、3%(10 mmol·L-1),SM2的穿透峰值依次为50%(离子强度0.1 mmol·L-1)、48%(1 mmol·L-1)、17%(10 mmol·L-1),表明随着溶液离子强度增强,高岭土迁移量及高岭土协同SM2迁移量显著降低;当溶液离子强度为10 mmol·L-1时,加入8 mg·L-1腐植酸后,高岭土的穿透曲线峰值从3%增长至57%,SM2的穿透曲线峰值从17%增长至50%,表明当溶液离子强度较高时腐植酸可以促进高岭土协同SM2迁移。     

两种离子液体对Cd2+在四种土壤上吸附的影响

研究了2,3-吡啶二羧酸和咪唑-4,5-二羧酸两种离子液体阳离子部分对Cd~(2+)在四种不同性质土壤上吸附的影响。结果表明,离子液体的存在显著影响了Cd~(2+)在土壤中的吸附,与对照相比,添加1 mmol·L-12,3-吡啶二羧酸使得Cd~(2+)在武进漂洗型水稻土、吴县潴育型水稻土、南京黄褐土和宜兴棕红壤四种土壤上的最大吸附量分别降低209、834、667、509 mg·kg~(-1),而添加1 mmol·L~(-1)咪唑-4,5-二羧酸使Cd~(2+)最大吸附量分别降低226、54、124、81 mg·kg~(-1),2,3-吡啶二羧酸对Cd~(2+)在供试土壤上吸附量的影响显著大于咪唑-4,5-二羧酸。基于离子选择电极分析了平衡液中自由态Cd~(2+)含量,发现两种离子液体都能与Cd~(2+)络合,从而降低平衡液中Cd~(2+)含量,其中2,3-吡啶二羧酸与Cd~(2+)的络合能力大于咪唑-4,5-二羧酸。两种离子液体进入环境,会使Cd~(2+)在土壤上的吸附量减少,从而增加Cd~(2+)的移动性和环境风险。     

腐植酸和巯基改性生物炭对水中Cd2+的吸附性能和机制研究

本研究以水稻秸秆为原料制备生物炭（BC300），通过使用腐植酸和3-巯丙基三甲氧基硅烷（3-MPTS）丰富其表面官能团，得到腐植酸改性生物炭（HBC300）和巯基改性生物炭（SBC300）两种改性生物炭，分析改性生物炭对Cd²⁺的吸附能力，借助FT-IR、XPS和Boehm滴定等表征手段和密度泛函理论（DFT）计算探究改性生物炭的理化性质及官能团对吸附Cd²⁺的作用。结果表明：改性过程改变了生物炭的理化性质，HBC300表面增加了COOH和OH官能团，而SBC300表面COC、CO和SH官能团增多。通过丰富其生物炭表面官能团提升了生物炭对Cd²⁺吸附反应速率和吸附性能，表现出改性生物炭在水中去除Cd²⁺的潜力。其中，SBC300对Cd²⁺吸附效果最佳，其最大平衡吸附容量为49.5 mg·g^-1，但吸附反应速率小于HBC300，符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。表征数据及DFT计算拟合数据结果表明，生物炭表面修饰官能团加快了对Cd²⁺吸附反应速率，但COC和CO官能团限制了SBC300对Cd²⁺的吸附反应速率。     

Ca2+对Cd2+胁迫下板蓝根种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

研究了Cd²⁺（10 mg·L^-1、30 mg·L^-1）胁迫下不同浓度Ca²⁺（0、80、160、320 mg·L^-1）对板蓝根种子萌发、幼苗抗氧化酶系统及蛋白质含量的影响。结果表明：低浓度Ca²⁺（80、160 mg·L^-1）可缓解Cd²⁺毒害,显著提高板蓝根种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数,促进蛋白质含量的增加,提高SOD、POD、CAT活性,且160　mg·L^-1 Ca²⁺缓解效果最好,缓解能力随Cd²⁺浓度的升高有所下降;高浓度Ca²⁺（320 mg·L^-1）与Cd²⁺作用,反而抑制了板蓝根种子的萌发,幼苗的POD、SOD、CAT活性及蛋白质含量下降。低浓度Ca²⁺可以显著提高板蓝根的抗性,对Cd²⁺毒害起缓解作用,高浓度的Ca²⁺与Cd²⁺对板蓝根种子起协同毒害作用。     

腐殖酸与粘土矿物混合体系对稀土镧、钕吸附特性的研究

为进一步研究土壤固相之间对稀土元素的竞争吸附趋势,将腐殖酸和7种粘土矿物(高岭石、蒙脱石、伊利石、蛭石、绿泥石、凹凸棒石、膨润土)组合成一个相对独立的复合吸附体系,采用振荡平衡法,对稀土镧、钕进行吸附研究,通过ICP检测,对数据进行拟合,结果显示:Langmuir能更好地描述稀土吸附过程,而且经过验证实验得到,在La3+体系中,腐殖酸的吸附量为粘土矿物的3倍,且2∶1型粘土矿物的吸附能力是1∶1型的3.68~5.44倍;在Nd3+体系中,腐殖酸吸附量约为粘土矿物的3.5倍,且2∶1型粘土矿物的吸附能力是1∶1型的3.49~4.74倍;腐殖酸与粘土矿物的吸附竞争趋势为:腐殖酸>蒙脱石>膨润土>蛭石>伊利石>凹凸土>绿泥石>高岭石。     

不同铁营养状态对小金海棠镉吸收的影响

采用非损伤微测技术对不同铁营养状态（正常供铁、缺铁和高铁）下苹果小金海棠（Malus xiaojinensis）水培苗根部镉吸收速率和植株不同部位镉含量进行了测定,并采用半定量RT-PCR研究MxIRT1在不同铁营养状态下的表达变化。结果表明：正常供铁培养条件下,小金海棠根部各区镉吸收速率有明显差异,分生区〉伸长区〉成熟区;缺铁培养条件下,小金海棠植株根部分生区和伸长区镉吸收速率明显增加,成熟区无明显变化,植株地上部和根部镉积累增加;高铁培养条件下,小金海棠植株根部分生区和伸长区镉吸收速率明显降低,成熟区无明显变化,植株地上部和根部镉积累减少。铁转运蛋白编码基因MxIRT1在不同铁营养状态下表达水平存在明显差异,推测铁营养可能通过调控基因MxIRT1的表达影响重金属镉的吸收。     

环境因子对两种纳米金属氧化物在水体中稳定性的影响

以纳米二氧化铈(Nano-Ce O2)及纳米二氧化钛(Nano-Ti O2)为主要实验材料,研究腐植酸(HA)、离子强度(IS)与p H对其在水体中稳定性的影响。结果表明:HA浓度升高(0~5 mg·L-1),两种纳米颗粒在水体中的稳定性均增强,其原因是吸附在纳米颗粒表面的HA使颗粒间产生巨大的空间位阻斥力与静电斥力,从而减弱了颗粒的凝聚;IS增加(1~50 mmol·L-1Na Cl),两种纳米材料稳定性均降低,颗粒凝聚后粒径变大,且HA的存在(5 mg·L-1)能显著减弱IS对其稳定性的影响,其原因是吸附在纳米颗粒表面的HA使颗粒间产生空间位阻斥力及静电斥力且这两种斥力占主导作用。实验p H范围内(6.01~10.02),随着p H的增加,纳米颗粒的稳定性增强,但当本体溶液中存在HA(5 mg·L-1),p H变化对纳米颗粒稳定性几乎不产生影响。此外,计算并运用XDLVO(extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)理论进行预测分析的结果表明,XDLVO理论的预测与实验结果非常吻合。该研究结果有助于深入了解Nano-Ce O2及Nano-Ti O2在水体中的环境行为,并为进一步预测两者的生态环境风险提供理论依据。     

镉对背角无齿蚌鳃和肝脏氧化损伤的影响

为了探明镉(Cd~(2+))对背角无齿蚌(Anodonta woodiana woodiana)鳃和肝脏的氧化损伤,根据Cd~(2+)96 h的半致死浓度,设置了5个处理组(4.22、8.43、16.86、33.72、67.45 mg·L~(-1))和1个空白对照组,分别处理24、48、72、96 h,通过实验测定其鳃与肝脏中过氧化氢(Hydrogen peroxide,H_2O_2)含量、抗超氧阴离子能力(Superoxide anion,O_2~-·)、抑制羟自由基能力(Hydroxyl radical,·OH)及总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)。结果显示,在同一时间,与对照组相比,背角无齿蚌鳃和肝脏中H_2O_2含量整体表现为极显著性升高(P0.01);鳃抑制·OH能力出现极显著性降低(P0.01),肝脏抑制·OH无明显变化;鳃和肝脏抗O_2~-·能力均呈极显著性降低(P0.01);鳃和肝脏T-AOC呈极显著性升高(P0.01)。研究表明,肝脏作为背角无齿蚌的解毒器官,对外源Cd~(2+)的污染较为敏感,可以作为水体中镉污染监测的靶器官;鳃和肝脏抗O_2~-·能力均呈降低趋势,说明O_2~-·可能是镉致使背角无齿蚌氧化损伤的首要因素,可以作为水体镉污染监测的生物指标。     

镉胁迫对甜瓜幼苗叶片叶绿体超微结构及光合色素质量分数的影响

为挖掘甜瓜抗镉种质资源,以野生、薄皮和厚皮甜瓜为试材,幼苗三叶一心时用不同质量浓度(0～100 mg·L^-1)的镉溶液培养3 d后取第2片真叶制片,透射电镜观察叶绿体超微结构;培养7 d后测定光合色素质量分数。结果表明,正常生长条件下,叶绿体紧贴细胞内壁,呈梭形。而随着Cd²⁺质量浓度增加,叶绿体逐渐呈离壁不规则形状,叶绿体膜部分缺失,淀粉粒体积明显变大。Cd²⁺质量浓度最大时,薄皮和厚皮甜瓜叶绿体超微结构受损较重,片层结构排列无序、疏松,叶绿体膜部分裂解;野生甜瓜叶绿体结构相对稳定,淀粉粒体积明显增大,片层结构疏松解体。同等Cd²⁺质量浓度对野生甜瓜叶绿体超微结构的影响最小,厚皮甜瓜叶绿体超微结构损伤最严重。Cd²⁺质量浓度为25 mg·L^-1时,薄皮甜瓜叶片各色素质量分数均高于对照,Cd²⁺质量浓度50 mg·L^-1时,光合色素质量分数低于对照;野生甜瓜和厚皮甜瓜各光合色素质量分数均逐步递减,且厚皮甜瓜降幅最...