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。     

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。     

不同土壤环境因素对微塑料吸附四环素的影响

为探究不同土壤环境因素对于微塑料吸附抗生素的影响,选用三种常见的微塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA),以四环素(TC)代表抗生素,通过批平衡试验来研究微塑料对TC的吸附行为和机理。研究发现,3种微塑料对TC的等温吸附方程均可用Langmuir方程进行拟合,其吸附能力为PEPSPA,最大吸附量分别为0.154、0.086、0.075 mg·g~(-1)。在中性条件下PE对TC的吸附量达到最大,pH对PA吸附TC影响较小,而PS在酸性条件下对TC的吸附量最大,且随着pH增加吸附量逐渐降低。不同浓度的Ca~(2+)和Mg~(2+)会影响微塑料对TC的吸附,且随着浓度的增加,吸附量逐渐降低。富里酸的存在抑制了TC在PE上的吸附,但低浓度的富里酸(1 mg·L~(-1))会促进PA和PS吸附TC。结果表明,不同微塑料对TC的吸附存在显著差异,且不同土壤环境因素明显影响了微塑料对TC的吸附行为,该结果为进一步研究和评估微塑料在土壤环境中的吸附行为奠定了基础。     

老化微塑料对左氧氟沙星吸附行为的影响

为了探究老化前后可降解微塑料与水环境中抗生素的吸附机制,选取可降解微塑料聚丁二酸丁二醇酯（poly butylene succinate,PBS）和左氧氟沙星（levofloxacin,LEV）在水溶液中进行吸附,并考察了pH值和盐度对吸附容量的影响。结果表明,紫外光照老化使PBS表面产生大量褶皱和孔隙,结晶度减少,含氧官能团增多,未老化PBS对LEV吸附动力学与准一级动力学模型相吻合,而老化PBS更加符合准二级动力学模型且都于24 h内达到吸附平衡。老化后PBS为多层吸附并增强了对LEV的吸附能力,其中老化PBS和未老化PBS对LEV的平衡吸附量分别为5.32和3.70 mg·g^-1。pH值和盐度对PBS吸附LEV的影响显著,其中pH值为7时吸附量最大,而盐度的增加会减少PBS对LEV的吸附。研究结果可为评价可降解微塑料在环境中的老化过程对抗生素的吸附行为提供了参考。     

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。     

我国农田土壤微塑料和重金属污染现状与研究展望

土壤是人类社会发展的重要战略资源，健康的农田土壤不仅是食品安全的基本要求，也是人类健康的根本保障。目前关于农田土壤中微塑料的研究尚处于起步阶段，由于缺乏统一的检测标准，关于农田土壤微塑料丰度的报道差异较大。我国农田土壤重金属含量总体上呈现明显的南高北低、西高东低的分布规律，与微塑料污染有一定的耦合关系。微塑料对重金属的吸附可使其产生富集效应，可能增加其生物有效性和毒性。重金属被吸附后可随着微塑料进行迁移转化，通过解吸作用向环境中释放，造成更大范围的污染。由于农田土壤受人类活动影响较大，微塑料和重金属在土壤中的迁移、转化规律及耦合后的毒性效应需要进一步探究。本文对我国农田土壤中微塑料和重金属的污染现状、分布和迁移规律及两者的作用关系进行综述，并对未来的研究方向做了展望，为农田土壤中微塑料和重金属污染防控提供一定参考。     

土壤中微塑料和重金属的复合污染：原理及过程

土壤中的微塑料能够与重金属污染物结合形成复合污染,从而改变单一污染物的环境行为和毒性效应,对土壤生态系统造成严重危害。目前人们对微塑料和重金属的复合毒性效应及其形成原理、污染过程的了解还十分有限,本文综述了土壤环境中微塑料和重金属的复合环境行为,讨论了微塑料对重金属的吸附解吸原理和过程,梳理了土壤环境中微塑料和重金属的迁移和转化,总结了有关二者复合毒性效应的最新研究进展,最后对未来相关工作提出展望,以期为微塑料和重金属的复合毒性研究提供参考。     

钝化剂对重金属的吸附及其吸附机理的研究

试验探讨了静态条件下沸石和草炭对重金属离子的吸附特性和吸附热力学性质。结果表明,重金属钝化剂沸石和草炭中加入重金属溶液(Cu2+、Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+)的浓度越大,钝化剂对重金属离子的吸附量越多;不同钝化剂对重金属离子的吸附能力略有不同,草炭>沸石;草炭对重金属的吸附亲和力顺序为Zn2+>Mn2+>Cu2+>Cd2+>Pb2+;沸石的为Zn2+>Cu2+>Mn2+>Cd2+>Pb2+;两种钝化剂对重金属的吸附等温线与Freundlich和Temkin方程均有较好的拟合性,Langmuir方程不适宜描述两种钝化剂对重金属的等温吸附过程,其等温线符合Freundlich吸附等温模型。     

开封某农田土壤重金属和微塑料空间分布及生态风险

为研究典型农田土壤重金属和微塑料污染状况和空间分布,选取河南省开封市某典型农田为研究区域,对土壤重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb)和微塑料含量进行测定,采用克里金插值法对研究区域土壤重金属和微塑料污染状况进行空间分析,并利用内梅罗(Nemerow)综合污染指数法和污染负荷指数法对研究区域农田土壤重金属和微塑料污染进行评价。结果表明：研究区域土壤中存在不同程度的重金属和微塑料污染,其重金属污染Nemerow指数为2.51,处于中度污染水平;重金属-微塑料复合污染Nemerow指数平均值为2.62,处于中度污染水平。污染负荷指数法表明,研究区土壤已开始受到重金属和微塑料的污染,其重金属污染负荷指数为1.32,处于轻度污染水平;重金属-微塑料复合污染综合污染负荷指数为1.26,处于轻度污染水平。此外,土壤Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的含量均值分别为49.24,28.29,29.67,68.69,0.29,22.28 mg·kg^-1,分别是河南省土壤元素背景值的0.92,1.14,1.39,1.06,3.22,1.55倍,这表明开封典型农田土壤中的Cd和P...     

藻类对重金属生物吸附的研究

首先介绍了藻类的预处理方法,分析藻类吸附重金属的影响因素,然后进行了藻类作为生物吸附剂的热力学研究,阐述了藻类对重金属的吸附机理及微生物固定化技术,最后预测了藻类作为重金属生物吸附技术的发展趋势和应用前景.     

生物炭老化及其对重金属吸附固定的影响研究进展

生物炭是生物质在限氧条件下通过高温热解得到的富碳固体,其丰富的含氧官能团、较大的比表面积、高度的芳香性结构等特性,使得生物炭对重金属具有很好的固定作用,因此,生物炭在重金属污染土壤的修复方面具有良好的前景。目前关于生物炭的研究大多集中在新制备的生物炭对重金属污染土壤的短期修复,但生物炭进入土壤后,随着时间的推移,会受到各种地球自然力的作用,逐渐发生老化,老化过程会对生物炭的物理化学性质和吸附性能产生不可忽视的影响。本文系统性地综述了国内外生物炭老化方法以及老化处理对生物炭理化性质、重金属吸附性能和生物有效性的影响等方面的研究进展,阐明当前生物炭老化研究现状,并对未来生物炭老化研究的发展方向提出建议,以期为重金属污染土壤的长期修复提供理论支撑。     

磁性生物炭合成及其对重金属吸附机制的研究进展

磁性生物炭（Magnetic biochar,MBC）因其磁分离能力和广阔应用前景而受到研究者广泛关注。MBC中碳基结构特征（如形貌、比表面积、官能团等）和铁氧化物形态及分布受多因素影响,如原料来源、热解温度、合成方法等。然而,MBC特性与合成条件的关联性以及MBC对重金属的吸附机制有待进一步研究。本文通过阐述合成条件对MBC特性的影响及其吸附重金属机制,提出关于未来MBC吸附重金属研究的一些科学问题,这将为认识MBC的环境效应提供重要的基础信息。     

重金属对植物毒害机理的研究进展

重金属对植物体的毒害在国内外已经有大量的研究,研究重金属对植物的毒害机理可以为减轻重金属对植物体的毒害,规避重金属风险提供理论依据。本文就重金属对植物细胞分裂、细胞超微结构、细胞膜、光合作用、呼吸作用以及酶活性等方面作一简要综述。     

两种重金属元素在菜园土中的吸附与解吸特性研究

通过对2种重金属元素(Cu、Zn)在菜园土中的吸附与解吸特性的比较研究,结果表明:土壤对铜的吸附能力大于锌,由Langmuir方程计算得到的Cu、Zn的最大吸附量(Xm)分别为1667 mg/kg、1112 mg/kg:土壤吸附态铜、锌的量与其解吸量之间呈现出显著的线性相关,土壤吸附态锌的解吸收率可达8.1%~17.8%,而土壤吸附态铜的最大解吸率小于5%,可见,土壤对铜的固定能力强于锌。     

生物炭老化及其对重金属吸附的影响机制

生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用,进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象,致使生物炭特性发生改变。本文综述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响,以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC含量增加会促进其对重金属的吸附;而比表面积和pH的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。     

巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能初探

【目的】探讨巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能,为农业秸秆的资源化利用及污水治理提供理论依据。【方法】以化学改性的方法,制备出吸附剂巯基改性玉米秸秆粉,并以未改性的玉米秸秆粉为对照,通过批试验探讨巯基改性玉米秸秆粉对水溶液中重金属离子(Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Hg²⁺)的吸附性能。【结果】改性玉米秸秆中含有9.8 g/kg的巯基。未改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附率不足5%,而经巯基改性后可达97%以上。巯基改性玉米秸秆粉在pH 5～7时对Hg²⁺的吸附量达到稳定,对水体中除Pb²⁺以外的其余重金属离子吸附能力达到最大时的pH为6～9。随着重金属离子质量浓度的增加,巯基改性玉米秸秆粉吸附量呈先迅速增加后趋于稳定的变化趋势,该吸附过程可用Langmuir模型描述,吸附机理可能为络合作用主导的吸附过程。【结论】巯基改性玉米秸秆粉是对水体重金属离子具有较好吸附能力的潜在吸附剂。     

猪粪中重金属元素含量及其变化特征分析

为研究猪粪中重金属含量及其变化特征,以天津市某猪场为例,连续4年开展猪粪中7种主要重金属的定位监测,分析猪粪中重金属元素含量及其季节性和周年性变化规律。结果表明：猪粪中重金属种类以锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）为主,平均含量分别为（1 192.37±153.33）、（188.67±40.53） mg·kg^-1和（83.76±58.79） mg·kg^-1,铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）和汞（Hg）含量相对较低,平均含量分别为（4.51±2.57）、（0.98±0.75）、（0.22±0.04） mg·kg^-1和（0.021±0.004） mg·kg^-1。猪粪中主要重金属含量在不同年份、不同季节均表现出一定的差异性： Zn含量的年度差异在秋季最小、冬季最大;Cu含量年度差异在春季最小、夏季最大;Cr含量年度差异在秋季最小、夏季最大;Pb含量年度差异在冬季最小、夏季最大;Cd含量年度差异在夏季最小、秋季最大;不同季节As和Hg含量的年度差异均表现明显,且在冬季差异最大。研究表明,猪粪中重金属含量受季节、生长阶段、饲料配比以及防病抗病等因素的影响,应从源头严格控制饲料添加剂的用量,确保猪粪的高效资源化利用和粪肥的农田安全利用。     

猪粪沼渣水热炭中重金属浸出特征研究

水热炭化(HTC)是处理沼渣等高含水率废弃物的有效途径,为明确猪粪沼渣(M-R)经HTC后其中重金属的浸出特征,以190℃和250℃制备的猪粪沼渣水热炭(M-190、M-250)为研究对象,探讨其中Zn、Cu、As、Pb和Cd的总量及其在不同pH条件下的浸出特征。结果表明:M-190、M-250与M-R相比,Zn分别增加4.12%、18.99%,Cu分别增加7.00%、14.00%,As分别增加26.57%、289.70%,但Pb和Cd的总量经HTC后有所降低。猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量显著(P0.001)低于M-R,且M-250显著(P0.001)低于M-190,其中M-250中溶解态Zn、Cu、Pb和Cd的含量较M-190降低了50.99%、95.50%、66.47%、100.00%。pH值为2时,水热炭中重金属浸出量最大,但随着pH的增加浸出量急剧下降,当pH在4~10范围内时,各重金属浸出量维持在相近水平。研究表明,HTC对M-R中的Zn、Cu和As有浓缩作用,适当提高HTC温度可降低猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量。此研究不仅有利于猪粪沼渣水热炭的安全性评价,而且HTC技术为粪污的无害化处理提供有效途径。     

猪场粪污中典型重金属和抗生素的去除及农用风险评估

为了解规模化猪场粪污中重金属和抗生素的残留水平,选取山东省某规模化养猪场,采集不同处理阶段废水(暂存池、初沉池、二沉池、终沉池和氧化塘)和好氧反应器进出料,采用原子吸收法/电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)及超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS-MS)分别对6种主要重金属(Cu、Zn、As、Cd、Cr、Pb)和6种典型抗生素(土霉素、金霉素、强力霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑)进行测定,并采用内梅罗污染指数法和生态风险商值对氧化塘出水和堆肥产品中重金属或抗生素进行生态风险评估。结果表明:6种重金属和6种抗生素在废水和堆肥产品中均有检出,废水中重金属主要为Cu和Zn,最高浓度分别为15042.5μg·L^-1和20890.3μg·L^-1;主要残留抗生素为土霉素、金霉素和强力霉素,其中土霉素最高浓度可达234.1μg·L^-1。猪场废水处理工艺中"固液分离+UASB+多级A/O+氧化塘"组合工段能有效去除重金属和抗生素,重金属的去除率为74.8%~99.7%(Pb除外),抗生素的去除率为39.4%~99.8%,其出水水质满足《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)。猪粪中抗生素在好氧反应器堆肥过程中的降解率为49.8%~90.9%;好氧堆肥产品中Pb、Zn含量超过了我国《有机肥料》(NY 525—2012)或《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284—2018)。研究表明,强力霉素和土霉素为氧化塘出水中主要的高风险污染物,排入环境会造成一定的生态风险,需要采取减量等消减措施;Pb、Zn是堆肥产品中主要的污染物,直接施用农田会带来潜在风险。     

中轻度重金属污染农田土壤的时空特征及改良

为研究农田土壤重金属与速效养分的时空特征以及氮磷增效剂对农田土壤重金属的影响,本试验以受中、轻度污染的酸性棕壤和典型潮土为研究对象,采用田间试验、盆栽试验与室内分析相结合的方法进行研究。结果表明：农田土壤中Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属元素含量在0~20 cm土层显著高于深层土壤;棕壤0~20 cm土层Cd含量超标204%,潮土0~20 cm土层Cd、Zn含量分别超标104%、419%;农田土壤0~20 cm土层重金属有效态含量占比高于深层土壤,棕壤中重金属有效态含量占比高于潮土。棕壤0~20 cm土层全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量均显著高于深层土壤,且随土壤深度增加呈逐渐减小趋势,而潮土中仅全氮、碱解氮和有效磷含量显著高于深层土壤;农田土壤速效养分随时间波动变化,其中硝态氮和铵态氮波动幅度最大,最大变异系数分别为44.1%和47.3%。受污染农田土壤的小麦植株体内Cd、Pb、Cu主要积累在叶片,Zn主要积累在籽粒;不同重金属元素从小麦茎、叶向籽粒的迁移程度差异较大,其中Cd迁移率最小,Zn迁移率最大。氮磷增效剂能显著减少棕壤中重金属有效态含量,底肥+氢醌+双氰胺+生物炭处理的有效态Cd、Cu、Pb、Zn含量较对照（仅加底肥,不加氮磷增效剂）处理分别显著降低24.7%、19.5%、23.7%、18.1%,而在潮土中施用效果不明显。研究表明,农田土壤重金属与土壤养分之间存在一定的相关性,且在土壤垂直分布上大体一致,土壤类型是氮磷增效剂对重金属有效态产生不同影响的重要因素。