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。     

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。     

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。     

蔬菜对重金属的积累差异及低积累蔬菜的研究进展

从种间差异、种内差异和器官分布等方面总结了蔬菜对重金属的积累差异,对低积累蔬菜的筛选标准、筛选方法和目前筛选到的品种进行了归纳,分析了不同蔬菜品种积累重金属存在差异的机制,为低积累蔬菜的安全生产和研究提供了较为系统的参考资料。     

不同高粱品种对土壤重金属Cd的积累差异

本研究通过探讨高粱不同组织对土壤重金属镉（Cd）的积累差异,筛选出适宜在镉污染土壤的治理与修复中兼具能源和粮食作物优势的品种,为重金属Cd污染地区的环境修复和作物种植提供理论依据。试验选择辽糯11、汾酒梁1号、川糯梁2号、衡糯9号、晋杂22、辽杂82共6个品种,研究不同品种根、茎、叶、穗4个组织对重金属Cd的积累差异。试验结果表明,不同品种高粱农艺性状和Cd富集能力存在显著性差异,高粱根、茎、叶中的Cd含量总体大于穗中的Cd含量。辽杂82的根、茎和叶对Cd的吸收均高于其他品种,富集系数最高,生物量大,相较其他品种更具重金属污染植物修复的优势。     

重金属存在下微塑料对环丙沙星的吸附特征及机制研究

为了揭示微塑料在重金属与抗生素共存体系中的吸附特征,以聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)为典型微塑料,以环丙沙星(CIP)作为目标抗生素,以Cu、Cd为重金属代表,通过批量吸附试验研究了重金属存在下微塑料对CIP的吸附行为及机理。结果表明:PA和PVC两种微塑料对CIP的吸附同时符合Langmuir方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合得到的CIP对PA和PVC的最大吸附量分别为1.846 mg·g~(-1)和1.862 mg·g~(-1)。不同pH下两种微塑料对CIP的吸附呈现先增加再降低的趋势,pH为6时吸附量达到最大。重金属Cu、Cd存在下的吸附等温线更符合Langmuir方程,Cu的存在显著促进了微塑料对CIP的吸附,而Cd的存在抑制了微塑料对CIP的吸附,Cu、Cd没有改变吸附量随pH变化的趋势。PVC对CIP的吸附以物理吸附为主,PA吸附CIP的机制包括酰胺基与羰基间氢键的产生,此外静电相互作用、极性作用也是两种微塑料吸附CIP的重要机制。研究表明,重金属Cu、Cd存在下,可以改变微塑料对CIP的吸附量,但不会对PA、PVC吸附CIP的机制产生影响。     

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.     

污染土壤中重金属Cr吸附菌株的筛选与鉴定

以Cr污染土壤为菌源样品,富集培养与菌株分离后,采用二苯碳酰二肼分光光度法从中筛选Cr吸附菌株,共筛选分离出4株高效吸附重金属Cr的细菌菌株。通过形态观察、生理生化试验对4株菌株进行了种属鉴定,初步鉴定4株菌株均为芽孢杆菌(Bacillus)。     

11种农作物对重金属的吸收差异

为受重金属污染耕地的安全利用提供科学依据,在受重金属污染的地块进行田间试验,探索水稻、四季豆、白菜、西红柿、茄子、南瓜、缸豆、高粱、黄瓜、黄豆、糯玉米11种农作物对重金属的吸收差异。结果表明：不同农作物对不同重金属元素吸收不同。在土壤重金属Cd和Hg超过风险筛选值,Cr、As、Pb含量低于风险筛选值的地块,除水稻和茄子的Cd超过限量值外,其余作物中的Cr、As、Cd、Hg、Pb含量均未超过限量值。11种农作物均未检出Hg;11种农作物中的Cr含量为水稻>白菜>高粱>黄豆>豇豆,其余农作物中均未检出;As含量,除南瓜、黄豆和糯玉米未检出外,其余农作物的As含量为水稻>白菜>豇豆>四季豆>西红柿=黄瓜>高粱>茄子;Pb含量为白菜>水稻>高粱>黄瓜,其余农作物中均未检出;Cd含量,水稻和茄子中的Cd含量超过国家标准限值,除南瓜未检出外,其余农作物中的Cd含量为水稻>白菜=茄子>黄豆>四季豆>豇豆>糯玉米>黄瓜>高粱。     

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。     

不同黄、红麻对土壤重金属的积累和分布特性研究

通过研究不同黄、红麻品种对土壤重金属吸收和富集的特性,了解其生长耐受性及植株各器官对重金属Zn、Cd、As、Pb的积累和分布特性。结果表明:随着植株的生长,黄、红麻各器官对Zn的积累分布较均匀;As的积累呈不断上升趋势,根>叶(籽粒)>茎秆;Cd的积累呈不断下降趋势,根>叶(籽粒)>茎秆;Pb的积累有增有降,根>茎秆>叶(籽粒);在土壤重金属胁迫下耐受性较好的黄、红麻品种有红麻09-1、09-3、09-5和黄麻09-2、09-3、09-5。     

玉米秸秆生物炭对溶液体系中不同重金属离子的吸附特性

为探究在废水处理中针对不同重金属吸附特征选择合适的生物炭修复方案,以玉米秸秆为原料,在300和500℃下热裂解得到2种生物炭,通过试验模拟研究生物炭在单组分溶液体系和多种重金属离子的混合溶液体系中,对不同重金属离子的吸附能力,并用等温吸附模型对试验结果进行拟合。研究结果表明:1)对于同种重金属而言,500℃下得到的生物炭的吸附能力更强;2)对于同种吸附材料,单组分与多种重金属离子的混合溶液中对重金属离子饱和吸附量的顺序均为:Ni ~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)Cu~(2+);3)但在多种重金属离子的混合溶液体系中金属离子浓度较高条件下,离子之间的相互作用影响生物炭吸附能力;同时Cu~(2+)和Pb~(2+)2种离子具有较高的吸附量,竞争力更强。     

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。     

牧草不同种植模式对重金属去除及土壤性质的影响

为改善重金属复合污染土壤的微生物环境,进而提高污染土壤的肥力,以皇竹草(Pennisetumsinese)和黑麦草(Lolium perenne)为试验材料,采用单作和间作模式,研究两种不同种植模式下牧草对重金属复合污染去除和富集以及土壤酶活性和微生物数量变化。结果表明,在处理1和处理2复合污染土壤中,间作模式处理下皇竹草和黑麦草Pb、Cd、Cu和Zn富集系数均极显著地高于单作模式。与种植牧草前相比,单作皇竹草处理1和处理2土壤的Pb、Cd、Cu和Zn含量分别降低了49.59%、87.80%、67.48%和73.55%,56.07%、88.73%、63.75%和72.25%,单作黑麦草处理1和处理2土壤重金属含量分别减少了51.45%、87.20%、55.44%和70.95%,55.45%、88.99%、48.83%和70.37%,间作皇竹草和黑麦草处理1和处理2土壤重金属含量分别下降了58.35%、92.29%、81.31%和90.69%,65.44%、93.25%、79.29%和89.60%。在处理1复合污染的土壤上,与种植牧草前相比,单作皇竹草土壤的蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和纤...     

丝瓜络固定生物氧化锰吸附重金属离子

为了考察丝瓜络固定生物氧化锰对不同重金属离子的吸附特性,本研究将锰氧化芽孢杆菌Bacillus cereus CP133固定于经过NaOH预处理的丝瓜络表面并合成生物氧化锰,制备复合生物吸附剂LIBMOs;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析LIBMOs的表面性质;考察LIBMOs对重金属离Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附特性。结果表明,NaOH预处理改善了丝瓜络的表面性质,提高了亲水性,使其能够高效地固定Bacillus cereus CP133和生物氧化锰微粒。NaOH预处理丝瓜络固定生物氧化锰的比例明显高于未经处理的天然丝瓜络,14 d后生物氧化锰固定化比例分别为79.66%和49.39%;采用Langmuir和Freundlich模型对LIBMOs吸附重金属离子的等温吸附实验数据进行拟合的结果表明,Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附行为同时符合Langmuir和Freundlich模型(R2 0.95),但Langmuir模型能更好地拟合LIBMOs对4种重金属离子的吸附行为(R2 0.98)。LIBMOs对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)理论饱和吸附量(LIBMOs 2.0 g?L~(-1), pH 6.0和25℃时)分别为0.81、0.68、0.51 mmol?g-1和0.41 mmol?g-1。采用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附动力学实验数据进行拟合,4种重金属离子的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型(R20.95)。以上结果表明,用丝瓜络制备的LIBMOs可作为处理重金属废水的吸附剂。     

不同钝化剂对猪粪堆肥处理重金属形态转化的影响

采用室外模拟堆肥试验,研究了4种重金属钝化剂（A：2．5％沸石＋2．5％粉煤灰;B：2．5％沸E＋5．0％磷矿粉;C：2．5％沸石＋2．5％钙镁磷肥;D：2．5％沸石）与CK（不添加钝化剂）处理对猪粪堆肥中Cu、Pb、Zn形态转化的影响．结果表明,堆肥处理促进猪粪中重金属Cu、Pb、Zn由活性高的可交换态向活性低的残渣态转化;堆肥中添加钝化剂沸石、粉煤灰、磷矿粉、钙镁磷肥,能提高堆肥对重金属Cu、Pb、Zn的钝化能力;处理A和B对可交换态重金属Cu、Pb和Zn的钝化效果均在80％以上,与对照差异显著．     

纤维素基吸附材料除污工艺及吸附模型研究进展

纤维素基吸附材料因其具有原料种类丰富、来源广泛、价格低廉和可循环再生等优点,在重金属和有机废水处理领域中越来越受到广泛的关注。本文以纤维素基吸附材料为对象,重点从吸附工艺及吸附模型等方面综述了其在重金属和有机污染物去除方面的研究进展,揭示了吸附工艺、吸附模型、吸附机理、吸附性能之间的内在逻辑关系。最后,总结了纤维素基吸附材料在重金属和有机废水处理领域存在的一些问题并对其应用作出了展望。     

基于农田土壤重金属污染风险筛选值的畜禽粪污农田承载力估算

针对有机肥施用中,畜禽粪便中重金属造成农田土壤污染的问题,对重金属在养殖业-种植业生产系统中的流动过程进行分析,建立基于农田土壤重金属污染风险筛选值的畜禽粪污农田承载力估算模型,以黑龙江农垦和新疆生产建设兵团的养殖业-种植业生产系统为研究对象,计算获得相应的畜禽粪污农田承载力.结果表明:1)在水稻、玉米和大豆种植情况下...