经口摄入土壤多溴联苯醚生物可给性变化及影响因素的体外消化模拟

误食土壤是污染物(如多溴联苯醚)人体(主要是儿童)暴露的重要途径,人体消化道内污染物吸收的生物可给性是针对此种暴露方式进行定量风险评估的有效途径之一.本研究采用体外消化实验模拟3种不同有机碳含量的天然土壤中典型多溴联苯醚(BDE-28、BDE-47、BDE-99和BDE-153)在胃和小肠消化液中的释放,验证部分消化释放的多溴联苯醚因消化残留固相表面的再吸附造成低估实际生物可给性,并通过不同水土比的拟合计算予以校正.结果表明,校正后的消化率普遍高于校正前;就不同土样而言,BDE-28、BDE-47、BDE-99和BDE-153在不同初始暴露浓度条件下平均提升比例范围分别为14.3%~42.3%、11.1%~32.1%、4.9%~12.3%和0.0%~7.7%.因此,未经校正的消化率会显著低估PBDEs消化道内的生物可给性,尤其是低溴代组分及PBDEs初始浓度较高或高TOC含量的土样.校正后BDE-28、BDE-47、BDE-99和BDE-153的消化率分别维持在21.9%~54.7%、18.8%~43.1%、13.4%~27.2%和9.3%~19.9%.此外,PBDEs的消化率与其辛醇-水分配系数的对数lg KOW呈显著负相关;而与土壤TOC含量及PBDEs初始暴露浓度的相关性并不显著,尤其是高溴代组分.     

炔雌醇和壬基酚在土壤中的吸附-解吸特征

通过吸附动力学研究和批量平衡试验,以炔雌醇(EE2)和壬基酚(NP)为代表,考察内分泌干扰物在3种不同性质的天然土壤中的吸附-解吸特征.结果表明,双室一级动力学模型比单室一级动力学模型更适合描述EE2、NP在土壤中的动态吸附过程.快吸附过程在吸附初期占据主导地位,之后慢吸附室的相对贡献逐渐增大,直至达到吸附平衡.土壤对NP的吸附速率是EE2的2.0～4.7倍.Freundlich模型和DA模型均能较好地拟合EE2与NP的吸附等温线,但DA模型拟合效果更佳.饱和吸附容量与土壤有机质含量呈显著正相关,EE2的饱和吸附容量(0.85～7.67μg·g-1)明显低于NP(10.47～110.15μg·g-1).吸附自由能计算表明,土壤对EE2和NP的吸附以物理作用为主.此外,3种受试土壤对EE2和NP的解吸附均存在滞后现象,需要预防其潜在的环境风险,其中有机质含量最高、比表面积最大的土样滞后性最明显.     

天然土壤有机质中菲的分配行为

天然土壤吸附不同初始浓度的菲后,提取胡敏酸组分(包括胡敏酸和富里酸),通过计算得到胡敏素组份所吸附的菲,用以研究菲在2种组份中的动态吸附/分配行为,以及初始浓度的影响,并利用Freundlich式进行拟合.结果表明:天然土壤中菲的吸附/分配过程表现出分阶段特征:从最初的快吸附至48 h左右达到转折点,然后进入慢吸附过程.在快吸附至转折点阶段,胡敏酸组分中菲的吸附比例(吸附量与初始量之比)出现先升后降的波动,可归因于初始时段矿物表面吸附、胡敏素竞争吸附的影响.在慢吸附阶段,胡敏酸中菲的吸附比例变化很小,菲初始浓度的影响也不大;而对于胡敏素组份,低初始浓度条件下菲的吸附比例明显大于高初始浓度条件,并呈现逐步增加的趋势,表明胡敏素组份是慢吸附的主要发生域.模型参数拟合结果显示:胡敏酸、全土、胡敏素吸附的非线性程度依次增加,并随时间逐渐加强.在吸附/分配的动力学过程中,胡敏酸和胡敏素分阶段不同的变化特征反映出土壤有机质组分异质性对非线性吸附行为的影响.     

硫酸改性火山石对水中左氧氟沙星的吸附研究

利用硫酸改性火山石对水中左氧氟沙星进行吸附,通过XRD、SEM和FT-IR等手段对吸附剂进行表征,考察了吸附剂投加量、初始pH、共存盐类和吸附时间等因素对吸附效果的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合。结果表明：天然火山石经硫酸改性后孔隙结构更加丰富,抗pH和共存盐类干扰能力较强;当吸附剂投加量为25 g/L、pH为3.0、温度20℃、左氧氟沙星初始浓度为50 mg/L、吸附平衡时间为120 min时,改性火山石对左氧氟沙星吸附去除率可达99.46%;天然和改性火山石的吸附过程符合伪一级和伪二级动力学;在20℃时,Langmuir等温方程式能更好地描述天然火山石对左氧氟沙星的吸附行为,而改性火山石对左氧氟沙星的吸附更符合Freundlich等温吸附模型;吸附过程同时包括物理吸附和化学吸附。     

甲氧苄胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的吸附

以OECD Guideline 106为基础,开展吸附动力学和批平衡实验,研究了磺胺甲恶唑(SMZ)和甲氧苄胺嘧啶(TMP)在土壤中的吸附过程。结果表明,相较于单室一级动力学模型,双室一级动力学模型更能准确的描述SMZ、TMP在土壤中的动态吸附过程。在3种表征吸附的模型中,Freundlich模型和DA模型较好的拟合了SMZ和TMP的吸附等温线,但Freundlich模型拟合效果更佳。对于同一种抗生素,在2种土壤中的吸附容量存在较为显著的差异性,在底泥中的吸附容量要高于包气带。     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb (V)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb（V）在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明：Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb（Ⅴ）的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R²0.988。荒地土对Sb（Ⅴ）的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2.9±0.2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb（Ⅴ）的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb（V）的主要因素。有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb（Ⅴ）初始浓度低的条件下;而在Sb（Ⅴ）初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）的影响不明显。土壤吸附Sb（Ⅴ）的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低（0.01 mmol/L）的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb（V）的动态曲线;初始浓度高（2 mmol/L）的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb（V）的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb（V）的过程。     

萘和菲在黄土上的吸附动力学

研究了萘和菲在天然黄土和阳离子表面活性剂改性黄土上的吸附动力学过程。结果表明,萘和菲在阳离子表面活性剂改性黄土上吸附速率比在天然黄土上的快,同时吸附数据都能很好的符合一级动力学方程;吸附速率与起始浓度、温度及黄土本身的性质有关;萘和菲的吸附速率常数k与温度T成负相关。吸附反应的活化能分别为:-6.196~-1.172kJ/mol和-28.86~-15.70kJ/mol;萘和菲在天然黄土和阳离子改性黄土上的吸附速率由膜扩散和孔扩散过程控制,实验数据可以用扩散动力学方程拟合。本研究为理解多环芳烃在土壤中的迁移规律提供了理论基础,同时有助于理解土壤环境中石油污染物的迁移。     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb(Ⅴ)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb(V)在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明:Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb(Ⅴ)的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R~2≥0. 988。荒地土对Sb(Ⅴ)的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2. 9±0. 2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb(Ⅴ)的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb(V)的主要因素。有机质对土壤吸附Sb(Ⅴ)有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb(Ⅴ)初始浓度低的条件下;而在Sb(Ⅴ)初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb(Ⅴ)的影响不明显。土壤吸附Sb(Ⅴ)的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低(0. 01 mmol/L)的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb(V)的动态曲线;初始浓度高(2 mmol/L)的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb(V)的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb(V)的过程。     

新制和老化微塑料对多溴联苯醚的吸附

以2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)为多溴联苯醚(PBDEs)代表化合物,研究了新制和紫外光照射老化的聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)微塑料对BDE-47的吸附动力学和等温吸附,分析了盐度和溶解性有机质等环境因素对其吸附的影响,采用扫描电镜、 X射线衍线和全反射红外光谱对新制和老化微塑料进行了表征,探讨了新制和老化微塑料对PBDEs的吸附机制.结果表明,新制与老化PE的主要吸附模式为表面吸附和外液膜扩散,新制与老化PS主要受表面吸附影响.Freudlich模型的拟合度最好,表明微塑料对于BDE-47的吸附均表现为多相多层的不均匀吸附过程.BDE-47在新制PE、老化PE、新制PS和老化PS上的平衡吸附量分别为3.72、 3.76、 6.04和3.46 ng·g~(-1).老化PE与新制PE相比,其平衡吸附量没有变化;但老化PS与新制PS相比,平衡吸附量降低了42.38%.外液膜扩散的分配作用是影响PE吸附的主要机制.与新制PS相比,结晶度和表面含氧官能团的增加,导致老化PS平衡吸附量降低.盐度对BDE-47在新制和老化微塑料上的吸附影响不大,但溶解性有机质的存在会降低新制和老化微塑料对BDE-47的吸附.     

滨海旱作盐化潮土铵氮吸附特性研究

苏北滨海地区盐碱性土壤通过耕作措施进行了长期改良,探讨铵氮在该类型土壤中的吸附特性对防控盐碱土区域氮素流失风险具有重要意义。选取苏北平原滨海地区典型盐化潮土,开展了铵氮吸附特性室内模拟研究,描述吸附等温过程,探讨初始浓度和p H的影响,揭示铵氮吸附的动力学和热力学特征。结果表明:铵氮平衡吸附变化满足Langmuir吸附等温式,以单分子层电性吸附模式为主;吸附过程符合Elovich方程;溶液初始浓度越大、p H越高、温度越低,铵氮吸附量越大,但吸附速率降低;热力学参数估算显示该吸附是放热过程,初始浓度增加,吸附需克服的能垒越高。     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper(Ⅱ) from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper (Ⅱ) biosorption properties of M.spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper(Ⅱ) biosorption was fast and equilibrium was attaine1 within 35 min at initial copper(Ⅱ) concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper(Ⅱ) sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper(Ⅱ) from aqueous solutions.     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper（ Ⅱ ） from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper（ Ⅱ ） biosorption properties of M. spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper（ Ⅱ ） biosorption was fast and equilibrium was attained within 35 min at initial copper（ Ⅱ ） concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper（ Ⅱ ） sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper（ Ⅱ ） from aqueous solutions.     

溶解性有机质对铁铝土吸附2,4-D的影响

以动力学吸附和等温吸附实验研究了2,4-D在铁铝土中的吸附特征,并比较了不同亲/疏水性溶解性有机质（DOM）对此的影响.结果表明：2,4-D在铁铝土中的动力学吸附符合伪一级动力学方程,等温吸附符合Henry,Freundlich方程,是一个物理作用主导的,自发的,放热的非均质吸附过程.吸附系数K_d为0.61~2.02L/kg,是一种难吸附有机污染物,对地下水存在环境风险.吸附量受土壤pH值影响显著,与土壤中矿物含量,粘粒组成等也密切相关.DOM共存条件下,高疏水性DOM,中疏水性DOM抑制了2,4-D在铁铝土的吸附,使K_d值下降10.7%~58.8%.低疏水性DOM对铁铝土吸附2,4-D作用不明显.DOM对铁铝土吸附2,4-D的作用效应与土壤理化性质和DOM性质密切相关.土壤矿物组分越多,粘粒含量越高,堵孔效应越大.DOM疏水性越大,对2,4-D吸附作用的增溶作用,堵孔作用也越大,其中HOA,HON是关键组分.     

Selective sorption of perfluorooctane sulfonate on molecularly imprinted polymer adsorbents

Perfluorooctane sulfonate (PFOS), as a potential persistent organic pollutant, has been widely detected in water environments, and has become a great concern in recent years. PFOS is very stable and difficult to decompose using conventional techniques. Sorption may be an attractive method to remove it from water. In this study, the molecularly imprinted polymer (MIP) adsorbents were prepared through the polymerization of 4-vinylpyridine under different preparation conditions in order to remove perfluorooctane sulfonate (PFOS) from water. The MIP adsorbents using perfluorooctanoic acid (PFOA) as the template had good imprinting effects and could selectively remove PFOS from aqueous solution. The sorption behaviors including sorption kinetics, isotherms, and effect of pH, salt, and competitive anions were investigated. Experimental results showed that the sorption of PFOS on the MIP adsorbents was very fast, pH-dependent, and highly selective. The achieved fast sorption equilibrium within 1 h was attributed to the surface sorption on the fine adsorbents. The sorption isotherms showed that the sorption selectivity of PFOS on the MIP adsorbents decreased at high PFOS concentrations, which may be due to the double-layer sorption and the formation of PFOS micelles on the sorbent surface. The sorption of PFOS on the MIP adsorbents was mainly dominated by the electrostatic interaction between the protonated vinylpyridine on the adsorbent surface and the anionic PFOS. The prepared MIP adsorbents can potentially be applied in water and wastewater treatment for selective removal of PFOS.     

Enzymatic oxidation of aqueous pentachlorophenol

The influence of the nonionic surfactant Tween 80 on pentachlorophenol （PCP） oxidation catalyzed by horseradish peroxidase was studied. The surfactant was tested at concentrations below and above its critical micelle concentration （CMC）. Enhancement of PCP removal was observed at sub-CMCs. The presence of Tween 80 in the reaction mixture reduced enzyme inactivation which occurred through a combination of free radical attack and sorption by precipitated products. A simple first-order model was able to simulate time profiles for enzyme inactivation in the presence or absence of Tween 80. At supra-CMCs, the surfactant caused noticeable reductions in PCP removal, presumably through micelle partitioning of PCP which precluded the hydrophobic PCP molecule from interacting with the enzyme.     

无机-有机柱撑蒙脱石吸附对硝基苯酚的热力学与动力学特征研究

研究了无机-有机柱撑蒙脱石吸附对硝基苯酚的热力学特征,Freundlich和Langmuir等温方程都能较好地描述吸附曲线,所以其吸附机理主要以表面吸附为主;在对硝基苯酚的平衡吸附过程中,焓变ΔH绝对值小于30KJ/mol,表明吸附过程中可能同时存在疏水键力、偶极间力、氢键力、范德华力的作用。比较研究了对硝基苯酚在无机-有机柱撑蒙脱石上吸附的四种动力学模型,在吸附进行前30min,一级动力学方程最为理想,根据其相关系数可以求得各实验温度下的表观吸附速率常数Kd和吸附活化能Ea。     

长江中下游平原三个湖泊表层沉积物对磷的吸附特征

以长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物(0～1cm)为对象,研究了不同沉积物对湖水中磷的吸附特性,并探讨了沉积物表面特性和化学组分等因素对磷的吸附行为的影响.结果表明:表层沉积物对磷的吸附作用主要发生在快吸附过程的前1～2h之内;湖泊表层沉积物对磷的吸附基本符合修正后的Langmuir型等温方程,不同采样点的表层沉积物中本底磷吸附量(QNAP)以及磷饱和吸附量(Qmax)差别显著,与采样点所处环境条件有很大关系.同时,沉积物的饱和吸附量与比表面积、活性铁、铝含量和有机质含量有较好的正相关性,相关系数分别为0 92,0 98,0 78和0 96;活性铁、铝含量与有机质含量之间也有较好的正相关性;颗粒物Zeta电位在一定程度上影响沉积物对磷的吸附能力.     

硝基苯和西维因在活性炭上的吸附效果及动力学研究

测定分析了活性炭的孔隙结构、表面性质及化学组成,研究了硝基苯和西维因在活性炭上吸附的等温线及动力学特征,结果表明Polanyi-Manes模型和二级动力学方程具有较高的拟合相关系数,说明吸附可能是以色散力为主的多过程复杂反应,活性炭对西维因的吸附容量及吸附速率略小于硝基苯,快速吸附过程与慢速吸附过程的差距较为明显,说明吸附质分子大小和吸附剂孔隙结构是影响吸附的重要因素;溶液Na+浓度对吸附的影响很小,可能由于介质离子强度对分子间色散力的影响较小.