海洋污染及其防治

X55 200400910 羟基游离基杀死压载水中微生物研究/白敏冬…(大连海事大学环境工程研究所)∥海洋与湖沼/ 中国海洋湖沼学会.-2003,34(5).-484-488 环图P-8 利用介质阻挡强电离放电的方法,将空气中的O2和海水中H2O电离离解成OH等氧化自由基,溶于海水中形成高浓度羟基药剂。羟基致死压载水中入侵的细菌,微藻生物的反应属于游离     

羟基自由基致死船舶压载水海洋有害生物研究

利用大气压强电场电离放电的物理方法,将空气中的O2和海水中H2O(气态)电离、离解生成羟基自由基(.OH)等氧活性粒子,溶于部分压载水中形成高浓度羟基溶液,再注入到输运压载水的主管路中,实现在输送压载水的过程中快速致死海洋有害生物和病原体.在10 t.h-1的船舶压载水处理实验系统中,进行了.OH致死浮游生物和细菌的实验,.OH浓度为0.65mg.L-1时,致死率达100%,达到《国际公约》压载水排放标准.同时选用牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)、小新月菱形藻(Nitzschia closterium)进行.OH致死生物形态学研究,在显微镜下观察到.OH严重地损害了细胞壁、细胞膜、胞内物质等的重要组成和功能物质.     

强氧化自由基杀灭压载水微生物的模拟试验研究

在强电离电场作用下,H2O、O2分子发生电离、分解电离和电荷交换反应,在分子层次上加工成高浓度羟基溶液。试验是在每小时处理2t压载水的试验系统进行的。把羟基溶液加入压载水输送管道内,仅距加入点4m长度地方取样检测,当压载水的羟基比值浓度达到0 63mg/L时,原生动物、单胞藻、细菌浓度分别从4 4×104/mL、6 0×104/mL、1 9×105/mL均减少到低于检测方法的最低限;剩余羟基药剂分解成H2O、O2等。从试验数据表明,羟基溶液是治理压载水有效、廉价、无残留物的创新方法。     

羟基药剂杀灭压载水单胞生物研究

当前尚无一种有效的治理压载水外来入侵有害生物的方法。羟基氧化电位高达 2 80V ,它与压载水中入侵的有害细菌、微藻生物的反应属于游离基反应 ,致死微生物的反应速度极快 ,在压载水外排 (或输入 )过程中就可致死入侵微生物 ,致死微生物的羟基阈值为 0 7mg/L。羟基对入侵微生物具有广谱致死特性 ,它是杀灭微生物的绿色理想药剂 ,不存在药剂长期污染等问题     

海洋污染及其防治

X55200502135强电离先进氧化OH·治理赤潮试验/白敏冬(大连海事大学环境工程研究所)…∥应用与环境生物学报/中科院成都生物研究所.-2004,10(5).-626~630环图X-27采用强电场电离H2O、O2方法,在分子层次上加工成高浓度OH·溶液,喷洒在有赤潮生物的海面上,当海水的羟基比值浓度达到0.68mg/L时,致死洛氏角刺藻(Chaetoceros lorenzianus)等29种赤潮生物效率达到99.89%,致死细菌、弧菌效率达到100%,致死膝沟藻孢子、多甲藻孢子效率达到100%;赤潮生物叶绿素a含量低于检测方法低限值;剩余OH·分解成H2O、O2;尸体将分解成CO2、H2O和微量无机…     

羟基致死船舶压载水微生物的生化影响研究

试验表明羟基比值浓度达到0．63mg／L左右时，足以杀死压载水微生物。在此浓度下也会引起微生物的糖、脂质、蛋白质、核酸、酶等发生强烈的化学反应。脂质过氧化物含量上升为原来的3倍；总蛋白质减少了33．4％；核酸中RNA、DNA分别减少了46．9％、77．0％；葡萄糖却增加了1倍，羟基破坏了多糖，使之降解为单糖；过氧化物酶含量减少了21．9％；超氧化物歧化酶减少了54．2％；分离微生物后海水中过氧化氢酶、超氧化物歧化酶分别减少了83．1％、33．2％，上述生化试验资料清楚表明了羟基对微生物三大基本分子(核酸、蛋白质、葡萄糖)、抗氧化酶系(过氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶)以及脂质均有强烈的破坏作用，这也是致死压载水微生物的主要原因。     

异噻唑啉酮的灭藻效应及其生物毒性试验

研究了异噻唑啉酮在海水中的灭藻效应,确定了其对于代表性藻类的浓度-反应关系,并且对其进行了生物毒性试验。根据试验结果采用概率单位法进行数据处理,得出异噻唑啉酮对卤虫无节幼体96 h的半致死浓度(LC50)为10.4 mg／L,并对剂量反应方程进行x2检验,结果表明符合精度要求,计算出的96h-LC50真实可靠。该杀生剂在低浓度下对海洋单细胞藻类有较高的杀灭效应,而且生物毒性较小,是比较适合化学法处理船舶压载水的杀生剂。     

O_2~+、O_3同时脱硫脱硝实验

针对目前的烟气同时脱硫脱硝方法中存在的投资成本、运行费用、占地面积大等问题,研究强电离放电方法产生高浓度氧活性粒子(O2+、O3)注入烟气外排管道中,进行O2+、O3消除烟气中的NO,SO2转化成HNO3,H2SO4的等离子化学反应.描述强电离介质阻挡放电制取O2+、O3原理和烟道中O2+与H2O反应形成·OH及其氧化脱硫脱硝反应机制,分析回收酸液中的酸根离子种类及浓度.在O2+、O3与NO+SO2的物质的量比为5,烟气温度为65℃,H2O体积浓度为10%,停留时间为1s的实验条件下,脱硝脱硫率分别为97.4%,83.2%.     

O2+、O3同时脱硫脱硝实验

针对目前的烟气同时脱硫脱硝方法中存在的投资成本、运行费用、占地面积大等问题,研究强电离放电方法产生高浓度氧活性粒子(O2+、O3)注入烟气外排管道中,进行O2+、O3消除烟气中的NO, SO2转化成HNO3, H2SO4的等离子化学反应.描述强电离介质阻挡放电制取O2+、O3原理和烟道中O2+与H2O反应形成·OH及其氧化脱硫脱硝反应机制,分析回收酸液中的酸根离子种类及浓度.在O2+、O3与NO+SO2的物质的量比为5,烟气温度为65℃,H2O体积浓度为10%,停留时间为1s的实验条件下,脱硝脱硫率分别为97.4%,83.2%.     

压载水治理方法的研究进展

综述了近几年压载水的治理方法 ,认为目前没有单一、有效的压载水治理方法。提出一种新型的压载水治理方法—羟基自由基法。该法具有广谱、快速、所需药剂浓度低的特点 ,有望解决这一被全世界关注的难题     

O3/UV降解喹啉过程中不同氧化剂的相对重要性

研究O₃/UV降解自配喹啉水溶液时水体中存在的不同氧化剂对喹啉降解的相对重要性的结果表明,O₃和·OH是喹啉降解过程的主要氧化剂.通过靛蓝二磺酸钠法和·OH探针化合物(对氯苯甲酸)法分别测定了水体中的O₃浓度和·OH浓度,定量地计算了O₃和·OH在降解喹啉时的相对重要性,得到喹啉与·OH的二级反应速率常数为6.65×10⁹mol·(L·s)^-1.在本试验条件下,由·OH引起的喹啉去除率占总去除率的88%,而由O₃引起的喹啉去除率占总去除率的12%.提高水体中·OH的浓度有利于提高喹啉的总降解速率.     

羟基法处理船舶压载水对压载舱腐蚀的研究

针对羟基自由基(OH)法处理船舶压载水过程中可能对压载舱造成腐蚀情况进行研究。在最大羟基处理浓度2.5 mg/L条件下作用压载舱常用低碳钢、不锈钢及非金属材料,检测处理前后压舱水对压载舱材料的腐蚀影响。结果表明羟基法处理压载水系统在高效杀灭外来有害生物的过程中,对压载舱金属与非金属并不具有明显的腐蚀增强,这一结果满足IMO的技术要求。羟基法在快速处理船舶压载水的同时对于压载舱壁金属腐蚀而言是安全的。该研究结果对日后压载舱的防腐设计以及压载水处理装置在船舶上的推广应用具有重要的意义。     

广州城市大气HOx化学过程初步研究

根据广州城市大气中OH自由基和其它污染物同步测量结果,计算了城市大气HO_x(OH+HO₂)化学过程中主要反应的转化速率,分析了城市大气化学过程的主要特征,并与清洁大气中的化学过程进行了对比.研究结果表明:广州城市大气中OH和HO₂总的生成速率分别约为4.5×10⁸分子/(cm³·s)和3.8×10⁸分子/(cm³·s),比清洁大气中要快得多;城市大气中的OH净生成主要来自气相HNO₂的光解,而OH的去除主要与VOCs、HCHO、NO₂和CO反应,有别于清洁大气.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

核壳结构KNbO3@Co(OH)2的制备及其活化过一硫酸盐降解帕珠沙星的研究

制备了以KNbO₃为载体材料的Co（OH）₂复合材料并对其进行了详细的表征,分析了材料的组成成分、组成形态进而确定了其为核壳结构形貌的KNbO₃@Co（OH）₂.利用合成的样品作为催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）来降解帕珠沙星（pazufloxacin,PZF）,结果表明制备的催化剂对PZF的去除效率显著增加.讨论了不同初始PMS剂量对降解效率的影响,发现随着PMS增加可活化生成更多的硫酸根自由基（sulfate radicals,SO₄^·-）和羟基自由基（hydroxyl radicals,HO^·）来降解PZF,但继续增大PMS用量降解效率未见明显提升.酸性和中性pH值条件下利于反应活化PMS降解PZF,而碱性体系减缓反应,甚至强碱体系更易形成Co（OH）₂沉淀不利于反应体系中活性组分CoOH⁺的形成,大大抑制了催化性能.此外,在体系中加入淬灭剂叔丁醇（tert-Butanol,TBA）或者乙醇（ethanol,ETOH）进行自由基的淬灭实验,结果表明SO₄^·-自由基为体系降解PZF过程中主要贡献的自由基,而HO^·自由基的贡献较少.催化剂具有较好的稳定性5次循环之后仍能在10 min之内完全去除PZF.本研究提出了新的思路为制备其他载体的Co（OH）₂核壳结构提供参考依据,同时将该催化剂结合高级氧化技术应用到水体新兴有机污染物净化领域具有很好的应用前景.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

醇类对UV-Fenton体系羟基自由基淬灭效率的影响

设计了醇类对UV-Fenton体系羟基自由基（·OH）淬灭的对比实验,考察了均相和多相UV-Fenton体系中醇的种类和浓度对·OH淬灭效率的影响,采用荧光光谱法定量测定了醇淬灭条件下多相UV-Fenton体系·OH浓度的变化规律.结果表明,一元醇对·OH淬灭能力为叔丁醇 > 异丙醇 > 乙醇 > 正丙醇 > 正丁醇 > 甲醇;多元醇对·OH的淬灭能力随链长和羟基数量的增加而增强.其中,丙三醇对Fe₃O₄多相UV-Fenton体系中·OH的1段淬灭效率为86.7%,2段为61.7%;其对均相UV-Fenton体系中·OH的1段淬灭效率为79.6%,2段为65.6%.丙三醇在均相和多相UV-Fenton体系均能高效稳定地淬灭·OH,是一种新型的高效·OH淬灭剂.     

纳米TiO2对短裸甲藻的毒性效应

为了揭示纳米TiO2对藻类的毒性作用和机制,研究了纳米TiO2对短裸甲藻的抑制特性及对酶活性、氧自由基等生理指标的影响.结果表明,纳米TiO2对短裸甲藻的生长有抑制作用,72 h半数致死浓度(EC50)为9.7 mg.L-1.在受试范围内随着纳米TiO2浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著性下降(P<0.05),随TiO2浓度增加,羟自由基的含量和过氧化氢酶(CAT)的活性显著性增加(P<0.05),超氧阴离子自由基含量也呈现升高的趋势.对照组羟自由基的含量是0.083U.mL-1,而在30 mg.L-1的纳米TiO2作用下,羟自由基的含量上升到1.1 U.mL-1.在20 mg.L-1纳米TiO2作用下,随着时间的延长,SOD活性、CAT活性和MDA(丙二醛)在暴露时间为12 h时达到最大,而48 h时降低到最小.12 h SOD的活性是0.14U.(107cell.min)-1,而48 h SOD的活性为0.01 U.(107cell.min)-1,而羟自由基只在48 h处呈显著性上升(P<0.05).纳米TiO2对抗氧化体系和自由基的影响可能与其抑藻机制有关.本研究为揭示纳米材料的环境生态效应提供了基础.