水中多壁碳纳米管的凝聚动力学

利用动态光散射技术研究了环境因素对水中多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)颗粒凝聚过程的影响.结果表明,投加一价、二价电解质均可使水中MWNTs颗粒Zeta电位减小、水合动力学半径增大,促进颗粒间凝聚的发生;水中MWNTs颗粒的凝聚过程可分为反应控制和扩散控制两个不同阶段,符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论.经计算,Na+、K+、Ca2+和Mg2+的临界凝聚浓度分别为221、251、8.0、8.4 mmol·L-1.腐殖酸存在可通过空间位阻效应显著增强水中MWNTs的分散性,表明MWNTs可稳定存在于典型的水环境中.     

天然有机物对水中氧化石墨烯凝聚的影响

在比较不同片径氧化石墨烯(graphene oxide, GO)稳定性的基础上,研究了3种典型天然有机物对水中GO凝聚的影响.结果表明,不同片径的GO在水中均呈现较强的电负性,小片径GO可更为稳定的分散.电解质加入可降低GO表面电位,诱发纳米颗粒间碰撞凝聚.水中GO的凝聚过程符合胶体稳定性(DLVO)理论,可分为扩散控制凝聚和反应控制凝聚两个不同阶段.Ca~(2+)可通过吸附电中和机制进一步降低GO表面电位,具有更强的促凝聚作用.天然有机物的存在可抑制GO的凝聚;与海藻酸钠相比,富里酸和腐殖酸易被GO吸附,抑制凝聚的能力更强.Ca~(2+)与腐殖酸间可发生配位桥连作用,形成尺寸较大的产物,强化GO凝聚的快速进行.不同天然有机物与GO和电解质间存在着复杂的相互作用关系,对水中GO凝聚的影响存在着较大的差异.     

水中有机物分子量分布的研究

本文提出用高压液相色谱对水中有机物的组分进行分离。研究水样的电导率、离子浓度对分离过程的影响,获得了不同水样中有机物分子量大小分布的特征,同时,探讨了有机物的分子量分布与凝聚处理效率之间的关系。     

分子结构对天然有机质模型化合物在碳纳米管上吸附的影响

天然有机物(NOM)是一类广泛分布的具有不同分子量和结构的物质,能够分散和稳定碳纳米管(CNTs).然而,NOM结构对CNTs吸附机理的影响尚不清楚.了解碳纳米管(CNTs)对有机化合物吸附的机理,对于CNTs及其对其他污染物的环境行为和风险的预测和评估至关重要.本文研究了3种天然有机物(Natural organic matter,NOM)替代物没食子酸(Gallic Acid,GA)、丹宁酸(Tannic Acid,TA)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在CNTs上的吸附性能.TA分子在CNTs上的摩尔质量浓度吸附较低,与它较大的三维立体分子结构形成的空间位阻有关.具有平面结构的GA和柔性脂肪链结构的SDBS分子容易与CNT结合,表现出在CNTs有更高的吸附.研究结果表明,模型化合物的分子结构对其在CNTs上的吸附有很大的影响.本研究通过研究分子结构对天然有机质模型化合物在碳纳米管上吸附的影响,指出NOM的分子结构是影响其环境吸附行为重要的因素.     

径流雨水中不同分子量溶解性有机物分布及其与Cu~(2+)相互作用

为了解径流雨水中溶解性有机物的分子量分布及其与重金属离子的相互作用,采集北京南三环一处典型住宅区的径流雨水样品,采用超滤技术对样品中的DOM进行分子量分级,并采用紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱对不同分子量区间的DOM进行表征.选取径流雨水中含量较高的Cu~(2+)作为重金属离子代表,与不同分子量区间的DOM进行滴定实验,运用荧光猝灭模型拟合与Cu~(2+)络合物的条件稳定常数(KM)及结合容量(CL).实验结果表明,小于1 k Da的有机物所占比例最高,其DOC占雨水样品DOC含量的41%;各分子量DOM的化学组成无明显区别,主要为紫外类腐殖质;分子量为1—3 k Da的DOM其芳香性有机碳或含共轭不饱和双键有机物所占比例相对较高,而3—5 k Da的DOM分子其芳环上一些含氧官能团(如羰基、羟基、羧基、酯类)的取代程度较高;此外,比较不同分子量区间DOM的与Cu~(2+)络合物的条件稳定常数及结合容量,可知1—3 k Da区间的有机物条件稳定常数值最大,3—5 k Da的DOM组分拥有更大的结合容量.实验结果表明,低分子量的有机物(5 k Da)是径流雨水中DOM的主要组成部分,其更易于与Cu~(2+)结合.     

水溶性有机质对土壤吸附芘的影响

多环芳烃(PAHs)有高疏水特性,再加上土壤对PAHs的吸附作用,使得PAHs污染土壤的生物修复十分困难。水溶性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)虽仅占土壤有机质的很小部分,却是影响PAHs在土壤中的转化、迁移的重要因子。为了认清DOM在生物修复PAHs污染土壤中的影响作用,以四环的芘作为目标污染物,以蚯蚓粪和生猪粪作为DOM的主要来源,研究了去除内源DOM土壤和原土壤吸附PAHs的区别,探索了不同用量、不同分子量、不同来源的DOM对土壤吸附芘的影响。结果表明,(1)内源DOM抑制土壤对芘的吸附作用,去除内源DOM可促进土壤对芘的吸附。(2)不同用量DOM对土壤吸附有机污染物的作用取决于DOM的临界值质量浓度、水土比及其吸附机理。当水土比为124,DOM小于临界值时,DOM对有机物增溶起主要作用,DOM的增加抑制芘的吸附;当DOM大于临界值时,共吸附和累积吸附起主要作用,DOM促进芘的吸附。当水土比为49时,DOM质量浓度的增大能促进芘的吸附。当水土比为24时,DOM质量浓度的增大抑制芘的吸附。(3)DOM的大分子量组分质量浓度越高,对芘的增溶作用越大,更能促进芘的溶解,从而抑制土壤对芘的吸附,小分子量组分DOM的作用则相反;中分子量DOM对土壤吸附芘的影响类似于大分子量DOM。研究DOM对土壤吸附芘的影响,对于PAHs污染土壤的修复有着重要的意义。     

大骨节病区饮用水中小分子有机化合物的分离及自由基的测定

用GDX-102树脂将水样中腐植酸与低分子量有机物分离并富集,对病区及非病区饮用水进行自由基ESR信号对比测定.结果表明,两种饮用水在ESR表征上有明显差异,病区水含有较高浓度的自由基.GC-MS分析鉴定的结果表明,病区饮用水中有机物浓度比非病区的高,并含有较多的可产生超氧阴离子自由基的化合物2,6-二特丁基-1,4-苯醌.对自由基的可有致病机制进行了探讨.     

城市污水二级出水溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的聚集和光谱特性

利用三维荧光光谱法、紫外分光光度法和动态光散射技术,研究城市污水二级出水中溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的粒径变化、光谱特性和络合能力.结果表明,利用修正型Stern-Volmer方程得到二级出水DOM与Cu~(2+)作用的条件稳定常数(lg K)和配位荧光官能团比例分别为1.74—2.59和8.77%—39.44%.在一定实验范围内,随投加Cu~(2+)浓度和pH增大,二级出水DOM和Cu~(2+)作用后的UV253/UV203值增大.pH值为7—9时,随pH增大,荧光强度基本增强而荧光指数降低;相同pH下,随投加Cu~(2+)浓度增加,荧光强度降低而荧光指数增大.表明二级出水DOM络合Cu~(2+),改变两者在水中的存在状态和迁移.pH 7时,DOM与Cu~(2+)有较高的络合稳定性和络合能力.     

饮用水中消毒副产物的消减措施

为了去除水中的病毒和细菌等有毒物质,在饮用水中添加氯是最常用的一种消毒方法.但是由于加入的氯会与水中的天然有机物(NOM)反应,产生包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)在内的各种氯化消毒副产物.这些消毒副产物的去除对饮用水的安全是一个值得关注的问题.     

低浓度溶解氧下猪粪固体有机物水解产酸研究

本文以猪粪为发酵原料,通过批式实验研究不同溶解氧(DO)浓度(0—0.26 mg.L-1)、发酵时间(3—12 d)和挥发性固体(VS)浓度(11.14—111.35 g.L-1)对猪粪固体水解酸化过程的影响,确定了低DO浓度下固体有机物优化水解产酸工艺条件:中温35℃,初始VS浓度37.11 g.L-1,初期的DO浓度0.1—0.26 mg.L-1.在此条件下,发酵时间3 d,DO浓度下降到0.10 mg.L-1以下.猪粪发酵液pH值由7.45±0.10降低到5.86±0.17,VS降解率(25.67±1.20)%,挥发性脂肪酸(VFA)中乙酸(3895±91)mg.L-1、丙酸(2313±82)mg.L-1、正丁酸(1361±17)mg.L-1、正戊酸(540±11)mg.L-1.优化条件下的猪粪水解酸化液进行厌氧产甲烷发酵,发酵10 d内产气停止,低溶解氧水解酸化和厌氧产甲烷发酵累计时间仅为13 d,甲烷体积分数(69.5±0.2)%,VS产气率为(0.282±0.011)L CH.4g-1VS.研究结果表明,适当延长发酵时间能够增加VFA中乙酸的含量,初始VS浓度差异对发酵液VFA浓度和VS降解率的影响较显著,低溶解氧能够促进猪粪固体有机物水解过程.     

腐植酸臭氧氧化和过氧化氢催化氧化处理特性比较

以TOC和UV254为指标,比较了不同条件下腐植酸的臭氧氧化和过氧化氢催化氧化效果,运用HPLC和热裂解-GC-MS分析考察了氧化前后有机物分子量分布和官能团构造的变化情况．研究结果表明：过氧化氢和臭氧单独作为氧化剂对水中TOC基本上没有去除作用,但均能导致水中UV254浓度的降低;在几种催化剂的作用下,过氧化氢对TOC和UV254的去除效果明显提高,其中以O3作为催化剂的效果最好,Fe^2＋次之,而Mn^2＋和Cu^2＋的催化效果较差;过氧化氢催化氧化和臭氧化均导致有机物分子量分布向小分子的方向转移,氧化后水中以羧酸、醇、胺、酯、醚、烷烃为代表的含氧基团和饱和构造基团明显增多;过氧化氢催化氧化和臭氧氧化均有助于改善混凝处理和活性炭吸附处理的效果．关键词腐植酸,臭氧,过氧化氢,催化氧化．     

pH对不同来源溶解性有机质光致生成活性物种量子产率的影响

溶解性有机质(DOM)普遍存在于地表水中,DOM吸收太阳光可生成多种光致活性物种(RPS),如激发三线态DOM(~3DOM*)、单线态氧(~1O_2)和羟基自由基(·OH)等.这些RPS对污染物的降解具有重要作用.天然水p H改变可导致DOM的粒径、官能团和分子量等变化,但p H对DOM生成RPS的影响少有研究.本文在模拟日光条件下,采用分子探针的方法测定了提取的黄海海水DOM(L-DOM)和两种购于国际腐殖酸协会的DOM(NAFA和SRHA)在p H值为4.0、7.0和9.0条件下生成~3DOM~*,~1O_2和·OH的量子产率.结果表明,3种DOM均可光致生成RPS,L-DOM生成RPS的量子产率远高于SRHA和NAFA.p H对不同来源DOM生成RPS的量子产率的影响不同,其中对L-DOM的影响最为显著.本研究有助于揭示水中有机污染物的光化学转化动力学.     

水中天然含氮有机物的形成、迁移转化及分布

天然含氮有机物是水环境中的重要组成部分,其在天然水体中的形态及分布对环境质量有显著影响.本文围绕水中天然含氮有机物在氮循环中的地位、迁移转化以及其在国内主要水域中的分布情况,对天然含氮有机物的研究现状进行了梳理.我国不同水域中溶解性含氮有机物(DON)浓度相差较大;其中水体中DON浓度一般在1.0 mg?L-1以下;沉...     

PM2.5化学组成观测设计对PMF源解析结果影响综述

近年来我国城市地区灰霾污染频发,严重影响生态环境以及人体健康.了解PM_(2.5)的化学组成、来源、大气传输过程和环境效应对灰霾污染有效控制对策的制定有重要意义,已成为国际大气环境领域的研究热点.本文通过总结国内外正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization,PMF)在PM_(2.5)源解析方面的研究,阐释了PM_(2.5)化学组成空间差异、待测化学组分选择、有机示踪物气固相分配、观测结果时间分辨率对PMF源解析结果的影响.评述结果表明,同一城市或地区基于不同采样点样品数据的源解析结果存在较大差异;对同组PM_(2.5)样品,解析出的排放源类型和待观测化学组分的选择密切相关;因有机示踪物气固相分配作用的影响,低分子量有机物的源解析结果往往存在较大偏差;高时间分辨率观测可更好地反映不同示踪物间浓度的时间变化差异,有利于排放源的准确识别.     

黄浦江原水中各类有机物在铝盐混凝过程中的去除效果

通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将黄浦江微污染原水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了铝盐混凝工艺对黄浦江水中4类有机物的去除效果.硫酸铝在最佳混凝条件下,即投加量为8 mg·l~(-1)(以Al计),pH=5.5时,水中的DOC和UV_(254)的去除率分别达到23%和32%.有机物的亲疏水性对混凝工艺有较大影响,混凝法倾向于优先去除水中疏水性有机物,而疏水性有机物的酸碱性对混凝工艺没有明显影响,酸性和非酸类疏水物质均能破混凝工艺所去除.疏水酸是水中最主要的三氯甲烷类消毒副产物的前体物质,混凝工艺对于三氯甲烷类消毒副产物有良好的控制作用,总体减少了 39%的生成量.而不同类的有机物之间,混凝工艺对消毒副产物控制效果不同,其中对疏水酸的控制三氯甲烷消毒副产物的效果最好,减少了63%的生成量,亲水物质的控制效果最差,三氯甲烷生成量仪减少了3%.疏水酸表现出比亲水物质更强的生物毒性,混凝工艺能明显降低原水的毒性.     

水体中δ-MnO_2表面质子交换规律及影响因素

系统研究了水热合成的δ-MnO2在不同环境影响因素条件下质子交换的规律与机理.研究结果表明,在电解质（NaCl）溶液中,δ-MnO2对水体中H＋有吸附作用,且吸附量与电解质浓度呈负相关,电解质阴离子对H＋的交换作用影响小,Mg2＋因可形成二齿螯合物而比Na＋释放更多H＋;温度对H＋的交换影响也小;pH初始值能影响δ-MnO2的表面结构,使表面质子解离,酸性条件下对H＋的吸附大于释放作用,碱性条件时则释放大于吸附作用;络合剂EDTA和NTA存在时对δ-MnO2表面吸附H＋有利,络合剂浓度达到一定值时,δ-MnO2对H＋吸附量趋于定值;重金属离子Pb2＋、Cr3＋及Co2＋与δ-MnO2发生作用的机理不同,对H＋的交换过程影响也不同.     

厌氧污泥对萘和联苯吸附性能实验

以联苯和萘为研究目标,分别进行了厌氧污泥对这两种有机物单独及混合存在条件下的吸附试验,并考察了双模式模型(分配作用加表面吸附)对厌氧污泥吸附有机物的适用性.研究发现,联苯或萘单独存在时,厌氧污泥对其吸附的实验结果与双模式模型基本吻合;当两种物质同时存在时,实验结果表明在竞争溶质浓度较低的情况下,较低浓度联苯和萘没有表现出明显的竞争作用.此外,还考察了高含盐量对厌氧污泥吸附萘及联苯性能的影响,发现含盐量对其影响不显著,双模式模型在高含盐量的情况下仍然适用.     

印染废水生化出水中有机污染物特性及在硫酸镁混凝过程中的去除行为

以某印染废水二级生化出水为研究对象,考察了生化出水中有机污染物中各组分含量、分子量分布特点等特性,以及各类有机物在硫酸镁混凝处理过程中的去除行为.实验结果表明,该印染废水的生化出水溶解性有机物的主要成分是疏水性物质,以溶解性有机碳（DOC）表征时占总DOC的78%,其中非酸疏水物质约占46%,而以UV254表征时约占总55%,以美国染料生产协会色度值（ADMI7.6）表征时为97%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到66%,并且非酸疏水物质中不饱和双键或芳香环有机物的含量较高.生化出水中的DOC主要集中在小于1000 D的有机物上,占37%.在硫酸镁的最佳混凝条件下,可以有效地去除由大分子量的非酸疏水物质引起的色度,而对小分子量的有机物也有一定的去除效果.     

水稻秸秆腐解液对水稻根部吸收纳米银(AgNP)速率的影响

以水稻秸秆腐解液作为有机质加入纳米银(Ag NP)体系中,考察总有机碳(TOC)浓度和分子量组分对水稻根部吸收Ag NP速率的影响。结果表明,当ρ(TOC)为0~20 mg·L~(-1)时,水稻根部对Ag NP的吸收速率随TOC浓度的升高呈线性降低;当ρ(TOC)达20~80 mg·L~(-1)时,水稻根部对Ag NP的吸收速率趋于稳定。溶液中Ag NP的动力学过程表明,水稻秸秆腐解液抑制了Ag NP溶出的过程,不同TOC浓度处理组ρ(Ag+)比对照降低27.5%~95.5%,且ρ(TOC)越高,溶液中Ag+浓度越低。水稻秸秆腐解液能促进Ag NP颗粒的团聚,增大Ag NP颗粒尺度,使Ag NP不易被水稻吸收。水稻秸秆腐解液的不同分子量组分也会影响水稻根部对Ag NP的吸收速率,且低分子量组分(3 k Da)和未超滤的对照组水稻秸秆腐解液对水稻根部吸收Ag NP速率的影响相近,说明低分子量组分对水稻根部吸收Ag NP起重要作用。     

大气CO2浓度升高对添加麦秸条件下稻田土壤酶活性的影响

利用中国扬州开放式大气CO2浓度升高(FACE)系统稻麦轮作试验平台,研究大气CO2浓度升高对稻田小麦秸秆降解过程中土壤酶活性的影响.试验平台设置FACE[(580±60)μmol·mol-1]和对照[(380±40)μmol·mol-1]2个CO2浓度,在低氮(150 kg·hm-2)和高氮(250 kg·hm-2)2种氮水平下添加小麦秸秆,分别在不同生长时期采样并分析土壤脱氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性.结果表明:同一氮水平下,大气CO2浓度升高显著增强土壤脱氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,但显著降低土壤磷酸酶活性;无论是大气CO2浓度升高条件下还是对照条件下,低氮处理土壤脱氢酶与脲酶活性均高于高氮处理,而高氮处理土壤磷酸酶活性均高于低氮处理,氮水平对蔗糖酶活性并无显著影响.