纳米零价铁对溶液中PCB77的降解及其影响因素

设计了以溶液初始pH值、3,3’,4,4’-四氯联苯(PCB77)初始浓度、纳米零价铁(Fe0)投加量、纳米零价硅(Si0)投加量、腐殖酸和环糊精浓度为影响因素的正交试验,研究纳米Fe0降解PCB77时各因素对反应体系中PCB77残留率、氢离子浓度及氧化还原电位变化的影响及其相互关系。结果表明,在溶液初始pH值为4.5,初始ρ(PCB77)为1 mg.L-1,纳米Fe0投加量为10 g.L-1,纳米Si0投加量为0,ρ(腐殖酸)为0.25 g.L-1,ρ(环糊精)为1 g.L-1时,反应2 h后,PCB77残留率最低,为35.2%。溶液初始pH值对反应体系中PCB77的残留率影响最大,纳米Fe0投加量次之;溶液初始pH值对反应体系中氢离子浓度变化影响最大,环糊精投加量次之;PCB77初始浓度对反应体系中氧化还原电位变化影响最大,纳米Fe0投加量次之。     

生物炭负载纳米铁活化过硫酸盐去除土壤中的五氯联苯

以污染土壤中检出量较高的PCB118为目标污染物,采用银杏叶提取液绿色合成纳米铁材料(nZVI)、玉米秸秆制备生物炭(BC),将nZVI负载在BC表面合成生物炭负载纳米零价铁复合材料(BC-nZVI),利用制备的BC-nZVI复合材料催化活化过硫酸盐(PS)去除土壤中PCB118。主要探讨了在生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐体系(BC-nZVI/PS)中复合材料BC-nZVI碳铁比及其投加量、PS浓度、pH值、温度等因素对PCB118去除速率的影响。结果表明,反应时间为24h时,碳铁比为2?1时BC-nZVI反应体系对土壤中PCB118去除效果优于其他3种比例。实验条件下,随着BC-nZVI的投加量由0.002 g增加到0.500 g,PS浓度由0.05 mol·L^-1增至0.35 mol·L^-1,温度由15℃升高到45℃,土壤中PCB118的去除率分别增加了32.4%、10.6%及14.7%。随着溶液初始pH值由3升到9,土壤中PCB118的去除率降低了11.4%。单因素实验数据显示,在BC-nZVI的投加量为0.500 g,PS浓度为0....     

硝基苯厌氧降解过程中Fe0的促进作用

尝试在硝基苯生物厌氧降解过程中,添加零价铁实现电子催化与生物代谢的协同作用,结果发现零价铁能够促进硝基苯的厌氧转化并主要生成苯胺,初始浓度为240.00mg·l-1的硝基苯废水,当厌氧微生物浓度为5000.00mg·l-1左右时,在2L的试验液中,当零价铁投加量由0.50g增加到5.00g时,硝基苯的转化率和苯胺的产生量急剧增加;零价铁的投加量为5.00g时与不加零价铁相比,硝基苯的转化率提高了2.43倍,苯胺的生成量提高了2.12倍;通过设计Fe0,Fe2 ,Fe3 及Fe3O4的对比实验,证明零价铁的作用主要表现为其腐蚀形成Fe2 的过程为硝基苯的厌氧生物转化提供了电子以及该过程中生成的Fe2 和Fe3 的生物营养作用.     

零价铁还原脱氯污染土壤中PCBs的实验研究

利用零价铁或铁的双金属对模拟污染土中多氯联苯(PCBs)在常温常压下的还原脱氯情况进行实验研究.采用高效离子色谱分析样本,结果表明:零价铁或者镍(Ni)铁双金属对土壤中浓度为5 mg·g-1的PCBs有一定的脱氯效果;当PCBs浓度降低为1 mg·g-1时只有钯(Pd)含量为0.05%的钯铁处理具有显著的脱氯效果;升高土壤温度到45℃,或者简单加入醋酸、活性炭、石墨以及硫粉等处理均不能有效提高脱氯效果;先添加硫粉和水培养,使土壤氧化还原电位降低后,添加含铜(Cu)为2%的铜铁及含钴(Co)为1%的钴铁双金属对土壤中的PCBs有明显的脱氯效果.     

零价铁协同超声波降解2,3,4,6-四氯酚的特性

研究了2,3,4,6-四氯酚(TeCP)在超声波/零价铁协同体系中的降解,结果表明,拟一级动力学能很好的拟合降解过程,协同体系中TeCP一级降解速率常数为0.0141min~(-1),为同等条件下零价铁体系降解速率常数的10.07倍,且大于两者之和,说明两者之间存在明显协同效应;零价铁(Fe~0)投加量、初始pH值、初始TeCP浓度(C_0)、超声功率和溶液离子强度等控制参数对TeCP降解速率的影响表明,其拟一级速率常数在Fe~0量为2g·l~(-1),初始pH值为6.0,离子强度0.8mol·l~(-1)Na_2SO_4以及超声功率350W时达最大值,并随着C_0的升高而降低.     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

水体/沉积物中蒽的生物降解

对水体/沉积物中蒽的降解情况进行了研究,结果表明,往天然水体中添加沉积物对蒽的生物降解有较明显的促进作用,沉积物能够吸附一定量的蒽,从而抑制其自然挥发,体系中沉积物含量为15g·l-1时,吸附效果最为明显,在蒽初始浓度为10mg·l-1的情况下,5d后残留率达100.00%,沉积物本身存在的土著微生物对蒽有一定的降解能力,沉积物含量为15g·l-1时,5d后蒽降解率最高,为49.29%,往15g·l-1沉积物中接种蒽高效降解菌烟曲霉A10后,蒽降解率达88.92%,表明往污染环境中外加微生物能够明显改善污染物的降解情况.     

土壤中乐果与微生物的相互作用研究

采用室内模拟实验,研究了土壤中乐果与微生物的相互作用.结果表明:(1)50、500、5 000 mg·kg-1的乐果在灭菌土中的降解速度十分缓慢,加药后15d,50 mg·kg-1的降解率为69.3%,500 mg·kg-1的降解率为26.7%,5 000 mg·kg-1的降解率为19.6%.在施过乐果的土壤中的降解速度非常迅速,加药后15d,50 mg·kg-1的降解率为99.7%,500 mg·kg-1的降解率为78.4%,5 000 mg·kg-1的降解率为54.6%.在未施过乐果的土壤中的降解速度则介于二者之间.说明微生物在乐果的降解中起着非常重要的作用,同时,施药可以诱发乐果降解菌的生成从而加速乐果的降解.(2)在各处理的土壤中,50 mg·k-1的乐果对细菌数星有一定的刺激作用,500、5 000 mg·kg-1的乐果抑制细菌的生长.且随质量浓度的升高,抑制作用增强.但随加药时间的延长,又有所恢复.3种不同质量浓度的乐果对土壤真菌和放线菌种群数量的影响均表现为明显的抑制作用,且随药剂质量浓度的提高和加药时间的延长抑制趋势越明显.因此,可以选择真菌和放线菌作为土壤受乐果污染的敏感指示菌.(3)在同样处理条件下,施过乐果土壤中的微生物种群数量并不比未施过乐果土壤中的占优势,表明乐果在施过药的土壤中降解速度的加快并不是由微生物的数量决定的,而是由它们的降解能力决定的.     

地下环境中铁氧化物生物异化还原耦合降解硝基苯的影响因素研究

通过静态实验模拟地下水厌氧环境,研究了碳源、电子受体、初始微生物量和硝基苯浓度等因素对地下环境中微生物异化铁还原作用耦合降解硝基苯的影响。实验选取乙酸铵、葡萄糖、柠檬酸铵为碳源,针铁矿、赤铁矿为电子受体,进行异化铁还原协同耦合降解硝基苯。结果表明：乙酸铵为碳源时硝基苯的降解率最高为78.5%;针铁矿作电子受体时硝基苯降解效果比赤铁矿好,且0.3 mg·L-1效果最好;微生物量对耦合体系中硝基苯降解率有影响但并不显著,最适宜的初始微生物量为4×108cells·mL-1;硝基苯质量浓度在50～150 mg·L-1时,硝基苯浓度与降解率呈负相关,其中对50 mg·L-1的初始硝基苯质量浓度降解效果最好。因此,碳源和电子受体对地下环境中微生物异化铁还原作用耦合降解硝基苯具有重要的影响。     

生物表面活性剂鼠李糖脂对PCBs污染土壤的修复作用研究

利用生物表面活性鼠李糖脂（RL）洗脱土壤,再通过紫外光预照射与生物降解协同去除洗脱液中的PCBs的组合方法对多氯联苯（PCBs）污染土壤进行修复,旨在研究RL在修复PCBs污染土壤中的作用及其机理。结果表明,RL对PCBs的洗脱具有显著的促进作用,PCBs的总洗脱率与RL的质量浓度呈正相关。当洗脱液中加入2 000 mg.L-1的RL,在3次批洗脱后,人工污染土样和陈化土样的PCBs总洗脱率分别达到了90.1%和47.1%。PCBs降解菌P.LB400在以RL或联苯为碳源的驯化培养基中均能够快速生长。当土壤洗脱液中的PCBs被P.LB400的生长细胞菌液降解时,RL对PCBs的生物降解具有显著的促进作用;而在P.LB400的休眠细胞降解体系中,RL对PCBs的生物降解有一定的抑制作用。紫外光预照射对土壤洗脱液中PCBs的生物降解有一定的促进作用。紫外光预照射和生物降解的耦合有利于提高PCBs的降解速率。     

中性条件下超声波/零价铁协同降解活性艳红X-3B

考察了中性条件下超声波降解、零价铁还原及超声波-零价铁联用对活性艳红X-3B模拟废水的降解效果,通过对比降解过程中UV-Vis光谱的变化,探讨了超声波-零价铁协同处理活性艳红X-3B的可行性.结果表明,在中性条件下超声波对活性艳红X-3B降解缓慢,经过25min辐射后,活性艳红X-3B的分解率不足7.5%;零价铁直接还原速率较慢,反应25min后,活性艳红X-3B的分解率仅为48.82%;"超声波/零价铁"对降解活性艳红X-3B有明显的协同效应,25min后分解率达99.42%(600W),反应符合准一级动力学过程.与零价铁直接还原相比,在200W,400W和600W超声波的协同作用下,X-3B降解的表观反应速率常数分别提高了2.12,2.76和4.00倍,半衰期相应缩短.另外,添加H2O2会抑制协同效应.     

膨润土负载纳米铁用于降解水体中阿莫西林

采用液相还原法合成膨润土负载纳米铁(B-nZVI)和纳米铁(nZVI)并用于降解水中的阿莫西林.实验结果表明,无论是单独nZVI还是B-nZVI都能有效降解阿莫西林.在25 mL浓度为20 mg.L-1的阿莫西林溶液中加入0.1 g的B-nZVI(其中nZVI的含量为0.05 g),溶液的初始pH值为6.65,摇床的振荡速率为250 r.min-1,反应温度为25℃,反应时间为120 min的条件下,B-nZVI对阿莫西林的降解效率高达93.1%,在此实验条件下,单独nZVI(0.05 g)对阿莫西林的降解效率只有82.3%,这是由于膨润土对nZVI起到分散作用,从而使B-nZVI的反应活性得到提高.降解动力学研究表明,B-nZVI对阿莫西林的降解过程符合表观一级反应动力学规律,相关系数R2均大于0.945.B-nZVI可多次重复用于降解阿莫西林.     

One-step synthesis of bentonite-supported nanoscale Fe/Ni bimetals for rapid degradation of methyl orange in water

Although nanoscale zero-valent iron (nano-Fe⁰) is used to remediate pollutants, this reagent still presents stability and reactivity issues. To solve those issues, we synthesized bentonite-supported nanoscale iron bimetals B-Fe/Ni and B-Fe/Pd. We then used those reagents to degrade the methyl orange dye in water. Results of scanning electron microscopy and X-ray diffraction showed that the presence of bentonite and bimetal decreased nanoscale iron aggregation and increased methyl orange removal efficiency. More than 90 % of methyl orange at 100 mg/L was degraded by B-Fe/Ni (0.15 g/L) in 10 min. By comparison, only 62 % of methyl orange was degraded by B-Fe, and 35 % of methyl orange was degraded by nano-Fe⁰. The degradation rate decreased with the increase of the initial concentration of methyl orange. Lower pH allowed fast removal of methyl orange. Overall our findings show that a nanoscale Fe/Ni on bentonite-supported material is more efficient than nano-Fe⁰. One-step synthesis is more convenient than current two-step-synthesized nanoscale bimetals. Bentonite-supported nanoscale bimetals could therefore be an economic competitive candidate for contaminated water remediation.     

PCB disposition and different biological effects in rats following direct soil exposure vs. PCBs off-gassed from the soil

A comparison of PCB congener profiles and limited biological effects was made between direct exposure to PCB-contaminated soil and vapor phase PCBs from that soil to determine congener patterns useful for identifying exposure sources in humans and wildlife. Weanling female Sprague–Dawley rats were exposed to either control or PCB-contaminated soil (from a landfill in Southern Illinois) for 1 and 2 weeks. The exposures were via direct contact with the soil or via airborne exposure with the rats isolated from the soil by a wire screen. Total PCB of 25% contaminated soil used in the study was 13?500?ppm. No PCBs were detectable in control rats. In direct-exposed rats, total PCB residues in fat pad, ear skin, serum, liver, and inguinal lymph nodes after the 1-week exposure were 6256, 185, 3.2, 149, and 41?ppm, respectively, but decreased to 465, 72, 1.7, 106, and 32.4?ppm after the 2-week exposure. In airborne-exposed rats, total PCB residues were 7.8, 1.6, 0.03, 0.2, and 0.6 in the same manner and slightly increased in fat pad and ear skin to 11.6 and 2.14, respectively. Decreases in both the concentrations and percentages of “episodic” PCBs (those congeners rapidly metabolized) in the fat pad were apparent following the 2-week exposure compared to the 1-week exposure by both routes. Both EROD and BROD activities were significantly increased in the direct-exposed rats, whereas only BROD activity increased in airborne-exposed rats. Serum T ₄ levels were depleted in the direct-exposed rats regardless of time of exposure but were increased insignificantly after 1-week and significantly after 2 weeks in the airborne-exposed rats. No significant changes in serum insulin levels were apparent in any of the treated groups. The results suggested that exposure of animals to PCBs via different routes could result in different PCB profiles, which could cause different biological effects.     

固定化微生物对土壤中苯并芘的降解

研究了3株细菌与3株真菌对土壤中苯并芘（BaP）的降解动态,从中筛选出1株细菌（Bacillus sp.）和1株真菌（Mucor sp.）,并采用吸附法将混合菌固定在改性后蛭石上,研究了固定化混合菌对土壤中BaP的降解效果。结果表明：细菌中芽孢杆菌（Bacillus sp.,SB02）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为33.0%,降解速率也最快,1周可降解12.6%的BaP;真菌中毛霉（Mucor sp.,SF06）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为69.7%;以改性后蛭石为载体用吸附法制得的固定化混合菌,传质性能好,对BaP的降解率42 d可达95.32%,高于游离菌20个百分点。     

中国东海抹香鲸体内多氯联苯的组成特征及毒性当量

用气相色谱-质谱联用仪测定了一只中国东海海域抹香鲸(Physeter macrocephalus)皮脂24种多氯联苯(PCBs)同系物的含量,并分析了其组成特征以及国际毒性当量.结果表明,东海海域抹香鲸皮脂PCBs的湿重含量为1.12μg.g-1;PCBs同族体中以含6和5个氯原子的化合物为主,高氯代PCBs占总量的92.10%;PCBs同系物中以PCB153、PCB138、PCB101和PCB149居多,分别占到PCBs总量的21.28%、15.97%、10.29%和10.23%;抹香鲸皮脂的TEQs含量为1663.07 pg.g-1,其毒性主要来自PCB126,其次是PCB123和PCB118;初步推断中国东海海域的抹香鲸受PCBs污染程度较轻.     

电子垃圾拆解区土壤中典型手性PCBs分布及对映体特征

龙塘镇位于广东省清远市,是国内最大的进口电子垃圾集中处理处置地之一.通过对龙塘镇土壤中7种手性PCBs对映体浓度和对映体百分数(enantiomer fractions,EF)值的测定,发现龙塘镇土壤样品除PCB45和PCB174外,其余5种手性PCBs在土壤中均有不同程度的检出.土壤中5种目标手性PCBs(PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149)的总浓度为145.4—286.7 ng·g^-1,这与先前文献中测定清远市土壤中手性PCBs污染水平基本一致.5种同系物的含量排序为PCB95>PCB132>PCB136>PCB149>PCB91.在距离电子垃圾拆解区10km以外的区域也检测到手性PCBs,证实这些污染物已经迁移到周边地区.土壤中手性PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149的EFs值分别为0.519±0.005、0.4443±0.006、0.427±0.003、0.379±0.016和0.494±0.008,其中PCB149具有双向选择性.在全部检出样品中26%的PCB91、78%的PCB95、100%的PCB132、86%的PCB136和53%的PCB149具有非外消旋特征,表明该地区土壤中手性对映体选择性降解的显著性.     

零价铁对土壤中4-氯苯酚还原脱氯研究

氯苯酚是常见的环境污染物，它们在土壤中的加速分解可以减少对人类健康的危害。以恒温培养为方法，GC-MS为检测手段，研究了在常温常压下土壤中4-氯苯酚(4-CP)在零价铁作用下的还原脱氯反应。结果表明：4-CP可以被来自零价铁的电子还原，零价铁能够有效促进土壤中的4-CP脱除苯环上的氯原子，从而达到降低毒性、增加可生化性目的。反应条件如初始pH、时间、零价铁用量等均对4-CP还原脱氯效率有重要影响，特别是当初始pH值控制在偏酸时更有利于反应的进行。在零价铁加入量500mg、初始pH=4、反应时间7d的条件下，零价铁对土壤中4-CP还原脱氯效率最高可以达到65％。利用实验数据，对零价铁作用下4-CP还原脱氯的反应机理也进行了初步探讨。     

两种改性剂对多氯联苯污染土壤协同热脱附影响研究

采用热脱附技术处理多氯联苯污染土壤已经成为了一种主要的场地修复方式。为提高热脱附效率,降低能耗,以典型电力电容器污染土壤为对象,采用2种改性剂(零价纳米铁和氢氧化钠)研究协同热脱附下多氯联苯的去除效率、分布特性及毒性当量。结果表明纳米铁和NaOH存在的条件下,有效提高了多氯联苯和毒性当量的去除效率,在较低温度下尤其显著,因此添加改性剂能够有效地促进热脱附过程。纳米铁的协同热脱附机理为显著强化了热脱附过程的传质传热,同时伴有一定的脱氯降解。NaOH的添加在较低温度下实现了较强的脱氯降解作用,加氢脱氯机理可用来解释协同热脱附过程中多氯联苯的脱氯反应过程。上述研究结果为多氯联苯污染土壤的场地修复提供理论基础。