一种高效回收水环境中汞的方法

高效合成了3种新型芳酰胺类萃取剂(编号为1、2、3),利用原子吸收和原子荧光手段,研究了它们对水环境中Pb~(~(2+))、Fe~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(~(2+))、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)这8种金属离子的液-液萃取性能,并横向比较了这类萃取剂结构中配位基数目对萃取性能的影响。结果发现,这3种萃取剂对Hg~(2+)较其他金属离子均具有较高的萃取率和分离因子,其中萃取剂1可将Hg~(2+)从这8种金属离子中完全分离出来;三聚体2能从Hg~(2+)、Cd~(~(2+))、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)这6种金属离子中完全分离出Hg~(2+);除Fe~(2+)外,二聚体3能从其余7种金属离子中完全分离出Hg~(2+)。这3种萃取剂的萃取能力随配位基数目增加而增强,但未呈现出正比关系,并对可能原因进行了初步分析。这类新型萃取剂的选择性能,在高效回收水环境中的汞离子方面具有潜在应用价值。     

HHMHC对Cu2+、Ni2+的萃取性能

以对羟基苯甲酸为原料,通过化学修饰合成得到上沿羧基化的杯[6]芳烃羟肟衍生物,即5,11,17,23,29,35-六羧基-37,38,39,40,41,42-六羟肟酸甲氧基杯[6]芳烃(HHMHC),采用IR对其结构性能进行表征,并探讨了溶液初始pH值、初始重金属离子(Cu2+、Ni2+)浓度、萃取时间、温度等因素对HHMHC萃取重金属离子的影响.结果表明,在温度为30℃时HHMHC萃取Ni2+和Cu2+的最佳pH值分别为5.0、6.0,萃取平衡时间均为30min.用准二级动力学模型(R2>0.99)和Freundlich等温模型(R2>0.999)均可较好的拟合其萃取过程,通过计算萃取过程的热力学参数,得到Gibbs自由能(ΔG0)和焓变(ΔH0)均小于0,表明萃取反应是一个自发的放热反应.通过红外光谱图分析和考察溶液pH值对萃取分配比的影响,探讨HHMHC萃取Cu2+、Ni2+的机理,结果表明此萃取过程除了存在阳离子交换机理外,还存在与冠醚萃取相同的离子配位萃取,参与配位作用的主要是羟肟基团(–CONHOH).     

磷和金属对荣成天鹅湖水体碱性磷酸酶活性和动力学性质的影响研究

磷酸酶催化水解有机磷是水体生物有效磷的重要补充途径.以天鹅湖富营养化水体为研究对象,研究了磷和金属对水体中碱性磷酸酶的活性(APA)和动力学性质的影响.结果表明:磷酸根(PO_4~(3-))、六偏磷酸根((PO_3)_6~(-6))、焦磷酸根(P_2O_7~(4-))、β-甘油磷酸根((C_3H_4O_6P)~(2-))在0.01～1 mmol·L~(-1)范围内对APA表现为抑制作用,并且抑制作用随浓度的升高而增强:浓度为1 mmol·L~(-1)时,与对照相比,水体中APA分别降低50.8%、55.8%、52.4%和14.4%.金属Al~(3+)、Co~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)对APA的激活作用随浓度增大而增强,浓度为1 mmol·L~(-1)时,水体APA分别是空白的2.8、3.1、2.3和2.7倍.重金属Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)对水体中碱性磷酸酶表现出抑制作用,3种重金属中Cu~(2+)抑制作用最显著.当Cu~(2+)浓度为1 mmol·L~(-1)时,碱性磷酸酶相对活性仅为空白的62.3%.随着Cu~(2+)、PO_4~(3-)、(PO_3)_6~(-6)、P_2O_7~(4-)浓度增大,碱性磷酸酶的最大反应速率Vmax保持基本稳定,米氏常数Km增大,因此,它们对碱性磷酸酶的抑制为竞争性抑制类型.同时,V_(max)/K_m值随Cu~(2+)、PO_4~(3-)、(PO_3)_6~(-6)、P_2O_7~(4-)、(C_3H_4O_6P)~(2-)浓度的增大而降低,催化效率降低,说明V_(max)/K_m可作为水体磷酸酶催化能力的有效指标.总体而言,含磷基团和金属离子会显著影响富营养化水体APA,将间接影响水体有机磷的转化和供磷效率.     

烟气脱硫液中共存离子对汞稳定化的影响

利用湿法烟气脱硫技术(Wet Flue Gas Desulfurization,WFGD)同步除汞被认为是最经济的燃煤烟气脱汞方式,但进入脱硫液的Hg~(2+)易被还原并再次释放进入大气,造成二次污染.针对这一问题,本研究选择了常用的Na2S、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、二硫代氨基甲酸盐(DTC)等系列重捕剂,考察了投加量对Hg~(2+)去除效果的影响,并筛选出了去除效果较好的3种类型重捕剂,探究了脱硫液中主要的阴阳离子(SO_2-4、NO-3、Ca~(2+)、Mg~(2+))及重金属离子等共存离子对Hg~(2+)去除效果的影响.结果表明:Na2S、TMT类重捕剂TMT-18和DTC类重捕剂DTCR-2的去除效果相对较好;SO_2-4、NO-3会抑制TMT-18和Na2S对Hg~(2+)的去除,对DTCR-2稍有促进作用;Ca~(2+)、Mg~(2+)对TMT-18去除Hg~(2+)有促进作用,而对Na2S有抑制作用;重金属离子会抑制重捕剂对Hg~(2+)的去除效果,Cu~(2+)和Pb~(2+)对Hg~(2+)螯合去除效果的影响较Ni~(2+)和Zn~(2+)要大,随着Cu~(2+)和Pb~(2+)浓度的增加,DTCR-2对Hg~(2+)的去除显著降低,Cu~(2+)浓度的影响尤为显著.本研究可为解决Hg~(2+)在脱硫液中的还原再释放及二次污染问题,同时也为湿法烟气脱硫同时脱汞的工业应用提供理论依据.     

冠醚化合物在海洋环境科学中的应用与前景

自1967年Pedersen发表一批有关冠醚化合物的文章以来,有关专著逐渐增多,冠醚种类激增至几百种。常见的有,脂肪族冠醚、芳香族冠醚、脂环族冠醚、杂环族冠醚、氮杂、硫杂冠醚、含亚氨基、酯基等的冠醚、穴醚、手征性冠醚、开链冠醚、聚假冠醚、高分子冠醚等。冠醚的结构形状类似王冠,有一定大小的孔穴。冠醚具有选择络合大多数阳离子,甚至阴离子、中性分子的特性和增溶性,因而用途广泛,在海洋环境科学中它也将是一类颇有前途的新材料.     

杯[4]芳烃及其酯类衍生物对贵金属离子银的回收研究

应用对叔丁基杯[4]芳烃及其酯类衍生物对液相中的银离子进行回收,讨论了在不同pH值条件下回收液相中的银离子。在去除有机溶剂正辛烷对回收的影响后,发现对叔丁基杯[4]芳烃及其酯类衍生物在强酸性条件下对银离子均有一定的萃取能力,且对叔丁基杯[4]芳烃乙酸乙酯对银离子的萃取能力明显要高于对叔丁基杯[4]芳烃。反萃取剂选用硫代硫酸钠,但其反萃取效率随着原液酸性的增强而减少,且对酯类体系几乎无反萃取效果。     

用铅离子选择性电极测定污染土壤中铅量法的研究

本文研究以PbS-Ag_2S压片烧结制作的铅离子选择性电极用于测定污染土壤中铅的方法。在0.1M氯化钠介质中,铅离子浓度在5×10~(-6)—10~(-2)M范围内E—-logC_(Pb)~(2+)呈线性关系。 污染土壤中的铅用HCl—HNO_3溶解,在pH2用双硫腙-四氯化碳溶液萃取除去Cu~(2+)、Hg~(2+)、Ag~+,用抗坏血酸消除Fe~(3+)的干扰,在pH3.5—5.5以标准加入法测定铅含量,结果与双硫腙比色法、极谱法和容量法一致。     

EDTA-nSiO2纳米颗粒对Cd2+的吸附

nSiO_2纳米颗粒是一种广泛应用的工程纳米材料,为增加其对水溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用接枝改性的方法制备出乙二胺四乙酸(EDTA)改性nSiO_2纳米颗粒(EDTA-nSiO_2),并用透射电镜、氮气吸附-解吸、红外光谱和差热分析等手段对其进行了结构表征,同时以其为吸附剂,通过批处理实验法探讨了体系pH、吸附时间、温度、离子强度等因素对Cd~(2+)吸附的影响,并结合X射线能谱(XPS)分析对其吸附机制进行了分析.结果表明,以EDTA为改性剂,可以成功制备出稳定性良好的EDTA-nSiO_2纳米颗粒,其对Cd~(2+)的吸附受体系p H控制;nSiO_2对Cd~(2+)的吸附量较小,EDTA改性可增加nSiO_2对Cd~(2+)的吸附作用,随着p H的升高,Cd~(2+)的吸附效果逐渐增强,在p H大于4.0后逐渐趋于稳定.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附速率较快,可在1 h内达到吸附平衡.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附为吸热的自发过程,吸附等温线可用Langmuir模型描述.NaCl浓度增加会导致Cd~(2+)的吸附量下降,当体系Na Cl浓度从0增加到100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的最大吸附量从0.433 mmol·g-1降低至0.294mmol·g-1.0.1 mol·L~(-1)HCl是较为合适的吸附剂再生液,Cd~(2+)洗脱率约94.36%.结合pH、温度、离子强度、再生和XPS分析结果,可以推测出EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附是包含有简单的物理吸附和离子交换过程,并以化学络合为主的吸附过程.EDTA-nSiO_2是一种对水体Cd~(2+)具有较好吸附能力的工程纳米材料吸附剂.     

西南喀斯特流域水化学空间变异性分析

本文以后寨河流域为研究对象,基于地统计学分析方法,研究喀斯特地区含量较高的四种离子(HCO_3~-、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Mg~(2+))的空间变异特征。结果表明:选取的离子都呈正空间自相关性,其中SO_4~(2-)和Ca~(2+)的空间集聚作用更显著。由于离子来源和影响因素的不同,离子的自相关程度和变程范围有所不同,由C0/(C0+C)比值判断,HCO_3~-、Ca~(2+)和SO_4~(2-)为中等强度空间相关,Mg~(2+)表现为强相关且变程较小,结构性因素对Mg~(2+)作用更为显著。离子在一定的距离内都表现为各向同性,超出该距离,受到岩性、构造、人类活动等因素的影响,则表现出了明显的各向异性特征。     

重金属絮凝剂DTMPAM去除水中Cu2+和EDTA-Cu的性能

以聚丙烯酰胺、甲醛、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM).分别以含Cu~(2+)单一水样及含Cu~(2+)、EDTA的混合水样为考察对象,研究DTMPAM在单一和混合体系中对Cu~(2+)的去除性能.结果表明,单一体系中DTMPAM对Cu~(2+)有着良好的去除效果,当水样pH值为2.0～6.0时,Cu~(2+)的最高去除率在93.85%～97.49%之间.EDTA对DTMPAM除Cu~(2+)呈抑制作用,随着体系pH值的降低,这种抑制作用减弱;高pH值体系中,随着EDTA浓度的增大,抑制作用增强;在混合体系中,EDTA与DTMPAM存在配位竞争作用,高pH值体系中EDTA的配位竞争作用占主要优势.在单一体系和混合体系中螯合絮体DTMPAM-Cu的分形维数与Cu~(2+)的去除率均有显著的正相关性,即絮体分形维数越大,相对应的Cu~(2+)去除率越高.     

用TTC与INT-电子传递体系活性表征重金属对污泥活性的影响

研究了不同浓度的Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Ag⁺对污泥TTC和INT 电子传递体系活性产生的影响 ,比较了这 2个参数在表征污泥活性受重金属抑制时的灵敏性 .结果表明 ,各种重金属抑制污泥TTC 电子传递体系活性的IC₅₀小于抑制INT 电子传递体系活性的IC₅₀,TTC 电子传递体系活性反映重金属毒性作用的灵敏性大于INT 电子传递体系活性 .实验的重金属离子呈现出不同的毒性作用 ,以TTC 电子传递体系活性为评价参数 ,毒性顺序为 :Hg²⁺>Cd²⁺>Cu²⁺>Ag⁺>Zn²⁺>Ni²⁺>Pb²⁺,以INT 电子传递体系活性为评价参数 ,毒性顺序为 :Hg²⁺>Ag⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺>Ni²⁺>Pb²⁺.     

红纺锤水蚤(Acartia erythraea)对Cu2+和Ag+的吸收

通过对桡足类动物红纺锤水蚤(Acartia erythraea)分别在Cu2 、Ag 、Cu2 Ag 混合溶液中的暴露实验,测定了其对Cu2 、Ag 的吸收速率常数、排出速率常数,并对Cu2 和Ag 在动物体内的分布状况进行了分析.结果表明,在单金属暴露的条件下,红纺锤水蚤对Cu2 、Ag 的吸收速度分别为1.09×104L·g-1·d-1、3.31×104L·g-1·d-1,排出速率常数分别为0.096 d-1、0.1056 d-1.而在Cu2 Ag 的混合暴露体系中,红纺锤水蚤对Cu2 、Ag 的吸收速率分别下降到9.17×103 L·g-1·d-1、2.87×104L·g-1-d-1,Cu2 和Ag 的排出速度常数则分别降到0.084 d-1和0.1008 d-1.动态模型的模拟结果表明,Cu2 和Ag 存在一定程度的拮抗作用.与暴露在单金属溶液中的红纺锤水蚤相比较,在暴露于Cu2 、Ag 混合体系中动物体内的非极性部分所占的比重明显增加,说明其在食物链中对于上一营养级的生物有效性将明显增加.     

缙云山常绿阔叶林湿沉降过程中不同空间层次水质变化特征

为全面调查森林生态系统各层次降水水质状况以及对降水中各离子的截留特征,于2013年9月至2014年8月对重庆市缙云山常绿阔叶林大气降雨、林内降雨、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续1a的水质效应研究.结果表明,缙云山大气降雨偏酸性(pH=4.75);土壤层和林冠层均能调升降雨的pH值,其中土壤层对pH值的调升幅度最大,其次为森林林冠层.森林林冠层对NO_3~-、Na~+有一定的吸附净化作用,降雨能够淋溶森林林冠层的NH_4~+、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)和K~+.另外,枯枝落叶的降解导致构成植物组织的有机物降解为无机物,进而促使各离子质量浓度在地表枯透水中增加.森林土壤中的官能团以及胶体能够吸附并中和渗滤液中的NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、PO_4~(3-)、K~+和Mg~(2+),同时长期处于酸性条件下的土壤层也释放出部分Na~+、PO_4~(3-)和Ca~(2+).该森林生态系统对大气降水中各离子具有较强的截留作用,但各层次对降水中的各离子表现出的截留特征不尽相同,其中以林冠层的截留作用最强.     

Behavior of the herbicide dimepiperate with homoionic clays in aqueous solution

Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｈｅｒｂｉｃｉｄｅｄｉｍｅｐｉｐｅｒａｔｅｗｉｔｈｈｏｍｏｉｏｎｉｃｃｌａｙｓｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ￥ＬｉｕＷｅｉｐｉｎｇ；ＷａｎｇＱｉｑｕａｎ；ＳｈａｏＹｉｎｇ；ＪｉＪｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉ...     

Biosorption of copper ions from dilute aqueous solutions on base treated rubber (Hevea brasiliensis) leaves powder: kinetics, isotherm, and biosorption mechanisms

The effciency of sodium hydroxide treated rubber (Hevea brasiliensis) leaves powder (NHBL) for removing copper ions from aqueous solutions has been investigated. The e?ects of physicochemical parameters on biosorption capacities such as stirring speed, pH, biosorbent dose, initial concentrations of copper, and ionic strength were studied. The biosorption capacities of NHBL increased with increase in pH, stirring speed and copper concentration but decreased with increase in biosorbent dose and ionic strength...     

金属离子对长期污染土壤中多环芳烃解吸的影响

研究了离子强度、不同金属离子对土壤中PAHs表观解吸水平的影响.根据Pearson原理计算了菲、荧蒽、芘和苯并[k]荧蒽等几种PAHs的碱性特征参数并据此分析了其酸碱性类型.结果表明:实验条件下,解吸液中离子强度并非影响土壤中PAHs解吸的控制要素;不同硬度酸性金属离子与PAHs之间的酸碱作用是影响土壤中PAHs解吸水平变化的关键.硬酸性金属离子Ba2+、Al3+、Ca2+对土壤中PAHs的解吸具有促进作用,软酸性离子Hg2+、Ag+则具有抑制作用,比较而言交界酸性金属离子Cu2+、Fe2+、Zn2+在提高土壤中PAHs解吸上作用更加明显.     

烟台夹河河口海水混合过程的地球化学特征研究

海(咸)水混入是河口河水重要的地质过程,深刻地影响河水地球化学过程。本文系统采集夹河河口水样,分析海淡水混合过程的地球化学特征。结果表明,远离河口段(J10~J14)为淡水性质,主要受水-岩作用及人类活动等影响;近河口段(J1~J8)海水混入严重,F~-、Cl~-、Br~-、SO~(2-)_4、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、盐度等明显较高,主要受海水混入影响。近河口段存在Na-Ca离子交换过程,约占Na~+总量的0.9%~1.5%,离子交换量随海水混入比例增加而增加,Na~+离子交换量与K~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Br~-、F~-、SO~(2-)_4离子交换量相关,且河水离子含量与盐度回归系数略低于与盐度、Na~+交换量回归系数,表明河口段河水离子交换影响河水地球化学特征。     

Biodegradation of pendimethalin by Bacillus subtilis Y3

A bacterium strain Y3,capable of efficiently degrading pendimethalin,was isolated from activated sludge and identified as Bacillus subtilis according to its phenotypic features and 16 S rRNA phylogenetic analysis.This strain could grow on pendimethalin as a sole carbon source and degrade 99.5%of 100 mg/L pendimethalin within 2.5 days in batch liquid culture,demonstrating a greater efficiency than any other reported strains.Three metabolic products,6-aminopendimethalin,5-amino-2-methyl-3-nitroso-4-(pentan-3-ylamino) benzoic acid,and 8-amino-2-ethyl-5-(hydroxymethyl)-1,2-dihydroquinoxaline-6-carboxylic acid,were identified by HPLC-MS/MS,and a new microbial degradation pathway was proposed.A nitroreductase catalyzing nitroreduction of pendimethalin to 6-aminopendimethalin was detected in the cell lysate of strain Y3.The cofactor was nicotinamide adenine dinucleotide phosphate(NADPH) or more preferably nicotinamide adenine dinucleotide(NADH).The optimal temperature and pH for the nitroreductase were 30℃ and 7.5,respectively.Hg~(2+),Ni~(2+),Pb~(2+),Co~(2+),Mn~(2+) Cu~(2+),Ag~+,and EDTA severely inhibited the nitroreductase activity,whereas Fe~(2+),Mg~(2+),and Ca~(2+) enhanced it.This study provides an efficient pendimethalin-degrading microorganism and broadens the knowledge of the microbial degradation pathway of pendimethalin.     

Dynamic nano-Ag colloids cytotoxicity to and accumulation by Escherichia coli: Effects of Fe3+, ionic strength and humic acid

Released Ag ions or/and Ag particles are believed to contribute to the cytotoxicity of Ag nanomaterials, and thus, the cytotoxicity and mechanism of Ag nanomaterials should be dynamic in water due to unfixed Ag particle:Ag⁺ ratios. Our recent research found that the cytotoxicity of PVP-Ag nanoparticles is attributable to Ag particles alone in 3 hr bioassays, and shifts to both Ag particles and released Ag⁺ in 48 hr bioassays. Herein, as a continued study, the cytotoxicity and accumulation of 50 and 100 nm Ag colloids in Escherichia coli were determined dynamically. The cytotoxicity and mechanisms of nano-Ag colloids are dynamic throughout exposure and are derived from both Ag ions and particles. Ag accumulation by E. coli is derived mainly from extracellular Ag particles during the initial 12 hr of exposure, and thereafter mainly from intracellular Ag ions. Fe³⁺ accelerates the oxidative dissolution of nano-Ag colloids, which results in decreasing amounts of Ag particles and particle-related toxicity. Na⁺ stabilizes nano-Ag colloids, thereby decreasing the bioavailability of Ag particles and particle-related toxicity. Humic acid (HA) binds Ag⁺ to form Ag⁺-HA, decreasing ion-related toxicity and binding to the E. coli surface, decreasing particle-related toxicity. HA in complex conditions showed a stronger relative contribution to toxicity and accumulation than Na⁺ or Fe³⁺. The results highlighted the cytotoxicity and mechanism of nano-Ag colloids are dynamic and affected by environmental factors, and therefore exposure duration and water chemistry should be seriously considered in environmental and health risk assessments.     

中国西南酸雨区降水化学特征研究进展

西南酸雨区为我国主要酸雨沉降区,且是全球三大喀斯特集中分布区之一.本文将该区9个地点的降雨资料进行了总结、整理和分析,数据包括pH值和主离子成分(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)、K~+、Na~+).该地区降雨中的主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+.与我国其它地区相比,其酸性离子、碱性离子和总离子浓度均普遍高于东南地区、而低于我国北方地区.西南酸雨区主要以pH值为4.5~5.6的弱酸性降雨为主,占总降雨频次的58%左右.根据酸、碱性离子的相关性、中和因子等分析结果,该区雨水中的酸性物质可能受到了碱性离子的中和作用,其中起主要中和作用的离子为Ca~(2+)和NH_4~+.将该区雨水pH值和酸、碱性离子浓度与我国其它地区进行对比研究发现,西南酸雨区降雨受到的中和作用要强于东南地区,但弱于北方地区的降雨.通过对西南酸雨区降雨中主要离子来源的分析和估算,降雨中的酸性离子SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自于人为污染;99.7%的Ca~(2+)和84.0%的Mg~(2+)为陆源贡献,这可能与西南地区碳酸盐岩广泛分布有关.