生物法回收贵金属铂纳米颗粒及其机制

利用自行分离的粪肠球菌Z5(Enterococcus faecalis Z5)菌株(保藏号CCTCC M2012445)回收贵金属铂,探讨了其在外源电子供体条件下以纳米颗粒形式回收溶液中化合态铂的可能性,研究了铂初始浓度、生物量、温度以及p H值对回收过程的影响,探讨了粪肠球菌Z5回收铂纳米颗粒过程的可能机制.结果表明,粪肠球菌Z5菌株可以回收铂纳米颗粒,回收过程主要包括生物吸附和生物还原.铂初始浓度为286.46 mg·L~(-1)、生物量为3.2 g·L~(-1)、温度50℃以及p H值为6时为其最佳回收条件.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析表明,回收产物为5 nm左右粒径的铂纳米颗粒,主要分布于细胞周质.X射线电子能谱(XPS)分析显示,Pt(Ⅳ)首先被还原为Pt(Ⅱ),然后被还原为Pt(0),且从Pt(Ⅱ)还原成Pt(0)为限制步骤,傅里叶红外(FTIR)分析显示菌体表面的羟基和酰胺基官能团可能在回收过程中起作用.     

Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4处理模拟染料废水的脱色效果研究

染料废水具有有机物含量高、色度高和水量大等特点,直接排入水体会破坏生态环境,需要进行有效的处理。高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]是一种绿色双效水处理剂,在水污染治理中有着广阔的应用前景。采用Fe(Ⅵ)与Fe_3O_4纳米颗粒联用处理罗丹明B、甲基橙、刚果红3种模拟染料废水,研究Fe(Ⅵ)和Fe_3O_4投加量、溶液初始pH值、反应时间以及自由基淬灭剂等因素对模拟染料废水脱色效果的影响,并初步探究其作用机理。试验结果表明:Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对罗丹明B和刚果红模拟染料废水的脱色效果较好,在中性条件下,当Fe(Ⅵ)投加量为10 mgFe/L、Fe_3O_4投加量为0.3 g/L时,反应8 min后,脱色率接近100%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对甲基橙模拟染料废水的脱色效果略差,当Fe(Ⅵ)剂量提升至14 mgFe/L时,脱色率可达80%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对3种染料混合后的模拟废水也有较好的处理效果,混合模拟染料废水化学需氧量(COD)的去除率可达70%;此外,通过添加羟基自由基(·OH)淬灭剂,间接证明Fe(Ⅵ)还原过程中产生的H_2O_2与Fe_3O_4原位构成一个类芬顿体系,强化了对废水中污染物的去除效果。     

膜载纳米Pd/Fe双金属颗粒脱氯一氯乙酸的研究

通过涂敷法、共混法和化学接枝法制备了PVDF-PAA膜、PVDF·TiO2-PAA膜和PVDF-g-AA膜3种新型载体膜,分别负载纳米钯/铁双金属颗粒后对一氯乙酸进行还原脱氯实验并通过SEM以及红外吸收光谱(FT-IR)对3个体系进行表征。结果发现,与传统的Pd/Fe纳米悬浮颗粒体系相比,膜载纳米双金属颗粒体系的脱氯效率更高,并且PVDF-PAA膜、PVDF·TiO2-PAA膜和PVDF-g-AA膜3种膜负载的纳米钯/铁双金属颗粒在120min内对10mg/L的一氯乙酸的脱氯效率分别是:56.33%、71.01%和75.51%。     

暴露不同晶面的锐钛矿及其光催化反应

文章研究了采用水热法制备双椎体矿锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜和暴露(001)和(101)晶面的去顶端双椎体锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜。再利用光还原沉积贵重金属(Ag、Au)到锐钛矿TiO_2晶面上的方法研究所制备的TiO_2纳米晶体结构对光催化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)观察贵重金属(Ag、Au)粒子在锐钛矿TiO_2晶面上的光沉积情况,结果表明暴露的(001)和(101)晶面在锐钛矿TiO_2的光催化氧化还原反应中分别起到不同的作用。通过X射线衍射仪(XRD)分析所制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜的材料成分以及晶型结构。利用制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜对亚甲基蓝进行光催化降解,探究其光催化效率及影响因素。通过对我们制备的矿锐钛矿TiO_2纳米晶体的研究可以认为同是暴露分别进行氧化还原反应的晶面和光还原沉积贵重金属都能有效促进光催化效率。     

活性炭阴极电化学法回收废水中Ni(Ⅱ)的研究

研究了采用活性炭阴极电化学法,回收废水中的Ni(Ⅱ)生产硫酸镍的工艺。着重探讨了电流密度、Ni(Ⅱ)的初始浓度、溶液的pH值与反应温度对Ni(Ⅱ)回收率的影响。在电流密度为0.05A/cm2,废水中Ni(Ⅱ)的含量为250 mg/L,溶液pH值为6.0、温度为30℃及反应时间为150min条件下,废水中的Ni(Ⅱ)回收率达99.2%。     

纳米级Pd/Fe@SiO2复合颗粒对2,4-DCP的还原脱氯研究

为有效抑制纳米级Pd/Fe颗粒的团聚和钝化及改善其表面特性,将纳米SiO_2包覆在Pd/Fe颗粒表面,超声波辐照下液相还原法制备纳米级Pd/Fe@SiO_2复合颗粒,采用TEM、SEM、XRD、EDX及BET表征其物性,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为目标污染物,探究其对2,4-DCP的还原脱氯影响因素、降解机理和动力学,结果表明:制备的纳米级颗粒粒径均匀、分散性好,比表面积大;体系中纳米级Pd/Fe投加量、钯化率、TEOS投加量、反应温度及溶液初始pH均会对2,4-DCP的降解效果产生明显影响;并推测出纳米级Pd/Fe@SiO_2复合颗粒对2,4-DCP的降解机理即快速吸附—逐步脱氯—最终脱附释放,其降解符合拟一级动力学关系.     

二氧化钛介孔微球的纳米金修饰及对其催化性能的影响

染料污染和大气中CO排放已成为日益严重环境问题,研发染料污染物的降解技术及低温CO催化氧化有助于解决上述问题。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等技术,该文比较了二氧化钛(TiO_2)介孔微球修饰金(Au)纳米颗粒前后的形貌、结构与组成的变化及催化染料降解和低温CO氧化的性能。结果表明,应用沉积-沉淀法可将Au纳米颗粒均匀地修饰在TiO_2介孔微球表面,颗粒直径约为4.5 nm。XRD结果显示Au~(3+)被还原为单质Au,且还原过程没有破坏TiO_2载体的晶体结构;电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试得出Au含量仅为3.12%。氮气吸附-脱附等温曲线测试出Au/TiO_2比表面积为103.6 m~2/g,相应的Barret-JoynerHalenda(BJH)孔径分布测试出平均孔径为9.3 nm。有机染料罗丹明B(Rh B)的光催化降解结果显示,Au/TiO_2复合催化剂催化下的降解速率为6.63×10-5s-1,而单一TiO_2催化下的降解速率为5.18×10~(-5)s~(-1)。亚甲基蓝(MB)光降解实验显示出相同的结果,进一步证明Au/TiO_2复合催化剂具有较高的活性。低温催化CO氧化测试结果表明,单一TiO_2不具有催化活性,Au/TiO_2催化作用时在室温下CO转化率达48%,升温至50℃时CO转化率可达到99%,显示出很高的催化活性和热稳定性,并且可重复利用。可见,纳米Au/TiO_2复合催化剂在处理有机染料污染和低温CO氧化方面具有潜在的应用价值。     

厌氧颗粒污泥合成纳米钯及强化降解双氯芬酸性能

为了提高厌氧颗粒污泥(AGS)对难降解卤代有机物的还原降解能力,本文研究了厌氧颗粒污泥原位还原制备纳米钯构建载钯型厌氧颗粒污泥(Pd-AGS)的方法与条件,以及Pd-AGS在不同电子供体及烘干方式下对双氯芬酸(DCF)的降解特性.研究表明,当Pd(II)浓度为50～200 mg·L~(-1),Pd/生物量比为1/40～1/10时,被颗粒污泥还原的Pd(II)超过90%,且Pd/生物量比越高,与污泥微生物结合的纳米钯(Pd NPs)越多;添加氧化还原介体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)不能加快Pd(II)的还原速率,但可以使与胞外聚合物(EPS)结合的Pd NPs增多.Pd NPs的负载显著强化了AGS对DCF的降解性能,甲酸钠和氢气都能够作为电子供体激活Pd-AGS降解DCF,氢气更为有效.氢气存在下,初始浓度为20 mg·L~(-1) DCF在90 min降解率达到96.47%,而不载钯的AGS最终对DCF的降解率仅为16.19%.烘干处理会降低Pd-AGS对DCF的降解效率,但相比121℃和600℃的烘干方式,冷冻干燥和80℃烘干方法对Pd-AGS的降解性能影响较小.Pd-AGS将微生物降解性能与纳米钯的催化性能相结合,提高了对卤代难降解有机物的降解能力.     

废弃线路板机械分离物中Ag、Pd分布特征研究

针对废弃线路板机械破碎分离产物中贵金属分布特征不明确的现状,以废弃手机和电脑主板为原材料,研究了分离产物中银(Ag)、钯(Pd)的分布规律。结果表明,经机械破碎分离后,Ag在手机和电脑主板金属分离物中的分配率为98.3%、97.6%,在非金属分离物中的分布为1.68%、2.45%,Pd在2类主板的金属分离物中的分配率均为100%。不同破碎颗粒中,Ag在手机主板金属分离物小颗粒(0.12 mm<Ф<0.85 mm)与大颗粒(Ф>0.85 mm)中的分配率为71.7%、26.6%,电脑主板相应为62.7%、34.7%;Pd在手机主板金属分离物2类颗粒中为52.6%、47.5%,电脑主板相应为44.8%、55.2%。在机械破碎过程中,板卡的外层铜箔容易成为小颗粒,而内层铜箔大部分形成大颗粒。物料平衡研究显示,Ag、Pd的回收率分别为96.5%～97.1%、97.3%～98.4%。     

EDTA优化纳米Pd/Fe对2,4-D的催化脱氯研究

采用EDTA优化纳米Pd/Fe催化脱氯水中2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),并考察了EDTA投加浓度、pH、钯化率、温度等因素对2,4-D还原的影响.结果表明,EDTA的加入络合了纳米Pd/Fe在催化脱氯过程中生成的铁离子,抑制纳米Pd/Fe颗粒表面钝化层的形成,提高了体系的反应活性.适宜的EDTA浓度、低pH、高钯化率、低温等有利于2,4-D的还原脱氯.当EDTA浓度为25.0 mmol·L-1,纳米铁含量为1.0 g·L-1,初始pH=4.3、钯化率为0.5%,温度为25.0℃,搅拌速率为200 r·min~(-1)时,反应50 min,10.0 mg·L-1的2,4-D去除率及苯氧乙酸(PA)生成率均达到100%.     

Density and nutritional condition of carabid beetles in wildflower areas of different age

Density and nutritional condition of the five carabid beetle species Agonum mülleri, Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, Pterostichus vernalis and Poecilus cupreus was studied. Carabids were caught in sixteen 1–4-year-old wildflower areas, identified and counted, their nutritional condition was calculated and calculations were related to habitat parameters (i.e. wildflower area age, vegetation cover, soil water content, habitat size, surrounding landscape composition) and sex.Whereas the number of Anisodactylus binotatus caught responded positively to succession in wildflower areas, A. mülleri numbers tended to decrease and the other three species were unaffected. In a stepwise multiple regression species affiliation, sex and age of wildflower area explained together 98.5% of the variance in the pooled nutritional condition of Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, A. mülleri and P. vernalis. Age of wildflower area alone explained 61.7% of the variance and age increased the nutritional condition of carabids. Correspondingly, nutritional condition of Poecilus cupreus was positively correlated with the age of wildflower area. Overall, the nutritional condition of the carabid assemblage studied increased from the first to the second year and then remained stable. To keep the proportion of 1-year-old wildflower areas low, wildflower areas should therefore be maintained for several years to improve the life conditions of carabid beetles and to enhance their beneficial effects in agroecosystems.     

甲烷丝菌混养促进螺旋藻自发酵产氢

采用只消耗乙酸盐而不消耗氢气的甲烷丝菌与螺旋藻混合培养,以提高螺旋藻利用自身多糖在自身氢酶作用下暗发酵产氢量.通过培养基调控提高了螺旋藻生长富集的总糖产量,当Na Cl浓度由239 mmol·L~(-1)增加到739 mmol·L~(-1),螺旋藻总糖产量提高了107.7%,达到0.54g·L~(-1).螺旋藻在黑暗厌氧条件下加入甲烷丝菌混养后的自发酵产氢量提高了33.8%,达到43.8 m L·g-1;液相主要代谢产物乙酸盐则提高了69.2%,达到1639.1μmol·g-1.同时,螺旋藻加入甲烷丝菌混养后自发酵过程的能量转换效率由6.7%提高到11.6%.甲烷丝菌通过消耗乙酸盐促进了螺旋藻自发酵产氢的乙酸途径反应正向进行,从而提高了氢气产量和能量转换效率.     

生物炭对华北农田土壤N2O通量及相关功能基因丰度的影响

为了探寻施用生物炭对农田土壤氧化亚氮(N_2O)的减排效果和机制,于2015年3月27日至6月5日,利用盆栽实验研究了施用生物炭(CK,C1:5%,C2:10%,C3:15%,C4:30%)(质量分数)对华北农田土壤N_2O通量、氨单加氧酶(amo A)、亚硝酸盐还原酶(nir S、nir K)以及氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度的影响.结果表明:(1)施用低量生物炭(5%)能够促进N_2O排放,施用中、高量生物炭可以起到抑制N_2O排放的效果,且生物炭用量为15%时减排效果最佳.(2)实验初期,施用生物炭对土壤硝化反硝化基因丰度影响较大,AOA和nir S基因丰度与生物炭施用量呈极显著正相关关系,nir K基因丰度与生物炭施用量呈显著正相关关系,AOB和nos Z基因丰度与生物炭施用量呈显著负相关关系;实验末期,AOA丰度与生物炭施用量表现为显著负相关关系,AOB丰度与生物炭施用量表现为显著正相关关系.(3)实验初期,N_2O排放通量与AOA、nir S基因呈现极显著的负相关关系,说明在土壤含水量较高的条件下,N_2O的产生受AOA、nir S基因丰度控制调节;实验末期,N_2O排放通量与nos Z基因呈现极显著正相关关系,说明在土壤含水量较低的条件下,N_2O的产生受nos Z基因丰度控制调节.本研究结果表明施用生物炭能够增加硝化反硝化功能基因丰度,并降低N_2O的排放,为华北农田合理施用生物炭提供了一定的理论依据.     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

Augmentation of tribenuron methyl removal from polluted soil with Bacillus sp. strain BS2 and indigenous earthworms

Tribenuron methyl (TBM) is a member of the sulfonylurea herbicide family and is widely used worldwide. In this study, TBM-degrading bacteria were enriched with TBM as potential carbon, nitrogen or sulfur source, and 44 bacterial isolates were obtained. These isolates were phylogenetically diverse, and were grouped into 25 operational taxonomic units and 14 currently known genera. Three representatives, Bacillus sp. strain BS2, Microbacterium sp. strain BS3, and Cellulosimicrobium sp. strain BS11, were selected, and their growth and TBM removal from culture broth were investigated. In addition, indigenous earthworms were collected and applied to augment TBM degradation in lab-scale soil column experiments. Results demonstrated that Bacillus sp. strain BS2 and earthworms significantly increased TBM removal during soil column experiments.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

Interspecific utilisation of wax in comb building by honeybees

Beeswaxes of honeybee species share some homologous neutral lipids; but species-specific differences remain. We analysed behavioural variation for wax choice in honeybees, calculated the Euclidean distances for different beeswaxes and assessed the relationship of Euclidean distances to wax choice. We tested the beeswaxes of Apis mellifera capensis, Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata and the plant and mineral waxes Japan, candelilla, bayberry and ozokerite as sheets placed in colonies of A. m. capensis, A. florea and A. cerana. A. m. capensis accepted the four beeswaxes but removed Japan and bayberry wax and ignored candelilla and ozokerite. A. cerana colonies accepted the wax of A. cerana, A. florea and A. dorsata but rejected or ignored that of A. m. capensis, the plant and mineral waxes. A. florea colonies accepted A. cerana, A. dorsata and A. florea wax but rejected that of A. m. capensis. The Euclidean distances for the beeswaxes are consistent with currently prevailing phylogenies for Apis. Despite post-speciation chemical differences in the beeswaxes, they remain largely acceptable interspecifically while the plant and mineral waxes are not chemically close enough to beeswax for their acceptance.     

光倒刺鲃、白鲢协同投放抑制丝状藻(水绵)藻华围隔研究

为探究高效与安全抑制丝状藻藻华的方法,利用光倒刺鲃(Spinibarbus hollandi)、白鲢(Hypophthalmichthys molitrix)的食性特点,研究了不同密度(低密度(L)40 g·m-3、高密度(H)80 g·m-3)与不同投放比例(光倒刺鲃∶白鲢=3∶1、1∶1、1∶3)协同作用下,对围隔内水体丝状藻水绵(Spirogyra sp.)的抑制效果,以及对水生植物和水质的影响.结果表明,光倒刺鲃可以显著摄食丝状藻水绵,且在低密度、高比例(3∶1)时,即对丝状藻的生长具有明显抑制作用.高密度(80 g·m-3)投放光倒刺鲃、白鲢,无论比例如何,都会引起水体水质下降,引起轻微富营养化,并导致浮游藻类生物量上升,不适用于本试验水体.在本试验条件下,高密度(80 g·m-3)投放条件下,白鲢可以抑制浮游生物总量,H(1∶3)、H(1∶1)组中,呈现藻类小型化的趋势;而在低密度(40 g·m-3)投放条件下,未发现浮游藻类有小型化趋势.本试验L(3∶1)组,即光倒刺鲃30 g·m-3、白鲢10 g·m-3,可以有效控制试验水体丝状藻水绵滋生,且能够兼顾改善水质.     

江苏陆地海岸线绿潮藻种类组成及分布特征

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%;岸滩上绿潮藻主要生长在沿岸石堤、养殖围坝和植被较浅相对稀疏的草滩上,绿潮藻种类组成主要有浒苔(Ulva prolifera)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和缘管浒苔(Ulva linza).1—3月浒苔为主要优势种,4—5月曲浒苔为主要优势种,缘管浒苔在历次调查中其湿重生物量均很低.5月岸滩上固着绿潮藻量约36.7 t,不及海上飘来附着在岸滩上绿潮藻量的1/10,岸滩上固着绿潮藻中浒苔的量约为同期海上飘来浒苔湿重生物量的0.6%,岸滩堤坝不会是引起绿潮暴发的主要源头.     

砗磲生长的影响因素及其人工培养研究进展

砗磲是世界上最大的双壳贝类,与虫黄藻共生,生长过程中受到多种自然环境因素的影响。近年来,由于人类的过度捕捞,砗磲数量骤减,对砗磲进行人工培养、繁育、放流,成为砗磲保护的重要工作之一。此外,砗磲碳酸盐壳体还是一种良好的高分辨率古气候研究载体,但其壳体地球化学指标的环境指示意义还存在较大争议,实验室培养也是探讨砗磲地球化学指标环境指示意义的有效途径之一。基于上述原因,近年来有不少研究开展了砗磲的培养试验,通过改变培养条件分析各种环境因子对砗磲生长及壳体地球化学特征的影响。本文就砗磲的培养方法、人工培养条件进行简要综述,并从温度、光照、盐度、p CO2、营养盐、金属离子等多个方面对人工培养条件下,砗磲生长的影响因素及其生理适应性机制进行总结分析,为后续砗磲的培养保护和地球化学研究提供参考。