金属离子鱼类急性毒性研究及对环境标准修订的启示意义

以斑马鱼和孔雀鱼为实验动物,进行了Cu^2＋、Cd^2＋、Zn^2＋和Cr^6＋的鱼类急性毒性试验。结果表明,这四种金属离子对受试鱼的毒性影响比较明显,对斑马鱼、孔雀鱼96 h半致死浓度分别为0.57 mg/L,12.59 mg/L,32.24 mg/L,62.27 mg/L和2.36 mg/L,17.71 mg/L,39.71 mg/L,43.40 mg/L。四种金属离子的毒性大小依次为：Cu^2＋〉Cd^2＋〉Zn^2＋〉Cr^6＋;Cu^2＋、Cd^2＋、Zn^2＋对斑马鱼的影响较大,Cr^6＋则对孔雀鱼的影响较大。结果同时对环境标准的修订具有启示意义,现行的国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对废水和水环境中Cu浓度的要求偏低,在符合国家标准的情况下Cu^2＋在低浓度水平就具有较大的毒性,未来污水排放标准和水环境质量标准在修订中应重视这个问题。     

膨润土对Cu^2＋的吸附及其它金属离子对Cu^2＋的竞争吸附

膨润土对重金属铜的吸附随铜离子浓度的增加先快迭增长而后趋于缓慢最后达成平衡。饱和吸附量为34．10mg·g^-1。Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能拟舍实验结果,但Temkin方程拟合为最佳。pH是影响膨润土对Cu^2＋吸附的主要因素。低pH值不利于膨润土对Cu^2＋的吸附。引入竞争离子,膨润土对Cu^2＋的吸附量明显降低。Ph^2＋、Cd^2＋、Ni^2＋对Cu^2＋的吸附产生不同程度的竞争作用,其竞争力为Pb^2＋〉Cd^2＋〉Ni^2＋。在竞争离子存在的情况下,Cu^2＋的吸附依然遵守等温吸附模型。饱和吸附量从34．10mg·g^-1下降到16．93mg·g^-1（Pb^2＋）、19．21mg·g^-1（Cd^2＋）、26．08mg·g^-1（Ni^2＋）。     

B.subtilis吸附Cu2+、Zn2+和Cd2+的等温吸附平衡性能研究

从吸附动力学过程着手分析了生物体对重金属离子吸附过程的等温吸附平衡，在一系列简化条件基础上，建立了用于描述这一过程的等温吸附平衡模型。当n=1时，该模型与经典等温吸附平衡模型Langmuir方程具有一致的表达形式。采用最小二乘法求得理论模型中的参数值，针对含Cu^2＋、Zn^2＋和Cd^2＋3种重金属离子的废水，将枯草芽孢杆菌活菌体（Bacillus subtilis）作为吸附剂，进行等温吸附平衡实验．将已知参数的理论模型与实验数据曲线进行比较。理论曲线能够很好的吻合实验数据曲线的走向趋势，证明了该模型的合理性及可用性。     

硒对烤烟的生态毒理效应及临界指标研究

通过营养液水培试验，研究了不同浓度Se对烤烟生物量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b、类胡萝卜、SOD、POD和MDA活性的影响。Se胁迫下的烟株生长受到抑制，浓度越高，抑制效应越明显；低浓度Se对烤烟叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b和类胡萝卜含量有促进作用，并提高烟株体内活性氧防御体系，使MDA酶含量下降；高浓度Se则对其有抑制作用，对活性氧防御体系产生胁迫效应，MDA上升，SOD、POD酶活性下降；相关分析表明，除MDA呈极显著正相关外，其余均呈极显著负相关。MDA含量变化为Se胁迫烤烟生长的最敏感生理指标。     

Effects of Cd（Ⅱ） and Cu（Ⅱ） on microbial characteristics in 2-chlorophenol-degradation anaerobic bioreactors

The effects of Cd^2＋ and Cu^2＋ at 300 mg/L on anaerobic microbial communities that degrade 2-cholorophenol （2-CP） were examined. Based on the polymerase chain reaction （PCR） of 16S rDNA, bacterial community diversity and archaeal community structure were analyzed with denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） and cloning, respectively. Degradation capabilities of the anaerobic microbial community were drastically abated and the degradation efficiency of 2-CP was reduced to 60% after shock by Cu^2＋ and Cd^2＋, respectively. The bacterial community structure was disturbed and the biodiversity was reduced after shock by Cu^2＋ and Cd^2＋ for 3 d. Some new metal-resistant microbes which could cope with the new condition appeared. The sequence analysis showed that there existed common Archaea species in control sludge and systems when treated with Cu^2＋ and Cd^2＋, such as Methanothrix soehngenii, Methanosaeta concilii, uncultured euryarchaeote, and so on. Both the abundance and diversity of archaeal species were altered with addition of Cd^2＋ and Cu^2＋ at high concentration. Although the abundance of the predominant archaeal species decreased with Cd^2＋ and Cu^2＋ addition for 3 d, they recovered to some extent after 10 d. The diversity of archaeal species was remarkably reduced after recovery for 10 d and the shift in archaeal composition seemed to be irreversible. The 2-CP-degradation anaerobic system was more sensitive to Cu^2＋ than Cd^2＋.     

复合型氨基葡聚糖絮凝剂的实验研究

报道了复合型氨基葡聚糖絮凝剂对于重金属离子去除效果的测定，以及为减小出水质的浊度而改用黄泥做为腐植酸钠载体的改性实验。当pH值为8、投加量为1．2g．L^-1时，该絮凝剂不仅对单个金属离子：Cu^2 、Zn^2 、Ni^2 、Cr^3 、Cd^2 去除率高达90％以上，而且对于这些离子的混合废水的去除率均在94％以上。     

重金属离子的生物吸附容量与离子性质之间的关系

利用金属离子毒性评价和预测领域中的QSAR方法,探讨了重金属离子性质对生物吸附容量的影响．选用啤酒工业废弃的酿酒酵母为生物吸附剂,进行了10种金属离子Ag^＋,Cs^＋,Zn^＋,Pb^2＋,Ni^2＋,Cu^2＋,CO^2＋,Sr^2＋,Cd^2＋,Cr^3＋的生物吸附实验．选用22种参数来表征金属离子的物理化学性质,建立了金属的离子特性与生物吸附容量之间的关系．利用Langmuir方程计算得到酵母吸附金属离子的理论最大吸附量qmax,由大到小排序为Pb^2＋〉Ag^＋〉Cr^3＋〉Cu^2＋〉Zn^2＋〉Cd^2＋〉Co^2＋〉Sr^2＋〉Ni^2＋〉Cs^＋．离子性质与吸附量之间的线性拟合分析结果表明,共价指数Xm^2r与qmax具有良好的线性关系,共价指数越高,离子吸附量越大,金属离子与吸附剂表面官能团共价结合所占比重越大,键结合越牢固．对金属离子进行分类（按价态或离子的软硬性质）可以改善拟合效果．极化力Z^2／r、水解常数｜lgKOH｜、电离势,尸等多种物化性质与不含软离子的离子之间的理论最大吸附量也表现出良好的线性关系．     

稀土金属离子对梨形四膜虫的24小时生长影响

应用４种方法（细胞直计计数法、中性红试验、重蛋白及核酸含量测定）研究不同浓度稀土金属离子Ｌａ＾２＋、Ｓｍ＾３＋、Ｙ＾３＋、Ｇｄ＾３＋处理２４ｈ后，对梨形四膜虫的生长影响，结果表明，在低浓度时Ｌａ＾３＋、Ｓｍ＾３＋、Ｙ＾３＋，对四膜虫具有刺激生长的作用。随着浓度的升高，４种稀土金属离子均表现出毒性效应；高浓度时，抑制生长艇特别明显。计算Ｌａ＾３＋、Ｓｍ＾３＋、Ｙ＾３＋、Ｇｄ＾３＋的半数抑制浓度（ＩＣ     

基于模糊神经网络的水稻农田重金属污染水平高光谱预测模型

以吉林省长春一汽厂附近3块不同重金属污染状况的水稻实验样地为例,通过地面实测获取了水稻的光谱反射率、叶片叶绿素含量、叶片及土壤重金属含量等数据.同时,在分析重金属对水稻叶片叶绿素含量影响的基础上,通过多元逐步回归分析选出对水稻叶片叶绿素含量微小变化指示灵敏的光谱参数作为模型输入层,并将水稻叶片叶绿素含量值作为输出层来表征农田重金属污染胁迫水平,最终建立了用于预测水稻农田重金属污染水平的模糊神经网络模型.结果表明,该模糊神经网络模型预测的水稻重金属污染胁迫水平与实测结果吻合度较高,预测的叶绿素含量值与实测值的拟合度较好(R2=0.985).表明在受重金属污染胁迫的情况下,水稻叶片叶绿素含量微小而复杂的变化可以通过构建模糊神经网络模型很好地模拟出来,从而确定出农田的重金属污染水平.     

速生树种竹柳对重金属胁迫的生理响应

为探讨速生树种竹柳(Salix sp.)对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以竹柳三号和竹柳五号为试验材料,在重金属复合污染(镉、铜、锌)的水稻土条件下处理65 d后,研究了其叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)和超氧化歧化酶(SOD)活性的响应变化.结果表明:重金属胁迫下,两种竹柳叶片的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著(p0.05)降低,而脯氨酸含量、过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)升高.重金属胁迫下,竹柳三号叶片的脯氨酸、可溶性蛋白含量和超氧化歧化酶活性均显著(p0.05)低于竹柳五号,而叶绿素b含量和过氧化物酶活性反之.对照土壤中,竹柳三号的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性均显著低于竹柳五号,叶绿素含量反之.两种竹柳的叶绿素a/叶绿素b值、丙二醛含量无显著差异.综上所述,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等可以作为竹柳耐重金属胁迫的评价指标.竹柳五号在重金属胁迫作用下可维持较高的可溶性糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化歧化酶活性,因此,竹柳五号比竹柳三号对重金属胁迫有更强的耐性.     

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

Chemodynamics of heavy metals in long-term contaminated soils：Metal speciation in soil solution

The concentration and speciation of heavy metals in soil solution isolated from long-term contaminated soils were investigated. The soil solution was extracted at 70% maximum water holding capacity (MWHC) after equilibration for 24 h. The free metal concentrations (Cd2+, Cu2+, Pb2+, and Zn2+) in soil solution were determined using the Donnan membrane technique (DMT). Initially the DMT was validated using artificial solutions where the percentage of free metal ions were significantly correlated with the percentages predicted using MINTEQA2. However, there was a significant difference between the absolute free ion concentrations predicted by MINTEQA2 and the values determined by the DMT. This was due to the significant metal adsorption onto the cation exchange membrane used in the DMT with 20%, 28%, 44%, and 8% mass loss of the initial total concentration of Cd, Cu, Pb, and Zn in solution, respectively. This could result in a significant error in the determination of free metal ions when using DMT if no allowance for membrane cation adsorption was made. Relative to the total soluble metal concentrations the amounts of free Cd2+ (3%–52%) and Zn2+ (11%–72%) in soil solutions were generally higher than those of Cu2+ (0.2%–30%) and Pb2+ (0.6%–10%). Among the key soil solution properties, dissolved heavy metal concentrations were the most significant factor governing free metal ion concentrations. Soil solution pH showed only a weak relationship with free metal ion partitioning coefficients (Kp) and dissolved organic carbon did not show any significant influence on Kp.     

固定化活性污泥吸附重金属离子的试验研究

讨论了固定化活性污泥对重金属离子的吸附。在实验条件下 ,温度对固定化活性吸附金属的影响并不显著 ,而体系pH值和底物浓度的影响较为重要 ,固定化活性污泥对Cu2 + 的吸附符合Langmuir模型。研究了固定化细胞填充柱对各种金属离子的吸附特性和选择性 ,固定化活性污泥对Cu2 + 离子的吸附性能明显高于Cd2 + 和Zn2 + 。     

重金属离子对生物污泥活性的抑制

研究了工业废水中常见的Cd~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Al~(3+)和Fe~(3+)七种重金属离子对生物污泥的抑制作用。发现其抑制的机理各不相同,前五种为不可逆抑制,污泥经过洗涤,活性不易恢复,而后二种为可逆抑制,污泥洗涤后,活性能基本恢复。试验还发现,几种金属离子同时存在时,抑制性比单一金属离子强。金属离子会在污泥中积聚,因此,即使废水中浓度很低,长期接触也会使生物污泥活性降低。     

Heavy metals removal from aqueous solution using carbonaceous K_2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K_2S. Raw coal was mixed with K_2S powder and then heated at 800℃ for 30 min in nitrogen to produce K_2S char. The sulfur content and form in K_2S char were determined, and the ability of K_2S char to adsorb Zn~(2+), Cd~(2+) and Pb~(2+) was examined. The K_2S impregnation was effective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K_2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn~(2+) removal in 2.4 mmol/L of Zn~(2+) solution by K_2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K_2S char adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) in 24 mmol/L of Pb~(2+) and Cd~(2+) solution with the removal rate of 97 % and 35 %, respectively. The elution extents of adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an effective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K_2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K_2S char.     

电解法回收胶团强化超滤(MEUF)浓缩液中的Cd2+

胶团强化超滤是基于表面活性剂的双亲分子结构特性去除水中金属离子的新方法.重金属离子废水经胶团强化超滤处理后的浓缩液中含有高浓度的重金属离子,需进一步处理.采用电解法回收胶团强化超滤浓缩液中的Cd2+,考察了电极种类、电压、电解时间、pH、SDS与Cd2+浓度比等5个条件对电解效率的影响.研究发现,表面活性剂对电解有一定的阻化作用.实验得到最佳条件为:不锈钢(阳极)-石墨(阴极),U为2.8 V,电解时间为100 min,pH为4,[SDS]/[Cd2+]=5([SDS]=8.5 mmol/L恒定).在此条件下,浓缩液中的Cd2+的回收率达到了50.26%.     

十二烷基磺酸钠(SDS)改性蒙脱石对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)为改性剂制备了有机蒙脱石,研究其对Cu2+、Cd2+的吸附行为,并用XRD、FTIR、SEM、XPS对有机蒙脱石进行表征.实验结果表明,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附基本上在20min内达到平衡,并随pH增大(1.0～7.0),吸附量增加,最佳pH约为6.0.有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附等温线更符合Langmuir等温吸附方程,SDS改性蒙脱石对Cu2+、Cd2+的最大吸附量较纯蒙脱石分别增加15.7%、15.5%.XRD、FTIR、SEM、XPS及碳含量分析结果显示,SDS主要分布在蒙脱石表面且相对稳定,少量嵌入层间,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附机制为配位吸附和离子交换.     

应用腰鞭毛虫评价水体重金属污染的方法研究

鉴于腰鞭毛虫(dinoflagellates)生物毒性测试方法尚处于起步阶段,缺少各种污染物相应的毒性评价标准.利用美国海军研发的高新技术QwikLiteTM测试腰鞭毛虫发光量变化,应用腰鞭毛虫对重金属的响应关系评价水体重金属污染.结果表明,单一重金属的生物毒性Hg2+>Cu2+>Cd2+>As5+>Pb2+>Cr6+;2种、3种和4种重金属联合毒性基本以协同作用为主,个别有拮抗现象;pH对腰鞭毛虫影响不显著,可以直接将其应用于天然水体的生物毒性测试,但是pH对Hg2+和Cu2+的毒性有较大影响,测定这2类离子时需扣除pH影响;腰鞭毛虫不易受水体中营养物质影响,COD变化对腰鞭毛虫与Hg2+、Cd2+的响应关系影响显著.腰鞭毛虫对重金属污染敏感性好,响应范围窄,稳定性高,是水体重金属生物毒性测试的良好物种.