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⁺.     

闽江福州段湿地沉积物重金属吸附-解吸特征及其对酸沉降变化的响应

选择闽江福州段为研究对象,通过采集淡水河段（A、B）、城市河段（C、D）和河口区（E、F）6个样点的沉积物柱样,探讨了湿地沉积物重金属的吸附-解吸特征及其对酸沉降变化的响应.结果表明,Langmuir吸附等温方程可较好地拟合不同河段湿地沉积物吸附4种重金属（Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺）的热力学过程（R²≥0.71）.不同样点对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附能力整体以河口区最高,城市河段次之,淡水河段最低, 解吸能力则与之相反,这主要与沉积物颗粒组成（黏粒）及pH值的差异有关.从淡水河段至河口区（A~F）,不同样点0~40 cm土层对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的解吸量均随吸附量的增加而升高.随着pH值的增加,Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附量整体均呈逐渐增加趋势,解吸量则与之相反.不同样点沉积物重金属吸附-解吸特征对酸沉降的响应并不明显,这主要与不同样点的空间异质性较大有关.研究发现,在未来闽江福州段 硫酸型酸沉降发生频次增加的情况下,A、B样点所处淡水河段的沉积物可能更有利于重金属离子游离于沉积物的孔隙水中,从而增加该河段重金属的污染及生物毒性风险.     

含vgb基因的重组毕赤酵母菌对重金属离子的吸附解吸特征

酵母因为其比表面积大、密度高被广泛用于水体中重金属的吸附.本文研究比较野生毕赤酵母KM71及含有vgb基因的重组毕赤酵母KM71对重金属Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附解吸特性,并研究混合金属离子对酵母菌吸附性能的影响.不同金属离子均在2 h达到吸附解吸平衡,酵母菌对不同种类金属离子的吸附具有选择性,温度和pH变化对毕赤酵母吸附重金属影响较小.重组毕赤酵母菌对重金属的抗性更强.通过对环境因素及复合剂的优化,得到对重金属镉、镍、铅具有高效吸附性能的重组酵母菌,重组酵母菌对单元素溶液中Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为10.56、17.68和20.14 mg·g^-1,对三元金属混合溶液中的Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为8.28、9.89和19.99 mg·g^-1.通过条件优化重组毕赤酵母对Ni²⁺、Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附率分别提高了15.14%、21.04%、18.47%,吸附量分别提高了11.26、13.43、22.90 mg·g^-1.本试验为促进酵母菌在处理重金属污染废水中的广泛应用提供了科学依据.     

闽江河口湿地土壤对痕量元素吸附-解吸特征及其对pH值变化的响应

选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者交错带湿地为对象，研究了湿地土壤痕量元素的吸附-解吸特征及其对pH值变化的响应.结果表明，3种湿地土壤对Cr⁶⁺、Ni²⁺和Cd²⁺的吸附能力及其对Cr⁶⁺和Ni²⁺的最大缓冲容量均表现为短叶茳芏湿地低于交错带湿地和芦苇湿地；对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附能力和最大缓冲容量在0~30 cm土层均以芦苇湿地较高，而在30~60 cm土层以短叶茳芏湿地较高.导致3种湿地土壤对痕量元素吸附能力差异的原因主要与土壤颗粒组成和pH值的差异有关.Langmuir吸附等温方程可较好地拟合湿地土壤吸附Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的热力学过程（R²≥0.82）.3种湿地土壤中Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的解吸量均随吸附量的增加而增加，二者呈显著正相关（p<0.05或p<0.01），且其解吸过程均存在滞后现象，说明吸附过程的作用力较解吸过程强.随着pH值的增加，3种湿地土壤对Cr⁶⁺的吸附量均呈波动降低变化，对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附量整体均呈增加趋势；而Cr⁶⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的解吸量对pH值变化的响应与之相反.研究显示，在未来闽江河口硫酸型酸沉降发生频次增加的情况下，相对于短叶茳芏湿地，芦苇湿地和交错带湿地对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附量将大幅降低，而解吸量将有所增加，说明Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺将更易游离于这两种湿地的土壤孔隙水中，进而可能增加其对植物或土壤生物的生态毒性风险.     

Cd2+、Cu2+和Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响

实验室研究了 3种重金属离子 Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺对人工湿地反硝化作用的影响 .以 100、500、1000 mg/kg剂量的 Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺处理人工湿地土壤样品 ,检测其 N₂O的产生 .结果表明 ,3种金属离子的 500、1000mg/kg处理组土样 N₂O的产生均显著降低 ,各金属离子抑制 N₂O产生的程度顺序为 Cd²⁺>Zn²⁺>Cu²⁺,这与 3种金属离子在土样中的有效态浓度顺序是一致的 ,反硝化微生物在处理过程中逐步产生了对重金属离子的耐受性 ,500、1000mg/kg处理组样品的 NH⁺₄- N浓度较对照组显著升高提示部分 NO^-₃- N由于反硝化过程的抑制而异化性还原为 NH⁺₄-N.     

沙蚕暴露于石油烃、Cu2+和Cd2+毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应

采用浓度梯度污染暴露室内模拟方法,研究了沙蚕（Perinereis aibuhitensis Grube）暴露于不同浓度的石油烃和重金属Cu²⁺、Cd²⁺的毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应.结果表明,石油烃和Cd²⁺、Cu²⁺对沙蚕均具有较强的毒性效应.暴露4 d和10 d后,石油烃LC₅₀分别为440和110 μg·L^-1,Cu²⁺分别为1 150和570 μg·L^-1,Cd²⁺分别为5 090和2 500 μg·L^-1,相应的生态毒性大小为：石油烃＞Cu²⁺＞Cd²⁺.在Cd²⁺、Cu²⁺污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到一定程度的抑制,但抑制率均低于50％.而在石油烃污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到显著抑制,最高抑制率可达90％以上;而且,其乙酰胆碱酯酶活性的变化与石油烃的浓度显著相关.可见,乙酰胆碱酯酶活性的变化可以作为生物标志物,较灵敏地反映出石油烃对沙蚕的污染效应及其毒害作用.     

核桃青皮生物炭对重金属的吸附效应分析

以核桃青皮为原料,分别在300、500和700℃的条件下经过限氧热解制备了核桃青皮生物炭WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的吸附去除.结果表明,中等热解温度下的WP500具有最高的重金属吸附性能,且在溶液初始pH为8时吸附效果最佳,对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除率分别为97.87%、99.78%和71.15%.不同吸附体系下所需的生物炭投加量不一致,在单一金属体系中,WP500对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的最佳投加量为1.3、2.1和1.9 g ·L^-1,而在复合污染体系下,生物炭最佳投加量为5.1 g ·L^-1.此外,在单一和复合重金属反应体系中,WP500对3种重金属的吸附量均呈现出Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺的规律,且在竞争吸附条件下,3种吸附质之间不存在协同或拮抗作用.等温吸附模型拟合结果显示,WP500对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的固定方式较为多元,而动力学拟合结果则证明了WP500与Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺之间主要是化学吸附.分析表明核桃青皮生物炭对3种重金属的吸附机制涉及孔隙填充、静电吸附、离子交换、矿物沉淀、官能团络合和π-π电子供体-受体相互作用.本研究为核桃青皮的资源化利用提供了一种新的视角.     

海洋赤潮生物原甲藻对重金属的富集机理

为了探讨海洋赤潮生物原甲藻及其藻壁多糖的重金属富集机理,用赤潮生物海洋原甲藻Prorocentrum micans活藻体和甲醛杀死的藻体分别进行重金属离子Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Cd²⁺的生物吸附实验.重金属生物吸附动力学研究表明,吸附过程可在30min内完成,pH对吸附的影响较大,适宜范围是5.0以上.用热水法提取的藻体多糖对上述6种离子的混合液吸附量约为藻体的5倍,比较藻体与多糖对6种离子的吸附结果可知,藻体对金属离子的吸附主要是藻壁多糖的作用,红外研究表明,-OH和-CONH₂基是吸附的活性中心.机理研究对于利用赤潮生物进行重金属废水处理、赤潮的化学治理以及研究海水中重金属离子的迁移转化规律有重要的意义.     

Ni2+改性的Cu-ZSM-5催化分解NO的性能

研究 Ni²⁺改性的 Cu^- ZSM-5催化剂在无氧和有氧气氛下的 NO分解反应性能 ,考察 Ni²⁺的加入量及加入方式对 Cu-ZSM-5催化剂 NO分解活性的影响 .结果表明 ,先交换适量 Ni²⁺再交换 Cu²⁺的 Ni-Cu-ZSM-5催化剂较单组分 Cu-ZSM-5催化剂有较高的高温 (500℃～600℃) NO分解活性 .在含 5.5% O₂ 的反应气氛中 ,Ni-Cu-ZSM-5在 500℃下的 NO分解率较之 Cu-ZSM-5高出约 20% ,Ni²⁺的引入显著提高了催化剂的抗氧活性 .就 Ni²⁺对 Cu-ZSM-5催化剂的可能改性机制进行了讨论 .     

胺硫改性生物炭对水溶液中不同重金属离子的吸附特性及吸附稳定性

以玉米秸秆为原料热裂解制备生物炭,利用二乙烯三胺和二硫化碳,通过酸化氧化,曼妮希反应胺基改性、二硫化碳巯基取代对生物炭进行胺硫双基团改性,研究胺硫改性生物炭（BC-SN）对Pb²⁺、Ni²⁺及Cd²⁺在单一和三元体系下的吸附特性和吸附稳定性.表征分析证实了生物炭表面胺硫双基团改性成功,且具有比表面积大、表面官能团丰富的特点.对吸附过程进行了pH值、吸附剂投加量和吸附平衡时间的研究.结果表明,单一体系下,吸附平衡时间为4 h,最佳投加量为1、0.8和1.2 g·L^-1,吸附满足准二级动力学方程;三元体系下,吸附平衡时间缩短到1.5h,最佳投加量为0.4、1.6和0.8 g·L^-1,选择吸附顺序为Pb²⁺ > Cd²⁺ > Ni²⁺,吸附总量为0.67 mmol·g^-1,均大于单个重金属离子的吸附量,说明BC-SN对3种重金属离子共存下的污染水体处理效果更好.Pb²⁺和Cd²⁺的吸附以重金属硫化物和螯合氨基形式稳定结合,Ni²⁺的为多种官能团的混合吸附;Pb²⁺和Cd²⁺竞争吸附时结合能更高,吸附稳定性强.     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

土壤电动修复的电极空间构型优化研究

采用MATLAB软件对非均匀电场中几种常见电极构型的电场分布进行了模拟,根据最优的电极构型构建了电动修复实验装置,研究了电动修复过程中不同部位土壤p H以及重金属残留量随时间变化情况.结果表明,从电场强度的有效性角度,正方形(1-D-1)和正六边形(2-D-3)分别是一维、二维构型中最优的电极构型,土壤p H值的变化、重金属的去除与电场强度的分布有密切关系.采用正六边形电极构型对镉、镍、铅、铜共4种阳离子型重金属进行电动修复时,控制阴极p H值,随着修复的进行,在整个反应单元中逐步形成了酸性迁移带,可在一定程度上避免重金属的过早沉淀,有利于重金属的去除.电动修复480 h后,重金属镉、镍、铅、铜的总去除率分别为86.6%、86.2%、67.7%、73.0%,可根据修复目标改变修复时间和更换电极频次.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

重金属对土壤—植物系统中氮的转化与NO3-淋失影响的研究

本项研究采用“微宇宙”方法,在实验室植物生长箱可控条件下,进行动态模拟实验。实验选择了七种重金属,按照土壤阳离子代换量计算出三种不同等级的土壤重金属剂量,研究它们对京津渤地区典型土壤(碳酸盐草甸土)中氮的转化与NO_3~-淋失影响。实验结果表明:七种重金属对该类土壤中氮的转化与NO_3~-淋失量有明显影响,但其表现的程度和特征有很大差异。其作用强度的次序为:Hg~(2 )>>Cd~(2 )>>Ni~(2 )>>Zn~(2 )>Pb~(2 )>Cu~(2 )>Cr~(3 )。各重金属作用的持续时间不同:Hg~(2 )、Cd~(2 )达7—11周以上,而其余重金属在4—7周。实验结论:本地区碳酸盐土壤虽然对重金属有较大的容量,但从土壤—植物系统污染生态学角度,仍可选择NO_3~-作为一项反映重金属对土壤生态毒性的早期诊断指标。     

ToxTell生物传感器在Cu2+、Cd2+冲击活性污泥系统分析中的应用

探讨了不同浓度Cu2＋及Cu2＋和Cd2＋联合对活性污泥系统COD去除的影响,并采用ToxTell生物传感器,以活性污泥为指示微生物,分析了上述金属离子的毒性抑制作用.结果表明,Cu2＋浓度低于10 mg.L-1时,不会对该活性污泥系统带来明显的冲击作用,Cd2＋的加入明显增强了对该活性污泥系统COD去除的抑制作用,上述金属离子在抑制时间为1.5 h时对系统COD去除抑制率达到最大,随着曝气时间的延长,COD去除率呈逐渐上升趋势;ToxTell生物传感器的毒性分析结果与COD去除抑制率相近,初步证实该生物传感器能很好地用于活性污泥处理系统受Cu2＋、Cd2＋离子冲击的预警监测.