白腐真菌体对菲和芘的吸附-脱附作用及影响因素

为准确了解生物修复过程中多环芳烃(PAHs)的生物吸附行为,采用化学方法(脱蜡、皂化)分离白腐真菌样品并制得3个组分,探讨了白腐真菌组分的结构特征.同时,用批量平衡法研究了菲和芘在白腐真菌样品上的生物吸附-脱附行为及共存重金属Cu2+对吸附作用的影响,探讨了PAHs生物吸附的作用机制及构-效关系.结果表明,菲和芘在白腐真菌体上的等温吸附-脱附曲线均呈线性(Freundlich,N=1),为可逆吸附过程,其生物吸附机理为PAHs在白腐真菌体上的分配作用;经脱蜡和皂化后,菲在白腐真菌体上的分配系数Kp(F1)分别为Kp(F2)和Kp(F3)的4.5倍和7.5倍,芘的分配系数Kp(F1)则分别为Kp(F2)和Kp(F3)的3.8倍和7.2倍,表明主要分配介质为白腐真菌体上的脂类和聚酯类物质;PAHs的有机碳标化的分配系数Koc值与白腐真菌体的极性指数(O+N)/C呈反比.共存Cu2+离子促进白腐真菌体对菲的生物吸附,随着Cu2+浓度的增加,菲的生物吸附作用逐渐增强;增强吸附机制为Cu2+通过配合作用吸附到白腐真菌体上中和微生物表面的负电荷,降低白腐真菌体表面的亲水性,进而提高其疏水性分配作用;同时,吸附态Cu2+与菲之间形成阳离子-π键等特殊作用,其作用大小随白腐真菌体的极性指数(O+N)/C增大而降低.     

多环芳烃在岩溶地下河表层沉积物-水相的分配

利用实测老龙洞地下河水中和沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的实际浓度,获取了溶解相-沉积物中PAHs的分配系数Kp值.研究了老龙洞地下河PAHs在水相和沉积物中的质量浓度变化及其在水相和沉积物间的分配.研究结果表明水相和沉积物中PAHs质量浓度分别为81.5~8 089 ng·L-1,平均值(1 439±2 248)ng·L-1和58.2~1 051 ng·g-1,平均值(367.9±342.6)ng·g-1;PAHs组成均以2~3环为主,但沉积物中明显富集高环PAHs.沉积物-水相Kp值分布在55.74~46 067 L·kg-1范围内,随PAHs环数的增加而增大.沉积物-水相中实测的有机碳分配系数(lg Koc)大部分高于预测值上限,PAHs强烈吸附在沉积物上.lg Koc与正辛醇-水分配系数(lg Kow)呈较好的线性自由能关系(R2=0.75),但其斜率小于1,推测地下河沉积物对PAHs化合物的吸收能力较差.     

微生物对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附多环芳烃（PAHs）菲、苯并［a］芘过程的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌对菲与苯并［a］芘都可进行吸附或生物降解,48h液相PAHs浓度达到平衡时,微生物对菲消除了98％,对苯并［a］芘消除85％;接种的样品48h吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程;在接种微生物情况下,沉积物与土壤对菲和苯并［a］芘吸附特征均发生较大变化,对菲的吸附量增大约35倍,而对苯并［a］芘的吸附量却降低了2/3左右;未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％,接种的样品组为2.9％,而对苯并［a］芘的解吸结果与菲相反,未接种的对照组为4％,接种的样品组为13％.微生物在土壤与沉积物吸附PAHs的过程中起主导作用.     

邻苯二甲酸酯在河流沉积物上的不可逆吸附行为

采用平衡吸附实验和循环吸附/解吸实验,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸双-(2-乙基-己基)酯(DEHP)在长江和黄河沉积物样品中的吸附特性和不可逆吸附作用.平衡吸附实验结果表明,DMP和DEHP在沉积物上的lgKoc均高于文献报道值,说明沉积物对PAEs的吸附不仅包括在有机质上的分配作用,而且还存在其他吸附过程.循环吸附/解吸实验结果表明,沉积物对DMP和DEHP的吸附包括可逆的线性吸附和不可逆的非线性吸附.DMP和DEHP在4种沉积物样品上的最大不可逆吸附量分别为125.19～337.37μg/g和515.89～591.41μg/g,且最大不可逆吸附量与沉积物的比表面积,阳离子交换量,黑炭含量等呈正相关.DMP可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkroecv)为3.69～4.98L/kg,该值仍大于文献报道的Koc值,说明除在有机碳上的分配作用外,DMP还存在其他的可逆吸附机制.DEHP的lgkorecv为4.12～5.31L/kg,与文献报道值接近,说明DEHP的主要可逆吸附机制为在有机碳上的分配作用.尽管DMP和DEHP的性质差异较大,但二者在4种沉积物上不可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkiorcr)接近常数(6.46±0.38)L/kg.由于PAEs在沉积物上存在不可逆吸附,在建立沉积物质量基准时需要考虑其最大不可逆吸附量.     

西辽河沉积物有机组分对磷的吸附影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机组分对磷的吸附影响.结果表明,西辽河沉积物对磷的饱和吸附量Гm值为953.64mg/kg.吸附分配系数K值为40.50;去除有机质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,碳标化饱和吸附量Гmoc值和吸附分配系数Koc值分别只能达到原样的12.07%和27.49%,说明有机质是影响磷在沉积物上吸附的主要因素;沉积物有机组分中的轻组有机质是一类橡胶态胶体,磷在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为77.13;沉积物有机组分中的重组有机质对磷的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为1225.63mg/kg;重组有机质是一类玻璃态胶体,磷在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对磷的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量为3546.69mg/kg.影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成沉积物疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质.     

土壤胡敏酸对菲的吸附特征研究

通过模拟实验研究了不同来源的7种土壤样品及从中提取的胡敏酸(HA)对菲的吸附特征,应用元素分析仪和固相核磁共振光谱(CP／MAS^13C-NMR)对7种土壤样品中的胡敏酸进行了表征并计算其芳香度和脂化度．实验结果表明,不同来源土壤对菲吸附的Freundllich吸附系数(Kt)不同,其有机碳标化的分配系数(K IM)也存在一定的差异．另外,由于不同来源土壤中HA的结构和组成差异明显,土壤HA对疏水性有机污染物的吸附规律也表现出不同的特征．土壤中HA对菲吸附过程的有机碳标化的分配系数(K oc)与土壤HA的芳香度具有正相关性．     

贵州石漠化土壤中菲和芘解吸行为的研究

为了探明典型多环芳烃(PAHs)在石漠化土壤中的迁移行为,揭示石漠化土壤理化性质对PAHs迁移的影响机制,选取贵州省不同石漠化等级区域的石灰土,采用批解吸法结合Pearson相关系数分析,研究菲和芘在不同溶液中的解吸行为。结果表明:石漠化等级越高,菲和芘的解吸越容易,菲和芘的解吸滞后系数(HI值)分别从无石漠化土壤的0.73和0.46降至重度石漠化土壤的0.54和0.28,菲和芘的非线性指数(N值)分别从无石漠化土壤的0.514和0.557增至重度石漠化土壤的0.606和0.637。解吸动力学研究表明:随着石漠化等级升高,菲和芘的快解吸组分(F_rap)含量增加,增幅分别为24.14%和18.14%,快解吸速率(K_rap)分别从6.56,1.26 h-1增至8.16,7.98 h-1。土壤有机质含量、孔隙度、比表面积和阳离子交换量是影响贵州石漠化土壤解吸菲和芘的4个主要因子,均与菲和芘的解吸能力呈负相关。不同解吸环境对比实验表明:石漠化土壤的富钙特性是影响菲和芘解吸的重要因素,电解质溶液中Ca2+会促进菲和芘的解吸。在石漠化等级越高的土壤中菲和芘解吸越容易,这与土壤的富钙特性紧密相关。     

水稻秸秆主要组分的提取及其对芘的吸附作用

从水稻秸秆中提取主要组分--木质素、纤维素、半纤维素,利用元素分析和红外光谱对其性质进行了表征,并研究了芘在秸秆及其3种组分上的吸附行为.结果表明,各组分性质差异很大,木质素具有较高的芳香性和较低的极性,而纤维素和半纤维素具有较高的极性和脂肪性.不同组分对芘的吸附等温线均符合Freundlich方程,但吸附能力因其结构的差异而不同,木质素对芘的吸附能力最强, 吸附容量KF为5.04×104,比纤维素高100倍左右,而芘在半纤维素上的吸附能力略低于纤维素.低浓度(水相平衡浓度ce=0.01 Sw)下,秸秆对芘的吸附主要受木质素的控制,而且分配系数Kd略低于按照木质素质量分数计算的预测值,可能是由于木质素的烷基和芳香结构被周围的极性结构所覆盖.但在高浓度(ce = 0.5 Sw)时,秸秆对芘的吸附高于各组分的加和,芘向秸秆其他组分的分配作用不能忽略.芘在木质素上的吸附表现为非线性(非线性指数,n = 0.89),而其它3种吸附剂对芘的吸附更趋向于线性(n > 0.96).n值与芳香性呈负相关关系,而与极性呈正相关关系,表明芳香性导致的特殊作用力是造成吸附非线性的主要原因.有机碳标化分配系数Koc随吸附剂芳香性的增强而增大,但随极性的增强而减小.     

洱海悬浮颗粒物时空分布特征及其环境学意义

水体ρ（SPM）（SPM表示悬浮颗粒物）是衡量水污染程度的指标之一,其在湖泊内源释放和水环境变化中扮演重要角色.通过采集不同季节、不同区域、不同水深的洱海SPM,研究其时空分布特征,并对其成因进行解析,从而阐明其对洱海水质的影响机制.结果表明:①ρ（SPM）的季节性变化趋势为夏季>秋季>冬季>春季,藻类生长是其夏季明显高于其他季节的主要原因,其空间分布规律为中部>北部≥南部,其垂向分布规律为表层>中层>底层.②水体ρ（SPM）与水中溶解性有机物浓度间的关系表明,上覆水中SPM的迁移转化是影响上覆水溶解性有机物的重要因素.③DON（溶解性有机氮）的K_d（分配系数）（lg K_d为6.12±0.47）高于TDN（溶解性总氮）（lg K_d为5.70±0.48）,表明DON比TDN具有更高的颗粒反应性,DON可以很大程度上被浮游植物吸收利用,产生更高的ρ（SPM）,使得湖泊存在富营养化的风险.研究显示,洱海水体ρ（SPM）受入湖河流和湿沉降的影响较小,受内源代谢影响较大,较高水温、较高pH（8.98）、较低ρ（DO）均是导致藻源性ρ（SPM）增大的原因.      

中国南方河流和湖泊沉积物对菲的吸附特性

采用循环吸附/解吸实验法,研究了西湖,滇池,太湖,甬江和钱塘江表层沉积物对菲的吸附特性.结果表明5水域沉积物对菲的吸附行为与沉积物有机碳含量有关,西湖和滇池沉积物对菲的吸附表现出明显不可逆性.研究发现当将总吸附量分解成可逆和不可逆吸附2个部分后,其可逆吸附部分可以很好地用脂/水分配机理进行预测.本工作认为河流和湖泊表层沉积物中的有机碳是控制菲环境行为的一个重要因素,但是其生态风险同时取决于沉积物的不可逆吸附特性.     

天然土壤有机质中菲的分配行为

天然土壤吸附不同初始浓度的菲后,提取胡敏酸组分(包括胡敏酸和富里酸),通过计算得到胡敏素组份所吸附的菲,用以研究菲在2种组份中的动态吸附/分配行为,以及初始浓度的影响,并利用Freundlich式进行拟合.结果表明:天然土壤中菲的吸附/分配过程表现出分阶段特征:从最初的快吸附至48 h左右达到转折点,然后进入慢吸附过程.在快吸附至转折点阶段,胡敏酸组分中菲的吸附比例(吸附量与初始量之比)出现先升后降的波动,可归因于初始时段矿物表面吸附、胡敏素竞争吸附的影响.在慢吸附阶段,胡敏酸中菲的吸附比例变化很小,菲初始浓度的影响也不大;而对于胡敏素组份,低初始浓度条件下菲的吸附比例明显大于高初始浓度条件,并呈现逐步增加的趋势,表明胡敏素组份是慢吸附的主要发生域.模型参数拟合结果显示:胡敏酸、全土、胡敏素吸附的非线性程度依次增加,并随时间逐渐加强.在吸附/分配的动力学过程中,胡敏酸和胡敏素分阶段不同的变化特征反映出土壤有机质组分异质性对非线性吸附行为的影响.     

扎龙湿地沉积物垂向剖面中多环芳烃分布特征

对扎龙湿地核心区沉积物分层取样,以正己烷/二氯甲烷为提取剂,用超声波方法提取沉积物中16种优控PAHs,采用GC/MS法定量分析w(PAHs). 结果表明,扎龙湿地剖面沉积物中2环和3环PAHs占PAHs总量的86%以上,4环以上的PAHs所占比例较小. 在各层沉积物中含量较高的萘、菲、芴及PAHs总量随深度的增加而减小,沉积物表层0～10 cm内的w(PAHs)最高,达396.61 ng/g. 表层沉积物中含量较高的PAHs为萘>菲>芴>荧蒽>芘>二氢苊>苊烯>. w(PAHs)与沉积物中w(TOC)呈正相关关系,相关系数为0.9347. 从扎龙湿地的低环PAHs污染特征以及同周边地区大气颗粒物中的PAHs对照分析表明,扎龙湿地沉积物中的PAHs主要来源于石油类污染.      

冰封期前后河流底泥中溶解性有机物组分的荧光特性的变化

以沈阳市新开河为研究对象,考察了冰封期前、后河流底泥中溶解性有机物(DOM)组分荧光特性的变化.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明:HPO-A是河流底泥中的主要DOM组分,在冰封期前、后分别占溶解性有机碳(DOC)的41.2%~69.5%和38.9%~63.9%.冰封期前河流底泥中的DOM及HPO-A、HPI的DOC值均高于冰封期后.三维荧光光谱结果显示,冰封期前、后河流底泥DOM组分中含有类腐殖酸荧光物质,类富里酸荧光物质,类芳香族蛋白质荧光物质和类溶解性微生物代谢产物荧光物质,并且类芳香族蛋白质荧光物质在各DOM组分中的含量最高.冰封期后HPO-A、HPI中荧光物质的含量低于冰封期前.同步荧光光谱结果显示,在冰封期河流底泥DOM组分中激发波长分别为285~295 nm和330~350 nm的荧光物质向水体释放,导致其在底泥DOM组分中相对含量的显著降低.     

Effect of organic fractions on sorption properties of organic pollutants in sediments

Humic substrates are a major fraction of sediment organic matters, and the sorption of hydrophobic organic chemicals by humic substrates influences their behavior and fate in sediment. In this paper, organic matters were divided into non-humic substrates and humic substrates. Non-humic substrates include acid leaching fraction, acid extracted fraction, and lipid; humic substrates were fractionated into Ca-binding-FA(fulvic acid), Ca-binding-HA (humic acid), oxide-FA, oxide-HA, and humin. To study the effect of organic fractions on sorption properties, sorption kinetic and equilibrium sorption experiments of phenanthrene and pentachlorophenol(PCP) in five sediments were carried out. The results showed that the contents of acid leaching fraction and oxide-binding-HA were the main fractions to affect the sorption rate constant, and for the sorption capacity of phenanthrene, humin was the major fraction, followed by oxide-binding-HA, oxidebinding-FA, and so on. While for PCP, the factors of influence on sorption capacity were mainly CEC, Ca-binding-FA, and Ca-binding-HA.     

珠江广州段沉积物中PAHs生态风险的蒙特卡洛模拟

以珠江广州段24个采样站位表层沉积物的实测16种多环芳烃(PAHs)浓度为基础资料,采用基于Logistic混沌迭代序列改进的蒙特卡洛算法对珠江广州段沉积物中PAHs的生态风险发生概率进行了定量分析.研究结果表明:PAHs风险排序从大到小依次是:菲>芘>荧蒽> >苯并[a]蒽>苯并[a]芘>二苯并[a,h]蒽.菲、芘和荧蒽引发水生生态风险概率较大,应重点关注.除菲外,其余6种PAHs暴露浓度对生态风险发生概率的贡献率均超过90%,可见PAHs在本区域环境中的风险大小主要取决于其暴露量.     

不同粒径黄河沉积物中可提取腐殖质的含量分布及光谱特性

测定了黄河表层沉积物3种粒径组分（Ⅰ：100～300 μm;Ⅱ: 63～100 μm;Ⅲ: <63 μm）中总有机碳和可提取腐殖质的含量,分析了可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱、红外光谱和三维荧光光谱特征,探讨了不同粒径组分沉积物中可提取腐殖质含量分布及其化学组成特性.结果表明,沉积物有机质主要为粘土矿物吸附的天然腐殖质成分,总有机碳中可提取腐殖质的比例随沉积物有机质与矿物质相互作用的增强而降低,顺序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱相似但相对峰强不同;红外光谱主要有5个吸收峰,各吸收峰面积百分含量的计算结果表明酚、醇及羧酸类官能团为主要的活性官能团,占可提取腐殖质组成的75%以上;三维荧光光谱主要有3个荧光峰,除了典型的类腐殖质荧光峰（峰A和峰C）外,还有源于小分子类蛋白或酚类物质的荧光峰（峰T′）.比较3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见、红外及三维荧光光谱的特征参数,发现Ⅰ、Ⅱ组分沉积物中可提取腐殖质的芳香度高,脂肪族和芳香族含量高于Ⅲ组分,而Ⅲ组分沉积物可提取腐殖质中酚、醇及羧酸类活性基团含量相对较高.     

黑炭腐殖酸复合物对泰乐菌素的吸附特性

以泰乐菌素作为目标有机污染物,系统研究了不同来源的纳米黑炭与腐殖酸的复合物对泰乐菌素的吸附特性和机制.结果表明：黑炭与腐殖酸复合后其对泰乐菌素的吸附明显增强;吸附在24h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;且线性吸附模型和Freundlich吸附模型可以较好的拟合吸附等温线;黑炭与腐殖酸复合后其对泰乐菌素的吸附受溶液pH值和离子强度的影响.吸附机制主要以疏水性分配、氢键作用和离子交换为主.