纳米碳对土壤理化性质及其微生物的影响

纳米碳的纳米效应(表面、界面、尺寸效应)使其具有独特的理化性质,因而作为新型材料被广泛应用于药品制备、新能源、生态修复等领域。近年来,随着其特性被不断挖掘,纳米碳开始投入农业领域,成为新的研究热点。文章尝试厘清纳米碳对土壤的作用途径并综述各种类型的碳质纳米材料对土壤理化性质的具体影响。现有研究表明,将纳米碳施入土壤中,其pH值、阳离子交换量、保水性、营养元素的持留能力等方面均发生相应改变,可间接提高作物的产量。但与此同时,由于纳米碳对土壤微生物、酶活性存在扰动机理,潜在的环境风险还不完全清楚,该文通过指出目前研究存在的不足和需要加强的方面,为纳米碳的应用和推广提供一定的思路。     

TiO2/SBA-15介孔复合材料的制备及光催化性能研究

为增大半导体TiO_2的比表面积,进而提升其光催化性能,同时改善其不易回收的缺陷,该研究以价格便宜、来源广泛的钛铁矿为原料,具有高度有序介孔结构的SBA-15分子筛为载体,通过后合成水解法并调控不同的煅烧温度制得TiO_2/SBA-15复合材料,采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析仪对样品进行表征。此外,在紫外光照射下,以甲基橙为模拟降解物,考察样品煅烧温度、光催化反应温度对催化效率的影响,对比TiO2/SBA-15复合材料与商用P25的催化效果,分析甲基橙溶液的矿化程度及催化剂的稳定性,并结合活性物种捕获实验提出TiO_2/SBA-15光催化降解甲基橙的机制。结果表明:煅烧温度对催化剂的晶型、比表面积和晶粒大小具有显著影响,煅烧温度为550℃时TiO2/SBA-15的比表面积高达386 m2/g,该催化剂在3 h内对甲基橙的降解率为85.1%,溶液矿化率达62.9%。TiO_2/SBA-15和商用P25光催化甲基橙均符合准一级反应,速率常数分别为0.633 1 h~(-1)和0.350 6 h~(-1),TiO_2/SBA-15复合材料有效提高了光催化活性并维持良好的稳定性。在该光催化体系中,h+和·O_2是起主导作用的活性物种,·OH的影响较小。     

纳米二氧化钛与镉对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的拮抗效应及其作用机制

人工纳米材料（MNMs）进入水环境将改变传统环境污染物的环境归趋及其毒性作用,两者的相互作用及其机制一直是环境科学领域的热点问题.迄今为止,已有大量MNMs与现存污染物联合毒性作用的研究成果发表,但其潜在的作用机制,尤其是联合作用下的生物响应机制仍未清楚.本文以典型MNMs——纳米二氧化钛（nTiO₂）与重金属镉（Cd²⁺）为研究目标,以斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为受试生物,考察在等效剂量（毒性比1 ∶1）下不同浓度组合nTiO₂和Cd²⁺对斜生栅藻的联合毒性作用模式及其分子机制.结果表明,等效剂量下Cd²⁺和nTiO₂的72h EC₅₀值对比单独暴露时均有显著升高,呈拮抗效应.进一步开展转录组学分析发现,nTiO₂存在下斜生栅藻能量代谢所涉及的光合作用、叶绿素代谢以及淀粉与蔗糖代谢通路发生了显著上调,与藻细胞抗逆效应相关的精氨酸与脯氨酸代谢通路同样呈正向刺激表现.本文首次报道了nTiO₂与Cd²⁺等效剂量联合暴露下,浮游植物通过改变藻细胞抗逆能力与加强能量代谢来降低毒性的生物响应机制.本研究结果为深入理解MNMs与现存污染物的复合环境健康效应提供重要参考和研究基础.     

生物质纳米纤维素制备及其应用研究

我国作为一个粮食生产大国,秸秆资源丰富。近年来,秸秆焚烧现象一直较为严重,不仅对环境造成了危害,还导致了秸秆的资源利用率降低。研究表明,植物秸秆中含有的大量纤维素,提取后可制备纳米纤维素,纳米纤维素凭借其优良的特性得到了广泛的关注。本文简要介绍了利用秸秆废料提取纤维素及纳米纤维素的制备技术,并对由纤维素制备的纳米纤维素材料的应用进行了综述。     

光触媒技术的市场关注

光触媒是目前纳米产品中应用最成熟、最广泛的技术产品，有专家甚至把光触媒看作是纳米材料现阶段的代名词。日本将光触媒当作21世纪的战略产业，就好比在20世纪70年代将电动汽车当作汽车的战略产业一样，在世界能源紧张的今天，电动汽车将存在不可估量的前景。而光触媒的发展也将沿着电动汽车的发展趋势，成为21世纪最热门的产品。     

纳米技术在军工防静电材料中的应用

军工行业由于其产品的特殊性,易燃易爆危险物质普遍存在,作为危险源之一的静电放电防护技术和措施得到很高的重视,现有安全设计规范均要求在多数危险场所对地面、设备、人体采取必要的防静电措施,防静电地坪就是普遍采用的有效措施之一。     

单壁纳米碳管对大鼠主动脉内皮细胞损伤作用的研究

为了探索单壁纳米碳管(SWCNT)能否引起血管内皮细胞损伤及其可能的损伤机制,将大鼠主动脉血管内皮细胞暴露于不同浓度的SWCNT水溶液中(0.8、1.6、3.12、6.25、12.5、25、50、100、200μg·mL-1)中染毒,染毒不同时间后测定细胞存活率、细胞内LDH和GSH含量并进行综合分析.结果表明,随着SWCNT染毒浓度和染毒时间的上升,大鼠主动脉血管内皮细胞存活率逐渐下降,死亡率逐渐上升;细胞内LDH在SWCNT染毒浓度为0￣100μg·mL-1范围内其释放随染毒剂量的增加而逐渐上升,在200μg·mL-1剂量组,其释放有所减弱;而细胞内GSH在SWCNT染毒浓度为0￣200μg·mL-1范围内其含量随染毒剂量的增加而逐渐下降.以上结果说明,SWCNT可致血管内皮细胞损伤,其机制可能为氧化损伤途径.     

纳米氧化镍颗粒对长牡蛎(Crassostreagigas)抗氧化防御体系的影响

纳米氧化镍(nNiO)作为一种广泛使用的纳米颗粒,其水生毒理效应研究还很有限。为探索n Ni O对海洋贝类的毒性机制,本研究将长牡蛎(Crassostrea gigas)置于不同浓度(0、1、10、100 mg·L~(-1))的n Ni O中暴露96 h,分别测定鳃和消化腺组织的丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)活性,并通过实时荧光定量PCR技术测定了鳃和消化腺中应激蛋白HSP70和AOX基因的表达变化。结果显示:在100 mg·L~(-1)n Ni O处理下,2种组织中MDA含量均显著性升高(P0.01),显示纳米颗粒造成了长牡蛎的脂质过氧化,并可能引起相应的氧化损伤。同时,n Ni O暴露也诱导了长牡蛎抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性的改变。其中,SOD和CAT活性在10 mg·L~(-1)浓度处理组达到最高,而POD活性在1 mg·L~(-1)浓度组即达最高值。在高浓度n Ni O(100 mg·L~(-1))胁迫下,3种抗氧化酶的活性均比低浓度(1和10 mg·L~(-1))处理组降低,表明抗氧化酶的保护作用在较低浓度暴露下更有效;而热激蛋白(hsp70)和交替氧化酶(aox)基因却分别在长牡蛎消化腺和鳃组织中上调表达(P0.01),并表现出一定的组织差异。说明高浓度纳米颗粒暴露中主要是应激蛋白发挥了作用。本文结果为纳米氧化镍对海洋双壳贝类的毒性机制研究及生态风险评估提供了基础数据。     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合纳米材料对铀(Ⅵ)的吸附性能

采用化学共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米粒子,利用正硅酸乙酯的水解在其表面包裹SiO_2,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对复合粒子进行表面氨基化制备出Fe_3O_4@SiO_2-NH_2;采用红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、磁滞回线等手段对复合粒子进行了表征.结果显示,制备的复合粒子呈微球形,粒径相对均匀,大约在200 nm.并采用静态吸附的方法进行批量实验,研究了该复合纳米材料作为吸附剂在不同条件下对U(Ⅵ)的吸附性能.实验结果表明,固液比1∶200、温度35℃、吸附平衡时间30 min、pH 5的条件下,复合粒子对U(Ⅵ)的吸附效果最佳,为95%左右.准二级动力学模型能更好地描述粒子对U(Ⅵ)的吸附动力学过程;吸附可用Freundich等温模型较好地描述,说明为多分子层吸附.实验表明所制备的氨基化磁性复合纳米粒子对溶液中U(Ⅵ)具有优良的吸附性能,有望成为一种能够有效处理含铀废水的吸附材料.     

改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg~(-1)降低至0.178 mg·kg~(-1).由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.