锰生物氧化的研究进展及在水处理中的应用

自然界中锰氧化物的形成主要是通过微生物作用,而锰的微生物氧化机制较为复杂,除了多铜氧化酶、过氧化物酶外,最近发现微生物生成的超氧化物可能也参与了锰的氧化.微生物生成的生物锰氧化物具有较高的吸附氧化活性,其微观结构和活性会随时间快速变化.比如,锰的生物氧化初级产物具有强的诱导Mn(Ⅱ)氧化的活性,而次级产物则几乎没有.锰的生物氧化过程复杂而又广泛进行着,尤其在含锰水体的处理单元中发挥着重要的净水作用,为了深刻理解生物锰氧化物,对锰氧化细菌和真菌、锰生物氧化机理、生物锰氧化物的吸附氧化特征及潜在的工程应用等当前研究热点问题进行了综述.     

富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.     

洱海沉积物有机质、铁、锰对磷的赋存特征和释放影响

利用SMT磷连续提取分级方法研究了洱海表层沉积物中磷的赋存特征,探讨有机质(OM),Fe和Mn对磷赋存形态及释放的影响,同时评估了洱海沉积物磷的释放风险. 结果表明:洱海表层沉积物w(TP)为710.3～1 961.2 mg/kg,其中w(Ca-P)最高(占36.9%～59.2%),w(OP)次之(占24.6%～36.9%),w(Fe/Al-P)最低(占9.8%～20.7%);w(OM)为25.0～119.6 mg/g,与w(TP)和w(Ca-P)呈显著负相关;w(总锰)为0.8～3.8 mg/g,w(总铁)为34.3～127.2 mg/g,均与w(TP)及其各形态磷含量呈显著正相关. 沉积物中w(Fe/Al-P)/w(Ca-P)比低于0.5,且w(总铁)/w(TP)远大于20,表明磷释放强度小,但w(TOC)/w(OP)<200,说明有机磷的潜在释放风险较大. w(TP)及其各形态磷含量均与无定形铁氧化物(Feo-Fep)含量呈显著正相关,而与结晶态铁氧化物(Fed-Feo)含量的相关性不显著,且全湖沉积物中的铁氧化物以Feo-Fep为主,表明洱海沉积物磷释放主要受Feo-Fep控制.      

来源于土壤和灌溉水的砷在水稻根表及其体内的富集特性

采用土壤-玻璃珠联合培养的方式,选择2个氧化能力不同的水稻品种YY-1、94D-64(品系)和采自浙江富阳的土壤(砷的本底值为13.8 mg·kg-1),并设灌溉清水和含砷水2个处理(即在分蘖期、拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期5个生育阶段灌溉含砷污水,随灌溉水进入土壤中砷的浓度为3.2mg·kg-1),研究了砷在土壤-根表铁氧化物-水稻系统中的累积规律以及土壤和灌溉水对水稻秸秆和籽粒富集砷的贡献程度.结果表明,水稻的秸秆生物量及其籽粒产量并没有受到不同来源砷的显著影响;灌溉含砷水处理的两品系水稻根表铁氧化物沉积的数量(YY-1∶196 g·kg-1,94D-64∶75.8 g·kg-1)高于对照(YY-1∶175g·kg-1,94D-64∶60.1 g·kg-1),但差异不显著.然而,在水稻5个不同的生育期灌溉含砷水均显著增加了砷在其根表及其体内不同部位的富集(94D-64籽粒中砷含量除外).没有灌溉含砷水的对照其秸秆和籽粒中累积的砷来源于土壤,而砷处理的水稻其秸秆和籽粒中富集的砷则来源于土壤和灌溉的含砷水.土壤对YY-1和94D-64秸秆中富集砷的贡献率分别为76.5%和71.O%,灌溉水的贡献率分别为23.5%和29.0%,2个水稻品系之间没有明显差异.YY-1籽粒中的砷66.4%来源于土壤,33.6%来源于含砷灌溉水,灌溉水对该品系籽粒中砷的富集贡献率较高.另一品系94D-64籽粒中砷84.8%来源于土壤,15.2%由灌溉水贡献,灌溉水对此品系籽粒累积砷的贡献率较低.来源于土壤和灌溉水的砷在水稻籽粒中的富集没有超出我国的国家食品卫生标准(0.7 mg·kg-1).     

淹水过程不同土层磷的释放研究

采用土槽模拟实验研究了淹水土壤不同土层磷释放特征及影响因素。实验结果表明:淹水土壤不同土层磷释放呈锯齿状交替变化,但释放量有很大差异,中层释放量最低,上和下层释放量较高,最大磷浓度分别为0.0336mg/L和0.0517mg/L;而不同土层溶液中的亚铁和总铁量正好与之相反,中层铁释放量最大,上层次之,下层最低,且中层释铁量明显高于上层和下层;不同土层溶液随淹水时间pH趋于中性,Eh降低,其中中层溶液Eh下降的幅度大;淹水土壤溶液中各种不同形态铁的氧化物,如因水解和氧化形成的水铁矿以及蓝铁矿在一定程度上影响了土壤磷的释放;同时淹水增加了磷的扩散,地下水有一定量的磷累积。     

原位铁氧化物载铁活性炭的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除性能

针对水中三价砷As(Ⅲ)毒害大、难去除的问题,本研究采用FeSO4/K2FeO4组合处理方式以恒温浸润法对活性炭进行改性,制备获得原位铁氧化物载铁活性炭(AFPAC),利用负载的铁氧化物的吸附性能,耦合活性炭的吸附和有效的固液分离功能,实现了As(Ⅲ)的高效去除.结果表明,当AFPAC投加量1g·L-1时,对初始质量浓...     

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

钙钛矿型催化剂La_（0.8）M_（0.2）CoO_3（M=Sr、Ce、Ba、Ca）催化燃烧VOCs的活性与抗硫性研究

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了La0.8M0.2CoO3（M=Sr、Ce、Ba、Ca）4种钙钛矿型复合氧化物催化剂.甲苯催化燃烧活性测试表明,4种催化剂均具有很好的催化活性,转化率达到90%时反应温度都在340℃以下,比LaCoO3下降20℃—70℃,催化性能依次为：La0.8Sr0.2CoO3〉La0.8Ce0.2CoO...     

La-M-Co-O/堇青石催化剂的制备及催化氧化氯苯

采用柠檬酸络合法制备La-M-Co-O（M=Mn,Cr,Fe,Ni和Cu）/堇青石催化剂,运用BET,XRD,SEM,H₂-TPR和XPS技术对催化剂性能及微观结构进行表征分析,研究考察过渡金属掺杂,掺杂量以及焙烧温度等对催化剂催化氧化性能的影响.结果表明,随着催化剂焙烧温度升高至650℃时,催化剂表面所负载的活性氧化物颗粒最为分散,其氧化活性最佳,且当反应温度为350℃时,催化剂催化氧化氯苯转化率可达96.4%,究其原因是高温焙烧致使催化剂形成LaCoO₃钙钛矿型复合氧化物,其复合氧化物的晶体结构有利于催化剂催化氧化氯苯性能的提高.