不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制

水淹缺氧条件是驱动水稻土砷释放引起砷污染的主要原因,其中,铁矿物在砷的迁移转化过程中扮演重要的角色.为研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对水稻土砷的稳定化效果,分析了3种铁矿物对土壤溶液砷浓度的影响,采用土壤溶液中亚铁和总铁的浓度变化来评估不同铁矿物对砷的稳定化效果,并对3种铁矿物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征分析.结果表明,水铁矿具有最大的比表面积,为192.54m2·g-1,且微孔孔容达到0.069 cm3·g~(-1),针铁矿和赤铁矿依次减少,而3种铁矿物的结晶度以针铁矿最高,赤铁矿和水铁矿依次降低.施用水铁矿、针铁矿和赤铁矿均有效地降低了土壤溶液中砷的浓度,当添加量为2.0%(质量分数)时,土壤溶液中砷浓度分别降低62.55%、61.36%和55.16%.相关性分析表明,随着无定形铁含量的提高,其对砷的稳定化效果趋于显著,其中,土壤无定型铁与无定型结合态砷含量存在正相关关系(r=0.879,p=0.009),而与土壤溶液砷存在负相关关系(r=-0.895,p=0.006).     

采煤沉陷积水区土壤覆水初期氧化还原反应过程与磷迁移转化的耦合研究

以淮南潘谢某采煤沉陷积水区为研究对象,通过设计室内模拟实验,对其农业耕作层土壤初期覆水条件下的氧化还原过程进行了考察.在此基础上研究了磷(P)自农业土壤内部向"水-土"界面迁移转化潜能,模拟实验持续近4个月.同时,实验采取土壤理化性质分析和孔隙水表征相结合的方法进行,土壤主要分析了淹水前后有机质含量(OM)、铁氧化物、P含量及其赋存形态等相关变化,而孔隙水则分析了pH、氧化还原电位(E_h)、溶解无机碳(DIC)和有机碳(DOC)、Fe²⁺、NO₃^--N、SO₄^2--S,较为保守元素Cl^-作为其他可变指标的参考.结果发现,研究过程中观察到了微生物活动所对应的不同氧化还原过程,1~2周后土柱内部的NO₃^--N和SO₄^2--S由于呼吸作用趋于耗竭,孔隙水Fe²⁺持续升高,并伴随着活性磷(DRP)的释放.此后整个体系氧化还原反应趋于平衡,在"水-土"界面观察到了明显的Fe"泵升"现象,弱吸附态磷(NH₄Cl-P)和有机磷(OP)有向金属氧化物结合态磷(NaOH-P)迁移转化的趋势,但孔隙水内部DRP能否向表层迁移短时间内不能确定.     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

无定形Fe (OH)3 和Fe3 O4 共沉淀态As的化学提取

无定形铁氧化物结合态砷的迁移性和生物可利用性易受环境变化影响.分别以1 mol·L-1盐酸和0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液为提取剂,以新制备和室温老化(3个月、6个月)的共沉淀态Fe(OH)3-As和Fe3O4-As为提取对象,研究提取时间、液固比、Fe/As摩尔比和室温老化对As提取效率的影响.结果表明,1 mol·L-1盐酸提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时液固比应分别为50、200左右,0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时需保证加入的草酸根与固相中Fe的摩尔比分别为4、2.5;盐酸和草酸铵缓冲溶液提取时间2 h即可.样品Fe/As摩尔比和室温老化对Fe(OH)3-As共沉淀的溶解提取影响不大,但对Fe3O4-As共沉淀的提取影响比较大,Fe/As摩尔比越大,Fe3O4-As共沉淀越不易被提取;老化时间越长,其中共沉淀的As越不易被溶解提取.值得注意的是:盐酸和草酸铵缓冲溶液提取过程中如果有不溶固相存在,会发生As的再吸附,使无定形铁氧化物共沉淀态砷的测定不准确.     

外源铁对不同番茄品种生理特性、镉积累及化学形态的影响

采用盆栽试验研究了重金属Cd(10 mg·kg-1)污染下,叶面喷施不同Fe浓度(0、50、100、200和400μmol·L-1)对不同品种番茄生长、抗氧化酶活性及番茄体内Cd形态和积累量的影响.结果表明,喷施Fe后,番茄干重、Cd含量和积累量在2个品种之间的差异达到了显著水平.Fe显著增加了2个番茄品种的果实、根、茎、叶及植株总干重.随Fe浓度增加,2个品种根超过氧化物歧化酶(SOD)活性以及渝粉109根过氧化氢酶(CAT)活性先下降然后呈升高趋势,2个品种根过氧化物酶(POD)活性以及4641根CAT活性则先升高然后下降.番茄果实中的Cd以F R>F HCl>F E>F NaCl>F HAC>F W.适量的Fe减少了番茄果实中各形态Cd含量,但高量Fe(400μmol·L-1)增加了4641果实中F HCl、F R以及渝粉109果实中F E、F NaCl、F R和Cd总提取量.番茄Cd积累量以叶>茎>果实>根.叶面喷施Fe使番茄叶、茎、根和果实中的Cd含量分别降低了7.1%~25.3%、30.8%~50.4%、13.0%~45.1%和2.8%~11.7%.供试2个番茄品种,无论喷Fe与否,果实Cd含量及植株Cd总积累量以4641<渝粉109.     

聚苯乙烯磺酸钠对零价纳米铁表面结构和去除水中As(Ⅲ)的影响

零价纳米铁由于其高反应活性及应用中的灵活性,在地下水原位治理中备受关注.但在应用中,常需要加入分散剂以提高纳米铁悬浮液的稳定性因此,本文以低浓度的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)作为分散剂,制备了能长时间稳定的复合零价纳米铁(nZVI/PSS)悬浮液,并探讨PSS对nZVI表面结构和去除As(Ⅲ)过程中的影响,结果表明,nZVI和nZVI/PSS颗粒平均粒径均为50 ～ 60 nm;X射线光电子能谱(XPS)结果表明,相比于nZVI,nZVI/PSS表面上C、OH-和O2-的百分含量增高,而吸附的H2O减少;X-射线衍射(XRD)结果显示,nZVI/PSS在44.8°出现α-Fe0的X射线衍射峰,结晶度比nZVI显著提高.批实验结果表明,As(Ⅲ)的去除率随nZVI(nZVI/PSS)投加量的增大而提高,随溶液初始pH的增大而降低,且nZVI/PSS对As(Ⅲ)的去除率略低于nZVI.动力学拟合结果显示,nZVI和nZVI/PSS对As(Ⅲ)的去除符合准一级反应动力学方程.     

Adsorption of Mn2+ from aqueous solution using Fe and Mn oxide-coated sand

The adsorption of Mn²⁺ onto immobilized Mn-oxide and Fe-oxide adsorbent such as manganese oxide-coated sand1 (MOCS1), manganese oxide-coated sand2 (MOCS2), iron oxide-coated sand2 (IOCS2), and manganese and iron oxide-coated sand (MIOCS) was investigated. The effects of pH (5.5 to 8.0) and temperature (25 to 45℃) on the equilibrium capacity were examined. Equilibrium studies showed that there is a good fit with both Freundlich and Langmuir isotherm, which indicates surface heterogeneity and monolayer adsorption of the adsorbents. Kinetic data showed high correlation with the pseudo second-order model, which signifies a chemisorption-controlled mechanism. The activation energies, activation parameters (ΔG^*, ΔH^*, ΔS^*), and thermodynamic parameters (ΔG⁰, ΔH⁰, ΔS⁰) confirmed that adsorption with MIOCS was endothermic and more spontaneous at higher temperature while an opposite trend was observed for the other adsorbents. Thermodynamic studies showed that adsorption involved formation of activated complex, where MOCS1 and MIOCS follow a physical-chemical mechanism, while MOCS2 and IOCS2 follows purely chemical mechanism.     

煤矸石酸浸除铁实验研究

煤矸石已成为不容忽视的工业废弃物,以其为原料制备Sialon材料具有良好的生态效益和经济价值。煤矸石中铁含量过高将影响其煅烧粉的白度,故需将有害组分铁除去。文章在水浴加热的条件下,以盐酸为浸取液,以原子吸收光谱仪测定酸浸液中的溶铁量,逐一考察盐酸质量分数、浸出液固比、浸出温度和浸出时间对煤矸石除铁率的影响。每个因素在不同设值下平行测定3次并求其平均值,之后进一步验证最优工艺的稳定性。实验得出最佳工艺条件为:盐酸质量分数20%、浸出液固比4∶1、浸出温度60℃和浸出时间0.5 h,在该条件下煤矸石除铁率均值达94.4%。     

淘汰落后产能政策对我国重点工业行业二噁英类减排的影响

淘汰落后产能可以显著降低由工业热过程排放的非故意产生类持久性有机物染物.对该类政策带来的二噁英类污染物减排进行估算可以客观评价我国在履行《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》所做出的努力和贡献.作者曾对2006~2010年间淘汰落后产能政策的减排影响作过分析,本研究拟在此基础上根据我国2010~2013年关停的落后产能情况,估算得出电力行业、焦炭行业和钢铁行业(含铁合金)由于关闭落后产能累计带来的二噁英类向大气减排(以I-TEQ计,下同)分别约86.13、133.94和78.78 g·a-1.除了上述提到的重点工业部门,关闭落后产能涉及到的水泥、电石、金属冶炼、造纸等行业也会由于政策的实施而减少二噁英类的排放,该研究为以后进行全面评估提供了思路和方法支持.     

自组装哑铃状Fe3O4微/纳米材料对十溴联苯的热催化降解

多溴联苯(PBBs)是一类新型持久性有机污染物,具有高毒性和生物累积性,对人类健康和生态环境具有潜在危害.为探究PBBs的消减技术和降解机制,利用多元醇介导自组装法制备出了哑铃状形貌的Fe3O4前驱体,将前驱体在氮气氛围下焙烧制得哑铃状Fe3O4微/纳米材料,以十溴联苯(BB209)作为模型化合物进行热催化降解研究.结果发现,哑铃状Fe3O4前驱体生长过程分为无定型粒子的快速成核和初级粒子间相互团聚结晶两个阶段;哑铃状Fe3O4对BB209表现出较高的降解活性,在300℃下反应30 min时,Fe3O4对BB209的降解率几乎已达到100%;在哑铃状Fe3O4降解BB209的产物中检测到一系列的从九溴代联苯到一溴代联苯产物与联苯产物,表明在降解过程中存在加氢脱溴反应路径;在降解产物中鉴定出3种九溴联苯异构体BB206、BB207、BB208,且3种异构体含量的大小顺序为:BB207BB208BB206,表明不同取代位上Br的活性相对大小为:间位对位邻位.