不同环境条件下水铁矿和针铁矿纳米颗粒稳定性

纳米颗粒的团聚和分散是控制许多重要环境过程的关键因素.本研究通过测定水铁矿纳米颗粒(FHNPs)和针铁矿纳米颗粒(GTNPs)的粒径和Zeta电位,计算DLVO相互作用能,探究了不同pH、离子和有机质条件下两种纳米颗粒的稳定性.结果表明Na~+和Ca~(2+)通过离子强度的作用促进FHNPs和GTNPs团聚;低浓度PO_4~(3-)(2mmol·L~(-1))、HA和FA(2 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1))吸附在铁矿物纳米颗粒上,改变其表面电荷,提高FHNPs和GTNPs在中高pH条件下的稳定性.高浓度的PO_4~(3-)(10mmol·L~(-1))虽然也可改变铁矿物纳米颗粒的电性,但由于离子强度的作用,对GTNPs的稳定性贡献不大.FHNPs或GTNPs的Zeta电位接近于0时,其相互作用的一级势垒和次级势阱常常同时不存在,两种纳米颗粒主要以不可逆的方式在一级势阱中团聚;当一级势垒和次级势阱同时存在时,次级势阱造成的可逆FHNPs和GTNPs团聚比例会增大.本研究结果为进一步考察FHNPs和GTNPs的环境行为和它们在负载污染物迁移中的作用提供数据支撑.     

离子类型、强度和铁氧化物影响下微塑料的迁移行为及模型计算

土壤中的微塑料（MPs）作为一种新型污染物而被广泛关注,其迁移行为受到自身理化性质、土壤溶液化学组成和土壤矿物等因素的影响.目前,铁氧化物存在时,离子类型和离子强度对MPs迁移行为的影响机制尚不明确.通过稳定性实验和迁移实验,重点考察了离子类型、离子强度和铁氧化物对带有不同官能团聚苯乙烯微塑料（PSMPs）迁移行为的影响,并用胶体迁移模型、CD-MUSIC模型及DLVO理论探讨其迁移机制.结果表明,PSMPs在NaH₂PO₄背景下的稳定性最强,标准化浓度（c/c₀）达到0.99,而在CaCl₂背景下的稳定性相对弱,c/c₀降低至0.94.不同离子种类对PSMPs的迁移行为产生不同影响,对于阳离子Na⁺和Ca²⁺,二价Ca离子有架桥作用和较强的电荷中和作用,更能阻滞PSMPs在石英砂中的迁移,出水溶液中PSMPs回收率低至（43.83±1.71）%且第二动力学位点上的一级保留系数k_2a为1.54 min^-1,铁氧化物会进一步加剧阻滞作用,回收率降低为（6.04±0.40）%且k_2a升高为5.33 min^-1;对于阴离子Cl^-和PO₄^3-,PSMPs在纯石英砂柱中的迁移主要受其自身表面电负性的控制,Cl^-离子下PSMPs电负性更低,回收率升高［（92.95±0.63）%］且k_2a降低（0.19 min^-1）,而当铁氧化物存在时,PSMPs的迁移则受控于载铁石英砂表面的Zeta电位.CD-MUSIC模型计算结果显示PO₄^3-容易吸附在铁氧化物表面形成内圈络合物,降低载铁石英砂表面的电负性,因此PSMPs在PO₄^3-背景下的回收率升高［（76.22±1.39）%］且k_2a降低（0.66 min^-1）;同时,该内圈络合物的形态受PO₄^3-浓度的控制且不同形态的内圈络合物具有不同的表面负电荷数,因此高PO₄^3-浓度下载铁石英砂表面电负性反而高,不利于PSMPs迁移.此外,PSMPs的迁移均随着离子强度的增加而降低.最后,DLVO理论计算出不同条件下PSMPs和介质间的一级势垒变化趋势与PSMPs的迁移能力一致,即较高的一级势垒表明PSMPs和介质间较大的相互斥力有利于PSMPs的迁移,可以更好地阐明PSMPs的迁移行为.     

pH、钙和磷对砷在水稻土中溶解度的影响及表面络合机制解析

为深入理解稻田土壤砷(As)的环境行为,以及不同环境因素对土壤溶液中As有效性的影响机制,通过吸附实验结合天然有机质-电荷分配(NOM-CD)模型分析了pH、 Ca²⁺和PO₄^3-对As在湖南株洲稻田土壤中溶解度和化学形态分布的影响,并揭示其影响机制.结果表明,土壤总As溶解度在pH 6.0左右最低,主要受Ca²⁺、 PO₄^3-、 As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的静电作用及位点竞争作用控制;土壤溶液中Ca²⁺浓度的增加会促进As的吸附,降低土壤溶液中As的浓度,尤其在碱性条件下由于Ca²⁺的吸附增加了土壤氧化物表面正电荷,因而土壤溶液中As(Ⅴ)浓度随Ca²⁺浓度的升高明显降低;pH低于5.5时,添加PO₄^3-抑制了土壤As(Ⅴ)的还原,但pH高于5.5后,添加PO₄^3-促进了土壤As(Ⅴ)的还原,并由于PO     

高含硫废水中硫的受限氧化过程及影响因素研究

针对含硫气田采出水硫化物浓度高及氧化产物种类多的特点,通过控制氧化反应使得单质硫为主要产物,实验考察了偏重亚硫酸钠投加量、初始p H和反应时间对硫化物氧化过程及氧化产物组成的影响。结果表明,偏重亚硫酸钠氧化法是处理含硫废水的一种有效手段,最佳反应条件为偏重亚硫酸钠的投加量为6 g/L,初始p H=6,反应时间35 min,此时硫化物的质量浓度从800 mg/L降至21.34 mg/L,硫化物去除率可达97.33%;主要产物为单质硫和硫代硫酸盐,在最佳反应条件下,这2种主产物的转化率为36.63%和57.57%,固体产物元素分析结果表明,其主要成分为S(质量分数为92.056%),偏重亚硫酸钠氧化硫化物过程符合表观二级反应动力学规律,R2=0.9819,反应速率常数为k=0.0063 L/(mg·min)。     

水稻土中铁-氮循环耦合体系影响镉活性机理研究

关于铁-氮循环耦合体系对镉(Cd)活性影响的研究目前尚鲜见报道.本文采用淹水培养试验,研究不同硝酸根(NO_3~-)、铵根(NH_4~+)处理条件下,南方典型Cd污染水稻土中铁氧化还原与氮形态转化耦合关系及其对Cd活性影响的机理.结果表明:随着培养时间延长,不同处理的pH值逐渐向7.0靠拢,Eh值由273~321 mV持续下降至118~132 mV,pe+pH值(e-活度的负对数值与H+活度的负对数值之和)从10.62~11.19持续下降至8.55~8.83,土-水体系处于中度还原条件;化学反硝化(Chemodenitrification)和NO_3~-依赖的厌氧铁氧化过程(Microbial NO_3~--dependent FeIIoxidation,NDFO)生成无定形氢氧化铁(Fe(OH)_3(amorp)),其对Cd~(2+)专性吸附及与Cd~(2+)共沉淀降低了有效态Cd浓度,加之pH值上升增大Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,导致水稻土中Cd活性下降;NH_4~+被Fe(OH)_3(amorp)厌氧氧化(Anaerobic NH_4~+oxidation coupled to FeIII reduction,Feammox)会消耗H+而提高体系的pH值,在一定程度上会降低Cd活性,但其自身与Cd~(2+)对土壤固相表面吸附位点的竞争,可能会更大程度地减少Cd~(2+)在土壤固相表面的吸附量,而导致Cd活性提高.本研究成果可为丰富和拓展水稻土中Cd的生物地球化学理论,并为南方Cd污染农田修复及治理提供科学依据.     

离子强度和胡敏酸影响下不同土壤胶体稳定性研究

土壤胶体的稳定性对其携带污染物的能力产生重要影响,但离子强度和胡敏酸（HA）对不同土壤胶体稳定性的影响程度尚不明确.本实验通过土壤胶体沉降实验以及DLVO理论研究离子强度、HA对黑钙土、潮土和黄壤3种土壤胶体稳定性的影响.结果表明：即使在高离子强度背景下,黑钙土胶体和黄壤胶体因有机质和黏土矿物（黑钙土胶体：伊/蒙混合层;黄壤胶体：伊利石）较高,表面负电荷多、静电斥力大,故稳定性好;而潮土胶体的稳定性受离子强度影响明显,在低离子强度下,静电斥力占主导,稳定性达到最高.HA通过增加土壤胶体表面的负电荷,提高土壤胶体间静电斥力而增强其稳定性,且HA浓度越高土壤胶体的稳定性越强.不同粒径HA对土壤胶体稳定性的影响受pH值控制,相对于大粒径HA,酸性条件下,小粒径HA （F-HA）自身稳定性更强,同时也会自凝聚形成较大的团聚体来提高土壤胶体的稳定性;中、碱性条件下,F-HA产生的链状凸起结构较小,导致空间弹性斥力和渗透性斥力减弱,进而降低土壤胶体的稳定性.结果为明晰离子强度和HA对不同土壤胶体稳定性产生差异性影响提供数据支撑.     

无机阴离子对热活化过硫酸盐体系中降解MDEA模拟废水的影响

采用热活化过硫酸盐技术处理MDEA模拟废水,阐明了降解过程中Cl~-、CO_3~(2-)、HCO_3~-对降解过程的影响。结果表明:无机阴离子的存在会抑制MDEA的降解过程,其中CO_3~(2-)与HCO_3~单独存在于体系中对MDEA的抑制作用与其浓度呈正相关,离子浓度较高时(0.3mol·L~(-1)),反应3 h,抑制率分别达到19%与11.5%,而Cl~-单独存在于体系时,浓度小于0.1 mol·L~(-1)时,抑制作用呈正相关;浓度在0.1～0.3mol·L~(-1)时,其抑制作用与浓度呈负相关;氯离子浓度为0.1 mol·L~(-1)时为最大抑制浓度,其抑制率为15%。共生抑制响应曲面分析表明,3种无机阴离子之间交互作用显著,受与SO_4~-·的反应速率常数控制,抑制的显著性大小为Cl~-CO_3~(2-)HCO_3~-。     

不同植物和吸附剂对室内甲醛的去除效果

以绿萝、芦荟、活性炭和茶渣为材料,采用密闭箱法进行甲醛净化能力的研究。结果表明,4种物质对甲醛都具有一定的去除效果,但是作用效果差异明显。植物中绿萝对甲醛的净化效果比芦荟好,对不同初始质量浓度甲醛的去除率分别为76.5%、51.8%和40.0%,光照条件有利于植物对甲醛的吸收,甲醛的去除效率提高约39.3%。茶渣表面突起结构和较大的孔隙结构有利于甲醛的去除,对不同初始质量浓度甲醛的去除率分别为49.0%、32.6%和21.1%。动力学研究表明,在所研究的条件范围内,两种吸附剂吸附甲醛符合拟一级动力学,活性炭吸附甲醛的反应速率常数ka=0.0318min-1,茶渣吸附甲醛的反应速率常数kt=0.0319 min-1。     

广东省不同母质赤红壤磷的吸附与解吸

研究了广东省4种不同母质赤红壤磷的吸附与解吸特征，结果表明，4种不同母质赤红壤等温吸附方程（Langmuir方程，Freundilch方程和Temkin方程）的拟合结果都达到了极显著的水平。土训吸附磷量由大到小的顺序为：玄武岩＞页岩＞花岗岩＞砂页岩。赤红壤对磷的解吸顺序为：玄武岩＜页岩＜花岗岩＜砂页岩，说明粘粒较少的母质土壤对磷的吸附力也小，因此，更容量解吸。提高土壤有机质的含量，可以改善土训的供磷性能。     

采用草酸和EDTA去除农田土壤中砷和镉污染

以湖南、广西某As和Cd污染土壤为研究对象,以草酸和EDTA为淋洗剂,研究其在污染土壤样品中的淋洗情况,探讨淋洗剂浓度、淋洗温度对淋洗效果的影响。结果表明:淋洗剂为0. 3 mol/L的草酸对As淋洗率最好,洗脱率达到90%; 0. 02 mol/L EDTA对Cd淋洗率最好,洗脱率达到70%;采用正交实验探讨了草酸和EDTA联合对土壤样品淋洗效果的影响,草酸和EDTA组合淋洗As和Cd的洗脱率分别为80%和50%。草酸和EDTA单一淋洗效果优于组合淋洗,草酸和EDTA在土壤重金属淋洗过程中存在拮抗作用。