快速高效去除微囊藻的GO/QPEI复合纳米材料

本研究合成了一种新型高效的去除铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的氧化石墨烯/季铵盐聚乙烯亚胺(GO/QPEI)纳米复合材料.GO/QPEI在pH为4~10的条件下都具有高效去除M.aeruginosa的能力,其去除能力在2 min内可达96%以上.GO/QPEI对微囊藻的吸附更符合Freundlich方程,最大吸附量为5.58×1011cells·mg-1.吸附动力学表明GO/QPEI的假二级吸附反应.GO纳米片和QPEI的协同效应是其高效去除微囊藻的主要机制.     

农田土壤施用系列新型氮肥后气态氮(NH3和N2O)减排效果比较:以夏玉米季为例

为了解不同品种新型氮肥相对常规施肥其氨(NH3)和氧化亚氮(N_2O)的减排效果,本文通过田间原位试验同步研究了夏玉米生长季氮肥施用后的农田NH_3挥发和N_2O排放及其主要驱动因子.以常规施肥(复合肥+尿素,CK)为对照,设置了5个肥料处理,分别为脲铵氮肥(UA)、稳定性复合肥料(UHD)、硫包衣氮肥(SCU)、脲甲醛复合肥(UF)和有机肥(OF),施氮量(以N计)均为300 kg·hm~(-2).相关分析结果表明,氨挥发和N_2O排放受环境因子影响,均与土壤WFPS呈显著负相关(P0.05),N_2O排放还与土壤硝态氮呈极显著正相关(P0.01).进一步回归分析表明,N_2O排放(F_(N_2O))主要取决于土壤硝态氮(x)含量的变化,而氨挥发(F_(NH_3))主要取决于土壤铵态氮(x)含量的变化.与CK相比,除了UA,其它肥料处理都降低了土壤的氨挥发,尤其是UF和OF处理减少了37%~43%.但对于N_2O排放,所有处理与CK皆无显著差异.进一步计算每种处理氨挥发和N_2O的气态氮损失总量,与CK相比,UHD、SCU、UF和OF分别减排了9%、5%、30%和23%,而UA增加了3%.     

春、夏季长江口及其邻近海域溶解N2O的分布和海-气交换通量

分别于2012年3月和7月对长江口及其邻近海域进行了调查,对水体中溶解氧化亚氮(N2O)的分布及海-气交换通量进行了研究.结果表明,春季长江口及其邻近海域表层海水中溶解N2O浓度范围为9.34~49.08 nmol·L-1,平均值为(13.27±6.40)nmol·L-1.夏季表层溶解N2O浓度范围为7.27~27.81 nmol·L-1、平均值为(10.62±5.03)nmol·L-1.两航次表、底层海水中溶解N2O浓度相差不大.长江口溶解N2O浓度由近岸向外海逐渐降低,受陆源输入影响显著.溶解N2O浓度高值出现在长江口最大浑浊带附近,这主要是由于水体中较高的硝化速率造成的.温度是影响N2O分布的另一个重要因素,对溶解N2O浓度有双重作用.春季和夏季表层海水中N2O饱和度范围分别为86.9%~351.3%和111.7%~396.0%,平均值分别为(111.5±41.4)%和(155.9±68.4)%,大部分站位处于过饱和状态.利用LM86、W92和RC01公式分别计算了长江口及其邻近海域N2O的海-气交换通量,春季分别为(3.2±10.9)、(5.5±19.3)和(12.2±52.3)μmol·(m2·d)-1,夏季分别为(7.3±12.4)、(12.7±20.4)和(20.4±35.9)μmol·(m2·d)-1,初步估算出长江口及其邻近海域的年平均释放量分别为0.6×10-2Tg·a-1(LM86)、1.1×10-2Tg·a-1(W92)、2.0×10-2Tg·a-1(RC01).长江口及其邻近海域虽然只占全球海洋总面积的0.02%,但其释放的N2O占全球海洋释放量的0.06%,表明长江口及其邻近海域是产生和释放N2O的活跃区域.     

改良剂对广西环江强酸铅锌污染土壤的修复作用

广西环江沿岸农田土壤具有强酸、多重金属污染等特点,失去了农业生产能力,为此,本研究试用了土壤淋溶实验探究不同类型改良剂(生石灰、钙镁磷肥、有机肥、聚丙烯酰胺)组合对广西环江沿岸污染土壤的修复效果,土壤重金属迁移规律及对农田适耕性的影响.结果表明,对照组T1土壤酸化严重,降低清洁接触土壤层p H值,而处理方式T2、T3、T4、T5均能显著提高污染土壤p H值(P0.05),对供试土壤p H变化大小分别为2.7~3.2、1.6~2.7,均能达到南方农业生产土壤p H值范围.较对照组T1,在污染土壤0~20 cm处,处理方式T2、T3、T4、T5能有效地活化Pb,钝化Zn的作用;在清洁土壤20~60cm处,各个处理方式对DTPA-Pb、DTPA-Zn的作用不存在显著差异(P0.05).较对照组T1,处理方式T4、T5能为植物提供良好的种植营养物质,以期能为今后结合生物修复等措施提供技术支撑.     

铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物制备及其催化氧还原的效果

阴极催化剂是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的关键因素.通过研究制备成本低廉、氧还原反应(ORR)催化活性高的阴极催化剂来替代Pt/C对于实现MFC规模化应用具有重大意义.研究采用化学气相沉淀法,以三聚氰胺作为碳氮前驱物、以黑珍珠2000或乙炔炭黑作为碳源,外加醋酸亚铁作为铁前驱物,合成了两种铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物(FeNCB和FeNCC),作为MFC的阴极催化剂.通过循环伏安法和旋转圆盘-环电极分析FeNCB、FeNCC和Pt/C的ORR催化活性的差异,并用MFC验证其差异.结果表明,FeNCB性能与Pt/C相当,优于FeNCC,其催化路径是通过4电子途径催化氧还原反应;MFC-FeNCB性能略优于MFC-Pt/C,显著优于MFC-FeNCB有助于MFC的扩大化,其最大功率密度为1 212.8mW·m~(-2),开路电压为0.875 V,电池稳定电压为(0.500±0.025)V.用X射线衍射、X射线光电子光谱、拉曼光谱等进一步分析显示,复合物中碳纳米管管径的大小、铁氮掺杂的类型和含量以及氧含量是引起制备的复合物催化氧还原性能差异的原因所在.     

茶叶基水合氧化铁吸附水体中Pb(Ⅱ)的性能

采用原位沉积技术将水合氧化铁(HFO)负载于废弃茶叶渣表面制备了复合材料茶叶基水合氧化铁(HFO-TW),研究了HFO-TW对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性,探讨了溶液pH值、时间、共存碱土离子、温度、Pb(Ⅱ)初始浓度等因素对Pb(Ⅱ)的吸附效果的影响.结果表明酸性范围内,Pb(Ⅱ)的吸附量随溶液pH升高而增大;Pb(Ⅱ)的吸附速度较快,100 min内便可达吸附平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达98.8%;在竞争离子Ca(Ⅱ)/Mg(Ⅱ)的浓度高于Pb(Ⅱ)50倍时,HFO-TW对Pb(Ⅱ)仍具有较强的吸附能力,Pb(Ⅱ)的吸附量仅分别下降12.1 mg·g-1和8.1 mg·g-1;Pb(Ⅱ)的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,理论最大吸附容量为89.43 mg·g-1,远高于未经改性的茶叶渣和其他生物吸附剂.所有结果均证实HFO-TW在净化实际铅污染水体中有着较为广阔的应用潜力.     

潮土中磷锌交互作用机制探讨及磷对锌吸附-解吸的影响

采用室内培养和吸附解吸两种方法,探讨了潮土中磷、锌交互作用机制。结果表明：土壤中DTPA提取态锌质量分数随添加锌量的增加而增加,低磷质量分数处理可提高土壤锌有效性,但高磷质量分数处理却降低了土壤锌的有效性;土壤速效磷质量分数均随锌添加量的增加而有所降低。在施锌25 mg.kg-1背景下,土壤中DTPA提取态锌质量分数随施磷质量分数的增加呈先增加后降低趋势,在添加磷量小于180 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数显著地高于其他处理,但随添加磷量的增加,土壤DTPA提取态锌质量分数显著降低,当磷添加量大于540 mg.kg-1时,土壤DTPA提取态锌质量分数明显低于其他磷处理,说明当添加磷量小于180 mg.kg-1时,磷提高土壤中锌有效性的主要机制是二者竞争吸附土壤胶体表面吸附点位的竞争机制;当添加磷量大小540 mg.kg-1时,磷影响锌有效性的主要机制为沉淀作用。在土壤施磷量为180 mg.kg-1时,随添加锌质量分数的提高,土壤中速效磷质量分数呈先升高后降低趋势。吸附-解吸研究表明,随土壤中速效磷质量分数的提高（27.60~2773.86 mg.kg-1）,土壤对锌的吸附量先降低再增加,而KCl解吸的锌量却是先增加再降低。因此潮土中磷锌交互作用机制为,土壤中磷和锌质量分数均较低时,磷与锌有效性呈协同作用;当磷或锌质量分数过高时,协同作用减弱;磷和锌质量分数再增加二者的有效性将出现拮抗作用。     

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯(GO)与纳米二氧化钛(TiO_2)为改性剂,采用界面聚合法与抽滤吸附结合,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到新型纳米改性膜(简称GO-TiO_2改性膜).研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸(HA)的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明:(1)最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯2 m L、GO 1 mg、间苯二胺1%(质量分数)、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯0.2%(质量分数)、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min;(2)亲水性提高显著,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构,改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°;(3)抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%,过滤周期约为原膜的2.5倍;反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.     

桉树叶提取液还原石墨烯电极提高微生物燃料电池产电性能的研究

将桉树叶提取液绿色还原氧化石墨烯(G-rGO)电极和微生物还原氧化石墨烯(B-rGO)电极依次作为微生物燃料电池(MFC)阳极,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所制备的电极进行表征,并采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对比2种电极的电化学性能.结果发现,G-rGO阳极的内阻为243.87Ω,应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为18.77 W·m~(-3)和760 mV,对照组B-rGO电极的内阻为299.11Ω,将其应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为13.16 W·m~(-3)和635 mV,对照组未修饰阳极的内阻为375.21Ω,最大功率密度和最大输出电压分别为8.97 W·m~(-3)和480 mV.研究表明,G-rGO电极电阻更小,导电性能更优越.     

速生树种竹柳对复合污染土壤中镉和锌的吸收、积累与生理响应特性

为探讨竹柳在重金属复合污染(镉、锌)土壤中生长的生理变化及重金属在植株内的转移情况,以竹柳(Salix sp.)三号及竹柳五号为试验材料,以重金属复合污染的水稻土为供试土壤,通过盆栽试验研究了重金属对竹柳生理指标、重金属吸收与积累量、富集系数(BCF)和转运系数(TF)的影响.结果表明:竹柳各器官重金属含量和转移情况不同,其中,叶片中Cd、Zn含量最高,分别达61.4和1940 mg·kg~(-1);竹柳三号对Zn的转运能力大于竹柳五号,而竹柳五号的净光合速率更高;生长100 d后,重金属在竹柳叶片中的积累量和转移系数均高于其他部位,竹柳吸收的重金属主要分布在叶片中,可通过集中处理叶片达到去除土壤中重金属污染的目的.