不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响

采用琼脂培养和水培方法比较了纳米氧化铜(CuONPs)在不同暴露介质中的环境化学行为及其对小麦根生长的影响,并探讨了不同培养介质对CuONPs植物毒性的影响机制.结果表明,琼脂介质相对水相(营养液)环境可以减少CuONPs的团聚,增强其分散性.在琼脂和水相中Cu离子溶出随CuONPs浓度变化规律存在明显差异,在50～1000mg CuONPs·L-(1以Cu计)范围内,CuONPs在琼脂中无论是Cu2+的溶出浓度还是溶出比率均低于其在水相中的值.CuONPs在不同介质中表现出显著的小麦毒性差异.琼脂培养下小麦根生长半抑制效应浓度EC50(以CuONPs浓度表示)为108mg·L-1,而在水培方式下为9.0mg·L-1,说明琼脂介质极大缓解了CuONPs引起的植物毒性.分析表明,Cu2+溶出浓度较CuONPs投放量与小麦根生长抑制效应之间存在更好的指数相关关系,这说明该研究体系下CuONPs小麦毒性主要是由纳米颗粒释放Cu2+引起的.此结论较好地解释了当培养介质从水相变成琼脂时,Cu2+溶出减少,纳米毒性降低的现象.该研究结果认为,当前国内外使用水培法获得的纳米材料植物毒性研究结果在外推至实际土壤状况时将高估其环境安全性风险,推荐使用琼脂作为纳米材料土壤环境风险评价的模拟介质.     

纳米氧化铜-镉单一与联合胁迫对油菜营养品质的影响

采用水培实验,探究了纳米氧化铜(CuO NPs)与镉(Cd)联合胁迫对油菜品质的影响.结果表明,单一CuO NPs(10～50 mg·L^-1)处理对油菜生长和品质有一定抑制作用,油菜鲜重、可溶性糖、抗坏血酸和总酚含量随CuO NPs浓度增加而降低,与未投加相比,分别降低了9.61%～39.26%、6.88%～45.09%、9.20%～29.14%和10.36%～18.47%,硝酸盐含量则显著升高16.44%～72.61%.在1μmol·L^-1 Cd处理下,施加CuO NPs后油菜鲜重呈先升高后降低趋势.与空白对照相比,油菜叶片Cd含量降低了21.57%～36.14%,可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量最大分别降低了30.9%、39.61%和27.96%,抗坏血酸含量则增加了44.83%～76.21%,硝酸盐含量大幅升高,最大增加了116.18%,黄酮含量增加不明显. CuO NPs促进了油菜叶部Zn、Mg、Al、K和Ca元素的吸收,抑制了Fe元素吸收.研究表明,CuO NPs、Cd单一及联合胁迫整体上对油菜品质产生了负面影响.     

纳米氧化铜颗粒和环丙沙星对好氧颗粒污泥的协同胁迫效应

纳米颗粒和抗生素在污水处理厂中的共同存在可产生综合毒性.选择纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)和环丙沙星(CIP)作为纳米颗粒和抗生素的代表性物质,探究了CuO NPs和CIP共存胁迫对好氧颗粒污泥(AGS)系统的运行性能、污泥特性和微生物群落的长期影响.结果表明:CuO NPs单独胁迫使脱氮性能轻微提高,对碳和磷的去除性能轻微下降.CIP单独胁迫显著抑制了碳、氮和磷的去除性能.CuO NPs和CIP共存时对碳、氮和磷去除表现出明显的协同抑制效应.CuO NPs和CIP共存胁迫使细胞膜完整性下降,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增多,胞外聚合物(EPS)分泌增强,且溶解性EPS(S-EPS)的官能团发生显著变化.CuO NPs和CIP共存胁迫改变了微生物群落结构,对生物多样性具有显著的协同抑制效应,对微生物具有较强的毒性作用.     

纳米氧化铜对镉胁迫下小油菜生理生化和重金属累积的影响

为探究纳米氧化铜（CuO NPs）在镉（Cd）胁迫下对作物生长、生理特性和重金属吸收的影响,采用水培实验,以夏绿2号小油菜为供试植物,研究了CuO NPs （0、10、20和50 mg ·L^-1）和Cd （0、1和5 μmol ·L^-1）单一和复配处理下小油菜鲜重、光合色素、丙二醛含量（MDA）、抗氧化酶活性［过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽还原酶（GR）］以及Cu和Cd含量.结果表明,在单一CuO NPs处理下,小油菜鲜重以及CAT、POD、GR酶活性总体上受到抑制,叶绿素含量和SOD活性随浓度增加呈现出先增加后降低趋势,而小油菜叶部、根部MDA含量以及亚细胞中Cu含量随投加量增加而增加.1 μmol ·L^-1Cd处理下,添加CuO NPs促进了小油菜生长,鲜重较对照增加了8.70%~44.87%,当Cd浓度达到5 μmol ·L^-1时,低浓度CuO NPs （10 mg ·L^-1）处理表现为促进植物生长,高浓度（50 mg ·L^-1）处理则呈抑制效应.不同Cd处理下添加CuO NPs均提高了小油菜的光合色素和MDA含量,其中小油菜叶部MDA含量较对照增加了4.34%~36.27%,根部MDA含量增加了13.43%~131.04%.Cd浓度为1 μmol ·L^-1处理下施加CuO NPs后,小油菜叶部CAT和GR活性均下降,POD活性上升;当Cd浓度达到5 μmol ·L^-1时,CuO NPs提高了小油菜叶部POD活性,抑制了SOD和GR活性,CAT活性随浓度升高呈现先上升后下降的趋势.CuO NPs与Cd表现出拮抗作用,添加CuO NPs后,1 μmol ·L^-1 Cd处理下小油菜叶部和根部Cd含量最大降幅分别为45.64%和33.39%,5 μmol ·L^-1 Cd处理下叶部和根部Cd含量最大降幅分别为18.25%和25.35%,小油菜亚细胞器中Cu和Cd质量分数下降,可溶性组分质量分数上升.综上所述,低浓度下CuO NPs可以促进Cd胁迫下植物生长,抑制植物对Cd吸收,但会增加植物氧化损伤.     

氧化铜在环保领域的应用研究

氧化铜由于具有电、磁和光催化等特性,在多个领域都有着越来越多的应用。本文主要综述了氧化铜在环保领域的应用研究进展,阐述了其在烟道气脱硫、恶臭气体的吸附和废水中难降解污染物的治理等方面的研究现状,指出氧化铜的应用应朝着纳米氧化铜的方向发展。     

以HKUST-1为模板制备铜氧化物活化过一硫酸氢钾降解罗丹明B

以一种Cu-MOF(HKUST-1)为模板,将其经不同温度的热处理制备铜氧化物,研究了热处理温度对产物组成及形貌的影响,并通过产物在一系列条件下活化过一硫酸氢钾(PMS)降解水体中罗丹明B(Rh B)的实验探究了其催化性能.XRD、SEM、XPS等表征结果表明,随着热处理温度的升高,产物由Cu2O/CuO混合物逐渐转化为纯相CuO,且模板HKUST-1的原有正八面体结构坍塌加剧.Rh B降解实验的结果显示,催化剂对PMS的活化性能随热处理温度的升高而加强.在中性pH条件下,当PMS投加量为1.00 mmol·L~(-1),CuO-650用量为0.20 g·L~(-1)时,反应时间进行90 min基本可实现Rh B(浓度为0.10mmol·L~(-1))的完全降解.此外,CuO-650还具有pH适用范围较广,铜离子溶出量较低(pH=3条件下为1.309 mg·L~(-1),pH=7条件下为0.987 mg·L~(-1)),循环稳定性较佳的特点,进一步证明CuO-650是一种很有潜力的PMS催化剂.     

氧化铜催化五氯苯生成二英的研究

研究在加热条件下,五氯苯在CuO表面催化生成二英（PCDD/Fs）的过程.结果表明,在200～350℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而增加;在350～450℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而减少.温度较低时（200～250℃）,生成的PCDD/Fs以高氯取代同系物为主;温度较高时（400～450℃）,则以低氯取代的同系物为主.但温度的改变并没有引起同一氯取代度PCDD/Fs中的异构体分布模式发生规律性变化.通过比较400℃条件下CuO催化五氯苯生成PCDD/Fs与CuO催化OCDD/F的脱氯降解情况,推测了五氯苯生成PCDD/Fs的途径.低氯取代的PCDDs可能主要来源于五氯苯生成的高氯取代PCDDs的进一步脱氯降解.而PCDFs则主要由五氯苯脱氯降解生成的低氯取代产物直接缩合生成.     

花状氧化铜催化降解甲苯的性能研究

利用不添加表面活性剂和模板的水热法合成了纳米结构的花状氧化铜。产物通过场发射扫描电镜(FE-SEM)和X-射线粉末衍射(XRD)进行了表征,并探讨了NaOH浓度和水热反应时间对产物形貌、物相和催化活性的影响。由FE-SEM结果可知制备的CuO的形貌是由纳米片组成的花状结构,NaOH浓度和水热反应时间对产物形貌有影响,NaOH浓度越大反应时间越短,越有益于花状结构的生成;XRD结果可知花状CuO具有单斜晶型,NaOH浓度和水热反应时间不影响产物的晶型;制备的CuO的催化活性通过甲苯在空气中的催化氧化反应来验证,选择性通过CO_2生成率来表示。所制备的纳米结构CuO都展示出良好的催化活性、选择性和使用寿命,表明CuO对减少挥发性有机物具有潜在的应用前景。     

ACF负载催化剂制备对烟气脱硝影响的研究

介绍了采用浸渍法在活性炭纤维(ACF)上负载铜盐制备烟气脱硝催化剂的方法,探索了催化剂制备过程中焙烧温度、催化剂的负载方式、铜盐负离子的种类、催化组分负载量对催化剂催化活性的影响规律,实验结果表明,最佳焙烧温度范围为250～300℃,多次浸渍负载比一次浸渍负载效果要好,采用Cu(NO3)2作为负载铜离子的溶液,催化性能更好。