改性玉米秸秆材料的制备及吸油性能的研究

以粉末状玉米秸秆(Raw corn stalks,RCS)为基体,甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯为单体,采用悬浮聚合法制备高吸油复合材料(Butylmethacrylate and styrene grafted corn stalks,BMS-CS).实验确定的最佳制备条件为:在50℃,引发剂硝酸铈铵为2.0mmol·L-1,单体甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯浓度分别为0.6mol·L-1、0.012mol·L-1,交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺质量分数为0.1%(相对于RCS的质量)的前提下反应25h.同时,实验考察了吸附时间、吸附温度及保油时间等对材料吸油性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射和扫描电镜对改性前后样品的结构进行表征.结果表明,BMS-CS表面变得粗糙且呈毛刺状,具有较多不规则的褶皱;结晶度的下降也印证了粗糙度的增加;红外图谱中新出现的酯基和苯乙烯基的吸收峰说明亲油单体被接枝到RCS表面;两种原因共同促进了改性材料吸油性能的增加.吸油数据显示,常温下RCS和BMS-CS的吸油量分别为5.23g·g-1和20.12g·g-1,后者是前者的3.85倍,即改性后的材料吸油性能明显增加.     

酸性条件下黄铁矿氧化机制的研究

以黄铁矿粉末制备成的碳糊电极为工作电极,利用循环伏安曲线和极化曲线等电化学手段,对酸性条件下黄铁矿的氧化过程和机制进行了研究.结果表明,黄铁矿的氧化主要包括以下两个过程:首先,黄铁矿(FeS2)矿物晶格中的Fe2+溶出而被氧化为Fe3+,此过程会伴随有如硫单质、缺铁硫化物(Fe1-xS2)和多硫化物(FeSn)等氧化中间产物的生成,覆盖在黄铁矿的表面而形成一层钝化膜,阻碍了其氧化溶解过程;接着,黄铁矿表面的钝化膜被进一步氧化为可溶性的SO24-.在酸性条件下,黄铁矿氧化反应的最终产物为Fe3+和SO24-.另外,在所研究的酸度范围内,随着H2SO4溶液浓度的增大,体系的开路电位和腐蚀电位均正移,氧化和还原的峰电流值升高,腐蚀电流增大,说明增加体系的酸度会促进黄铁矿的氧化过程.     

黄铜矿在含铁酸性介质中氧化过程的电化学研究

以天然黄铜矿为研究对象,运用开路电位,循环伏安曲线,Tafel极化曲线和交流阻抗(EIS)等电化学手段,对在硫酸介质中三价铁离子对黄铜矿的氧化过程的电化学行为进行了研究.结果表明,黄铜矿在酸性介质中的氧化可能通过两步反应完成,第一步中电极表面形成了一层主要成分是含硫中间产物的钝化膜,第二步则是黄铜矿主体的氧化.Fe3+离子有助于黄铁矿的直接氧化,在黄铜矿的溶解过程中起到了重要作用.极化曲线测量的结果显示随着溶液中Fe3+离子浓度的增加,黄铜矿的极化电流也在增加,黄铜矿也更容易进入钝化阶段.同时,交流阻抗对Fe3+离子浓度改变的响应也很敏感.     

柠檬酸-施氏矿物复合体对Cd和Pb的吸附研究

施氏矿物(Schwertmannite)是酸性矿区废水污染环境中典型的铁硫酸盐次生矿物,由于其较好的吸附能力成为矿区多种重金属的沉积库.环境中同时广泛存在着各种有机质,易与矿物结合形成有机质矿物复合体,从而影响矿物对重金属的吸附行为.目前关于有机质与施氏矿物形成的复合体对重金属的吸附研究相对较少.因此,本研究选取柠檬酸作为天然有机质的代表,研究不同环境条件下柠檬酸施氏矿物复合体对重金属Cd、Pb的吸附.结果表明,复合体保持着施氏矿物基本的矿物学特征,对重金属Cd和Pb的吸附行为表现出不同的趋势:复合体对Cd的吸附量整体上随着Cd浓度和pH值的升高而上升;相反,复合体对Pb的吸附量均比纯施氏矿物要低,并且随着柠檬酸含量的升高吸附量下降越明显;体系中共存的硫酸根离子(SO₄^2-)抑制了复合体对Cd的吸附,而对Pb的吸附则起到促进作用.XRD分析表明柠檬酸抑制了高pH下Pb在矿物表面形成PbSO₄沉淀.FTIR红外谱图进一步证明结合在复合体上的柠檬酸参与了对Cd和Pb的吸附过程.本研究结果有助于更好地预测Cd和Pb在矿区的迁移和归宿.     

玉米修复芘污染土壤的初步研究

采用60d室内盆栽试验,研究了玉米CT38(ZEAMAYSL.)对多环芳烃芘污染土壤的修复作用.结果表明,无论种植玉米土P系列、无植物对照土M系列(无植物且添加叠氮化钠的灭菌土)和对照土W系列(无植物未灭菌土)中芘的可提取浓度都随着时间的推移逐渐减少,种植玉米加快了土壤中可提取态芘浓度的下降.在芘处理浓度为10—100mg.kg-1的污染土壤中,种植玉米CT38的土壤中芘的去除率达81.9%—89.3%,分别比无植物对照土M系列和对照W系列中芘的去除率高67.5%—70.9%和26.2%—47.0%.玉米也可积累少量芘,但积累量所占芘去除量的比例不足0.3%,植物吸收不是芘去除的主要机理.种植玉米增强了土壤中脱氢酶和脲酶等酶活性,从而促进了植物-根圈微生物体系对芘的生物降解.     

多环芳烃光解活性的量子化学研究

应用量子化学从头算HF／6-311 G(d)和B3LYP／6-311 G(d)方法计算了16种PAHs的多种量子化学参数,选取六种参数为分子结构的描述符,采用最小二乘法对16种PAHs的光解半衰期进行逐步多元线性回归分析,得到两个PAHs光解半衰期的QSAR模型,模型具有较高的相关系数,可有效地用于预测PAHs的光解半衰期,结果表明,HF方法所得模型优于B3LYP方法所得的模型,所得模型与基于半经验PM3算法的QSAR模型相比较,HF从头算方法所建立的QSAR模型比半经验PM3算法的结果要好,在所考查的诸多参数中,分子最高占有轨道特征值EHOMO对PAHs光解半衰期起着决定作用,最后,运用所得模型预测了3种PAHs的光解半衰期。     

全氟辛酸对人肺A549细胞的毒性

采用体外细胞毒性试验的方法研究了全氟辛酸(PFOA)对人肺A549细胞的毒性作用。结果表明:当PFOA质量浓度≥50μg/mL时,细胞皱缩变圆,并随PFOA质量浓度增加,细胞间隙变大,细胞变圆的数量增多;PFOA对A549细胞的增殖存在抑制作用,抑制作用与PFOA质量浓度呈正相关;PFOA会导致细胞内活性氧(ROS)含量升高,PFOA染毒质量浓度与细胞内ROS含量呈正相关;PFOA可诱导细胞凋亡,细胞凋亡率随PFOA质量浓度升高呈缓慢上升趋势。PFOA对人肺癌细胞具有毒性作用,可诱导细胞凋亡,且PFOA可随大气颗粒物进行长距离迁移,其对人体呼吸系统的影响或发生致毒效应的风险应当引起重视。     

希瓦氏菌还原作用下黄钾铁矾的相转变特征及其负载铬的迁移转化规律

黄钾铁矾对酸性矿山废水中铬（Cr）等污染物有较好的固定去除作用.微生物活动对黄钾铁矾的稳定性和Cr的迁移转化特性有重要影响.因此,本研究在厌氧条件下,通过批次实验研究了希瓦氏菌MR-1还原溶解负载Cr黄钾铁矾过程中二次矿物的形成和Cr污染物的迁移转化特性.结果表明,希瓦氏菌能够促进黄钾铁矾的还原溶解.Cr负载能够增强黄钾铁矾的稳定性,抑制矿物的溶解转化.在不含Cr实验组,黄钾铁矾相转变产物为蓝铁矿和针铁矿;而在负载Cr实验组,二次矿物仅为蓝铁矿.在希瓦氏菌还原溶解负载Cr黄钾铁矾的过程中,矿物中有少量的Cr溶出,进入水体,随后又被吸附于新形成的二次矿物中.矿物中的Cr由原来的残渣态转化为不定型铁结合态,固相中Cr释放的风险增大.XPS检测结果表明,矿物表面的Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,Cr的毒性降低.研究结果对进一步理解酸性矿山废水中Fe、S和Cr的地球化学循环过程有重要意义.     

四环素与镉复合污染对水稻根系的影响

为阐明抗生素与重金属复合污染对水稻根系的影响机制,考察了四环素（TC）与镉（Cd）单一和复合污染条件下,水培分蘖期水稻根系生长、污染物积累和根系分泌物的变化特征.结果表明：TC与Cd单一处理时,根部生物量和叶绿素含量下降,表现出毒害作用,低剂量的TC与Cd共同作用能够缓解其毒性效应;TC与Cd单一/复合污染均使根的伸长和植株蒸腾量表现出低促高抑现象.水稻根系对TC和Cd的吸收积累呈现出显著的剂量效应,且两者共存会改变污染物的生物可利用性及在根系的亲和力,从而协同促进TC和Cd在水稻根系的吸收积累,但更多的TC会与Cd络合导致根系Cd吸收减少.TC与Cd单一污染可显著抑制根系分泌物的分泌,复合污染条件下,对根系分泌物的影响随浓度升高存在差异：低浓度时能在一定程度上缓解TC/Cd对光合作用的抑制作用,且伴随蒸腾作用的增加,水稻根系分泌物增多;而高浓度时根系细胞完整性可能受损,进而抑制根系分泌物的分泌.进一步分析发现,高浓度时,根系分泌物中氨基酸及衍生物类、有机酸类和糖醇类物质的分泌显著增加,可能是因为TC与Cd的络合作用使Cd的生物可利用性降低,缓解了高Cd胁迫对水稻的毒性,促进分泌有机酸类、氨基酸及衍生物类和糖醇类物质,增强自我防护作用.本研究结果可为保障水稻安全生产,建立有效控制抗生素-重金属类复合污染的根际调控措施提供参考数据.     

菲降解菌株GY2B的分离鉴定及其降解特性

对一株菲降解菌进行了鉴定并对其降解特性进行了研究.初步鉴定菌株GY2B为鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.).菌株GY2B有较高的降解效率,当无机盐培养液中菲初始浓度为100mg/L时,48h内对菲降解率达到99.1%.添加100mg/L的葡萄糖和蛋白胨均可以促进菌株的生长和菲的降解,pH值为中性条件时对细胞的生长较为有利.GY2B菌株还能降解1-羟基-2-萘酸、2-萘酚、萘、水杨酸、邻苯二酚和苯酚等多种芳香化合物并利用其为碳源和能源生长繁殖.GY2B菌株对菲的降解可能通过水杨酸途径.