富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.     

两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1%和2%加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu^2+的等温吸附和热力学特征。结果表明:混合土样对Cu^2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg~366.85 mmol/kg,添加等量两性磁化炭时各混合土样对Cu^2+吸附量表现为JL>NB>CX>HC的趋势,且添加比越高吸附能力越强。各混合土样对Cu^2+的吸附为自发、吸热和熵增的反应过程,对Cu^2+的吸附量与温度和pH值均呈正相关关系。当离子强度为0.1 mol/L时,各混合土样(除HC外)对Cu^2+的吸附量最大。     

淡水沉积物中Cd和Cu对河蚬的毒性效应研究

以淡水底栖动物河蚬(Corbicula fluminea)为受试生物,研究了淡水沉积物中重金属Cd和Cu对河蚬的12h挖洞行为和10d存活率的影响.结果表明,河蚬对加标Cd和Cu的淡水沉积物均产生了明显的规避行为.在12h挖洞行为试验中,河蚬对沉积物中Cd的污染反应比Cu更加灵敏,暴露于Cd和Cu的10mg/kg的沉积物中时,河蚬的挖洞比率分别为0.39和0.43.在10d存活率试验中,河蚬的存活率随沉积物中Cd和Cu浓度的升高而降低.在Cd加标浓度为10mg/kg的沉积物中,河蚬的存活率为93.3%,当Cd加标浓度达到300mg/kg时,河蚬存活率降为43.3%;在Cu加标浓度为10mg/kg的沉积物中,河蚬存活率为96.3%;而当Cu加标浓度达到500mg/kg时,河蚬存活率降为34.3%.加标Cd和Cu的两种淡水沉积物对河蚬的LC₅₀分别为285、690mg/kg,表明河蚬对Cd的毒性反应更加灵敏.比较河蚬的挖洞行为和存活率对重金属Cd和Cu的指示作用,挖洞行为比存活率更加快捷,对沉积物中Cd和Cu的指示作用更加明显,故在沉积物重金属污染监测中应优先考虑挖洞行为.     

Simulation-based fault propagation analysis—Application on hydrogen production plant

Recently production of hydrogen from water through the Cu–Cl thermochemical cycle is developed as a new technology. The main advantages of this technology over existing ones are higher efficiency, lower costs, lower environmental impact and reduced greenhouse gas emissions. Considering these advantages, the usage of this technology in new industries such as nuclear and oil is increasingly developed. Due to hazards involved in hydrogen production, design and implementation of hydrogen plants require provisions for safety, reliability and risk assessment. However, very little research is done from safety point of view. This paper introduces fault semantic network (FSN) as a novel method for fault diagnosis and fault propagation analysis by using evolutionary techniques like genetic programming (GP) and neural networks (NN), to uncover process variables’ interactions. The effectiveness, feasibility and robustness of the proposed method are demonstrated on simulated data obtained from the simulation of hydrogen production process in Aspen HYSYS^®. The proposed method has successfully achieved reasonable detection and prediction of non-linear interaction patterns among process variables.     

新型锌／铜／铝类水滑石的合成及对模拟印染废水吸附性能的研究

采用低饱和共沉淀法制得锌／铜／铝类水滑石化合物（Zn5CuAl2（OH）16CO3·xH2O）,在450℃焙烧得焙烧物,通过XRD ,FT－IR ,SEM和TG－DSC等手段对样品的结构、形貌和热稳定性进行了分析。将其焙烧物用于吸附模拟印染废水中的阴离子染料活性艳橙,结果表明,pH值在2～9,经吸附90 min ,其对印染废水的吸附性能最佳,染料去除率达96％以上。     

猪粪、木屑混合物蚯蚓堆制处理中蚓体Cu、Zn富集的影响因素

采用室内接种法,以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）构建生物反应器,研究猪粪、木屑混合物的蚯蚓堆制处理中,蚓体的生长状况及影响其Cu、Zn富集的主要因素。结果表明,接种密度为40 mg.g-1、湿度为75%同时有利于蚯蚓生长和基质消耗;温度为15℃对蚓体质量增加最有利,而温度为20℃最利于基质消耗;m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4可同时利于蚓体质量增加和基质消耗。适宜的接种密度（48 mg.g-1）、湿度（70%）、温度（15℃）及较高比例的碳源辅料〔m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4〕有利于蚓体对Cu的吸收和富集;低接种密度和高比例碳源辅料有利于蚓体对Zn的吸收,湿度和温度对蚓体Zn含量无显著影响,但蚓体Zn富集量分别在接种密度48 mg.g-1、m（猪粪）∶m（木屑）为6∶4、湿度75%和温度15℃条件下达最大。     

Cu~（2＋）胁迫对单齿螺的毒性影响

以海生单齿螺（Monodonta labio）为受试生物,研究不同浓度Cu2＋胁迫下,Cu2＋对单齿螺的急性毒性、单齿螺对Cu2＋的富集性以及Cu2＋对单齿螺体内过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响。结果表明,Cu2＋对单齿螺的96和72 h的半致死浓度〔ρ（LC50）〕分别为19.36和38.49 mg.L-1,安全浓度（ρs）为1.936 mg.L-1。单齿螺对Cu2＋的富集性随ρ（Cu2＋）的增加而增强,具有明显的剂量效应。当ρ（Cu2＋）为4.00 mg.L-1时,单齿螺对Cu2＋的累积量随处理时间的增加而增加,具有较明显的时间效应。各Cu2＋处理组单齿螺肝胰腺CAT活性均比对照（海水）组高,而且大多数处理组与对照组间差异均达显著水平（P〈0.05）或极显著水平（P〈0.01或P〈0.001）。但部分Cu2＋处理组单齿螺肝胰腺SOD活性低于对照组。     

缓释微胶囊EDTA强化玉米提取土壤中铅铜的效应研究

将EDTA转化成具有缓释性能的微胶囊EDTA（Cap-EDTA）作为螯合剂,采用大宝山矿区周边重金属复合污染农田土壤进行重金属连续批浸提及盆栽试验,比较研究Cap-EDTA和未微胶囊化EDTA（Ncap-EDTA）对土壤铅铜活化的动态变化及其对玉米吸收提取铅铜的影响。结果表明：Cap-EDTA处理土壤溶液中初始增溶的铅铜质量分数显著低于Ncap-EDTA处理,且使土壤溶液中的铅铜质量分数长时间持续保持在适度范围内。添加Cap-EDTA的处理显著提高玉米吸收提取铅铜的效率,如实施3 mmol·kg-1的Cap-EDTA使玉米地上部Pb的积累高达1.26 mg·pot-1,是对照处理的1.9倍,是等量Ncap-EDTA处理的1.4倍。因此,在进行污染土壤植物修复的EDTA调控时,采用微胶囊化EDTA,能降低因直接实施EDTA而带来的污染地下水风险,且显著提高玉米修复效率。     

Effects of citric acid on Cu（Ⅱ） and Cd（ Ⅱ ） adsorption ＆ desorption in calcareous cinnamon soil

通过室内培养和吸附-解吸实验,研究了不同柠檬酸含量土壤对Cu2＋、Cd2＋吸附-解吸的影响.结果表明,土壤对Cu2＋的吸附量随加入柠檬酸量的增加而明显增加,达到峰值后（柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1）,吸附量随柠檬酸含量的增加而下降,即Cu2＋的吸附曲线呈峰型.在低柠檬酸含量时,土壤对Cu2＋的吸附量受Cd2＋浓度影响较小,但随柠檬酸含量的增加,在低铜浓度处理（Cu2＋浓度为600 mg·L-1,Cu600）下,土壤对Cu2＋的吸附量随Cd2＋浓度的增大而增大,但在高浓度铜处理（Cu2＋浓度为1000 mg·L-1,Cu1000）下,土壤对Cu2＋的吸附量随Cd2＋浓度的增加而减少.Cu2＋的解吸量随柠檬酸含量的增加而总体上降低;相同柠檬酸含量下,Cu600处理下,Cd2＋浓度为10 mg·L-1（Cd10）条件下Cu2＋解吸量明显低于无Cd2＋（Cd0）和Cd2＋浓度为1 mg·L-1（Cd1）条件下.而Cu1000处理下,Cd2＋的浓度对Cu2＋解吸量的影响较小.Cd2＋吸附量随柠檬酸含量的增加无明显变化,但随Cu2＋浓度的增加下降明显,其中无Cu2＋处理Cd2＋吸附量极显著地高于Cu600和Cu1000处理,而Cu600和Cu1000处理间差异不显著,且土壤对Cd2＋的吸附随镉添加量增加而增加;Cd2＋的解吸量随柠檬酸含量的增加先增大后保持稳定,在柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1时达到最大,Cu600处理的Cd2＋的解吸量显著地高于Cu1000处理.     

Optimizing synthesis conditions of nanoscale zero-valent iron (nZVI) through aqueous reactivity assessment

Nanoscale iron particles (nZVI) is one of the most important engineered nanomaterials applied to environmental pollution control and abatement. Although a multitude of synthesis approaches have been proposed, a facile method to screen the reactivity of candidate nZVI materials produced using different methods or under varying synthesis conditions has yet been established. In this study, four reaction parameters were adjusted in the preparation of borohydride-reduced nZVI. The reductive properties of the resultant nanoparticles were assayed independently using two model aqueous contaminants, Cu(II) and nitrate. The results confirm that the reductive reactivity of nZVI is most sensitive to the initial concentration of iron precursor, borohydride feed rate, and the loading ratio of borohydride to ferric ion during particle synthesis. Solution mixing speed, in contrast, carries a relative small weight on the reactivity of nZVI. The two probing reactions (i.e., Cu(II) and nitrate reduction) are able to generate consistent and quantitative inference about the mass-normalized surface activity of nZVI. However, the nitrate assay is valid in dilute aqueous solutions only (50 mg·L⁻¹ or lower) due to accelerated deactivation of iron surface at elevated nitrate concentrations. Additional insights including the structural and chemical makeup of nZVI can be garnered from Cu(II) reduction assessments. The reactivity assays investigated in this study can facilitate screening of candidate materials or optimization of nZVI production parameters, which complement some of the more sophisticated but less chemically specific material characterization methods used in the nZVI research.