Chemical characterization of fine and ultrafine PM, direct and indirect genotoxicity of PM and their organic extracts on pulmonary cells

Particulate matter in ambient air constitutes a complex mixture of fine and ultrafine particles composed of various chemical compounds including metals, ions, and organics. A multidisciplinary approach was developed by studying physico-chemical characteristics and mechanisms involved in the toxicity of particulate atmospheric pollution. PM_(0.3–2.5) and PM_(2.5) including ultrafine particles were sampled in Dunkerque, a French industrialized seaside city. PM samples were characterized from a chemical and toxicological point of view. Physicochemical characterization evidenced that PM_(2.5) comes from several sources: natural ones, such as soil resuspension and marine sea-salt emissions, as well as anthropogenic ones, such as shipping traffic, road traffic, and industrial activities. Human BEAS-2 B lung cells were exposed to PM_(0.3–2.5), or to the Extractable Organic Matter(EOM) of PM_(0.3–2.5) and PM_(2.5). These exposures induced several mechanisms of action implied in the genotoxicity, such as oxidative DNA adducts and DNA Damage Response. The toxicity of PM-EOM was higher for the sample including the ultrafine fraction(PM_(2.5)) containing also higher concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons. These results evidenced the major role of organic compounds in the toxicity of PM.     

磷酸水热预处理制备高比表面积高介孔率活性炭

以锯末为原材料,采用磷酸水热预处理后活化的工艺制备高介孔率活性炭,以比表面积和孔容为评价标准,通过单因素实验探究了酸料比、活化温度、活化时间对活性炭比表面积及总孔容的影响规律,验证了该工艺的可行性.最优条件下所制备的活性炭比表面积为2579 m~2·g~(-1),介孔率达到96.6%,充分说明磷酸水热预处理工艺能够显著提高活性炭介孔孔容占比.亚甲基蓝(MB)吸附实验数据与Redlich-Peterson模型拟合度较好,样本活性炭对MB的吸附为单分子层吸附,最大单层吸附量为618.35 mg·g~(-1),接近于实验测试值632.79 mg·g~(-1),表明该方法制备的活性炭具有良好的MB吸附性能.     

Simultaneous size characterization and mass quantification of the in vivo core-biocorona structure and dissolved species of silver nanoparticles

Size characterization of silver nanoparticles with biomolecule corona(AgNP@BCs) and mass quantification of various silver species in organisms are essential for understanding the in vivo transformation of Ag NPs. Herein, we report a versatile method that allows simultaneous determination of the size of AgNP@BCs and mass concentration of various silver species in rat liver. Both particulate and ionic silver were extracted in their original forms from the organs by alkaline digestion, and analyzed by size exclusion chromatography combined with inductively coupled plasma mass spectrometry(SEC-ICP-MS). While the silver mass concentrations were quantified by ICP-MS with a detection limit of 0.1 μg/g, the effective diameter of AgNP@BCs was determined based on the retention time in SEC separation with size discrimination of 0.6-3.3 nm. More importantly, we found that the BC thickness of AgNP@BCs is core size independent, and a linear correlation was found between the effective diameter and core diameter of AgNP@BCs in extracted tissues, which was used to calibrate the core diameter with standard deviations in the range of 0.2-1.1 nm. The utility of this strategy was demonstrated through application to rat livers in vivo. Our method is powerful for investigating the transformation mechanism of Ag NPs in vivo.     

贵阳公路周边尘土和土壤铂族元素特征分析

为降低温室效应气体一氧化碳、氮氧化物及碳氢化合物的排放,全球自上世纪80年代末期开始在汽车中引入铂族元素(PGE)催化剂,其释放的Pt、Pd和Rh等元素在城市道路尘土和路边土壤中聚积,对自然环境及人体健康产生危害。本文在贵州省贵阳市的主要交通路段采集了尘土和土壤样品,对样品中的铂族元素进行了同位素稀释-等离子体质谱法测定。结果表明,所有样品的铂族元素均高于未被污染土壤的背景值,而尘土样品中铂族元素含量明显高于土壤样品。其中Pt、Pd和Rh含量明显高于其它铂族元素(Ru和Ir等),并与Ru和Ir呈一定的正相关关系,表明汽车尾气催化剂的主要组成为Pt、Pd和Rh;高含量的Os具有低的~(187)Os/~(188)Os比值,表明Ru、Ir和Os也源于汽车尾气催化剂,可能是以杂质的形式存在于汽车尾气催化剂中。     

气候环境实验室降/扬雪环境表征方法分析

针对国内目前尚未开展过民机整机级实验室降/扬雪试验、对适航关注的降/扬雪环境参数不明确等问题,分析了气候环境实验室降/扬雪环境表征方法。首先从与降/扬雪相关的气象标准、环境试验标准、适航符合性验证方法和国外民机相关试验资料这四个方面着手收集了与降/扬雪环境相关的文献,分析提炼出了10个可对降/扬雪环境进行表征的方法。然后以民机降/扬雪环境下的适航符合性验证要求为基础,结合上述提炼出的10个表征方法,分析确定采用温度、能见度、总含水量、风速和雪密度对气候环境实验室降/扬雪环境进行表征,研究得到的降/扬雪环境表征方法可为将来在气候环境实验室内开展民机降/扬雪试验提供参考。     

介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂用于催化燃烧降解乙酸丁酯

采用醇热法制备了有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂,应用BET、SEM、XRD、XPS等对不同物质的量比催化剂进行了表征,研究了催化降解乙酸丁酯的活性及其影响因素,并推测了降解机理.结果表明,铁铜锆复合催化剂颗粒均匀,分散性较好,孔径大部分小于50 nm,比表面积为46~68 m²·g^-1.各活性成分能够共存和协同发挥作用,铁、铜、锆离子吸附在氧化锌晶胞内,粒子间量子作用力促使晶胞表面积略有变大.锆能够提高3种活性成分间的作用力,可以调节表面电子密度,促使结合能向低的方向偏移,增强催化剂的氧化还原能力.随着锆比例的增大,催化剂的活性也随之增强;随着初始浓度、空速、相对湿度的增加,乙酸丁酯降解效率均有所下降.在乙酸丁酯初始浓度为2590 mg·m^-3、空速为9000 h^-1的工况下,ZnO-3M催化剂降解乙酸丁酯的T₅₀为116 ℃,T₉₀为200 ℃,270 ℃时CO₂转化率达96%,具有良好的低温催化活性和稳定性.乙酸丁酯催化氧化主要中间产物为少量的低级酸和低碳醇,最后被彻底氧化成CO₂和H₂O.     

高效去除Cd2+介孔硅酸钙的制备优化及表征

为了进一步研制高效、廉价的Cd²⁺吸附剂,从介孔硅酸钙（CSH）的制备与优化出发,选择钙硅比（Ca/Si）、表面活性剂种类及其用量为因素,采用正交试验探讨CSH的最优制备条件,并结合扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、比表面积测试（BET）、X-射线衍射分析（XRD）,对CSH的结构形貌、材料性能进行评价.结果表明,各因素对合成材料吸附性能的影响顺序为：表面活性剂种类 > 表面活性剂用量 > Ca/Si;最优制备条件为：Ca/Si=1：1,以聚乙二醇（PEG）为表面活性剂,表面活性剂添加量为2%;表面活性剂的添加能显著提高材料的吸附性能,最优条件下制备的介孔硅酸钙对Cd²⁺的饱和吸附容量高达687.71 mg·g^-1,吸附等温线符合Langmiur模型;合成的水化硅酸钙为介孔结构,为狭缝孔,呈纳米花状,比表面积为333.47 m²·g^-1,BJH孔径为10.9 nm,孔隙度为2.199 cm³·g^-1;巨大的比表面积、高孔隙度、表面丰富的活性—OH及材料富含可交换态Ca²⁺,以及能与Cd²⁺发生吸附沉淀、表面络合和离子交换,致使其具有优异的吸附性能,有望为Cd²⁺污染水体治理和土壤修复提供潜在优势新材料.     

新型磁性Mn0.6Zn0.4Fe2O4@CdS纳米复合光催化剂的制备及其吸附和光催化特性

以两步水(溶剂)热法制备了一种新型磁性Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4@CdS纳米复合光催化剂,并采用X-射线衍射(XRD)、比表面(S_(BET))、扫描电镜-能谱(SEM-EDX)、紫外漫反射(UV-vis)、透射电镜(TEM)、磁滞回线(VSM)和价带能谱(VB-XPS)等手段对制备的铁氧体、CdS和复合材料进行了表征分析.结果发现,得到的材料元素含量与设计预期值吻合,纯相晶格参数与理论值匹配较高,特征峰证实复合材料中存在尖晶石铁氧体和CdS晶格;高分辨透射电镜(HR-TEM)分析表明,CdS有效地附着在铁氧体上,且在可见光区发生了红移.利用该材料对亚甲基蓝(MB)进行了暗室吸附和光催化活性的系统研究,结果表明,复合物吸附速率较快,适宜用Langmuir模型描述吸附平衡,最大吸附容量q_(max)高达79.6 mg·g~(-1);在测试的3个样品中,复合物光催化活性最高,经5次重复光催化实验,MB的降解率仍可保留在50%以上,且易磁分离回收;此外,通过自由基和空穴捕获实验、光致发光(PL)和电子顺磁共振(ESR)测试分析提出了MB降解机理.     

Fe改性原位Cu/SSZ-13催化剂柴油车尾气脱硝性能研究

以廉价的铜四乙烯五胺(Cu-TEPA)为模板剂,采用水热法原位合成Cu/SSZ-13分子筛,进一步经过浸渍铁对其改性制备Fe-Cu/SSZ-13催化剂.考察铁盐种类及浸渍铁量对其柴油车尾气脱硝活性及水热稳定性的影响.使用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR、NH_3-TPD对样品进行表征测试,并分析影响样品脱硝活性以及水热稳定性的原因.结果表明:浸渍量为1.0%时,以Fe(NO_3)_3为铁盐改性得到的Fe-Cu/SSZ-13分子筛催化剂柴油车尾气脱硝效果最佳,在160～530℃温度范围内,NO的转化率能到达90%以上,并且具有优异的N_2选择性和水热稳定性.由分析结果推测,以Fe(NO_3)_3为铁源时,负载在Cu/SSZ-13分子筛上的铁更为牢固,使其抗老化性能提高,且在脱硝过程中铁物种和铜物种同时起到对NO的还原作用.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.