生物炭施用及老化对紫色土中抗生素吸附特征的影响

以长江上游低山丘陵区典型坡耕地石灰性紫色土为研究对象,采用更接近实际田间土壤含水量条件的土水比(1 g∶1 mL,并对比1 g∶10 mL),通过批量平衡吸附实验,系统研究了施用新鲜生物炭(0%、1%和5%,质量分数)及田间老化作用(1 a)对3种抗生素(磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考)在低浓度条件下(0～5 mg·L~(-1))吸附特征的影响规律.结果表明,5种供试土壤中3种抗生素的吸附等温线均能被线性方程和Freundlich模型较好地拟合,且吸附过程中吸附自由能ΔG~θ在-0. 39～11. 53 kJ·mol~(-1)之间,表明对照土及施炭土对3种抗生素的吸附都以物理吸附为主;生物炭的施用能显著增加紫色土对3种抗生素的吸附,其中对K_(ow)值较小的磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考的增加幅度更大,生物炭施用比例越高则提高幅度越大;生物炭新鲜施用时效果更好,而老化后这种增强作用明显减弱.老化施炭土吸附平衡溶液的荧光峰响应强度均低于新鲜施炭土,故新鲜施炭土和老化施炭土的吸附性能差异可能是由于后者的生物炭所含不稳定、可溶解的有机质组分经老化后减少所致.     

生物炭墙对紫色土坡耕地中氟苯尼考迁移影响

采用实验室批量平衡实验,研究紫色土坡耕地土壤中氟苯尼考吸附-解吸特征及生物炭施用的影响,此外,开展野外坡底生物炭（重量占比5%）可渗透反应墙的构建试验,观测自然降雨条件下该反应墙对坡耕地小区中氟苯尼考随地表径流与下渗水迁移的影响.结果表明,氟苯尼考在紫色土中的等温吸附行为符合Freundlich方程,在低浓度范围内（<2mg/L）,生物炭的施用一方面提高了其在紫色土中的吸附量,吸附过程可能以内扩散为主,另一方面,显著降低其解吸量;紫色土坡耕地中的淋溶作用是氟苯尼考的主要迁移方式;坡底生物炭（5%）渗透墙的构建有效地减控了其在紫色土中的淋溶迁移以及深层侧向迁移.     

生物炭对MSL污水处理及微生物群落结构的影响

为进一步提高多级土壤渗滤(MSL)系统对污染物的去除性能,通过对比不同形状土壤模块(方形结构和U形结构)的MSL系统,典型污染物去除率及微生物群落结构,探究生物炭对MSL系统污染物去除机理的影响.实验结果表明,在不同水力负荷下,生物炭可显著提高MSL系统对污染物的平均去除率(P<0.05),并表现出快速启动与抗冲击负荷能力,对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率为87.74%、96.23%、97.65%、89.38%;U形结构可提高MSL系统对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率,但与方形结构无显著性差异(P>0.05)(TP除外);生物炭提高了MSL系统中氨氧化细菌以及反硝化菌属的相对丰度,强化了系统对氨氮的去除;U形结构提高了亚硝酸盐氧化细菌的相对丰度,使脱氮过程更加顺利.因此,生物炭通过调节MSL系统的微生物群落结构特征、改善系统水分运动状态,增强了系统对典型污染物的去除能力与抗冲击负荷的能力.     

老化作用对微塑料吸附四环素的影响及其机制

微塑料（MPs）和抗生素同为新型污染物,微塑料可以在水环境中吸附抗生素并作为其载体而共同迁移,而微塑料会在环境中不断地老化,其吸附能力和吸附机制也会随之改变.以聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）为目标MPs,通过紫外法（UV-254）进行照射,对比老化前后微塑料颜色、表面形态和官能团等理化特性改变,以及其对四环素（TC）吸附的影响,探讨了相关影响机制.结果表明,准二级动力学模型能较好地模拟吸附过程,在24 h内达到吸附平衡,老化微塑料对TC的吸附量明显高于原始微塑料,且PS的吸附量高于PE.Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地描述吸附等温试验数据,TC在微塑料上的吸附是自发的和吸热的物理吸附过程,老化作用对微塑料吸附热力学特性无明显影响.随着pH值的增加,吸附量先增大后减小,老化前后的微塑料均在pH=5时达到最大吸附量.紫外老化增加了微塑料的比表面积,生成了—C＝O、—OH和O＝C＝O等含氧官能团,改变了微塑料的理化特性,从而改变了微塑料对TC的吸附机制：相比原始PE微塑料,老化PE除了疏水分配、范德华力和静电作用外,孔填充也是吸附的重要机制;原始PS微塑料的主要吸附机制为疏水分配、范德华力、π-π作用和静电作用,老化PS则增加了氢键和孔填充作用.     

微塑料加速老化及分离过程的实验研究

微塑料自然老化的长期性严重限制了老化微塑料的相关研究. 为了加速微塑料老化,并提高实验室分离效果,以高密度聚乙烯微塑料(high-density polyethylene,HDPE)为试验材料,通过单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种方法加速模拟微塑料自然老化,并基于老化过程中微塑料特性的改变,改进分离方法. 将虹吸管插入静置分层后的澄清液面底部,打开真空抽滤机使液体缓缓注入抽滤瓶,一方面分离浮于上部的微塑料,另一方面有效过滤澄清液体中的部分微塑料,以提高样品分离效率;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和羰基指数(carbonyl index,CI)分别表征微塑料老化前后的形貌、官能团变化和老化程度. 结果表明:①相比于UV处理的微塑料,UV+P处理的微塑料具有更强的亲水性,表现在分离时长的显著性差异上(P<0.05). ②UV和UV+P两种老化方法产生的小分子有机物,通过4次清洗达到较高的去除率,分别为95.29%、94.71%. ③该分离方法下两种老化微塑料都有较高的样品产率,分别为84.63%(UV)、86.63%(UV+P). ④通过SEM观察到,与原始微塑料相比,老化后的微塑料表面出现明显裂纹、缝隙及小孔,且两种老化方法得到的微塑料其表面形态有所差异. ⑤FTIR图谱下,老化微塑料有异于原始样品的特征峰出现,主要为羰基峰及羟基峰. ⑥CI分析表明,HDPE在5 d内即可达到较高的老化程度,此时CI分别为0.39(UV)、0.49(UV+P). 研究显示:单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种老化方法均能获得亲水性、表面形态和官能团有异于原始微塑料的样品;改进的分离方法能够快速、高效地获取样品.      

生物炭对紫色土中氟苯尼考吸附与迁移的影响

氟苯尼考作为我国常用的兽用抗生素在土壤中被广泛检出,在有机质含量低(约<2%)、吸附性能差的紫色土中具有高迁移性,而具有多孔结构的生物炭对其具有较强的阻控能力. 本文采用批量平衡吸附试验与填装土柱淋溶试验,探究生物炭对氟苯尼考在紫色土中吸附与迁移的影响. 结果表明:Freundlich等温吸附模型可较好地刻画氟苯尼考在供试土壤上的吸附行为,其中,紫色土对氟苯尼考的吸附过程更接近于线性吸附(1/n=0.99±0.07),而生物炭施用使得紫色土对氟苯尼考的吸附容量常数(K_f)提高了9.69倍,且非线性增强;两点化学非平衡模型可较好地刻画供试土柱中Br?示踪剂与氟苯尼考的穿透曲线(R2≥0.964,RMSE≤0.09),生物炭施用分别提高了水动力弥散系数、瞬时吸附常数、瞬时吸附交换所占分数及一阶动力学速率系数,但因水土接触时间受限,瞬时吸附常数(K_d-c)远小于分配系数(K_d)和吸附容量常数(K_f);生物炭的施用使得紫色土中氟苯尼考的残留率增加了38%. 研究显示,紫色土中施用生物炭虽然促进了水分运动,但仍可通过提高吸附能力阻控氟苯尼考的迁移.      

混凝土高温爆裂性能影响因素及预防措施综述

对混凝土高温爆裂成因进行总结,综述高温下混凝土内部蒸汽压力的测试手段、降低混凝土内部蒸汽压力方法、提高混凝土在高温中的抗高温爆裂性能的方法,以及总结了升温速率对混凝土高温爆裂的影响,并提出了几种预防混凝土高温爆裂的措施,为混凝土高温爆裂研究提供依据。     

生物炭影响抗生素在土壤中环境行为的Meta分析

生物炭作为一种减污降碳相协同的土壤改良剂,在抗生素污染控制方面均有较大应用前景.为了系统研究生物炭施用对抗生素在土壤中环境行为的影响,对2011～2021年发表的20篇文献进行Meta分析.结果表明,抗生素在生物炭改良土壤中的吸附、降解行为受生物炭施用量与性质的显著影响.施用质量分数为2%时,对抗生素吸附行为的影响最强,效应值为0.19;施用质量分数为5%时,对其降解作用影响显著,效应值为0.23;生物炭比表面积、极性、稳定性和芳香化程度对分配系数的增加影响非常显著,分别为0.11、0.13、0.09和0.18;而生物炭施用量和性质对抗生素迁移行为影响并不显著.生物炭还可通过调控土壤环境间接影响抗生素环境行为.但抗生素在土壤中多环境行为耦合对生物炭的响应机制仍不明确,生物炭田间施用的长效性与负面效应仍缺乏基础数据支撑.