同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究中的应用

有机固废中碳、磷、硫及重金属等元素赋存形态是决定其环境行为、反应活性及资源化再利用的关键因素.同步辐射光谱技术可以在分子水平、微纳米尺度原位表征有机固废中碳、磷、硫、重金属等元素赋存形态、结合位点、微观结构,为深入阐明有机固废环境行为、反应机制提供直接的证据.概述了X射线吸收光谱、微束X射线荧光光谱等同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究的中应用进展,并对同步辐射光谱技术在该领域应用前景和发展趋势进行了展望,以期为有机固废资源化再利用及其污染控制等研究提供参考.     

高效离子色谱脉冲安培法同时测定饮用水中痕量硫化物及氰化物

本文建立同时分析饮用水中痕量硫化物及氰化物方法,优化后的离子色谱条件:Thermo Scientific Dionex IonPac^TM AS7(2 mm×250 mm,Analytical),100 mmol·L^-1 NaOH-250 mmol·L^-1 NaAc为淋洗液,流速0.3 mL·min^-1,柱温30℃,工作电极为Ag金电极,参比电极为Ag/AgCl参比电极,波形:S/CN标准电位波形,检测器箱温控30℃.结果表明,采用该方法、稳定性良好,连续进样5针,RSD均小于0.28%;标曲线性关系良好,R≥0.9992;方法灵敏度高,硫化物0.05μg·L^-1,氰化物0.16μg·L^-1,检测结果准确,加标回收均大于91.2%,故本方法适用于饮用水中硫离子及氰根定量分析.     

贵阳市城区PM10和PM2.5水溶性离子特征分析

分别于2013年10月和2014年2月、5月、7月在贵阳市城区3个环境空气质量监测国控点位（南明区市监测站、云岩区黔灵公园马鞍山和观山湖区贵阳一中）进行PM₁₀、PM_2.5样品采集，并对10种水溶性离子（SO₄^2-、NO₂^-、NO₃^-、NH₄⁺、Cl^-、F^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺）的含量进行了分析。结果表明，研究时段内，贵阳市3个点位PM₁₀、PM_2.5平均质量浓度分别为（64.8±25.5）、（46.6±21.2）μg/m³。其中，云岩区黔灵公园马鞍山点位的颗粒物浓度最低，南明区市监测站点位最高。3个点位PM_2.5平均浓度与PM₁₀平均浓度的比值为0.719，表明贵阳市城区PM₁₀中，PM_2.5占主导地位。水溶性离子分析显示，SO₄^2-、NO₂^-、NO₃^-、NH₄⁺、Cl^-、F^-、Na⁺、K⁺主要分布在PM_2.5中，Mg²⁺、Ca²⁺主要分布在PM₁₀中。3个点位PM₁₀和PM_2.5中的水溶性离子均表现为SO₄^2-、NH₄⁺、Ca²⁺浓度较大，F^-、NO₂^-较小，表明3个点位的污染源总体相同，且水溶性离子占PM₁₀、PM_2.5含量的比例达33.6%~48.1%。贵阳市城区大气中的SO₂转化率在5月、7月、10月较高，2月最低，主要是由于5月、7月、10月的高温、高湿、强辐射环境条件促进了SO₂向SO₄^2-的转化。阴阳离子平衡分析表明，贵阳市城区PM₁₀、PM_2.5呈现出偏碱性的特征。水溶性离子主成分分析表明，贵阳市城区PM₁₀中的水溶性离子主要来源于城市扬尘、生物质燃烧尘、煤烟尘、建筑尘以及二次粒子，PM_2.5中水溶性离子的来源与PM₁₀较为相似。     

沈阳市大气PM2.5中水溶性离子的季节变化特征

为研究沈阳市大气中PM2.5及其水溶性离子的污染特征、季节差异和来源情况,使用URG-9000D在线监测系统对沈阳市2019年大气颗粒物进行连续的采样分析,并利用正交矩阵因子分析法(PMF)进行污染物的来源解析.结果 表明,2019年沈阳市秋冬季节PM2.5质量浓度变化受相对湿度影响较大,冬季PM2.5平均质量浓度达到85.76 μg·m-3,细粒子污染较为严重.沈阳市大气PM2.5中SNA(SO42-、NO3和NH4+)所占比重表现为春季最高秋季最低;夏季SO42-和NH4+浓度较高,而NO3-浓度较低.SO42-在夏季呈单峰型日变化,与NO3-变化趋势相反.春夏秋三季NH4+与SO42-、NO3-主要结合为(NH4)2SO4和NH4NO3,冬季NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4HSO4的形式存在.沈阳市存在较强的SO2和NOx二次转化现象,且各季节中SO2的转化率均高于NO2.PMF源解析结果表明,二次源对沈阳市大气污染贡献最大,夏秋季生物质燃烧和冬季燃煤源贡献同样不可忽视.     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.     

镧改性膨润土对长荡湖底泥磷的释放机制

在监测常州长荡湖水样和沉积物磷形态与含量的基础上，开展了在温度、pH、溶氧度等不同环境因子背景下镧改性膨润土对底泥磷释放的抑制效果研究.通过对比监测上覆水体磷的浓度、底泥磷的形态变化，考察了镧改性膨润土对水体磷的钝化效果以及底泥磷的固定作用.结果表明，镧改性膨润土可以很好地抑制底泥释磷，抑制底泥的释放率达到了55%—75%.温度和溶氧度的变化对镧改性膨润土的抑磷率无影响，而强酸碱(pH=4、pH=10)环境相较与中性环境(pH=7)抑磷效率减少15%；沉积物中Ex-P和Fe/Al-P等活性态磷含量下降了55%—60%，而Ca-P等稳定态磷含量上升1—1.1倍，说明镧改性膨润土可以改变沉积物磷的形态，由不稳定态转化为稳定态，提高了底泥对磷的滞留能力，降低了对上覆水释放的风险.利用镧改性膨润土控制长荡湖水体磷污染具有较好的应用前景.     

稳定型UiO-66-(COOH)2对Cs+的有效吸附

采用水浴法合成了具有孔道结构、高稳定性和多活性位点的固体吸附材料UiO-66-(COOH)₂.通过考察接触时间、温度、起始浓度、干扰离子等因素，评估了UiO-66-(COOH)₂对放射性铯离子(Cs⁺)的吸附性能.试验表明，吸附过程遵循二级动力学和Langmuir吸附等温线模型，在313 K条件下，最佳吸附容量和去除率分别达到90 mg·g^-1和60%.结构表征验证了吸附过程是在Cs⁺与有机连接体中羧酸根的质子交换以及与金属节点的离子交换的共同作用下进行的.值得注意的是，材料吸附Cs⁺后仍能保持其化学和热稳定性；同时，在钠和钾干扰离子共存时，UiO-66-(COOH)₂对Cs⁺仍表现出较高的选择性(S_Cs/M=5)和去除效率(58%).本文的研究结果可为用于核废水处理、放射性污染和放射性同位素回收的新型材料的设计提供重要参考与借鉴.     

不同形态微塑料和汞对斑马鱼胚胎发育毒性联合作用研究

为探讨不同形态微塑料对生物体的毒性差异,本研究比较了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒(直径约70～250μm)和纤维(长度约3～5mm,直径约20μm)与重金属汞(Hg)对斑马鱼胚胎发育的联合毒性效果.结果表明,Hg单独暴露对斑马鱼胚胎造成了胚胎发育毒性(如血流发育障碍,心跳变缓和孵化率降低)以及心包囊水肿和尾巴畸形效应,48和72h的畸形率分别高达31.3%和91.7%.纤维状(f-PET)和颗粒状(p-PET)微塑料都会减轻Hg的胚胎发育毒性.从代谢组学的数据来看,Hg对机体造成的糖代谢和氨基酸代谢紊乱效应在微塑料和Hg联合暴露组也显著降低(P<0.01).但是,由于对Hg吸附能力和过程的差异,p-PET更显著缓解Hg造成的24h血流障碍效应,而在暴露后期在降低Hg对斑马鱼胚胎畸形毒性方面不如f-PET显著.因此,微塑料与Hg的联合毒性效果与微塑料的形态有关.     

pH对铝盐絮凝剂形态分布与混凝除氟性能的影响

对比研究了AlC13和3种不同碱化度的聚合氯化铝(PACl)在不同pH与投量下除氟效果,并对不同形态铝盐除氟机理进行了初步探讨.结果表明,pH对絮凝剂水解后铝形态分布及其除氟效果有重要影响.pH 5 ～6时,Al3+和Al2、Al3等低聚态铝为AlCl3主要形态,且AlCl3更易水解生成可将溶解态氟转化为颗粒态氟的Al(OH)3,从而较PACl具有更佳除氟效果.pH ＞7时,PACl较AlCl3具有更佳除氟效果,且增大PACl碱化度可促进氟的去除,这主要是由于具有较高Al13含量的PACl更容易与电负性F-结合所致;且絮凝剂混凝除氟絮体ζ电位越高,越利于F-在絮体表面吸附.     

基于多表面形态模型的土壤镉在小白菜中的富集效应

基于土壤理化性质和热力学化学平衡的多表面形态模型(multi-surface speciation model,MSM)近年来已成功被应用于描述多种痕量元素在土壤固/液相间的分配,但在土壤-植物系统中的应用尚不多见.本文采用室内盆栽实验,调查了我国6种代表性土壤中Cd(Ⅱ)在小白菜中的生物富集情况,首先比较了5种化学提取方法(总Cd、CaCl_2、HNO_3、Mehlich-3和BCR)测定的有效态Cd与小白菜中Cd富集量之间的相关性,其次基于MSM预测土壤中溶解态Cd(Ⅱ)浓度并与Cd在白菜中富集量进行了相关性分析,同时考察了不同模型架构下模型对相关性的影响.结果表明,MSM预测的土壤中溶解态Cd浓度与小白菜中Cd富集量之间有较好的相关性,大部分模型架构下优于化学提取法,说明MSM一定程度上反映了土壤理化性质对Cd生物有效性的影响.由于MSM在计算过程中基于热力学参数,因此具有很好的外延性,说明其在土壤-植物系统中重金属生物有效性和风险评价方面具有较大的潜力.