家用洗涤剂中特征污染物的检测及潜在风险研究

家用洗涤剂的特征污染物磷与表面活性剂随废水排入环境水体造成水体溶解氧下降、富营养化,破坏水生生态环境。从北京市三个具有代表性的市场购买洗衣液、洗衣粉、洗衣皂和洗洁精四种形态的家用洗涤剂共40个样本,并对其中磷与阴离子表面活性剂(LAS)含量进行检测。结果显示,所有衣用洗涤剂总P2O5含量均小于1.1%,符合无磷洗涤剂国家标准(GB/T 13171.2-2009);而LAS含量差异较大,范围为6.9%~31.4%,基本趋势是洗洁精洗衣液洗衣粉;经估算,洗涤等量衣物,洗衣液的LAS排放量比洗衣粉高49.1%,北京市每年家用洗涤剂LAS产生量至少为1.23万吨;经检测蓟运河北京段水样,61.5%的样点水样中LAS含量达到III类水质标准,但局部地区污染仍较为严重,污染风险不可忽视。     

表面活性剂Burkholderia xenoborans LB400体系对低氯代PCBs的好氧强化降解

增强多氯联苯(PCBs)的水溶性是强化PCBs微生物降解的主要控制因素之一,本研究选取了PCB5(2,3-CB)和PCB31(2,4',5-CB)作为低氯代PCBs的典型代表,以曲拉通100(TX-100)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂粗提物(RL crude)3种表面活性剂和β-环糊精( HPCD)联合Burkholderia xenoνorans LB400构建PCBs好氧降解体系,测试了它们对PCB5和PCB31的溶出率及微生物生长的影响.结果表明,TX-100(CMC＝194 mg·L-1)、 Tween 80(CMC＝13.1 mg·L-1)、 RL crude(CMC＝50 mg·L-1)浓度在1~7 CMC 时和 HPCD 浓度在500~1500 mg·L-1时对 PCB5和 PCB31溶出率分别达到54.7％~100％、59.8％~100％;10.5％~40.8％、6.8％~31.6％;10.3％~19.9％、3.3％~11.6％和19.5％~34.2％、4.2％~10.7％. TX-100浓度在1~7 CMC时对B. xenoνorans LB400生长的抑制率达到30.3％~45.8％,而Tween 80浓度在0.1~1 CMC时对其生长的抑制率为10.0％~15.4％; RL crude 本身能作为底物促进 LB400的生长,而 HPCD 对其生长无明显影响. B. xenoνorans LB400对PCB31(5 mg·L-1)的降解效率在添加表面活性剂后有不同程度的提高：TX-100,23.7％~65.5％; Tween 80,14.6％~44.3％;RL crude,9.6％~27.2％;HPCD,15.3％~20.7％;而表面活性剂对PCB5(10 mg·L-1)的降解效率则无明显影响.表面活性剂主要通过增大溶液中PCBs-表面活性剂的胶束浓度来提高LB400对PCBs的降解效率,在水溶液培养体系中当设置TX-100和Tween 80浓度分别在1和7 CMC时,PCB31的降解效率达到100％和81.7％,而此时B. xenoνorans LB400生长的抑制率为30.3％和5.4％.     

改性氢氧化镁制备及其去除地下水中Cr3+性能研究

氢氧化镁作为一种可缓慢释放OH-的碱,能使多数重金属离子转换为沉淀,而且不会引起太大的pH变化.但氢氧化镁难溶于水,在含水层中的迁移能力很差.若要用于地下水重金属污染修复,需要对氢氧化镁进行改性.因此,本文利用表面活性剂对氢氧化镁粉末进行改性,合成了氢氧化镁胶体,并对改性氢氧化镁的稳定性、粒度及其对Cr3+的稳定化效果进行了分析.结果表明,复配表面活性剂改性的氢氧化镁悬浮液稳定性好,粒径小,0.6~8.4μm的颗粒占82.41%.利用改性氢氧化镁对Cr3+污染地下水进行处理,其对Cr3+的去除机理主要为沉淀反应,氢氧化镁和Cr3+反应的质量比约为1.333∶1,氢氧化镁和初始Cr3+浓度对Cr3+的去除效果都有较大的影响.     

土壤颗粒对纳米TiO_2悬浮稳定性作用机制的实验研究

在不含表面活性剂和含有表面活性剂两种条件下,研究了土壤颗粒对纳米TiO2(nTiO2)悬浮稳定性的影响.结果表明,土壤颗粒降低了nTiO2在水相中的悬浮稳定性.当体系中不含表面活性剂时,nTiO2在土壤大颗粒上的沉积是导致nTiO2脱稳沉淀的主要原因.在含有表面活性剂的溶液中,土壤颗粒降低nTiO2悬浮稳定性的作用变得更加明显了.一方面,表面活性剂加速了土壤颗粒本身的沉降从而增强了nTiO2在其中的沉降,另一方面,表面活性剂在土壤上的强烈吸附促进了表面活性剂-nTiO2在土壤上的沉积.扫描电镜显示,nTiO2不仅吸附在土壤大颗粒上,还会吸附在土壤小颗粒表面.3种表面活性剂中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)悬浮的nTiO2与土壤颗粒共沉淀现象最明显.除了土壤对CTAB的吸附作用之外,XDLVO/DLVO能量计算显示CTAB体系中土壤颗粒与nTiO2之间存在显著第二极小值,表明nTiO2能够在第二极小值位置与土壤颗粒结合,从而与土壤颗粒一起快速沉淀.     

土壤及铁锰结核中锰氧化菌的氧化特性分析

利用从土壤铁锰结核及其附近土壤中分离筛选得到的4株锰氧化菌,研究了不同pH、Mn(Ⅱ)初始浓度下菌株的锰氧化效率及生长情况,并用SEM-EDS及TEM对菌株WHS26、GY16形成的生物氧化锰及水羟锰矿进行了表征.结果表明,pH及Mn(Ⅱ)初始浓度对菌株的锰氧化效率均有影响,4株菌在pH 7~8、Mn(Ⅱ)初始浓度为10~20 mmol·L-1时,锰氧化效率最高;GY16、WHS26形成的生物氧化锰的形貌与化学合成的水羟锰矿存在明显差异,前者呈胶膜状附着在菌株表面,后者呈结晶态.该结果可为生物氧化锰应用于重金属污染修复提供技术支撑.     

Mesoporous carbon nanomaterials induced pulmonary surfactant inhibition, cytotoxicity, inflammation and lung fibrosis

Environmental exposure and health risk upon engineered nanomaterials are increasingly concerned. The family of mesoporous carbon nanomaterials(MCNs) is a rising star in nanotechnology for multidisciplinary research with versatile applications in electronics,energy and gas storage, and biomedicine. Meanwhile, there is mounting concern on their environmental health risks due to the growing production and usage of MCNs. The lung is the primary site for particle invasion under environmental exposure to nanomaterials. Here, we studied the comprehensive toxicological profile of MCNs in the lung under the scenario of moderate environmental exposure. It was found that at a low concentration of 10 μg/mL MCNs induced biophysical inhibition of natural pulmonary surfactant. Moreover, MCNs at similar concentrations reduced viability of J774 A.1 macrophages and lung epithelial A549 cells.Incubating with nature pulmonary surfactant effectively reduced the cytotoxicity of MCNs.Regarding the pro-inflammatory responses, MCNs activated macrophages in vitro, and stimulated lung inflammation in mice after inhalation exposure, associated with lung fibrosis.Moreover, we found that the size of MCNs played a significant role in regulating cytotoxicity and pro-inflammatory potential of this nanomaterial. In general, larger MCNs induced more pronounced cytotoxic and pro-inflammatory effects than their smaller counterparts. Our results provided valuable information on the toxicological profile and environmental health risks of MCNs, and suggested that fine-tuning the size of MCNs could be a practical precautionary design strategy to increase safety and biocompatibility of this nanomaterial.     

表面活性剂辅助离子液体预处理稻秆的酶解动力学与结构变化分析

以稻秆为原料进行酶解研究,考察了纤维素酶和β-葡萄糖苷酶单独作用及协同作用对稻秆酶解还原糖产量的影响,以确定最佳酶体系,并研究在最佳酶体系中不同种类表面活性剂辅助离子液体对稻秆酶解的影响和动力学特征,最后通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM对预处理前后的稻秆结构、结晶性进行了分析比较.结果表明,纤维素酶与β-葡萄糖苷酶具有协同作用,而且在最佳酶体系中,与未处理稻秆及单独离子液体预处理相比,不同种类表面活性剂辅助离子液体预处理的稻秆在酶水解48 h时纤维转化率分别增加40%~85%、10%~31%,并且预处理对反应速率的提高有促进作用.     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

羧酸盐型双子表面活性剂的合成及性能研究

以月桂酰氯、乙二胺与丁二酸酐为原料合成了一种羧酸盐型双子(gemini)表面活性剂。采用IR、1 HNMR对中间产物和目标产物进行结构表征,并考察了合成所得羧酸盐型gemini表面活性剂的表面活性。结果表明:合成产物即为目标产物。合成产物的临界胶束浓度为0.027mmol/L,比普通单链表面活性剂低2～3个数量级,表面张力最低可降至29.5mN/m。     

混凝法处理表面活性剂废水的水力影响

以含1 mg/L十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的20 NTU高岭土悬浊液为研究对象,投加聚合铝PAC进行强化混凝实验,探讨了水力条件对含SDBS废水处理效果及其混凝形态学特性的影响。结果表明,偏碱性条件有利于浊度去除,而偏酸性条件下SDBS去除率较高;在试验确定的最佳工艺条件下,处理后废水余浊低,表面活性剂去除率较高,絮体大而密实,不易破碎,分维值较高;助凝剂纳米SiO2能进一步改善最优水力条件下PAC的强化混凝效果。