Fenton法和类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸

本文对Fenton法与类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸(diphenylarsinic acid,DPAA)进行了研究.考察了H2O2投加量和催化剂种类(Fe2+/Fe3+)对红壤及黑土中DPAA降解效果的影响,并采用高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)对降解中间产物进行了初步鉴定.结果显示,针对红壤与黑土分别采用类Fenton法与Fenton法,在H2O2投加浓度为1 mol·L-1,含铁催化剂浓度为0.25 mol·L-1,土水比为1∶3,反应时间为1h的条件下,红壤及黑土中DPAA的降解率均可达到65%以上.HPLC-MS/MS的分析结果表明,DPAA可脱苯环形成降解产物苯砷酸(phenylarsinic acid,PAA),而PAA进一步氧化生成无机砷,这可能是Fenton/类Fenton法降解DPAA的途径之一.     

不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响（Influence of Culture Media on the Phytotoxicity of CuO Nanoparticles to Wheat（Triticum aestivum L.））

通过比较纳米氧化铜(CuONPs)和微米氧化铜(CuOMPs)在两种土壤中Cu2+的溶出及其对脲酶活性影响,结合产生脲酶活性抑制效应的Cu2+浓度阈值,研究了CuONPs和CuOMPs对土壤脲酶活性的毒性效应机制.结果表明:CuONPs和CuOMPs的Cu2+溶出量随其浓度增加而增加,溶出比率随浓度增加而减少,两者在红壤中Cu2+的溶出均比在乌栅土中高;在1～1000mg·kg-1范围内,CuONPs对土壤脲酶活性产生了显著(p≤0.05)或极显著(p≤0.01)的抑制效应;同浓度下,CuONPs在土壤中的Cu2+溶出及其对脲酶活性的抑制效应均大于CuOMPs;在相对低浓度(1～10mg·kg-1,红壤;1～100mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态对土壤脲酶活性具有抑制毒性,在相对高浓度(≥50mg·kg-1,红壤;≥500mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态和溶出Cu2+共同作用引起了脲酶活性抑制;与CuONPs不同,CuOMPs只有通过溶出Cu2+抑制土壤脲酶活性,其颗粒态对脲酶活性无显著影响;值得注意的是,在低浓度(1mg·kg-1)下CuONPs对土壤脲酶活性具有微米态和离子态所没有的抑制毒性,说明其对土壤酶影响应存在特殊机理,值得进一步深入研究.     

环渤海海岸大气微塑料污染时空分布特征与表面形貌

微塑料污染已成为国内外的热点环境问题.目前,针对大气环境中微塑料污染的研究仅在少数地区开展.为比较环渤海沿海城市大气微塑料污染的长周期分布特征,本研究以烟台、天津和大连3个城市为例,于2018年6月—2019年5月进行大气沉降样品的采集,经体视显微镜、扫描电子显微镜和显微傅里叶红外光谱仪观察,分析了大气微塑料的类型、颜色、粒径、成分、微观形貌及主要成分等特征,并计算了微塑料的大气沉降通量.结果表明,在3个采样点大气沉降样品中共同存在纤维、薄膜、碎片和颗粒4种类型的微塑料,其中绝大部分为纤维类（>90%）.大气沉降微塑料的颜色主要包括透明、蓝色、红色、黑色等;粒径大多<1 mm.大气沉降样品中的微塑料主要成分为赛璐玢（>50%）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（>30%）,且微塑料表面存在明显风化特征.烟台、天津和大连地区单位面积微塑料年沉降量分别为2.7×10⁴、8.9×10⁴和7.2×10⁴粒·m^-2.研究结果可为环渤海海岸城市大气微塑料污染与防控研究提供科学依据.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

土壤溶液中Ca2+降低Cd2+对赤子爱胜蚓的毒性

基于生物配体模型(BLM),在模拟土壤溶液中研究了Cd2 在不同Ca2 浓度下对赤子爱胜蚓(E.fetida)的毒性.结果表明,随着Ca2 浓度的变化,Cd半致死浓度(LC5o)也发生相应变化.当Ca2 浓度从0.2mmol/L增加到1.0mmol/L时,由于Ca2 与Cd2 竞争相同的生物配体点位(BL),导致48h后Cd2 对赤子爱胜蚓毒性显著降低.定量分析表明,蚯蚓半致死浓度LC50{Cd2 }activity(以自由镉离子活度表示)与{Ca2 }ivity(自由钙离子活度)间存在良好的相关性,Ca2 对Cd2 毒性的影响可通过相关方程预测.研究还表明,Cd2 的LC50随时间呈指数形式逐渐下降.     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响（Uptake of Cadmium by Wheat（Triticum aestivum） as Affected by Pre-Exposure to Cadmium and Temperature）

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收. 近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注. 通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响. 小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验. 结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著. 经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

不同阳离子影响下小麦根吸收镉的动力学过程

生物配体模型(BLM)是基于稳定态假设的一个平衡模型,能够较准确地运用于预测重金属的毒性及其生物有效性.根据BLM模型的假设条件模拟土壤溶液,研究了Ca2+、Mg2+、Cu2+和Ni2+对小麦根吸收Cd2+动力学的影响,阐述了BLM在应用中存在的局限性.结果表明:在8h内的短期动力学吸收实验中,小麦根对Cd的吸收及吸附量呈线性增加,但未达到稳定值,这说明Cd2+在根-液界面未达到稳定平衡;并且小麦根对Cd的吸收是受溶液中Cd2+扩散速率影响的.小麦根对Cd的吸收通量与Cd2+浓度[Cd2+]和Cd与小麦根表上的配体结合浓度{Cd-Rcel}l都具有较好的线性关系,但随着Cd2+浓度的增加稳定常数KM-Rcell、渗透常数p和同化速率常数kint均呈降低趋势.Ca2+、Mg2+和Cu2+降低了小麦根对Cd2+的吸收通量,而Ni2+对Cd2+的竞争作用不显著.由于Cd与Ca、Ni有共同的吸收通道,Ca通道吸收达到饱和后可降低小麦根对Cd的吸收,但是Ca2+、Mg2+和Cu2+通过降低内化速率常数也可使小麦根对Cd的内化通量减少,因此不能完全用竞争效应解释其结果.另外,阳离子的存在会改变小麦根表的性质,Ca2+、Mg2+的存在会增加亨利系数KCd,即生物配体浓度{Rcel}l和(或)离子与生物配体结合稳定常数KCd-Rcell会增加,同时这些离子的存在还会降低渗透常数p和kint;Cu2+、Ni2+的存在会降低KCd;且p和k在低浓度Cd(0.01～0.05μM)条件下增加,在高浓度Cd条件下降低.     

黄海桑沟湾水体及沉积物中微塑料污染特征研究

近年来,有关海洋环境中微塑料污染的研究不断增多,但对高强度人类活动影响下的海湾水体和沉积物中微塑料的研究仍少见报道。为了研究人类养殖活动和水动力对海湾微塑料污染特征和空间分布的影响,本文于2017年12月调查了规模化养殖活动结束后桑沟湾水体及沉积物中的微塑料污染特征。结果表明,桑沟湾水体和沉积物中微塑料类型主要为纤维类、碎片类、薄膜类、发泡类和颗粒类;水体和沉积物中微塑料的丰度范围分别为1.8~31.2 N/L和31.2~1246.8 N/kg;微塑料的平均颗粒大小分别为0.51±0.2 mm和1.54±1.02 mm。从桑沟湾微塑料污染的空间分布特征来看,其丰度高值区主要出现在近岸海域,并且微塑料的丰度由湾内向外海递减的趋势。桑沟湾微塑料丰度和空间分布的异质性主要受海水养殖、生活和航运等人类活动排放和水动力的影响。未来需要进行更加精细化的取样分析,以充分认识海湾生态系统中微塑料污染的时空分布特征。     

纳米与微米级零价铁降解2,4,6-三氯酚动力学比较

研究了在反应表面积相近条件下,纳米与微米级零价铁(Fe0)降解水相中2,4,6-三氯酚(TCP)的动力学差异.结果表明,纳米与微米级Fe0降解TCP过程均符合准一级反应动力学,表观反应速率常数Kobs分别为0.0165h-1和0.0046h-1,其比值(3.6)接近纳米与微米级Fe0对TCP的初始吸附量比值(2.9).造成2种Fe0降解与吸附效率差异的主要原因在于颗粒表面点位单元活性不同.Fe0对TCP的作用可分为2个阶段:前一阶段非反应点位主导的吸附作用高于反应点位主导的降解作用,后一阶段刚好相反.反应过程中,纳米与微米级Fe0反应组体系pH值从初始的5.7分别升至10.5和8.2,体系pH值处于酸性范围时可提高TCP降解速率.纳米Fe0在反应过程中表面氧化不断增加,其中大部分铁氧化物沉积在颗粒表面,少量以离子态存在于水相中.     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收.近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注.通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响.小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验.结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著.经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.