富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为. 结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面. 由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大. 蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67m2/g和0.005cm3/g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙. 蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应. 蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸/胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.      

富里酸在土壤环境中的吸附研究

富里酸在土壤中的吸附影响着土壤肥力和土壤环境,本文比较了不同pH、离子强度下,富里酸对土壤环境吸附性能的影响,探究了高岭土对富里酸的吸附条件.结果表明吸附在高岭土上的富里酸可以改变高岭土的结构,与高岭土空白样相比,复合体的结构更加分散.高岭土的不同组分对富里酸的吸附容量不同,对富里酸不同官能团的亲和性也存在明显差异.富里酸在高岭土上的吸附及有机污染物在土壤环境中的吸附作用,与烷基、芳香基团呈正相关.     

烟曲霉菌丝球吸附富里酸的性能及相互作用

采用投加烟曲霉菌丝球方法去除水中的富里酸,研究了pH值、吸附时间、不同富里酸初始浓度、温度、以及菌丝球的投加量对烟曲霉菌丝球吸附富里酸的影响,并利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)分析了烟曲霉菌丝球与富里酸的吸附官能团的相互作用。结果表明:烟曲霉菌丝球对富里酸有较好的吸附效果,在最佳pH 4时对富里酸的吸附量为9.49 mg/g;吸附时间10 min时,存在吸附量突降现象,45 min时对富里酸的吸附量最大,随后稍降低至不变。随着富里酸初始浓度的增大,烟曲霉菌丝球对富里酸的吸附量也随着增大。但随着烟曲霉菌丝球的投加量的增大,对富里酸的吸附量逐渐减少。吸附过程中,烟曲霉中的氨基与富里酸分子中的羧基发生了一定的化学作用,同时与羟基等基团形成氢键,为吸热过程。     

Ca-Al-LDH对富里酸吸附性能的研究

采用乙醇辅助液相共沉淀法制备Ca-Al-LDH(层状双金属氢氧化物),运用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变化红外光谱仪(FA-RT)对吸附前后的Ca-Al-LDH样品进行表征,并研究了Ca-Al-LDH对富里酸的吸附性能及其影响因素。结果表明:Ca-Al-LDH对富里酸吸附容量随p H的变化呈先增加后递减趋势,在p H为4时吸附容量达35.5 mg/g;吸附过程在24 h达到平衡;添加电解质Na NO3可抑制富里酸的吸附作用;吸附过程符合Langmuir模型,且吸附动力学过程符合准二级动力学方程。     

硅在湖泊沉积物上的吸附特征及形态分布研究

以乌梁素海(WLSH)和岱海(DH)表层沉积物为吸附剂,开展了硅在沉积物上的等温吸附及形态再分布实验研究.结果表明,在低浓度梯度范围内(≤3.00 mg.L-1),硅在乌梁素海和岱海沉积物上的吸附行为均可用线性模型描述,且2个湖泊沉积物分别处于吸附硅和解吸硅的吸附/解吸反应的不同阶段;Langmuir交叉型吸附等温式、Freundlich交叉吸附等温式和Temkin交叉型吸附等温式均能较好地描述硅在2个湖泊沉积物上的吸附行为,结合沉积物自身吸持硅(NAS)和吸附/解吸平衡浓度(ESC0),阐释了2个湖泊沉积物对硅的源汇作用;以硅的形态再分布为基础,揭示沉积物中离子交换态(IEF-Si)释放硅能力,同时也不能忽视铁锰氧化物结合态(IMOF-Si)和有机物硫化物结合态(OSF-Si)的可持续释硅能力,可为探讨真实环境体系中硅的吸附/解吸机制,阐释湖泊富营养化的营养盐限制机制及营养盐耦合作用对碳循环拉动机制等提供理论依据和基础数据.     

河湖沉积物中酸挥发性硫化物对重金属吸附及释放的影响

通过吸附、释放实验研究了河流及湖泊沉积物酸挥发性硫化物对上覆水中重金属元素的影响，采用兼具Langmuir及Freundlish等温线方程两种方程特征的Sips表达工及无机离子分级交换理论，较好地对重金属元素在沉积物或颗粒物上的吸附及释放特征进行了描述。结果表明，存在于水溶液中的重金属可以不断地与沉积物结合，从而使水溶液中的重金属浓度维持在一很低的水平上；并且，一旦与沉积物结合，重金属就很难再释放出来。酸挥发性硫化物的存在增加了沉积物的吸附容量，但酸挥发性硫化物经过酸化除去后，沉积物中的与之结合重金属元素就会释放出来，从而对水环境造成危害。     

重金属与富里酸的竞争络合作用对其在多孔介质中运移的影响

为了研究在土壤地下水环境中运移时,多种重金属在可溶性有机质上的竞争络合作用,于阜新彰武采集草炭土并提取富里酸(FA),通过柱实验,分析了重金属与FA在多孔介质(石英砂柱)中共同运移时,FA对重金属Zn~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)运移的促进或抑制作用,以及这些重金属在FA上的竞争作用。结果表明,FA与单一组分重金属(Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+))在多孔介质中共同运移时,运移能力大小排序为Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+);与两组分重金属(Zn~(2+)+Pb~(2+)、Zn~(2+)+Cd~(2+)、Pb~(2+)+Cd~(2+))共同运移时,Zn~(2+)会抑制Pb~(2+)和Cd~(2+)的运移,Cd~(2+)会抑制Zn~(2+)和Pb~(2+)的运移,Pb~(2+)会促进Zn~(2+)和Cd~(2+)的运移;与三组分重金属(Zn~(2+)+Pb~(2+)+Cd~(2+))共同运移时,竞争运移的能力大小为Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。     

富里酸-膨润土复合体对氟的吸附特性

采用共沉淀法制备了富里酸-膨润土复合体(FA-BENT),研究了FA-BENT的基本性质及其在不同环境条件下对氟的吸附特性.XRD分析显示,FA-BENT中蒙脱石的(001)面衍射峰强度有所减弱,但其层间距没有明显变化,表明FA-BENT中富里酸主要包被在膨润土外表面.FTIR结果表明,FA-BENT膨润土的矿物组分主要与富里酸表面C=O、—OH等官能团结合,配位体交换、表面络合作用是其主要作用机制.低p H范围内,升高反应体系的初始p H有利于FA-BENT对氟的吸附;当初始p H上升至4.50以后,吸附量随p H升高而降低;FA-BENT对氟的吸附也受离子强度的影响,其主要原因可能是"极性"效应;FA-BENT对氟的动力学吸附过程遵循拟二级动力学机制,受化学过程控制(R~2=0.999 2);与Freundlich模型相比,Langmuir模型对氟在FA-BENT上的吸附数据具有较高的拟合优度(R~20.994 9).热力学参数表明,FA-BENT对氟的吸附属于熵驱动的自发吸热反应过程[ΔH为32.57 k J·mol~(-1),ΔS为112.31 J·(mol·K)~(-1),ΔG为-0.65~-1.76 k J·mol~(-1)].     

富里酸在聚苯乙烯微塑料上的吸附行为

主要探究富里酸(FA)在聚苯乙烯(PS)和HBCD-PS复合物(HBCD-PS)微塑料上的吸附特性与作用机制.结果表明,PS对FA几乎没有吸附效果,然而HBCD的存在显著地促进了FA在HBCD-PS上的吸附行为.W-M颗粒内扩散和Boyd扩散模型证实了HBCD-PS对FA的吸附过程主要受颗粒内扩散控制.HBCD-PS对...     

富里酸对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响机理

为研究复杂三元体系中FA(fulvic acid,富里酸)对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响,探究FA对重金属Cr(Ⅵ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变FA的添加顺序及添加量,系统研究了FA存在时Cr(Ⅵ)在针铁矿上的吸附行为.结果表明:不添加FA时,离子强度增大促进了针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附;ρ(FA)为50 mg/L时,离子强度增加会抑制针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附.pH为6.98、离子强度为1.0 mol/L时,针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量比不添加FA时高11.0%.pH为2.98时,添加FA后针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,比不添加FA时高31.9%.无论是否添加FA,升温均有利于针铁矿对Cr(Ⅵ)吸附,其吸附机理可能是氢键、偶极间力等作用.FA的添加顺序对Cr(Ⅵ)吸附量的影响表现为后添加FA>先添加FA>同时添加FA>对照.研究显示,FA的存在能显著改变针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附行为.      

洪泽湖沉积物中营养盐和重金属的垂向分布特征研究

为了揭示洪泽湖沉积物中营养盐和重金属的垂向分布特征,2008年6月采集了洪泽湖淮河入湖口附近、湖西和湖心3个柱状沉积物样品.通过测定分析其总氮、总磷、有机质和重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Al、Cr、Hg、Mn、As的垂向分布特征,揭示了营养盐演化规律及重金属污染历史.结果表明,淮河口附近沉积环境受淮河流域影响较大,营养盐中TN、TP、OM的含量分别为390.8～643.7、428.6～538.6、5 194.3～9 164.9 mg.kg-1,Zn、Cd、Al、Fe和Mn受人为影响较小,其余重金属人为影响较大.湖西区沉积环境受淮河及湖西周边城市影响,TN、TP、OM的含量为633.4～2 677.3、480.0～1 115.9、7 140.8～47 849.7 mg.kg-1,TN、OM和重金属污染程度从20世纪70年代末加剧,90年代以来有所改善,As和Cr受流域人类活动影响较大,其余重金属受人为影响较小.湖心来源主要为流域碎屑物质,TN、TP、OM的含量为904.7～1 585.4、526.3～750.1、10 635.6～19 020.6 mg.kg-1,营养盐和重金属相关性显著,垂向分布均相似,含量从底层至表层呈上升趋势.沉积柱中营养盐、重金属元素具有比较一致的污染特征,与洪泽湖流域发展阶段相吻合,洪泽湖沉积环境属于洪水冲刷型堆积模式(Turbidity Flood Model方式).     

黄河沉积物重金属时空分布与污染评价

重金属污染由于其毒性、持久性、非生物降解性和生物累积性等特点,对水生生态系统存在着严重威胁,沉积物粒径越细,比表面积越大,对重金属的吸附作用越强,而多沙黄河中泥沙颗粒细且易悬浮.基于此,为了明确黄河沉积物中（<63μm）重金属的时空分布特征和存在的污染风险.分别在2019年春秋两季（4～5月和9～10月）对黄河进行调查,通过野外调查和室内实验分析,结果发现：（1）黄河表层沉积物中的10种重金属含量大小排序为：Mn>V>Cr>Zn>Ni>Cu>As>Pb>Co>Cd,只有V、 As和Cd的平均含量在春季和秋季高于黄土元素背景值,10种重金属含量在春季整体变化趋势为源区至中游逐渐升高后至下游降低.（2）在不同时空条件下,黄河表层沉积物中除Cd以外9种重金属的含量都有显著差异,时空因素的共同作用导致中游区域的这9种重金属含量高于其他区域.（3）潜在生态危害指数（RI）表明,黄河表层沉积物只有Cd处于中等生态危害,其余皆处于轻生态危害;地累积指数(I_geo)表明,除As和Cd处于轻度污染外,黄河沉积物整体呈无污染...     

大风江口海域沉积物酸可挥发性硫化物、重金属分布及风险评价

为了解广西北部湾典型亚热带主要入海河口区——大风江口海域沉积物重金属生物毒性/生态风险现状,以2018年7月在该区域采集的10个采样点表层沉积物为基础,采用冷扩散法提取样本中酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfides,AVS),并同步提取重金属(simultaneously extracted heavy metals,SEM),采用碘量法测定AVS含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定同步浸提的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb等5种重金属元素含量(同步提取的5种重金属含量之和用∑SEM表示),并利用∑SEM/AVS比值法和∑SEM-AVS差值法进行沉积物重金属生态风险评价.结果表明:大风江口海域表层沉积物AVS含量范围在0. 33～9. 30μmol/g之间,平均值为(3. 63±2. 76)μmol/g,AVS含量呈现由河流向入海河口区域递减的趋势;∑SEM范围在2. 12～27. 08μmol/g之间,平均值为(7. 61±7. 32)μmol/g,∑SEM呈由河流向开阔海域先增加后递减的趋势;相比于其他海区,大风江口海域沉积物中AVS含量和∑SEM均较高....     

洪泽湖表层沉积物重金属分布特征及其风险评价

为了揭示洪泽湖表层沉积物重金属的空间分布特征,用电感耦合等离子发射光谱法和原子荧光法测定了10个点位的重金属元素含量,分析了其空间分布特性,并评价了其潜在生态风险.洪泽湖表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As平均含量分别为34.99、72.44、18.82、3.24、57.59、0.07和23.67 mg...     

基于PCA-APCS-MLR模型的乌梁素海表层沉积物重金属时空分布及来源解析

为深度认识寒区湖泊表层沉积物重金属冰封与非冰封期时空分布差异特征、准确评估潜在生态风险程度和解析污染源,以寒区乌梁素海为研究对象,于2020~2021年对布设的20个采样点进行为期1a的样品采集工作,按照冰封和非冰封期收集120个表层沉积物样品.测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg共8种重金属含量.采用相关性分析法、主成分分析法和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型进行重金属污染溯源.结果表明：①表层沉积物重金属含量冰封与非冰封期分布规律具有差异性,冰封期重金属分布均呈现出中北部较高,南部较低的特点;非冰封期Cd和Hg主要分布于湖区中部和南部.②湖泊表层沉积物重金属Hg为偏重度污染,Cd和As为偏中度污染水平,Ni为轻度污染.整体表现为高风险水平,非冰封期污染水平高于冰封期,主要环境风险因子分别为Hg和Cd,分别表现为极高风险和中等风险.③湖泊表层沉积物重金属来源主要为采矿和交通的综合工业源、农业源和自然源,工业源对As、Ni、Pb和Hg的贡献率分别为62.67%、75.31%、77.47%和80.11%,Cu和Zn主要来源为自然源,Cd受农业源影响较大,贡献率为81.57%,Cr的来源主要除受自然因素的影响外,人类活动和未知来源的影响也不可忽视.     

宿鸭湖沉积物重金属空间分布及潜在生态风险评价

为了研究宿鸭湖沉积物中重金属的污染状况,采集了宿鸭湖湖心、中围和外围这3个位置的沉积物,对沉积物中重金属Cu、Cd、Cr、Zn、Pb、Ni的含量进行测定,运用地积累指数法和潜在生态风险指数法对研究区的重金属含量特征和污染状况进行分析,并采用克里格法和相关性分析对重金属的分布规律和相互关系进行评价.结果表明:(1)就平均值而言,最大的是Zn达112.87 mg·kg~(-1),其次是Cr,平均值最小的Cd仅为0.41 mg·kg~(-1).除Cd和Cr之外,Cu、Zn、Pb和Ni的变异系数相对较小,在24%~31%之间,属于中度变异程度.Cd和Cr的变异系数分别为50.41%和41.92%,空间分异明显,说明其可能受到外界的影响更为显著;(2)重金属Cu、Cd、Cr、Zn、Pb和Ni之间具有很强的线性关系,存在显著的正相关性,且6种重金属具有一定的同源特征,有着共同的外源输入;(3)研究区主要的污染元素为Cd、Cr和Zn,污染程度相对比较严重,且范围广泛,其中,Cd的污染程度最为严重,整体的污染水平为中度等级,且在部分样点区的污染程度达至重度污染,Cr、Zn、Pb的污染状况相对比较轻缓,属于轻度污染等级,且Cu、Pb和Ni的整体状况较好,不存在生态风险;(4)就整体而言,宿鸭湖东北部污染程度较轻,西南的污染程度相对比较严重,呈现出明显的西南向东北递减的空间分布特征,位于库区外围的西南方向,各样点的各重金属含量均较高,而外围的东北部,是低含量重金属的聚集区,Cu、Cr、Zn、Ni为无污染状态.     

黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物重金属空间分布及生态风险评价

为了解黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物中重金属的污染程度,对黄河三角洲位于渤海湾、黄河口附近、莱州湾等滨海滩涂样地的表层沉积物中4种重金属（Cd、As、Cu、Pb）的含量及其空间分布进行研究,分析其含量与环境因子的相关性,并采用地累积指数和潜在生态风险指数评价其污染程度及生态风险.结果表明:表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.36、7.92、0.20、16.24 mg/kg.不同样地间除Pb以外,其他3种重金属含量均差异显著,黄河口附近滩涂Cu含量高于非河口滨海滩涂,Cd含量呈南高北低的分布特征,As含量在渤海湾东侧滨海滩涂中较高.相关性分析显示,Cu、As、Pb来源相同或相近,Cd与Cu来源相同或相近,Cd与As来源不同;粒径 < 4 μm的沉积物含量与Cu、Pb、As含量均呈显著正相关,粒径为4~63 μm的沉积物含量与Cu、As含量均呈显著负相关.地累积指数评价表明,研究区Cd为轻度污染,其他重金属无污染;综合潜在生态风险指数分析表明,研究区重金属潜在生态风险指数（RI）介于59.21~158.63之间,平均值为107.71,属于低风险,黄河口附近及莱州湾滨海滩涂沉积物中重金属潜在生态风险高于渤海湾滨海滩涂.研究显示,黄河三角洲位于莱州湾及黄河口附近的滨海滩涂湿地沉积物中重金属的潜在生态风险需要重点防控.      

上海市小城镇河流沉积物重金属污染特征研究

以3个典型小城镇河流为例,研究上海市小城镇河流沉积物重金属污染特征.结果显示,沉积物Zn的浓度在3.11～3.74g/kg之间,是农用污泥Zn使用允许最高值0.5g/kg的6～8倍,沉积物Zn的极度污染已经成为上海市小城镇河流沉积物区域性环境问题;沉积物Pb和Cu的浓度分别在0.03～1.00g/kg和0.07～0.20g/kg之间,小城镇河流沉积物也明显受到Pb和Cu污染且污染区域差异性大,沉积物中铁、锰、铬等重金属污染相对较轻;毒性弱的Fe,Mn,Zn沉积物区域污染差异性相对小,而毒性强的Pb,Cu,Cr区域差异性相对较大;沉积物重金属污染一般中型河流污染相对稍突出,小城镇河流沉积物由于Zn的严重污染不能用作施用污泥;利用重金属与TP,重金属与Fe之间的相关性探源结果显示:小城镇生活污水的地表排放使得街道灰尘成为河流沉积物Pb的一个重要来源.