绿藻胞外聚合物对无机砷生物累积特征的影响

绿藻对无机污染物的净化作用受其自分泌胞外聚合物EPS影响.以EPS释放量高的蛋白核小球藻为绿藻代表,通过24 h短期As(Ⅲ)和As(V)的模拟水体暴露实验,研究绿藻对无机砷的生物累积特征及EPS影响.结果表明,在0—40 mg·L~(-1) As(Ⅲ)和As(V)暴露浓度范围,蛋白核小球藻细胞内的砷累积速率随暴露浓度的增加而升高,其动力学拟合结果符合Michaelis-Menten酶促反应动力学方程. EPS与无机砷存在界面相互作用影响,无机砷暴露浓度升高可促进小球藻EPS分泌, EPS与砷累积速率之间呈现正相关线性关系(R~2 0.900),主要影响成分是溶解态EPS.完整藻细胞与脱除胞外聚合物的活体细胞相比, As(Ⅲ)、As(V)暴露的最大吸附累积量分别增加30.6%和14.2%,而最大胞内累积量降低49.0%和31.0%. EPS与无机砷的微界面交互作用影响绿藻对砷污染的净化修复.     

土壤-水环境中苯砷酸类化合物修复研究进展

近年来,洛克沙胂(Roxarsone,ROX)、阿散酸(p-Arsanilic acid,p-As A)、二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)和苯砷酸(Phenylarsonic acid,PAA)引起的土壤-水环境砷污染问题受到广泛关注,如何去除苯砷酸类化合物至关重要。文章综述了苯砷酸类化合物的吸附、(光)化学氧化和微生物降解方面的研究进展。主要结论为,(1)金属氧化物、纳米材料和金属有机骨架材料都是苯砷酸类化合物的有效吸附剂,主要吸附机制包括配位交换、氢键、离子交换、静电引力、π-π电子供体-受体和π-π堆积作用,且吸附过程受铁氧化物的结晶度、苯砷酸类化合物的取代基以及pH、PO_4~(3-)、离子强度、有机质和无机砷等环境因子影响。(2)化学氧化、光降解以及光催化氧化法能够将苯砷酸类化合物降解为小分子有机物,甚至是无机砷,且降解效率受温度、pH、溶解氧、离子种类和强度以及天然有机物等环境因子的影响。(3)微生物降解也能有效去除ROX和DPAA,已经报道的降解菌有α-变形菌(Alphaproteobacteria)、厚壁菌(Firmicutes)、肠杆菌(Enterobacter)、希瓦氏菌(Shewanella)、嗜碱菌(Alkaliphilus)、梭状菌(Clostridium)、粘着剑菌(Ensifer adhaerens)、不动盖球菌(Kytococcus sedentarius)和紫金牛叶杆菌(Phyllobacterium myrsinacearum);其中,ROX和DPAA的微生物降解分别从硝基还原和苯环的羟基化开始,继而发生芳环裂解并释放出无机砷。未来应深化认识吸附机制,开发天然材料和生物材料,加强复合材料和改性材料的研究;探明(光)化学反应机理,发展(光)化学耦合微生物降解的处理技术;多途径提高微生物降解效率,在细胞、分子和基因水平揭示微生物降解机制,为土壤-水环境中苯砷酸类化合物污染的修复提供理论与技术支持。     

砷酸根在可变电荷土壤颗粒表面的配位吸附

研究了砷在3种可变电荷土壤颗粒表面的吸附对土壤胶体Zeta电位的影响及砷酸根吸附过程中羟基的释放特征.在酸性条件下,土壤胶体吸附砷酸根后土壤表面的负电荷增加,Zeta电位下降.这说明砷酸根在土壤颗粒表面发生了专性吸附,吸附的砷酸根离子进入土壤胶体双电层的紧密层中.亚砷酸根吸附对土壤胶体Zeta电位的影响很小,说明它在土壤颗粒表面主要通过形成外圈型表面络合物而发生非专性吸附.砷酸根在土壤颗粒表面的吸附过程中有羟基释放,说明砷酸根与表面羟基发生了配位交换反应.羟基释放量随砷酸根加入量的增加和pH值的升高而增加.动力学实验结果表明,砷酸根吸附量和羟基释放量随时间具有相似的变化趋势,在开始的20min内,二者均随时间迅速增加,随后变化较小.羟基释放量与砷酸根吸附量的摩尔比也随时间的增加而增加,说明羟基释放反应滞后于砷酸根吸附反应.土壤体系中羟基释放量与砷酸根吸附量的摩尔比小于针铁矿体系,说明除铁铝氧化物外,土壤的其它固相组分也参与了对砷的吸附反应.     

冻融周期对棕壤性质及砷吸附解吸特性的影响

冻融是北方地区常见的自然现象,是作用于土壤的非生物应力,会对土壤中的矿物、电荷、有机物质的数量和种类以及有机物质的形态产生影响。本文以棕壤为试验材料,采用室内模拟培养的方法研究了不同冻融情况下土壤对砷吸附解吸特性的影响及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:朗格缪尔(Langmuir)方程可以很好地拟合各处理土壤对砷的吸附,当平衡液砷质量分数为15 mg·kg~(-1)时,土壤对砷的吸附趋于平衡状态,且未冻融土壤对砷的吸附能力明显大于冻融土壤,这与Langmuir方程中MBC的变化趋势一致。土壤中砷的解吸量随土壤吸附砷数量的增加而增加;与未冻融土壤相比,冻融土壤对砷的解吸率随冻融周期的增加而逐渐增大,说明冻融能够促进砷的解吸,增加土壤中砷的生态环境风险。冻融土壤砷的最大缓冲容量(MBC)与土壤p H、有机质、阳离子交换量和可变电荷量均具有显著或极显著的正相关关系,而冻融对土壤可变电荷量的影响可能是导致不同冻融条件下土壤砷吸附解吸差异的主要原因。探讨冻融对砷在土壤中的吸附解吸特性的影响,可为冻融区砷污染土壤的修复及生态环境风险评价提供数据参考和理论依据,具有重要的理论和现实意义。     

铁锰结核对As(Ⅲ)的吸附和氧化特性研究

研究As(Ⅲ)在土壤中的铁锰结核上的吸附和氧化特征,对理解土壤中As(Ⅲ)的含量变化和制定有效的治理措施有至关重要的作用.以东北地区代表性土壤-棕壤中提取的铁锰结核作为试验材料,采用一次平衡法,对As(Ⅲ)在铁锰结核上的吸附和氧化特性,及其动力学特征进行了研究.研究结果表明,反应是包括吸附和氧化反应的复杂过程.初始质量浓度在1～15 mg·L~(-1)的范围内时,随着初始质量浓度的提高,吸附量随之增大,Mn的释放量增加,初始质量浓度在15～30 mg·L~(-1)的范围内时,吸附量的增加缓慢,Mn的释放量也接近平衡,吸附曲线可用Langmuir方程及Freundlich方程拟合(r>0.97),铁锰结核对As(Ⅲ)具有较强的吸附性能,最大吸附量达到了3 000 mg·kg~(-1).动力学实验中,反应在24 h内趋于饱和,可用Freundlich模型描述.氧化反应后释放到溶液中的As(V)质量浓度随时间变化先升高后降低,大多数的As(V)都被吸附在了铁锰结核表面,说明铁锰结核对砷具有很好的吸附和解毒作用.Mn的释放量在6 h时基本达到平衡.释放到溶液中的Mn质量浓度与时间符合Elovich动力学方程.     

砷酸根促进红壤吸附Cd(Ⅱ)的机制

用一次平衡实验法研究砷酸根对Cd(Ⅱ)在红壤表面吸附和解吸的影响,结果表明,加入砷酸根使土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量和解吸量均增加,且随着砷酸根加入量的增加,土壤对Cd(Ⅱ)的吸附增量和解吸增量也均增加.当向体系中加入砷酸根后,红壤胶体的Zeta电位显著降低,说明胶体颗粒表面的净负电荷增加.这说明砷酸根主要通过自身吸附增加了土壤表面的净负电荷,从而增加了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量.研究结果还表明,在pH 3.5-6.0范围内,砷酸根均表现出对Cd(Ⅱ)吸附的显著促进作用,说明砷酸根与Cd(Ⅱ)在红壤表面的协同作用可以在比较宽的pH范围内发生.     

砷和磷在不同污染类型土壤中的竞争吸附动力学

采用吸附实验研究了化工污染土壤(HG)、钢铁冶炼污染土壤(GT)和未受污染的农田土壤(CK)中的砷和磷吸附及竞争吸附特征,以期解释不同污染土壤此种吸附的动力学差异,为应用超富集植物修复场地污染土壤时合理施用磷肥提供理论依据。结果表明,在HG、GT和CK土壤中砷和磷的吸附特征有所差异,砷的最大吸附量分别为95.1、100、95.9 mg·kg-1,磷的最大吸附量分别为148、103、100 mg·kg-1。磷的存在能明显抑制土壤对砷的吸附,HG、GT、CK土壤在添加磷后,对砷的吸附量降低幅度分别为45.6%、57.3%、69.6%。而砷的存在对磷的吸附的影响不大,HG、GT、CK土壤在添加砷后,对磷的吸附量降低幅度分别为7.43%、6.41%、16.0%。3种土壤中铁、铝和磷的含量不同造成了砷、磷吸附和竞争吸附的差异,并且污染土壤上砷的配位体交换作用更容易受到磷的抑制。     

草炭土及其有机质组分对PCB138吸附动力学和热力学研究

选取六氯联苯PCB138为目标污染物,有机质含量较高的草炭土为供试土壤,提取草炭土中的胡敏酸和胡敏素,研究PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附动力学和热力学。实验结果表明,PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附是一个快速吸附过程,240 min后吸附达到动态平衡,吸附速率常数分别为0.014、0.011、0.005,吸附速率由快到慢依次为原土壤胡敏酸胡敏素。准一级、准二级、Elovich和Weber-Morris动力学模型分析结果显示,准二级动力学模型能更好地描述其吸附过程,可决系数r2在0.988—0.994间。在实验条件下,随着PCB138在土壤中浓度增大,土壤各组分对其吸附量也随之增大。温度由25℃升高到45℃时,土壤各组分对PCB138的吸附量由1.40—17.7μg·g~(-1)增长到1.56—17.9μg·g~(-1),即随着温度的升高吸附量略有增大。热力学吸附过程采用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行拟合,拟合结果显示,Freundlich等温吸附模型拟合效果更好。在吸附时间为240 min的实验条件下,计算得到的有机碳均一化分配系数Koc值表明PCB138在胡敏酸中吸附能力最强。由吉布斯方程得到的3个热力学参数:吸附自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)和熵变(ΔS~0)值均大于0,这表明草炭土对PCB138的吸附是一个非自发,吸热且吸附体系的混乱度增大的过程。该研究可为探讨PCBs在不同类型土壤中的环境行为提供一些基础数据,为PCBs的污染控制提供理论依据。     

黄土性土壤对铬砷的吸附量及其吸附形态

采用室内实验方法研究了黄土性土壤对Cr和As的吸附特性及Cr和As在土壤中的吸附和迁移形态。结果表明:(1)随着加入Cr、As质量浓度的增大,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增大,吸附率下降;在同一质量浓度下,黄土性土壤对As的吸附量明显大于对Cr的吸附量。黄土性土壤对Cr和As的吸附都符合Langmuir模型,利用Langmuir模型计算出黄土性土壤对Cr的最大吸附量为146.2μg?g-1,对As为510.8μg?g-1。(2)在平衡溶液pH值为3.0～7.0范围内,随pH增加,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增加,吸附量在pH值为7.0时达最大,随后pH增大,吸附量明显下降。黄土性土壤中Cr被吸附的主要形态是HCrO4-,迁移形态是CrO42-;土壤中As的吸附形态主要为H2AsO4-,而迁移形态则为HAsO42-。     

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.     

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及其分配

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及分配比例对砷的环境行为与归趋具有重要影响。实验利用张士污灌区土壤负载低浓度砷,研究了厌氧微生物作用下砷的形态转化过程,并通过磷酸盐及盐酸提取土壤中的砷、铁和硫,探讨了砷在土壤中结合形态的变化及土壤矿物结构转化与砷环境行为的关联。实验结果表明,微生物作用下土壤负载的砷被迅速还原为As(III)并释放进入液相,培养24h后液相累积的As(T)量达到16.9μmol·L-1,其中As(III)占液相总砷含量的91%以上;48h后释放的砷被再次固持,液相残留的As(III)浓度仅为1.5μmol·L-1。尽管微生物还原作用造成土壤中铁氧化物的活化,但固相中磷酸盐提取态与盐酸提取态砷所占的比例分别从载砷量的45.3%和49.8%降低到22.0%与0.22%,而体系中硫酸盐还原产生的硫离子的量与砷的释放量保持负相关。可见微生物还原作用下砷发生了活化,释放和再固定的过程,土壤负载的砷从溶解态、吸附态及铁氧化物结合态逐渐被转化为更稳定的硫化物结合态。此研究对于预测土壤中砷的行为与归趋及污染土壤修复具有一定意义。     

外源磷对消落区土壤性质及磷释放的影响

选取三峡库区消落区万州段的紫色冲积土,对消落区土壤添加磷的变化及磷的释放进行实验室模拟试验.结果表明,当外源磷添加量较小(＜50 mgP·kg-1土干重)时,上覆水中磷浓度表现为持续上升.当外源磷添加量较大(＞50 mgP·kg-1土干重)时,在淹水4周左右达到平衡.随着外源磷添加量的增加,无机磷呈增加趋势;Ca2-P,Fe-P,Ca8-P和Al-P增加程度较大;外源磷添加量较大(＞50 mgP·kg-1土)时,O-P也有上升,Ca10-P变化较小.土壤干样与鲜样中磷的最大吸附量(Qm)在不同添加磷情况下变化不显著,磷吸附指数(PSI)、磷最大缓冲能力(MBC)均有显著的下降.表明土壤添加外源磷后土壤有效磷水平增大,同时土壤对磷的吸持能力降低,添加外源磷将增大土壤磷释放的风险.     

239Pu在西南某地板岩与土壤中的吸附行为

以西南某极低放废物处置库预选场址地质环境中板岩与土壤为吸附介质,通过吸附实验和解吸实验,研究了不同介质粒径、环境温度(10℃—50℃)、水相pH(4—12)对239Pu核素在板岩与土壤介质中吸附行为的影响特征.吸附实验表明,水相环境中板岩和土壤介质对239Pu核素的吸附过程在10 d左右达到平衡,并且其吸附分配比随着介质粒径的减小而增大,随着水相pH值的增大而增大,但温度对其吸附的影响不明显.解吸实验表明板岩和土壤介质对239Pu核素的吸附是可逆的.     

几种电解质对土壤吸附Cu2+的影响

采用平衡吸附法研究了潮褐土、红壤对Cu^2 的等温吸附以及不同pH和电解质对土壤吸附Cu^2 的影响。结果表明，(1)土壤对Cu^2 的吸附量随平衡溶液中Cu^2 浓度增加而增加，潮褐土CuCu^2 最大吸附量明显比红壤的高，约是红壤的4—5倍。(2)体系pH显著影响土壤对Cu^2 的吸附，随pH升高Cu^2 吸附率增加，基本呈S形曲线变化。(3)随体系电解质浓度的增加，土壤对Cu^2 吸附率的变化趋势因土壤性质及体系中电解质种类、浓度的不同而不同。随KNO3浓度提高，土壤Cu^2 吸附率降低。KCl、KH2PO4对潮褐土吸附Cu^2 的影响与红壤的有些不同，低浓度KCl、KH2PO4抑制潮褐土对Cu^2 的吸附，高浓度KCl、KH2PO4促进潮褐土对Cu^2 的吸附，面对红壤。KCl降低Cu^2 的吸附率，KH2PO4提高Cu^2 的吸附率，但随KH2PO4浓度的提高，其提高幅度逐渐减弱。     

pH值和矿物成分对砷在红土中迁移的影响

研究了体系pH值和土壤矿物成分对贵州省安顺和遵义两个地区碳酸盐岩红土吸附砷的影响，探讨了红土对砷的吸附机理。研究发现：pH值是影响砷吸附的重要因素，一般来说，酸性环境（pH=4-7)有利于红土对砷的吸附，随着体系pH值的升高，红土对砷的吸附量逐渐降低；不同矿物成分的红土对砷的吸附性能差异很大；含针铁矿高的红土对砷的吸附量逐渐降低；不同矿物成分的红土对砷的吸附性能差异很大；含针铁矿高的红土对砷表现出良好的吸附性能。说明针铁矿与红土吸附砷有很大的正相关性。     

加速溶剂萃取（ASE）快速提取和测定食物样品中的砷化物

不同的种类砷化物的毒性不同.有机砷类如亚砷酸盐（As[Ⅲ]）和砷酸盐（As[Ⅴ]）被列为致癌物质.甲基形式如甲基砷酸（MMA）和二甲基次砷酸（DMA）近来被视为癌症的诱发因子.但研究发现甜菜碱砷（AsB）,胆碱砷（AsC）和砷糖相对来说是没有毒性.摄入有毒砷的两条主要途径是饮用水和食物.海产品包括鱼和海藻类是摄入可吸收砷的主要来源,但其中大部分是无毒的;然而生长在砷污染过的土壤和沉积物中的水果和蔬菜是摄取砷化物的另一个重要来源.     

腐殖酸对As(V)在覆铁砂介质中吸附行为的影响

对腐殖酸(HA)进行了成分分析及红外表征,并从HA浓度、pH值、As(Ⅴ)初始浓度等方面,研究了HA对As(Ⅴ)在覆铁砂介质中吸附行为的影响.结果表明,随着HA浓度的升高,总砷去除率逐渐降低.当HA浓度增加到25mg.l-1时,与不存在HA条件下相比,总砷去除率降低了12%左右.溶液pH值影响As(Ⅴ)的去除,pH值从6升高到8时,总砷去除率从52.1%降到了39%.其中的作用机理主要是HA与As(Ⅴ)在覆铁砂表面形成竞争吸附,HA争夺了As(Ⅴ)的吸附点位.此外,HA与Fe(Ⅲ)的络合作用也是导致覆铁砂对砷的去除率降低的一个重要原因.     

离子强度和SO2-4对土壤吸附Al的影响

研究了离子强度和SO4^2-对土壤吸附Al的影响，结果表明：在所研究的pH范围内，随着NaCl支持电解质浓度的提高，土壤对Al的吸附量基本保持不变，并且当pH＜3．9时，即土壤表面净电荷为正时，土壤对Al的吸附量仍然很大，超过最大吸附量的50％，而用CaCl2作支持电解质时，当pH＜4．5时，在溶液中CaCl2浓度最高的情况下，Al的吸附量最小，在其余两种浓度条件下则基本相等；当pH＞4．5时，Al的吸附量几乎不受CaCl2浓度变化的影响。SO4^2-的加入对土壤吸附Al没有影响。这些都说明土壤吸附Al的作用机制主要为专性吸附。     

黄河三角洲地区湿地土壤对多环芳烃的吸附特征

以黄河三角洲湿地土壤为对象,研究菲和苯并[a]芘(BaP)在土壤中的吸附特性.结果表明:菲和BaP在黄河三角洲地区湿地土壤的吸附速率都较快,均能在48h内达到平衡;土壤对菲和BaP的吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性和Freundlich方程,样品经H2O2处理后对PAHs的吸附量明显降低,表明土壤中有机与无机矿物组分在吸附过程的作用不同;湿地土壤对多环芳烃的吸附明显存在固体效应,随着土壤颗粒物粒径和体系离子强度的增大,土壤的吸附容量都在降低.     

黄土性土壤对砷的净化作用及迁移规律研究

通过土柱淋滤试验,从动态角度研究了黄土性土壤对砷的净化作用及迁移规律。研究结果表明,黄土性土壤对砷是一次性的吸附净化并达到饱和状态。土壤对砷净化吸附分为3个阶段:全吸附段、部分吸附段和吸附饱和段。受土壤粘粒和钙影响,黄土性土壤中砷运移的速度不同,其顺序为v(粘化层)相似文献