土壤中抗生素的吸附行为与机理研究进展

抗生素进入土壤后会发生一系列环境行为,造成环境污染。该文梳理了土壤中抗生素的来源、污染现状和环境行为,系统总结抗生素的官能团和分子结构以及土壤的类型、pH、共存离子和有机质影响抗生素在土壤中吸附的基本规律以及作用机制。土壤中抗生素主要来源于畜牧和医疗产生的废弃物;主要有四环素类、磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类;通过生物蓄积和吸附作用残留在土壤中,诱导抗性基因产生或与其他污染物交叉污染造成生态风险。具有羟基、羧基、胺基等可电离基团和不同分子结构的抗生素,存在不同酸解离常数,通过H键作用、π–π相互作用、金属离子络合作用、去质子化作用和阳离子交换等机制被土壤吸附;颗粒细小,质地细腻,具有较大比表面积和孔隙体积的土壤会暴露更多吸附位点,更容易吸附抗生素;土壤存在可变电荷,土壤电荷与抗生素的价态相同会抑制抗生素吸附,反之则促进;有机质通过羟基、羧基等官能团增强抗生素吸附,或与抗生素竞争土壤吸附位点抑制抗生素吸附;Al³⁺、Fe³⁺等酸性金属离子,作为抗生素与土壤颗粒联结的桥梁促进抗生素吸附;K⁺、Na⁺、Ca...     

氧化石墨烯纳米颗粒对抗生素类污染物吸附特征及影响因素

本文通过吸附动力学和吸附等温线探究了氧化石墨烯(GO)纳米颗粒对3种典型的四环素类抗生素(即四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC))吸附特征.结果表明,伪二级动力学模型可以很好的拟合吸附动力学的结果,吸附速率可能受化学吸附控制.吸附等温线的结果显示GO对3种抗生素均有较高的吸附能力,且吸附能力依次为：CTC>OTC>TC.这主要是由于四环素类抗生素可以通过π-π作用、阳离子-π键、疏水作用以及静电作用等机制与GO产生结合.此外,四环素类抗生素在GO上的吸附行为与背景溶液的水化学条件(如pH、离子强度和二价金属离子)密切相关.总体来讲,由于静电斥力的增强,抗生素在GO上的吸附量随着背景溶液pH值的升高或离子强度(NaCl)的增加而降低,这主要是由于静电引力和吸附点位的减少所致;二价阳离子(Cu²⁺)可以通过表面桥连作用,显著促进抗生素在GO上的吸附.本研究结果清楚地表明抗生素本身的化学性质和背景溶液的水化学条件在GO去除抗生素的过程起着重要作用.     

Cu(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)共存对IRC748树脂吸附四环素的影响与机制

通过静态pH影响、等温线和动力学实验,研究了Cu(Ⅱ)/Ca(Ⅱ)共存对亚氨基二乙酸树脂IRC748吸附四环素(TC)的影响规律.研究结果表明,广泛的pH(2—8)范围内,共存的Cu(Ⅱ)显著促进了IRC748对TC的吸附,而共存的Ca(Ⅱ)会抑制其吸附.TC对Cu(Ⅱ)/Ca(Ⅱ)的吸附影响较小.TC吸附在不同体系中均符合Frendlich模型,亲和力参数Kf随共存Cu(Ⅱ)浓度的增大而增大(约33%),随共存Ca(Ⅱ)浓度的增大而降低(约15%).不同体系中TC吸附动力学均较符合拟二级动力学方程,含Cu(Ⅱ)体系中TC与Cu(Ⅱ)的吸附进程一致.UV-Vis、FTIR、XPS和Cu(Ⅱ)预负载证明了液相中仅Cu(Ⅱ)与TC发生强烈络合,TC因[Cu-TC]络合物吸附(RouteⅠ)或Cu(Ⅱ)位点的桥联吸附作用(RouteⅡ)在IRC748上得到增强去除;Ca(Ⅱ)会与TC竞争相同的吸附位点(羧基)而降低TC的吸附.     

溶解性有机质的表面吸附行为及其对金属基纳米颗粒环境行为的影响

随着纳米科技的不断进步,越来越多的金属基纳米颗粒(MNPs)被添加到油漆、除草剂、杀虫剂等产品中.其大量应用使得MNPs在储存、运输、使用以及处理等过程中不可避免地进入到环境中,从而对生物乃至人类健康产生威胁.环境中丰富的溶解性有机质(DOMs)容易通过静电吸引、配体交换、疏水性等作用吸附到纳米颗粒的表面,从而影响MNPs的迁移转化及生态效应.DOMs的吸附可能会降低MNPs表面电势,加速颗粒聚集,或堵塞表面微孔而减小颗粒的有效暴露面积,抑制金属离子的释放;DOMs吸附也可能增加其释放出的金属离子发生络合反应的几率,从而促进MNPs的溶解.以上矛盾结论的产生是因为DOMs在MNPs表面的吸附行为机制还不十分清晰,有待更深入的研究.因此,本文就DOMs在MNPs表面产生吸附的机理,及其对MNPs聚集、分散及溶解等过程产生的影响进行了系统的评述,并重点剖析了如何量化DOMs在MNPs表面的吸附作用,及不同环境因子对DOMs在MNPs表面的吸附行为的影响,提出为了提高MNPs环境行为及生态效应评估的准确性,建立DOMs吸附作用与MNPs聚集、分散和溶解间的相关关系将是今后研究的重点.     

阴离子交换树脂回收土壤淋洗液中的EDTA-Cd

以湖南株洲污染土壤作为研究对象,研究了Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA在不同浓度下对土壤中Cd的去除效果,确定出适合的浓度与淋洗剂;并采用氯型717阴离子交换树脂对土壤淋洗液中的EDTA-Cd络合物进行吸附与回收试验,主要方法流程如下:采用静态法考察了固液比、pH值、时间、温度对树脂吸附EDTA-Cd络合物的影响,确定最佳吸附条件;采用上柱吸附法研究了在不同流速下穿透曲线的变化,确定树脂的穿透点;选取Fe_2(SO_4)_3多价金属盐溶液作为再生剂,对树脂中的EDTA-Cd络合物进行动态洗脱回收,测定出洗脱曲线与体积.随后进行连续5次吸附洗脱试验,探究树脂的再生性与树脂中EDTA-Cd络合物的回收效果.结果表明,在浓度为2.5 mmol·L~(-1)时,Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA溶液对土壤中的Cd具有较好的去除效果,其去除率分别为64.75%、66.11%、68.29%.另外,在静态吸附过程中,随着固液比增加,树脂对EDTACd的吸附效率减少,在pH值为5.6时,对EDTA-Cd络合物吸附效率达到93.53%,树脂达到吸附平衡所需的时间为30—45 min,最佳反应温度区间为25—35℃;在动态吸附回收过程中,当上柱流速为4 m L·min~(-1)时,树脂达穿透点所需EDTA-Cd络合溶液为650 m L;再生剂Fe_2(SO_4)_3的洗脱体积为60 m L,洗脱溶液与吸附EDTA-Cd络合物溶液的体积比例达到1∶10.经过连续5次吸附洗脱试验后,树脂对EDTA-Cd络合物的去除率和再生率分别达到76.64%—93.43%、75.65%—84.19%.利用氯型717阴离子交换树脂提取以及回收土壤淋洗液中EDTA-Cd络合物是可行的.     

离子强度对吸附影响机理的研究进展

本文介绍了水溶液中离子或分子的水合、吸附剂表面的双电层模型以及内层与外层表面络合物,在此基础上讨论了离子强度对吸附的影响.一般来说,溶液的离子强度增大时,吸附质与吸附剂之间的静电作用减弱,疏水作用增强,络合作用变化不大.电解质离子能通过与吸附质离子产生离子交换竞争、对吸附质产生盐析或盐溶效应、改变溶液中大分子吸附质分子的大小、与吸附质离子形成离子对等方式影响吸附。     

臭氧氧化处理高盐量水中有机物过程中镁离子的损失

采用臭氧氧化分别与混凝、活性炭吸附联用处理,对镁离子随有机物的去除而损失进行分析.结果表明,单独臭氧氧化不能有效去除高盐量水中的有机物.通过GC-MS分析和荧光检测,指出臭氧氧化改变了水中有机物的结构特征,增加了水中羧酸类有机物含量,从而导致镁离子与其发生络合配位.当这些有机物通过混凝或者活性炭吸附被去除时,与其发生配位的镁离子也会随之从水中损失.     

有机沸石对富里酸的静态吸附性能

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性制备的有机沸石(SMZ),在HDTMA理论负载量为120％时,对富里酸的吸附去除效果最佳,在酸性条件下更有利于SMZ对富里酸的吸附去除．水中K^ 和Na^ 等金属离子对SMZ吸附富里酸的行为不产生影响,Ca^2 和Mg^2 等金属离子强化了SMZ对富里酸的吸附效能,苯酚和五氯苯酚减弱了SMZ对富里酸的吸附效果．     

十溴联苯醚(BDE209)对蜡状芽胞杆菌吸附/释放金属离子的影响

针对重金属及多溴联苯醚(PBDEs)复合污染问题,以蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)复合菌为吸附材料,研究了十溴联苯醚(BDE209)对蜡状芽孢杆菌复合菌吸附及释放金属离子的影响.结果表明,蜡状芽孢杆菌复合菌对低浓度的Pb(II)(0.712mg·L-1)、Zn(II)(4.844mg·L-1)具有快速、高效、稳定的吸附能力,最高吸附率分别达到98.31%和97.83%;对低浓度的Cu(II)(1.915mg·L-1)也能起到一定的去除作用,吸附率最高可达59.90%.复合菌吸附重金属离子的同时,释放了其他金属离子:Ca(II)、K(I)、Na(I),且释放总量大于吸附总量.不同浓度的BDE209对复合菌吸附重金属产生不同的影响.1mg·L-1的BDE209基本表现为促进复合菌对重金属的吸附;而10mg·L-1的BDE209在0～4h之间促进复合菌对Pb(II)、Zn(II)的吸附,在反应4h后明显抑制吸附作用,而对Cu(II)则始终表现为促进作用.BDE209对金属离子释放的影响主要体现在反应的初始阶段(0～4h),表现为高浓度的BDE209减缓K(I)、Na(I)的释放.     

氧化石墨烯及其复合材料去除水体抗生素的研究进展

由于具有优异的抗菌性,抗生素被广泛应用于医学领域和养殖行业。然而,近年来对抗生素大规模的使用和排放,在自然界造成了大量的累积,引发了一系列水环境污染问题,严重威胁生态系统安全和人类健康。因此,研发可去除水中过量抗生素的材料已成为当前环境领域的重要研究方向之一。氧化石墨烯（graphene oxide,GO）以其高比表面积、良好亲水性、耐酸碱性、制备简便、成本低廉等优势,成为了一种新兴的抗生素去除材料。该文首先概述了现有的GO及其复合材料分类制备方法,包括空间改造、共价键修饰和金属氧化物改性等。其次,综述了近年来GO及其复合材料在抗生素去除领域的应用、影响因素及作用机制。结果表明,基于吸附原理的GO复合材料吸附去除抗生素效果主要受溶液p H、共存离子、吸附剂投加量、抗生素类别及浓度等多种因素的影响,吸附机制主要包括静电相互作用、π-π相互作用、阳离子-π键作用和氢键作用等,通过引入元素、金属和有机化合物等手段可有效提高GO材料的吸附容量;基于光催化降解原理的抗生素去除过程中,光照条件是最重要影响因素,而其中关键活性物质包括光生空穴、羟基自由基和超氧自由基等,掺杂金属纳米粒子与半导体纳米材...     

《生态毒理学报》主编简介

<正>王子健,男,1953年10月出生,博士,研究员,博士生导师．1976年中国科技大学毕业后到中科院生态环境研究中心工作．1983-1985年在瑞士留学,从事水质污染化学规律研究;1987年在日本从事生物样品生理活性物质分析方法研究． 1992-2000年担任中科院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室副主任、主任,兼环境模拟与污染控制国家重点联合实验室学术委员会委员,国家863计划污染控制技术主题专家组副组长,国家自然科学基金委员会地球科学部第二届咨询专家委员会委员,国际环境地球化学与健康学会亚太分会理事,全球环境基金专家库成员等．同时担任环境科学学报(副主编)、过程工程学报、环境化学、湿地研究、地球与环境、美国Environmental Science and Health(A)等杂志的编委．王子健领导的研究小组主要研究天然水体和水处理过程中的水质转化、相关毒性和毒理变化以及健康和生态风险．内容包括发展新的环境监测技术,离体和活体生物毒性测试方法,污染物水体多介质过程,水质安全性评价以及水污染的健康和生态风险的指标和方法．在开发新型生物模拟采样技术和生物毒性测试方法体系、生活饮用水和再生水的安全性评价、持久性有毒污染物污染及其生态与健康影响等方面取得了丰硕的成果,相当一部分成果得到推广应用．     

Induction of metamorphosis of two species of sea urchin from Sea of Japan

The induction of metamorphosis in mature larvae by selected chemical compounds and natural substrata was investigated in two species of sea urchins from the Sea of Japan, Strongylocentrotus intermedius and Scaphechinus mirabilis. Glutamine in crystalline form was added directly to water containing mature larvae, and this compound, at a final concentration of 10 g ml^-1, was an inducer of metamorphosis in S. intermedius (100% activity) and S. mirabilis (50% activity). Gutamine, or its natural mimetic molecules, may be an active component of the exogenous cue that induces metamorphosis of S. intermedius larvae. This exogenous cue was produced by the epiphytic calcareous algae, Melobesia spp. that colonized the older sea grass Zostera marina. Glutamic acid was also used as an inducer of metamorphosis for S. intermedius and S. mirabilis larvae (50 to 60% activity), but it was toxic to the larvae.     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

南京城市西部遗产廊道规划

南京城市西部历史时期是城市的重要边界,现在逐渐演变成老城与新区之间的核心地带,成为公共活动的重要地区,保护其自然、文化遗产和生态环境具有非常重要的意义。在对其现状调查分析的基础上,梳理遗产点的历史概况、现状及其分布情况,提出规划遗产廊道的意义,探讨规划的具体思路,为南京遗产保护提供了新的视角。     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

Effects of contrasting modes of larval development on the genetic structures of populations of three species of prosobranch gastropods

 In south-eastern Australia, the prosobranch gastropods Morula marginalba (Blainville), Cominella lineolata (Lamarck) and Bedeva hanleyi (Angas) have similar fine-scale distributions, but appear to possess very different dispersal capabilities due to contrasting modes of larval development. M.marginalba produce planktonic larvae, whereas C. lineolata and B. hanleyi undergo direct development in benthic egg capsules and emerge as crawling juveniles. To test for possible effects of contrasting life histories on levels of genetic variation within and among populations, a survey was conducted of allozyme variation at six polymorphic loci in 8 to 9 local populations of each species. Collections of snails were made between June 1992 and November 1993. Sampling ranges spanned between 162 and 180 km of coast. Regardless of larval type, proportions of single-locus genotypes in each collection were consistent with the recruitment of offspring which had been generated through random mating. However, genotypic diversity was lower in those species that undergo direct development. Loci surveyed in C. lineolata and B. hanleyi were polymorphic (i.e. frequency of most common allele <95%) in fewer populations than those examined for M.␣marginalba (P <0.001) and, where polymorphisms occurred, also possessed significantly fewer alleles (P <0.001). Consequently, average levels of expected heterozygosity were greater in populations of M. marginalba than in those of either of the other species (P <0.001). Genetic variation among populations, expressed as the standardised variance in allele frequencies (F _ST ), was inversely related to expected larval dispersal capability. The nine collections of M. marginalba showed little overall differentiation (F _ST  = 0.017; P <0.001), reflecting the ability of planktonic larvae to interconnect local populations, and so limit divergence due to drift and natural selection. In contrast, there were high levels of allelic heterogeneity among the nine collections of C. lineolata (F _ST  = 0.523; P <0.001) and eight collections of B. hanleyi (F _ST  = 0.140; P <0.001). These data imply that for species which undergo direct development, local populations are effectively closed and evolve largely independent of one another. Received: 3 May 1996 / Accepted: 12 July 1996     

Evaluation of adsorption potential of adsorbents: a case of uptake of cationic dyes

Adsorption potential of a commercial activated carbon (FS300) has been evaluated for the uptake of cationic dyes namely methylene blue (MB) and rhodamine B (RB). Though, there are numerous studies in literature which report the sorption of MB (more than 40 studies) and RB (more than 10), however none of these use a common parameter to report the capacity of the sorbent. A protocol, based on the equilibrium dye concentration has been proposed to measure the sorption potential of a sorbent. The Langmuir model can very well describe the experimental equilibrium data for both dyes (coefficient of correlation > 0.999). MB (Qm = 312.5 mg g(-1)) is more adsorbable than the RB (Qm = 144.9 mg g(-1)). Molecular weight and chemical structure of dye molecules seem to affect the dye uptake. The effect of pH on dye uptake has also been evaluated by varyingpH from 3 to 11. Uptake of MB increases with pH, wherein RB removal decreases with pH. Dyes could not be desorbed either by distilled water (0.06 and 0.11% for MB and RB respectively), or by 0.1 NHCl (0.136 and 3.0% for MB and RB respectively) indicating, chemical adsorption type of adsorbent-adsorbate interactions.     

洞庭湖生态环境承载力分析

洞庭湖湖内冬枯水季节，有芦苇面积530km^2，草地面积800余km^2，泥滩地面积367km^2，天然水域面积约993km^2。湖洲之间隔水相望，河沟水系纵横交错，具“水浸皆湖，水落为洲”的地貌特征，呈现出支离破碎的形态面貌和典型的自然湿地景观。文章在大量调查的基础上，从自然和人文两个方面对洞庭湖的生态环境承载力或环境压力进行分析。     

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要.本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%.分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器(ASBR)R1、R2、1t3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5.好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5～1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现.根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数(以1 mol NH4+产生的CH2O0.5N0.15量计)分别为0.080、0.105和0.114 mol·mol-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减.总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源.