天然有机质疏水性定量方法及吸附预测模型

天然有机质是有机污染物在土壤和水环境中的重要赋存相，显著影响有机污染物的传输、归趋和生物有效性.有机污染物的有机碳-水分配系数是污染物迁移积累模型的核心参数.如何准确、快速地评估有机污染物在天然有机质上的吸附行为是环境科学研究的一个重要科学问题.该方向的研究内容主要包括有机污染物和天然有机质性质定量描述、有机污染物-天然有机质作用机制解析和吸附预测模型构建三个环节.学界在有机污染物-天然有机质作用机制解析方向取得了丰硕的成果，在天然有机质性质定量描述和吸附预测模型构建方向仍有广阔的发展空间.本文系统评估了现有的天然有机质疏水性定量方法和天然有机质吸附预测模型.通过对方法和模型优缺点和适用范围的系统分析，揭示了现有研究的不足，展望了未来研究的主要方向.     

腐殖质的光化学降解及其对环境污染物环境行为的影响

腐殖质是地表环境中最重要的有机组分,也是生态环境中最主要的吸光物质之一,对环境污染物的形态、迁移、毒性和生物可利用性有着重要的影响。文章综述了腐殖质的结构特征和光化学降解反应过程和机理,指出腐殖质的光敏化和光化学降解过程对环境污染物的环境行为和归宿有重要的影响。通常,腐殖质的光敏化作用在低质量浓度下,尤其在一定铁离子的协同作用下可促进有机污染物的降解,但高质量浓度的腐殖质由于其本身的吸光作用以及参与自由基的竞争则抑制有机污染物的降解。腐殖质的光化学降解过程降低了环境体系的pH和腐殖质的分子量、破坏了腐殖质的芳环结构、改变了紫外和可见光区域的吸收等,导致其与重金属离子和有机污染物结合能力的下降,造成水体或颗粒态中游离的污染物质量浓度增加,对生态系统将造成更大的危害。目前对腐殖质和环境污染物本身的光化学降解机理已较为清晰,今后应加强对自然水体或土壤系统中腐殖质光化学降解的影响因素,腐殖质光化学降解过程中结构特性的变化机理,以及腐殖质的结构特性与环境污染物结合性质之间的构效关系等方面的研究。特别是随着平流层臭氧空洞的增加,增强了到达地球表面的紫外线强度,研究紫外线增强对腐殖质和有机污染物的降解以及对生态系统的影响可进一步深刻理解太阳光辐射对污染物环境行为和归宿的影响。     

(可降解)微塑料颗粒吸附有机污染物及对其生物有效性的影响

微塑料是环境中一类不断增加的新兴污染物,工业生产活动以及日常生活是环境中微塑料的主要来源,同时农用塑料薄膜的残留对其也有贡献.鉴于不可降解塑料在环境中的持久性,作为传统塑料的替代品,可降解塑料的应用越来越多.然而,当前针对陆地系统微塑料的研究主要集中于不可降解材质的微塑料,针对可降解塑料作为微塑料来源的研究则十分匮乏.由于微塑料的憎水性和较大比表面积,进入环境中的微塑料能够通过分配作用和表面吸附作用大量吸附环境中的有机污染物从而改变被吸附物质的生物有效性;同时随着塑料的风化,生产过程中添加的大量助剂也会逐渐进入环境中.与不可降解微塑料相比,可降解微塑料的性质有很大不同,可降解微塑料与污染物的相互作用及对其生物有效性的影响也与不可降解微塑料不同.另外,可降解微塑料进入环境后,粒径及表面性质可在较短时间内产生变化,这些变化对可降解微塑料与有机污染物的相互作用及对所吸附有机污染物的生物有效性的影响有待研究.     

活性炭吸附-微波诱导氧化处理有机废水

研究了化工废水中有机污染物在颗粒活性炭(GAC)上的吸附行为,以及用微波辐照再生活性炭使污染物被诱导氧化的过程.结果表明,污染物在GAC上的吸附动力学为一级过程,修正后的Freundlich 吸附等温线模型能更好地定量描述其吸附过程.再生后活性炭的碘值可以达到900mg·g-1左右,且能耗相对较低.     

有机质官能团及微孔特性对疏水性有机污染物吸附的影响机制

作为重要的地质吸附剂,土壤/沉积物中的有机质是环境中疏水性有机污染物主要的汇.由于有机质的结构异质性,疏水性有机污染物一旦进入其中,会被吸附在不同的位点上,反应活性和生态风险进而会发生变化.对疏水性有机污染物在有机质上的吸附进行研究有助于了解其在环境中的分布,传输及生物有效性.本文就疏水性有机污染物在土壤/沉积物中的有机质上吸附的国内外研究进展进行了综述,讨论了重要有机质组分(腐殖质和碳黑)的结构和吸附作用差异性,重点分析了有机质的微孔特性和官能团对吸附的影响机制.     

改性多孔碳微球的制备及去除水中四溴双酚A的性能

为提高多孔碳微球对TBBPA的去除性能,采用氮掺杂、H₂O₂氧化和球磨对多孔碳微球进行表面改性,运用比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线衍射仪（XPS）等方法表征改性前后多孔碳微球形貌、孔隙特征、官能团种类及含量和热稳定性等变化情况,通过吸附实验确定多孔碳微球的最佳改性方法,并探究吸附机理.结果表明,多孔碳微球、C-N、C-H₂O₂和C-球磨对TBBPA的最大吸附量分别为36.6、 43.1、 47.4、 58.35 mg·g^-1.吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir模型能够更好的描述多孔碳微球对TBBPA的吸附过程,主要为单分子层均匀化学吸附.其中C-球磨对TBBPA的吸附性能最佳,最大吸附量和吸附速率分别提高了1.6倍和2.9倍;球磨改性极大提高了碳材料的比表面积和含氧官能团,增加了吸附污染物的活性位点,强化了氢键和π-π电子供受体作用,且受pH和腐殖酸（HA）的影响较小,拓宽了环境适用范围.本研究以期为廉价碳材料去除有机污染物性能提供理论...     

生物炭吸附有机污染物的研究进展

生物炭(biochar)是指生物质在缺氧条件下热裂解产生的一种产物.由于其精致的孔隙结构和独特的表面化学性质,对环境介质中的有机污染物有超强的吸附能力,进而影响污染物的迁移与归宿.近年来生物炭对有机污染物的吸附特性及机理研究已成为环境科学领域的研究热点之一.本文从生物炭的典型性状、吸附有机污染物的机理、影响因素以及对土壤中有机污染物生物可给性的影响等方面进行了综述,并提出生物炭吸附有机污染物未来的研究方向.     

微塑料与污染物相互作用的研究进展

微塑料广泛存在于环境中,其比表面积大、吸附性强,可吸附环境中的重金属、有机物、微生物等污染物,并改变它们在环境中的归趋;同时,这些污染物也会影响微塑料的性质及其在环境中的吸附、迁移、降解等行为,进而对生态环境产生潜在风险.开展微塑料与污染物的相互作用研究是进行微塑料环境风险评价的基础.当前相关研究多集中于微塑料的分布及...     

位点能量分布理论及其在土壤和沉积物对污染物吸附研究中的应用

位点能量分布理论(Site energy distribution theory,SEDT)是一种从能量的角度去研究吸附机理的理论方法,它可以提供吸附剂表面位点的吸附能量以及对应的分布函数.因此SEDT在吸附能不均匀的吸附剂表面上的应用有着独特的优势.该理论在化学化工领域的吸附剂材料上有着广泛的应用,尤其是在碳材料上有着较为深入的研究.土壤和沉积物是环境中重要的天然吸附剂,有着比碳材料表面更复杂的特性,因此已有研究将SEDT用于土壤和沉积物对污染物的吸附过程中.然而现有的研究在污染物对象的选取以及该理论的应用方式上存在一定的局限性.鉴于SEDT在土壤和沉积物上的应用潜能及重要意义,本文详细地介绍了SEDT的主要内容,并综述了SEDT在国内外吸附领域的应用研究进展,旨在将化学化工领域已有的SEDT应用与讨论方式迁移到环境领域中,最后对SEDT在土壤和沉积物上更深入的应用以及SEDT自身的发展提出了展望.     

有机粘土矿物对污染环境修复的研究进展

本文综述了国外在有机粘土矿物对污染环境修复研究方面的最新进展，具体介绍了利用表面活性剂制备有机粘土矿物的方法，不同类型有机粘土矿物的特征，有机粘土矿物对各种有机污染物的吸附行为及机理，在地下水污染的现场修复，土地填埋防渗添加材料和去除工业废水有机污染物等方面的应用。     

铅在锆化碳基磁性纳米复合材料上的吸附

采用溶剂热法和沉淀沉积法成功制备锆化碳基磁性纳米复合材料,利用TEM、XRD、VSM和XRF手段对其结构特性进行表征,并研究其对水体中重金属Pb2+的吸附行为.表征结果表明,锆修饰的碳基磁性纳米材料是核壳球形结构,具有良好的超顺磁性,在外加磁场的作用下可实现快速分离.吸附实验结果表明,材料对Pb2+的吸附量随着锆负载量的提高而增多.Pb2+在材料上的吸附等温线符合Freundlich等温吸附模式,属于优惠型吸附;降低离子强度和增加p H均可提高材料对Pb2+的吸附作用.材料脱附再生6次之后仍具有良好的吸附效果.     

黑碳对污染物环境地球化学过程的影响

黑碳是生物体和化石燃料不完全燃烧形成的一种富含芳香族基团的产物,普遍存在环境中.由于其具有超强的吸附能力,影响污染物在环境中的存在形态,进而影响其生物有效性,并最终改变污染物的归宿.因此,有必要考察黑碳对环境中的污染物的环境行为的影响进行研究,才能更加准确地预测污染物在环境中的归趋.文章在黑碳对污染物的吸附及其影响因素、黑碳对污染物的生物毒性和污染物的生物降解影响方而进行了综述,并提出黑碳对污染物环境地球化学过程影响的末来研究方向.     

微塑料对环境中有机污染物吸附解吸的研究进展

微塑料已成为新的全球性环境污染问题。作为强吸附剂,微塑料可以吸附共存的有机污染物,进而改变其环境行为和毒性;也可以通过解吸作用促进污染物在不同介质中的迁移。因而,微塑料与有机污染物的相互作用强度和机理是全面评估两者的环境风险和深度研究微塑料毒性机制的必要信息。目前微塑料研究处于快速发展的起始阶段,加之微塑料本身成分、粒径、表面风化情况的复杂性及共存有机污染物的多样性使两者的相互作用十分复杂,亟需理清微塑料吸附解吸作用的影响因素和相关机制。因而,本文详细综述了微塑料对有机污染物吸附解吸作用的研究进展,并着重从微塑料性质(成分、粒径和表面风化)、有机污染物性质和水环境介质性质方面探讨了吸附的影响因素和相互作用机制,希望为微塑料吸附有机污染物及吸附的后续影响研究提供借鉴与参考。     

环境基质有机标准样品研究进展

有机污染物在环境中广泛存在,其在环境中的浓度和行为受到环境监测与研究人员的高度关注.然而,由于环境基质复杂,有机污染物浓度水平低,环境基质中有机污染物的分析检测十分复杂.环境基质有机标准样品能够对环境有机污染物分析检测过程进行质量控制与质量保证,是保证环境监测和科学研究数据可靠性的计量工具.本文系统综述了国内外土壤、沉积物、大气颗粒物和水基质有机标准样品的研究现状,并介绍了大气颗粒物和水基质有机标准样品的制备技术.根据目前环境监测与科学研究的需求,提出了未来环境基质有机标准样品的研究方向.     

江河有机污染物迁移转化过程的实验室模拟

本文研究了第二松花江10种有机污染物的迁移转化规律,得到挥发、微生物降解、光解、沉积物吸附与解吸过程均遵守一级动力学.计算了动力学参数,并用箱式模型和所取得的参数预测了有机污染物的迁移转化规律,预测结果与实测值符合较好.     

对硝基苯酚在阴-阳离子有机膨润土/水间的界面行为研究

用阴、阳离子表面活性剂改性制得一系列阴-阳离子有机膨润土,表征了有机膨润土的结构特征,研究了对硝基苯酚在阴-阳离子有机膨润土/水间的界面行为,并探讨了其吸附机理.结果表明:阴-阳离子有机膨润土的层间距和有机碳含量与改性时阴、阳离子表面活性剂的组成和配比有关;阴-阳离子表面活性剂在有机膨润土中形成了增溶(分配)作用较强的有机相,在一定配比下对水中有机污染物产生协同效应.     

电子穿梭体及其介导的环境与地球化学过程研究进展

电子穿梭体是一类可通过自身氧化还原介导电子转移的化学物质的统称.在地球表层系统中,电子穿梭体可加速微生物向细胞外部进行的电子传递,参与矿物的微生物还原,驱动碳、氮、硫元素循环,并偶联有机污染物降解和重金属迁移转化.电子穿梭在自然界中存在广泛,对于元素循环、污染物环境行为以及微生物的生存行为影响深远,具有重要的环境地球化...     

生物炭基光催化剂的制备及其降解废水中的有机污染物研究进展

基于生物质热解得到生物炭材料具有发达的孔隙结构、高比表面积和电子传递效率高等性质,已经被广泛应用于化工、材料、能源、环境等研究领域。目前,由于水体中各种有机污染物的大范围增加,对人体和环境造成的安全隐患不容忽视。因此,利用绿色高效的光催化剂对有机物污染物废水进行高效处置具有重要意义。该文针对不同合成方法制备的生物炭基光催化剂对废水中各种有机污染物处置的最新研究进展进行了综述。首先对生物炭载体的不同制备方法进行了对比与分析,为后续生物炭最佳制备方式的选择提供了思路。生物炭基载体能够有效避免纳米光催化材料的团聚现象,促进光催化剂在生物炭表面的分散。因此,该文还介绍了溶胶-凝胶法、水解法、超声法和热缩聚等光催化剂的制备方法,阐述了不同制备条件对光催化降解有机污染物活性的影响机制。在此基础上,重点综述了生物炭基复合材料在去除废水中典型有机污染物（甲基橙、吉米沙星、罗丹明B、磺胺甲恶唑等）方面的应用与有效性,并且将光催化剂的反应机理总结为污染物吸附、光激发电子-空穴以及污染物催化降解3个步骤。同时,生物炭基光催化材料能够增加与污染物的接触面积与提高污染物的传质过程,从而显著提高光催化剂的催化活性...     

黑碳对沉积物中疏水性有机污染物的锁定作用与微生物降解的影响研究进展

黑碳是含碳物质不充分燃烧而产生的一种高度芳香化结构无定型碳质,是沉积物有机质中重要的组成部分.黑碳通过表面吸附或微孔束缚作用将疏水性有机污染物(HOCs)锁定在沉积物中,其超强的吸附性能导致对HOCs的解吸量减少、解吸速率减慢,进而在短期内降低其生物有效性和短期生物毒性,大量学者开展了较低HOCs浓度下短期降解实验,得出了黑碳抑制HOCs降解的结论.但长期来看,黑碳一方面会通过抑制生物有效性削弱微生物降解等HOCs的自然衰减速率,另一方面也会通过促进微生物生长提高降解率.因此推测,黑碳对HOCs微生物降解的影响可能与HOCs的类型与浓度相关,在较高HOCs浓度下,黑碳可能会通过降低急性毒性,促进微生物生长和生物膜形成来加速HOCs的降解.本文综述了黑碳对HOCs吸附/解吸和微生物降解的研究进展,从黑碳对HOCs的吸附机理和吸附模型,对解吸动力学、微生物生长以及生物有效性影响等方面进行讨论,指出了黑碳对环境中HOCs迁移转化与归趋的影响,并对黑碳的应用前景及研究趋势进行了展望.     

碳纳米管对污染物的吸附及其在土水环境中的迁移行为

碳纳米管具有独特的物理化学特性,对污染物具有优异的吸附性能,在环保领域具有巨大的应用潜力,因而吸引人们对碳纳米管吸附有毒污染物的行为和规律开展了大量研究.同时,碳纳米管特有的表面化学性质和结构特征,使得其自身的环境行为具有一定的风险性,对碳纳米管在水土环境中的迁移行为进行评价,是碳纳米管工程应用之前必须要解决的重要问题,相关研究也有一定程度的开展.本文从碳纳米管对环境污染物的吸附行为和相关机理以及碳纳米管在水土环境中的迁移行为方面进行了综述,阐述了这些研究对于评估碳纳米管的环境应用潜力、环境和生态风险所具有的意义.