低分子量有机化合物对MnO_2和土壤氧化锰的还原溶解作用

为考察土壤锰氧化物的还原溶解行为,本文选取常见的根系分泌的8种有机酸(抗坏血酸、香草酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、水杨酸、半胱氨酸和邻苯二甲酸)和1种酚类化合物(邻苯二酚),人工合成的Mn O2和5种富含氧化锰的土壤(广东徐闻的砖红壤、海南澄迈的砖红壤、云南昆明的砖红壤、浙江嵊县的红壤和江苏南京的黄棕壤),研究了有机化合物对氧化锰的还原溶解作用.结果表明,较低p H和较高温度有利于有机化合物对Mn O2的还原溶解.在p H 4.5—5.5和温度5—45℃范围内,不同有机化合物还原溶解Mn O2能力的大小顺序为:邻苯二酚半胱氨酸抗坏血酸香草酸柠檬酸草酸≈酒石酸水杨酸≈邻苯二甲酸.邻苯二酚、半胱氨酸和抗坏血酸对土壤中氧化锰也有较强的还原溶解能力.当5种土壤比较时,徐闻砖红壤中还原溶解出的锰量最高,其次为昆明砖红壤,嵊县红壤中还原溶解出的锰量最小.当有还原性有机化合物存在时徐闻砖红壤、昆明砖红壤和澄迈砖红壤中的氧化锰容易发生还原溶解反应,增加土壤中可溶态和交换态Mn2+的含量,并可能对植物产生锰毒害.     

有机酸溶解砖红壤过程中Mn（Ⅱ）的释放规律

研究土壤Mn（Ⅱ）释放规律对揭示锰氧化物的形成机制和了解酸性土壤锰毒效应大小具有重要意义.结果表明,柠檬酸溶解砖红壤过程中,Mn（Ⅱ）的释放速率在前4 h比较迅速,其释放数量可达24 h反应时间内总释放量的59.5%,但随后释放速率逐渐减缓.快速阶段被认为是土壤表面交换态Mn（Ⅱ）的释放,而慢速阶段则与土壤锰氧化物的缓...     

锰对土壤砷形态转化及水稻吸收砷的影响

土壤中铁锰氧化物是影响土壤砷形态及其生物有效性的重要因素。通过盆栽试验法,利用土壤理化性质相近而锰质量分数相差大的两种自然土壤混合得到土壤锰质量分数(mg·kg^-1)分别为580(Mn1)、980(Mn2)、1900(Mn3)、3030(Mn4)、4230(Mn5)的5个土壤,种植水稻(Oryza sativa L.)后,分别在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期采集土壤孔隙水、水稻和土壤样品进行分析,探讨锰质量分数对土壤中铁、锰氧化物形态和砷形态转变及其对水稻吸收砷的影响和作用机制。结果表明,随着土壤锰质量分数增加,土壤Eh呈升高趋势;土壤中无定形铁氧化物、锰氧化物和游离态锰氧化物质量分数增加,成熟期Mn1和Mn5处理土壤无定形态铁氧化物、锰氧化物分别比分蘖期增加11.9%、40.5%和3.6%、35.7%;随着土壤锰质量分数增加,土壤中非专性吸附砷和专性吸附砷比例呈下降趋势,土壤砷更大比例以无定形铁氧化物结合态、晶质铁氧化物结合态和残渣态存在,从水稻分蘖期到成熟期处理Mn1土壤晶质铁氧化物结合态砷和残渣态砷的质量分数共减少了2.7%,Mn2至Mn5处理晶质铁氧化物结合砷...     

中国东部河流沉积物中重金属含量与沉积物主要性质的关系

采集了我国东部１２条大、中河流的２６个相对清洁的表层沉积物样品，测定了沉积物中Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ和Ｃｏ的含量以及沉积物的主要地球化学性质（粒径分布、反应性和铁氧化物、无定型铁氧化物、总铁、隐晶型锰氧化物、总锰、铝氧化物、钛氧化物、有机碳和粘土矿物含量等）和表面性质（比表面和表面位密度）以非参数相关分析和偏相关分析研究了沉积的物中重金属含量与沉积物主要性质之间的关系，结果表明，在我国东部，这些相     

九龙江沉积物主要组分对四环素类抗生素吸附性能对比

沉积物作为一种重要的水体环境介质,因其复杂的组成结构和时空差异性而具有巨大的研究前景,抗生素滥用引起的环境污染同样引起了广泛关注。四环素类抗生素(TCs)形态结构复杂,能够以多种方式被沉积物吸附。为了更深入地了解四环素类抗生素在河流中的迁移转化规律,以四环素和土霉素作为研究对象,采用选择性萃取方法分离出九龙江沉积物中起主要吸附作用的组分(铁氧化物、锰氧化物、有机质)并获得各组分的含量,运用等温平衡吸附法在TCs与沉积物质量比为0.01~0.06范围内进行吸附试验,利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程拟合吸附过程并进行统计分析,从而研究各组分对TCs的吸附特征、能力和吸附贡献量。结果表明,沉积物及其主要组分对TCs的吸附过程特征符合Langmuir吸附等温方程,相关系数达0.95以上;沉积物中各组分对TCs的吸附能力大小顺序为锰氧化物有机质铁氧化物残渣态;各组分对TCs的绝对吸附贡献量大小顺序为锰氧化物残渣态铁氧化物有机质。其中,锰氧化物在沉积物中所占比例较小,只有0.05%,却对TCs的吸附贡献率最大(56%),所采集的九龙江典型沉积物对TCs的吸附起最主要和关键作用的组分是锰氧化物。不同地理位点的沉积物理化性质差异很大,对TCs的吸附能力与锰氧化物含量有一定的相关性,这验证了前述结论。     

土壤中锰氧化物的形态及其化学提取方法综述

土壤中锰元素主要来自于成土母质,风化后的锰主要以锰氧化物形式存在于土壤中.锰氧化物因具有比表面积大、表面电荷低、对金属的亲合力强、氧化还原电位高等特性,对土壤中痕量金属的环境行为存在重要影响.化学提取方法是研究土壤中不同固相组分的重要手段.本文首先从土壤中锰的来源及主要存在形态出发,介绍了不同价态锰(+2、+3、+4)...     

黑锰矿催化氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物过程及影响因素

自然界中的锰氧化物常与铁氧化物交结伴生,其形成和转化过程相互影响. Mn(Ⅳ)氧化物与Fe(Ⅱ)反应过程已有较多研究,然而有氧环境中低价锰氧化物氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物的过程尚缺乏系统研究.本工作以黑锰矿为例,研究了开放体系中Fe(Ⅱ)在低价氧化锰矿物表面的氧化行为,分析了Fe(Ⅱ)浓度、溶解氧以及pH对Fe(Ⅲ)氧化物形成的影响.结果表明,黑锰矿在氧化Fe(Ⅱ)形成针铁矿和纤铁矿的同时,自身被部分还原释放Mn(Ⅱ).当反应体系pH值为3.0时,溶解氧氧化Fe(Ⅱ)作用弱,主要为黑锰矿氧化Fe(Ⅱ)并在其表面生成针铁矿.当反应体系pH值升高至5.0,黑锰矿催化加速了溶解氧对低浓度(<5.0 mmol·L^-1)Fe(Ⅱ)的氧化并生成水铁矿,随后转化成纤铁矿和针铁矿;Fe(Ⅱ)浓度升高(>5.0 mmol·L^-1),反应初期Fe(Ⅱ)直接被黑锰矿氧化,形成了以针铁矿和少量纤铁矿组成的包覆层,并导致氧化速率减弱,而溶解氧在Fe(Ⅱ)后期氧化过程中发挥了主导作用.这些结果丰富了表生环境铁锰氧化物的形成与共生机理,为土壤矿物形成演化提供了...     

云南阳宗海沉积物-水界面铁、锰、硫的循环特征

阳宗海是一季节性含氧湖泊，是云南宜良的水源地。对阳宗海沉积物中铁、锰、硫的分布特征进行了分析，说明阳宗海沉积物早期成岩过程中铁、锰的循环受到氧化还原边界层和沉积物-水界面的双重控制。湖泊中铁、锰围绕着沉积物-水界面形成循环。有机质降解是这一过程的主要驱动力。在水体含氧性较好时，铁、锰循环导致沉积物表层铁、锰的富集；在水体含氧性较差时，铁、锰由沉积物大量释放进入上覆水体中，从而导致水体浓度增大。锰的氧化还原循环比铁激烈，铁的循环还受到硫酸盐还原的制约。锰指标不能指示沉积物氧化还原环境的变化；而输入沉积物中的铁绝大部分都保存于沉积物中，所以铁指标可以很好地来指示沉积物的氧化还原环境，具有良好的示踪价值。     

铁-多羧基有机酸光化学体系研究进展

铁-多羧基有机酸光化学体系在自然界中广泛存在,该体系可以由内源生成过氧化氢和羟基自由基,对研究有机污染物的归趋和治理具有重要意义。通过梳理近30年来有关该体系研究的代表性文献,从机理概述、均相体系研究进展、异相体系研究进展以及研究展望4个方面,系统总结了一些重要研究成果。从反应机理来看,吸附反应、光诱导反应、光链反应和有机物降解是该体系的重要反应过程,主要涉及配体和自由基的生成反应,以及铁的氧化还原循环反应。体系活性高低主要取决于多羧基有机酸铁配体的光化学活性大小。异相体系中,吸附态铁配体与溶解态铁配体共同参与光催化过程,对污染物的降解均有贡献。影响体系降解目标物的重要因素包括铁氧化物的种类和剂量、多羧基有机酸的种类和浓度、pH、光源波长和强度、氧气、金属离子、目标物的中间产物以及体系内活性物种的竞争反应等。其中,有机酸存在最佳浓度,铁氧化物存在最佳剂量,而有机酸最佳浓度与其在铁氧化物表面上的饱和吸附浓度密切相关。今后,基础研究方面需联合应用同位素示踪技术、穆斯堡尔谱、薄膜扩散梯度-荧光分析等先进实验技术,结合表面络合模型等才能取得重要突破;应用研究方面,构建适于实际工程运用的高效光化学反应器和废水处理集成工艺、重金属脱毒技术,扩展铁氧化物在土壤有机物降解及微生物燃料电池中的应用范围,是重要的扩展研究方向。     

植物根表铁锰氧化物胶膜的环境生态作用

许多湿地、水生植物根系都具有向根际环境释放氧气和氧化物,在根表和根际形成铁、锰氧化物胶膜的能力。因其所具有的特殊的物理或化学结构,植物根表的铁锰氧化物胶膜在环境生态中起重要作用。文章综述了植物根表铁锰氧化物的形成与特征,对有害金属和类金属污染物、有机污染物的吸附和富集作用,对富营养化水体的净化作用,以及提高植物的耐酸和耐贫瘠能力。借助新技术或研究手段强化铁、锰氧化物胶膜对湿地或水体有害金属和有机污染物的调控作用,是今后的发展方向。     

逐级分离法提取河流表层沉积物中的粘土矿物

采用选择性化学萃取剂对河流表层沉积物中的有机质、铁/锰氧化物进行逐级分离,并依据斯托克斯(Stokes)法则提取其中的粘土矿物,以达到逐级分离的效果.利用TOC测定法和火焰原子吸收法(FAAS)定最分析并验证沉积物中碳酸盐、有机质和铁、锰氧化物的去除效果;利用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)考察粘土矿物的主要成分和提取效果.结果表明,有机质的去除率可达到90%以上,铁、锰氧化物的去除率分别达到98.90%和77.92%,占可萃取态铁、锰的绝大部分;沉积物中粘土矿物的主要成分为伊利石、伊利石/蒙脱石混层和高岭石,非粘土矿物的主要成分是石英和正长石,沉积物提取粘土矿物前后的XRD以及ESEM谱图的变化进一步验证了粘土矿物的提取效果.     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。     

基于铁还原菌的微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)是未来理想的发电装置,而铁还原菌是目前MFC研究中重要的产电微生物.自然界中并无微生物产电的直接进化压力,而MFC电极与自然界中Fe(III)氧化物同为难溶性胞外电子受体,研究表明,铁还原菌对二者的还原有相似机制.基于铁还原菌的MFC具有无需外加介体,可利用多种有机电子供体作为燃料,能量转化率高等优点.本文分析了铁还原菌还原电极和还原Fe(III)氧化物机制的相似性,对近年来基于各种铁还原菌的MFC研究进展进行分述和总结,提出了铁还原菌MFC的发展趋势和研究方向.     

低磷胁迫对水稻铁、锰吸收和积累的影响

在盆栽土培条件下,采用不同耐低磷基因型508、580、99011、99112和低磷敏感基因型99012、99056为材料,研究了不同生育时期低磷胁迫对水稻铁、锰吸收和积累的影响.结果表明,不同磷效率水稻基因型间茎叶相对铁、锰含量差异并不明显.分蘖期时,低磷胁迫条件下,低磷敏感基因型水稻茎叶铁含量显著下降,耐低磷基因型受到的影响明显小于低磷敏感基因型.孕穗期时,只有99056茎叶铁含量在低磷胁迫时显著降低;而茎叶锰含量除99112外其它基因型均显著降低.至成熟期,由于受转移效率的影响,水稻茎叶铁、锰含量变化明显比前期复杂.低磷胁迫条件下,耐低磷基因型水稻籽粒铁、锰含量呈下降趋势,低磷敏感基因型籽粒铁、锰含量呈上升趋势.低磷胁迫降低了铁、锰在水稻地上部的积累量.在生育前期,耐低磷基因的铁、锰积累量显著高于低磷敏感基因型;生育后期,耐低磷基因型的绝对积累量优势消失,但相对积累量优势变大.图4表4参25     

填埋场内重金属总量及其形态分布对迁移性的影响

以杭州市天子岭填埋场为例,对不同深度填埋层中的重金属总量、重金属迁移率和重金属形态分布进行了研究．结果表明,尽管填埋层中的重金属总量是土壤背景值的数十倍,超出土壤环境质量标准,但是重金属的迁移率却很低．另外,重金属迁移率与可交换态含量相关;Cd,Cu,Pb,Cr,Ni和Zn在填埋层中均以残渣态为主,填埋场中重金属都得到了有效固定,迁移性很差;各元素的易还原态与难还原态是重金属除残渣态之外主要的结合态(除Cr),铁锰氧化物循环是控制填埋场中重金属转化行为的主要机制之一;Cu的酸可溶态与易还原态具有较好的相关性,说明cu这两种形态的转化行为相似．     

阳离子表面活性剂对沉积物及其主要组分吸附双酚A的影响

采用吸附实验、选择性萃取技术研究阳离子表面活性剂-十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对表层沉积物(生物膜)吸附双酚A(BPA)的影响规律,及CTMAB不同加入条件下对表层沉积物(生物膜)选择性萃取(铁氧化物、锰氧化物、有机质)后的组分吸附BPA的影响.CTMAB对表层沉积物(生物膜)吸附BPA起到促进作用,且随着CTMAB浓度的增加,其促进作用增强;CTMAB掺杂顺序对表层沉积物吸附BPA的影响较小,但对生物膜吸附BPA的影响较大;CTMAB的引入导致BPA在选择性萃取后的表层沉积物(生物膜)组分上的吸附量显著增加,并且CTMAB对表层沉积物(生物膜)吸附BPA的促进作用远大于表层沉积物(生物膜)自身主要组分理化性质的影响.选择性萃取证明,阳离子表面活性剂的引入能降低BPA在水体环境中的迁移转化能力.     

水环境中不同氧化还原条件的氢浓度特征

对氯乙烯生物降解过程中不同氧化还原条件的氢浓度特征进行了研究 ,并揭示氢浓度、氧化还原条件、以及氯乙烯降解之间的关系 .结果表明 ,反硝化、锰还原、铁还原、硫还原、产甲烷、PCE/TCE脱氯、cis DCE脱氯以及VC脱氯的氢浓度特征值分别为 0 1— 0 4nmol·l- 1,0 1— 2 0nmol·l- 1,0 1— 0 3nmol·l- 1,1 5— 4 5nmol·l- 1,5— 1 3nmol·l- 1,0 6— 0 9nmol·l- 1,1 0— 2 5nmol·l- 1和 >1 0nmol·l- 1.水环境的还原性愈强 ,对应的氢浓度特征值愈大 .此外 ,PCE/TCE脱氯表现出与反硝化及铁、锰还原相近的氢浓度特征 ,而cis DCE和VC脱氯的氢浓度特征分别类似于硫还原和产甲烷 .强还原 (如产甲烷 )条件有利于氯乙烯的脱氯 ,当环境中氢浓度水平大于 2nmol·l- 1时cis DCE/VC脱氯和产甲烷过程可同时发生 .     

草酸与铁氧化物相互作用及光化学活化分子氧过程的研究进展

草酸与铁氧化物共存于自然环境中,二者之间的相互作用及光化学行为强烈影响着分子氧的活化.而分子氧活化影响共存体系中污染物的迁移与转化,是发展绿色污染控制氧化技术的关键.因此,探讨草酸与铁氧化物之间的相互作用与光化学活化分子氧是目前的研究热点之一.本文系统总结了近年来围绕草酸与铁氧化物相互作用以及草酸诱导铁氧化物活化分子氧的研究成果,论述了草酸在铁氧化表面的吸附与转化特性、草酸铁络合物光化学过程以及活性氧产生与转移途径,同时探讨了上述过程对环境污染物降解的影响,借此加深理解草酸诱导铁氧化物环境光化学行为与活化分子氧原理,并对今后的研究发展方向提出了展望,以期为利用天然铁氧化物和有机质发展原位环境修复技术提供依据.     

崇明东滩湿地沉积物砷的形态特征

于2008年4月在崇明东滩湿地开展野外调查,采集表层沉积物样品,参考Walter W W等提出的砷5步提取法进行总砷、砷的形态分析。结果表明:东滩湿地沉积物总砷含量5.33~19.74 mg/kg,各形态砷所占比例:弱交换态0.6%(0.5%~0.7%);强交换态5%(3%~7%);非晶形铁铝锰氧化物结合态28%(26%~29%);晶形铁铝锰氧化物结合态21%(19%~24%);残渣态46%(42%~51%)。     

湘江下游重污染段河床沉积物重金属赋存特征

湘江是我国重金属污染最严重的河流之一.本次工作利用Tessier连续提取法及原子吸收法(AAS),对湘江下游河床沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的赋存形态进行分析.结果表明,重金属Zn、Pb主要赋存于铁-锰氧化物矿物相中、其次是以碳酸盐矿物的形式存在.二者加起来所占比例平均在70%以上.重金属Cd除赋存在碳酸盐矿物和铁-锰氧化物矿物相中之外,较高活性的可交换态比例也大.重金属Cu除赋存在碳酸盐矿物、铁-锰氧化物矿物相中之外,还以较高的比例赋存于有机质中.环境条件如发生变化,赋存于有机质中的Cu可释放转入水体.运用风险评价编码法(RAC)发现Cd处于极高风险级,并且4种重金属元素中Cd的毒性最大,由此可见,湘江下游Cd污染问题需引起高度重视.