粉煤灰基多孔材料负载纳米铁的制备及其对龙胆紫的去除效果

为制备新型可再生吸附反应材料,以工业废弃物粉煤灰、棕榈壳等为主要原料,烧结制备FAP（粉煤灰基多孔材料）,并以FAP为载体负载纳米零价铁,制备FAP/nZVI（粉煤灰基纳米零价铁多孔材料）,以散失率、龙胆紫去除率、纳米零价铁负载量等为指标,确定FAP及FAP/nZVI的最佳制备条件,并考察二者对染料龙胆紫的去除特性.结果表明:① FAP的最佳制备条件为m（粉煤灰）:m（膨润土）:m（棕榈壳）=190:95:15,升温速率10℃/min,烧结温度800℃,保温时间30 min.② FAP/nZVI最佳制备条件为m（Fe）/m（FAP）1:3,振荡时间1 h,选用抗坏血酸为稳定剂,过程中无需使用惰性气体;SEM结果表明纳米零价铁被成功负载于FAP上.③ FAP/nZVI对200 mg/L龙胆紫的去除率为94.8%,FAP同条件下的去除率仅为26.2%,FAP/nZVI对龙胆紫的去除同时存在物理吸附和化学还原作用,并且纳米零价铁的还原占主导作用.④ FAP/nZVI再生10次后30 min内对100 mg/L龙胆紫去除率高达97.6%.研究显示,FAP可将纳米零价铁氧化产物Fe2+固定在表面,经还原后可再生为纳米零价铁,具有良好的再生性能.      

工程材料的环境影响定量评价研究

本文系统讨论了工程材料对可持续发展社会的影响和作用。归纳和提出了材料三角形，即材料的功能性、环境性和经济性的相互关系。以可持续发展思想为核心，阐述了环境材料与教育的关系。另一方面，明确定义了等效环境指数（Ｌｉ）、环境因子（ＥＦｌｋ）、环境负荷（ＥＬＶ）三个术语，从而出具体材料的环境影响定量评价值。最后计算了某些工程材料的环境负荷值。     

不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性效应及腐殖酸的调控作用

为评估纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险,选用大型溞作为模式生物,研究了不同粒径纳米TiO₂（20、40、60和100 nm）对大型溞毒性效应的影响,并探究了腐殖酸对不同粒径纳米TiO₂毒性效应的调控作用.结果表明,粒径是影响纳米TiO₂颗粒毒性效应的重要因素,以大型溞半数致死时间（LT₅₀）为指标,不同粒径纳米TiO₂对大型溞的毒性作用强弱顺序依次为：20 nm颗粒 > 40 nm颗粒 > 60 nm颗粒 > 100 nm颗粒（p<0.05）.腐殖酸的存在可以显著降低纳米TiO₂颗粒对大型溞的毒性作用,腐殖酸对小尺寸纳米TiO₂颗粒的毒性抑制作用更为明显（p<0.05）.大型溞体内ROS水平与抗氧化系统相关酶活分析表明,纳米TiO₂导致大型溞体内活性氧自由基（ROS）浓度升高是其产生毒性作用的重要原因,腐殖酸的存在可以显著降低大型溞体内由于纳米TiO₂暴露而引起的ROS浓度上升（p<0.05）,进而减轻纳米TiO₂对大型溞的毒性作用.此外,腐殖酸可以减小不同粒径纳米TiO₂之间的毒性差异.本研究结果可为纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险评估提供参考依据.     

纳米Fe/Co合金类Fenton降解盐酸四环素及影响因素

为研究纳米Fe/Co合金对含TCs（盐酸四环素）废水的类Fenton催化性能,以及催化降解体系pH、H₂O₂投加量和活性成分浸出等因素对催化性能的影响.采用液相还原法制备纳米Fe/Co合金,并通过对比试验探究其类Fenton催化性能,Fe、Co的浸出量及其表面积结构变化与活性之间的关系.添加纳米Fe/Co合金的条件下,采用单因素分析方法研究体系pH、H₂O₂投加量和初始TCs浓度分别对TCs去除率的影响.结果表明:①在纳米Fe/Co合金制备过程中,添加PVP（聚乙烯吡咯烷酮）不仅能有效防止纳米Fe/Co合金发生团聚,且促进纳米Fe/Co合金比表面积增大（BET为113.8 m2/g）.②纳米Fe/Co合金具有拓宽催化体系pH使用范围的优势;在pH为3.0~9.0范围内,纳米Fe/Co合金对30 mg/L TCs的去除率（87.2%~91.7%）远大于FeCl₂（0~30.7%）和纳米Fe的去除率（0~28.2%）;H₂O₂投加量超过150 mmol/L后,TCs的去除率达到最佳（86.2%）.③纳米Fe/Co合金催化体系中（pH为3.0~11.0）,活性成分Fe、Co浸出量分别为0.20~0.35和0.20~1.00 mg/L,均满足我国GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,长期使用也不会造成浸出成分（Fe、Co）在环境中大量累积,对生态环境等可能造成的潜在风险大大降低.④纳米Fe/Co合金具有再利用性,催化利用4次后,对TCs的去除效果仍达50.0%以上.研究显示,纳米Fe/Co合金对去除TCs具有较高催化性能和再利用性,利于拓宽催化体系pH使用范围,具有稳定活性成分Fe、Co浓度的优势.      

聚苯乙烯纳米塑料对中肋骨条藻的毒性效应

为研究纳米塑料对海洋微藻的毒性效应,本文选取粒径为0.1μm的聚苯乙烯（polystyrene,PS）纳米塑料作为目标污染物,探讨其不同浓度（0.1 mg/L、1 mg/L和10 mg/L）对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）的毒性效应。结果发现,在PS纳米塑料处理下,中肋骨条藻细胞生长受到显著抑制,细胞内活性氧（ROS）水平升高;当PS纳米塑料浓度为10 mg/L时,中肋骨条藻细胞的丙二醛（MDA）含量增加;浓度为0.1 mg/L和1 mg/L的PS纳米塑料会导致中肋骨条藻细胞内超氧化物歧化酶（SOD）活性增高,浓度为10 mg/L的PS纳米塑料则导致藻细胞内SOD活性先升高后降低;细胞内过氧化氢酶（CAT）活性和细胞凋亡率均随着藻细胞培养时间的延长而增加。本研究可为科学评估PS纳米塑料污染对海洋中肋骨条藻的毒性作用提供重要参考。     

挪威实施纳米科研计划

挪威研究理事会近日宣布开始实施面向未来十年的新的国家纳米科研计划（NAN02021 Programme），即2012年至2021年的纳米科学、纳米技术、微技术和先进材料的国家科研规划，投资额度为每年9300万挪威克朗，该计划为纳米领域的科研课题、重点和优先制定了框架性的国家战略。     

纳米零价铁在水处理中的应用研究综述

纳米零价铁(nZVI)作为最常用的纳米颗粒之一,在去除环境水体中的污染物方面开展了大量的研究.本篇综述通过系统全面地总结nZVI的相关进展,介绍nZVI的各个方面进而指导其发展方向.其中,研究内容主要包括制备方法、改性方式、去除不同水中污染物的作用机理和催化机理、在场地研究中的应用以及毒性作用机制.本文发现,纳米零价铁仍存在缺少综合评价方法、应用受限、各项研究不同步等问题.nZVI未来的发展,应具备考虑反应性、稳定性、迁移性、毒性的评价方法,避免同一改性材料在不同研究方向的时间差异性,让nZVI的应用更好地适用实地研究.     

投稿须知

主要报道内容 自然环境和诱发环境中,由气候环境条件因素（温度、湿度、盐雾、气压、沙尘、风等）、机械环境条件因素（振动、冲击、跌落、离心、爆炸等）、生物因素（昆虫、霉菌等）、辐射因素（太阳辐射、空间粒子辐射、核辐射、电磁波辐射等）和人为因素（使用、维护、包装、运输等）对产品和材料造成的腐蚀、老化、失效和损伤等方面的相关专业研究和防护技术研究,包括材料的腐蚀和老化机理研究、产品的失效和损伤分析研究、耐蚀材料研究、     

生物硫铁纳米材料特性分析及其处理高浓度含铬废水研究

研究了硫酸盐还原菌（SRB）生成的生物硫铁纳米材料（纳米硫铁）的特性及其在高浓度含铬废水处理中的应用.采用透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）等测试方法对纳米硫铁特性进行分析,考察了pH、温度、投加量对纳米硫铁处理高浓度含铬废水影响,并与传统含铬废水处理方法进行了效果比较.结果表明,纳米硫铁材料粒径长为45～80 nm,长宽比10～15,其铁硫原子比为1.07～1.11,主要组分为无定形态硫化亚铁（amorphous FeS）和四方硫铁矿(mackinawite).反应体系pH、温度、投加量是影响纳米硫铁去除Cr(Ⅵ)的主要因子,pH越低,温度越高,纳米硫铁投加量越大,对Cr(Ⅵ)的去除速率越快.其中pH值对Cr(Ⅵ)的去除影响最大,在pH=3、 25℃、纳米硫铁与Cr(Ⅵ)摩尔比为1.17/1时,10 min即可使Cr(Ⅵ)浓度0.03 mol/L的废水达标排放.此外,纳米硫铁较市售分析纯硫化亚铁具有处理时间短、投加量少等优点;较传统生物处理（SRB法）具有污泥量少和出水COD低等优点.     

环境友好型材料的研究

材料产业是资源（能源）消耗和污染排放的主要责任者之一,并由此产生严重的生态环境问题,通过分析传统材料产业发展带来的能源和环境危机,阐述了环境友好型生态材料的内涵与研发内容,说明只有从系统的观点出发,了解与掌握发展环境友好型材料的技术途径,大力推广其研究与应用,才能最终实现人类与自然的协调发展。     

纳米Fe/Co催化降解土霉素效果及影响因素研究

为探究液相还原法制备的纳米Fe/Co催化剂的类芬顿催化效果,以单因素分析法研究了pH、OTC（土霉素）初始质量浓度、H₂O₂摩尔浓度和催化剂用量对纳米Fe/Co催化剂催化性能的影响,并通过SEM（扫描电子显微镜）和BET（比表面积测试仪）对纳米Fe/Co催化剂进行表征,进一步研究了纳米Fe/Co催化剂对OTC模拟废水的催化降解效果.结果表明:①纳米Fe/Co催化剂可以有效地改善催化体系的pH使用范围,在pH为3.0~11.0范围内,纳米Fe/Co催化剂对浓度为100 mg/L OTC的去除率（94.0%）高于纳米Fe催化剂（85.0%）;低浓度OTC有利于提高污染物的去除率,而高浓度的OTC有利于提高反应速率;H₂O₂摩尔浓度为200 mmol/L时,纳米Fe/Co催化剂对OTC的去除率最高（93.8%）;纳米Fe/Co催化剂用量为6 g/L时,其对OTC的去除率最高（92.8%）.②纳米Fe/Co催化剂粒径为20~30 nm,比表面积较高,为121.3 m2/g.③纳米Fe/Co催化剂在重复利用13次后OTC去除率仍在50.0%以上,其重复利用性能良好.研究显示,纳米Fe/Co催化剂对OTC废水具有较好的催化性能、重复利用性能以及较宽的pH使用范围,可为含抗生素废水处理提供理论支撑.      

纳米二氧化铈在污水处理系统中的环境行为及其生物毒性效应研究进展

纳米二氧化铈（CeO₂）以其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和日常生活中,因而会不可避免地被释放进入污水处理厂内并与微生物发生相互作用,进而对其净污活性和污水处理系统的运行稳定性产生影响。从污水处理系统内纳米CeO₂的归趋和迁移转化过程,对功能微生物表面性能、功能活性和群落组成的影响等方面系统综述了纳米CeO₂在污水处理系统内的环境行为与毒性效应;阐明了纳米CeO₂对污水处理系统运行效果的影响并总结了能够缓解纳米CeO₂影响污水处理系统运行稳定性的措施,旨在为控制和预防纳米CeO₂在污水处理系统中引起的环境风险提供理论基础和科学依据。     

水体环境中纳米塑料的危害与检测研究进展

近年来,塑料在水环境中的迁移转化和不良影响引起了极大关注。最近研究表明,塑料材料能够破碎成纳米塑料并在环境中积累。纳米塑料可以表现出与本体材料差异明显的物理和化学性质。因此,需要分析和消除纳米塑料可能对环境造成的风险和危害。针对水体环境中纳米塑料新兴污染进行了综述,重点论述纳米塑料对水生生物和人类健康的影响,以及在水环境介质中检测纳米塑料所面临的挑战,最后对未来研究趋势进行了展望,为今后纳米塑料的相关研究提供参考。     

UIO-66改性聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能研究

采用界面聚合方法将UIO-66纳米颗粒引入复合膜中制备出改性的聚酰胺复合膜,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射光谱（XRD）和接触角仪等仪器对材料和复合膜进行测定表征.以去离子水为原料液,1mol/L氯化钠溶液为汲取液进行渗透性能测试.选取BSA及SA作为污染物进行污染实验,并利用自制探针,借助原子力显微镜（AFM）测定了污染物与膜面的微观作用力.研究发现,相较于原始的聚酰胺复合膜,当UIO-66材料的添加量为0.04wt%时,改性复合膜在FO模式下的纯水通量由10.28L/（m²·h）增大到13.67L/（m²·h）, PRO模式下纯水通量由17.68L/（m²·h）增大到20.41L/（m²·h）,渗透性能改善效果显著,并具有较好的选择性能.此外,污染实验发现相较于原始膜,改性复合膜的通量衰减趋势较缓且与污染物之间粘附力都较小,说明UIO-66改性聚酰胺复合膜的抗污染性能有所提升.     

富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.     

海藻酸钠固定化纳米铁还原脱色活性红X3B

采用海藻酸钠固定纳米铁制备海藻酸钠纳米铁小球,研究了海藻酸钠浓度、纳米铁含量、活性红X3B浓度、反应温度、pH值等对海藻酸钠固定化纳米铁小球还原活性红X3B的影响.采用高效液相色谱（HPLC）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法分析污染物的还原脱色过程.结果表明,X3B的还原脱色获得了较好的效果,当温度25.0℃,海藻酸钠浓度2.0%,纳米铁含量2.0g/L,转速200r/min,pH值10.9时,反应720min后,25.0mg/L活性红X3B的脱色率达98.9%.海藻酸钠凝胶对活性红X3B没有吸附作用,海藻酸钠固定化纳米铁小球降解活性红X3B的主要机制为纳米零价铁的还原作用.     

《环境功能材料》专题序言

环境污染物降解与环境治理技术在很大程度上需要依赖于材料的性能,基于环境功能材料结构设计与性能研究一直是环境科学和环境工程领域的关键环节。 近年来,充分利用材料结构设计的理念,对环境功能材料进行结构和性能的设计成为研究热点。同时,基于绿色环保和节能减排的理念,设计充分利用太阳光（特别是可见光）能量的环境功能材料,实现对水相和气相污染物的自然、快速和高效降解已经成为当前国内外各级部门倡导的研究方向。     

金属材料的环境影响因子及其评价

本文交环境意识引入金属材料学科，在考察金属元素分布的环境特征和生物效应的基础上，定义了环境影响因子ＥＡＦ，并引出了强度环境负荷比（σｂ／ｐ）／ＥＡＦ等参数，由此综合评价了各种金属的性能与环境负荷间的关系。     

与公路施工和交通操作有关的环境风险

与公路有关的环境风险有四种主要类型：（1）试图使环境损害最小的措施可能是失败的；（2）在公路建设和保养中，可能发生意外事故．引起危险化学品的外露或伤害工人；（3）意外事故可能发生在公路上危险货物的运输中；（4）自然灾害如洪水、着火、坍坡和地震会涉及公路环境．在事故应急计划中，道路会是一个关键因素．这些不测事件的某些不大会发生，但有潜在的严重影响．因此，在公路工程的环境评价期间，需要考虑这些影响。     

不同环境材料对Pb、Cd污染土壤的淋溶效应

为了探索环境材料对土壤中重金属的去除效果,采用土柱淋溶方法研究了不同环境材料（腐植酸HA、高分子材料SAP、粉煤灰FM及沸石FS）对污染土壤（单一Pb污染土壤、单一Cd污染土壤和Pb-Cd复合污染土壤）中铅（Pb）、镉（Cd）的淋溶效应。结果表明：添加不同环境材料处理的淋出液pH值呈现先上升后降低再上升的趋势,均为弱碱性。添加FM和复合N1（HA+SAP+FM+FS）、N2（HA+SAP+FM）处理淋出液的电导率（EC）明显高于其他。FM和复合N1、N2对单一Pb污染土壤中Pb达到显著固定作用;单一Cd污染土壤中,添加单一SAP处理所淋溶出的Cd量小于CK（未加任何环境材料）,淋溶出的Cd量为CK的63.68%,对Cd起到一定的固定作用;Pd-Cd复合污染土壤中,HA对Pb达到显著固定作用,淋出Pb量仅为CK的40.6%。SAP及复合N3对Cd的固定作用明显,淋溶出的Cd量分别为CK的55.32%、78.13%。可见,采用的环境材料对重金属淋溶能起到一定的抑制作用。