阿特拉津在天然水体沉积物中的吸附行为

本文研究了阿特拉津在几种水体沉积物中的吸附、解吸规律,并进一步探讨了沉积物浓度、pH值和离子强度对其吸附行为的影响．结果表明,不同沉积物对阿特拉津的吸附程度由沉积物本身的总有机碳、粘土矿物、阳离子交换容量、比表面积以及铁锰氧化物等理化特性综合作用的结果,有机碳不是影响阿特拉津吸附的唯一重要因素．连续吸附实验结果指出,化合物的起始浓度愈大,吸附时间愈长,阿特拉津的最大吸附容量也愈大,且在解吸过程中表现出一定的滞后性(即不可逆吸附)．沉积物浓度与其吸附量呈负相关;溶液的pH值增大,沉积物对阿特拉津吸附能力减弱;离子强度愈大,沉积物对阿特拉津吸附能力愈强．     

微生物对水-沉积物中苯并[a]芘-镉复合污染修复的研究

从广东汕头贵屿镇的沉积物中分离得到1株对PAHs有较好降解能力且有较强重金属耐受性的菌株（简称B4）,菌种鉴定表明该菌为氧化节杆菌属。以土著微生物、处理方式、沉积物、修复时间等为不同的影响因子对该菌修复水体/沉积物中苯并[a]芘（BaP）-镉（Cd）复合污染进行了初步研究。结果表明：该菌同时具有降解BaP和吸附Cd的性能;土著微生物对BaP有一定的降解能力,并能显著促进B4降解BaP,当体系中BaP质量浓度为1.00 mg.L-1时,降解率达到了68.3%;Cd的吸附却因土著微生物的存在发生一定程度的解吸。振荡培养对BaP的降解效果略优于静止培养修复,而静止修复却更有利于Cd的去除。沉积物促进体系Cd的吸附,却减弱了菌种对BaP的降解。在静止培养修复中,BaP的降解主要发生在7 d以前,降解率保持在35%左右,此时Cd的去除效果亦较好。     

不同温度下松木生物质炭对阿特拉津的吸附性能研究

生物质炭是一种由生物质在缺氧条件下加热制成的生物残渣,因其本身的多孔性被广泛用于土壤以及水体中的污染物的去除。文章着重研究了温度对于生物质炭吸附阿特拉津的影响,同时采用改进的Freundlich模型以及颗粒内部扩散模型对吸附过程进行了评估,并在此基础上建立了生物质炭对阿特拉津吸附数学动力学模型。使用的生物质炭以废弃松木为原材料(Pine Wood derived Biochar,PWB)在450℃、缺氧条件下热解两小时制成(研磨过30目筛)。试验通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等手段对生物炭的外部表面形态以及生物炭样品吸附阿特拉津前后表面官能团的变化进行表征。采用批量试验方法,定时取样,并通过高效液相色谱测定阿特拉津浓度变化来说明温度对生物炭吸附阿特拉津效果的影响,并拟合相对应的吸附动力学模型。SEM实验表明PWB表面为光滑的浅孔,气孔呈圆形并均匀分散于整个生物质炭表面。吸附反应后的傅里叶红外光谱表明,许多表面峰出现了一定强度的波动,说明反应过程中生物炭与阿特拉津的化学官能团高度结合,在PWB吸附阿特拉津后1 775 cm-1处的谱带强度变化最为突出。生物质炭对阿特拉津的吸附能力随反应温度的升高而升高,当温度为10、18和27℃时,其吸附容量分别为0.494 2、0.730 1、1.098 6 mg·g-1,结果表明该吸附过程是吸热反应。通过测定吸附过程中的活化能,确定化学吸附在生物质炭吸附阿特拉津过程中起主导作用。实验结果表明,PWB在不同的温度条件下对于环境中阿特拉津的去除有很好的应用前景,对阿特拉津污染水的治理除具有一定的参考价值。     

重金属和多环芳烃复合污染对土壤酶活性的影响及定量表征

以土壤脲酶和脱氢酶为探针物质，室内培养条件下较为系统地研究了重金属（Cd、Zn、Pb）和多环芳烃（菲、荧蒽、苯并a芘）复合污染对土壤酶活性的影响及其定量表征、结果表明，复合投加上述污染物能使土壤酶活性受到不同程度的抑制，其中，脱氢酶最为敏感，其活性是表征重金属和多环芳烃复合污染的一项重要的参考指标．对复合污染模型的建立与分析表明，土壤环境中，重金属和多环芳烃复合污染的类型和强度与污染物的浓度和复合污染时间密切相关．影响土壤脲酶活性的主要因子依次为：Cd〉Zn与苯并a芘的交互作用〉Zn〉Pb〉Zn和菲的交互作用，影响土壤脱氢酶活性的主要因子依次为：Cd和Zn的交互作用〉Cd〉Zn〉苯并a芘〉Cd和菲的交互作用，其中，Zn和苯并a芘相互作用对脲酶活性以及Cd和Zn交互作用对脱氢酶活性的影响均表现为拮抗作用，Zn和菲，Cd和菲之间的交互作用，无论是对脲酶还是脱氢酶均表现为协同作用，图1表3参18     

两种不同抗生素在沉积物中吸附的影响因素与模拟研究

抗生素是环境中广泛存在的药物,其在水环境的迁移和分布主要受到沉积物吸附行为的影响.本文首先考察了高岭土、黑碳、腐殖酸、pH、Ca~(2+)等5种影响因素对两种不同抗生素在沉积物上吸附强度的单因素影响,然后应用中心复合实验设计考察了其复合影响,并利用实验所得数据,分别拟合和验证了基于线性方程和BP神经网络的两种抗生素吸附模型,通过对比拟合和验证结果分别得到适用于两种抗生素的吸附模型.实验结果表明,pH和Ca~(2+)对两种抗生素在沉积物上的吸附容量影响显著,而高岭土、黑碳和腐殖酸则影响较小.模型模拟结果表明,神经网络模型拟合程度和精度均优于线性方程模型;且交叉验证结果表明,利用不同组数据进行训练,神经网络模型拟合均取得了优于线性方程的拟合结果.因此,在所考察的因素和浓度范围内,神经网络模型较好地预测了沉积物中抗生素的吸附行为.     

碳纳米管吸附阿特拉津对其生物可利用性的影响

采用批量实验研究阿特拉津在3种多壁碳纳米管(MWNT、MWNT-COOH、MWNT-OH)上的吸附解吸行为,并对吸附态阿特拉津生物可利用性进行研究.研究结果表明,3种碳管对阿特拉津的吸附能力依次为:MWNT-COOH>MWNT-OH>MWNT,比表面积是决定吸附的主要因素,含氧官能团也是影响吸附的重要因素之一.阿特拉津可从3种碳管上完全解吸,无解吸滞后现象.体系中99.5%以上的阿特拉津能够被微生物(高效降解菌AD2)利用,但也存在微量残余且阿特拉津在MWNT上的微量残留最大,这与其孔隙吸附机制有关.碳管的存在影响微生物对阿特拉津的脱氯降解,脱氯产物仅达到54.26%—82.49%;具有高含量含氧官能团的MWNT-OH影响尤为显著,可能机制是碳管对微生物降解性能及中间产物的影响使得降解彻底性降低.     

京杭大运河苏南城市段表层沉积物铜、锌吸附特征及理论环境安全吸附容量

应用等温吸附法研究京杭大运河苏南三城市段（常州、苏州和无锡）表层沉积物对Cu和Zn的吸附行为,并结合国家地表水环境质量标准（GB3838—2002）,估算运河城市段表层沉积物对Cu和Zn的理论环境安全吸附容量（QⅢ）。结果表明：大运河表层沉积物的Cu和Zn等温吸附符合Langmuir模型;表层沉积物Cu最大吸附量（Cu-Qmax）为5.20～9.03 mg·g-1,Zn最大吸附量（Zn-Qmax）为2.40～5.07 mg·g-1;最大吸附量与沉积物的性质密切相关,但与总有机碳质量分数无关。根据Langmuir拟合方程估算,在我国地表水环境质量标准三类水标准阈值时,Cu的理论环境安全吸附容量为沉积物总Cu量的19倍以上,而Zn则为2～6倍。因此,Zn对三城市段大运河沉积物的环境风险要高于Cu。     

土壤环境中重金属元素的相互作用及其对吸持特性的影响

本文用正交试验法研究了Cd,Pb,Cu,Zn、As五种元素复合作用时土壤颗粒的吸附解吸特性.结果表明:供试元素的吸附过程均符合Langmiur方程,其吸持能力依次为Pb>As>Cu>Zn>Cd,而最大吸附量顺序正好相反.Cd,As为复合污染的主要因子,同时还显著地影响其它元素的吸附解吸过程.土壤对重金属元素的吸附和解吸量不仅与平衡溶液中元素浓度有关,而且还明显地受共存元素及其交互作用的影响,交互作用的结果与元素间的相对浓度及其比例有关.AsO_4~(3-)的存在使Cd,Pb,Cu,Zn的吸附解吸过程变得极为复杂,这可能与产生重金属盐沉淀和次级吸附和解吸有关.     

Effects of citric acid on Cu（Ⅱ） and Cd（ Ⅱ ） adsorption ＆ desorption in calcareous cinnamon soil

通过室内培养和吸附-解吸实验,研究了不同柠檬酸含量土壤对Cu2＋、Cd2＋吸附-解吸的影响.结果表明,土壤对Cu2＋的吸附量随加入柠檬酸量的增加而明显增加,达到峰值后（柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1）,吸附量随柠檬酸含量的增加而下降,即Cu2＋的吸附曲线呈峰型.在低柠檬酸含量时,土壤对Cu2＋的吸附量受Cd2＋浓度影响较小,但随柠檬酸含量的增加,在低铜浓度处理（Cu2＋浓度为600 mg·L-1,Cu600）下,土壤对Cu2＋的吸附量随Cd2＋浓度的增大而增大,但在高浓度铜处理（Cu2＋浓度为1000 mg·L-1,Cu1000）下,土壤对Cu2＋的吸附量随Cd2＋浓度的增加而减少.Cu2＋的解吸量随柠檬酸含量的增加而总体上降低;相同柠檬酸含量下,Cu600处理下,Cd2＋浓度为10 mg·L-1（Cd10）条件下Cu2＋解吸量明显低于无Cd2＋（Cd0）和Cd2＋浓度为1 mg·L-1（Cd1）条件下.而Cu1000处理下,Cd2＋的浓度对Cu2＋解吸量的影响较小.Cd2＋吸附量随柠檬酸含量的增加无明显变化,但随Cu2＋浓度的增加下降明显,其中无Cu2＋处理Cd2＋吸附量极显著地高于Cu600和Cu1000处理,而Cu600和Cu1000处理间差异不显著,且土壤对Cd2＋的吸附随镉添加量增加而增加;Cd2＋的解吸量随柠檬酸含量的增加先增大后保持稳定,在柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1时达到最大,Cu600处理的Cd2＋的解吸量显著地高于Cu1000处理.     

生物炭对土壤中阿特拉津吸附特征的影响

为探究生物炭对土壤中阿特拉津的吸附特征及影响因素,采用批处理实验研究了灭菌(T1)、5%秸秆生物炭+灭菌(T2)、未灭菌(T3)和5%秸秆生物炭+未灭菌(T4)条件下对土壤中阿特拉津吸附特征及土壤理化性质的影响.结果表明,在最初0—12 h内,不同处理下阿特拉津吸附量均随时间的延长而快速增加,而在12—96 h内增加较为缓慢并逐渐趋于平衡.在96 h时,T2和T4处理下阿特拉津最大吸附量分别达到46.22 mg·kg^-1和46.43 mg·kg^-1,而未添加生物炭的T1和T3处理则有所降低,分别为44.20 mg·kg^-1和43.09 mg·kg^-1.准二级动力学模型更好地拟合不同处理下土壤对阿特拉津吸附特征,T2和T4处理下吸附速率常数K分别为0.257 kg·mg^-1·h^-1和0.339 kg·mg^-1·h^-1,显著高于未添加生物炭处理的T1和T3处理(K分别为-0.083 kg·mg^-1·h^-1和-0.261 kg·mg^-1·h^-1).内扩散模型显示添加生物炭后,土壤对阿特拉津的吸附是一个由边界扩散、内部孔隙扩散等多因素控制的复杂化学过程.添加生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量,其中土壤有机碳含量与阿特拉津最大吸附量之间存在显著的正相关关系(P<0.05).由此可见,添加生物炭可以提高土壤对阿特拉津的固持能力,减少其淋溶迁移风险,从而达到修复阿特拉津污染土壤的目的.     

溶解性有机物对土壤中重金属环境行为的影响

为揭示在溶解性有机物（DOM）作用下土壤中重金属的吸附和迁移规律并确定迁移数学模型,通过不同条件下的等温吸附实验和土柱淋滤实验,研究了溶解性有机物对重金属Cu,Cd,Pb,Zn在褐土中吸附和迁移行为的影响。结果表明DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;随着pH的改变,25℃下Cu在土壤中的吸附高于15℃和35℃条件下。DOM质量浓度越高,Cd、Zn溶出的促进效果越明显,Cu、Pb则恰好相反。DOM对土壤中Cd、Zn的垂直迁移起着促进作用,而对Cu、Pb迁移起着一定的抑制作用;DOM对土壤重金属的平均迁移量随时间的延长而减少。此迁移模型能够定量计算并预测重金属质量浓度的时空分布。     

Ⅱ.尾矿砂对重金属的吸附作用

本文研究了尾矿砂颗粒对Cu,pb,Cd三种重金属离子的吸附作用,以及各种环境条件因素对颗粒表面吸附作用的影响。实验结果表明,细微尾矿砂颗粒对溶液中的重金属离子具有较强烈的吸附作用,并且强烈地依赖于溶液的pH。根据表面络合反应,对尾矿砂颗粒表面基团可能参与的表面络合反应和吸附的重金属形态进行了讨论,并应用简化络合反应模式,求取了尾矿砂颗粒与Cu,Pb,Cd的表面络合形成的条件稳定常数pK_(ad)。     

A simulation model for Japanese sardine (Sardinops melanostictus) migrations in the western North Pacific

A two-dimensional individual-based model coupled with fish bioenergetics was developed to simulate migration and growth of Japanese sardine (Sardinops melanostictus) in the western North Pacific. In the model, fish movement is controlled by feeding and spawning migrations with passive transport by simulated ocean current. Feeding migration was assumed to be governed by search for local optimal habitats, which is estimated by the spatial distribution of net growth rate of a sardine bioenergetics model. The forage density is one of the most important factors which determines the geographical distributions of Japanese sardine during their feeding migrations. Spawning migration was modeled by an artificial neural network (ANN) with an input layer composed of five neurons that receive environmental information (surface temperature, temperature change experienced, current speed, day length and distance from land). Once the weight of the ANN was determined, the fish movement was solved by combining with the feeding migration model. To obtain the weights of the ANN, three experiments were conducted in which (1) the ANN was trained with back propagation (BP) method with optimum training data, (2) genetic algorithm (GA) was used to adjust the weights and (3) the weights of the ANN were decided by the GA with BP, respectively. BP is a supervised learning technique for training ANNs. GA is a search technique used in computing to find approximate solutions, such as optimization of parameters. Condition factor of sardine in the model is used as a factor of optimization in the GA works. The methods using only BP or GA did not work to search the appropriate weights in the ANN for spawning migration. In the third method, which is a combined approach of GA with BP, the model reproduced the most realistic spawning migration of Japanese sardine. The changes in temperature and day length are important factors for the orientation cues of Japanese sardine according to the sensitivity analysis of the weights of the ANN.     

重金属-柠檬酸-针铁矿三元体系的表面络合模型研究

根际环境产生的柠檬酸等小分子有机酸可能影响重金属的溶出效应.本文研究了4种重金属Cd、Pb、Cu、Ni及柠檬酸在针铁矿表面的三元体系吸附行为,结果发现柠檬酸促进了4种重金属酸性条件下在针铁矿表面的吸附量,而Cu、Ni促进了柠檬酸碱性条件下的吸附.结合红外光谱图发现,重金属-柠檬酸-针铁矿主要存在以下2种三元体系形态,即以柠檬酸为"桥键"的≡Fe2CitMe形态和以重金属为"桥键"的(≡FeOH)2MeCit形态.采用电荷分配-多位点表面配合(CD-MUSIC)模型成功预测了的三元体系重金属及柠檬酸在针铁矿表面的吸附行为,模型结果发现柠檬酸的存在显著改变了重金属的吸附形态,其中≡Fe2CitMe为Cd、Pb、Ni三元体系中酸性条件下的主要形态,(≡FeOH)2CuCit为Cu的主要形态.研究补充完善了根际环境的土壤形态模型数据库,为预测重金属的溶出及生物有效性的模型研究提供了基础数据.     

溶液中多种金属离子共存对毛木耳生物吸附能力的影响

用毛木耳(Auricularia polytricha)菌丝体的死细胞作为生物吸附剂吸附溶液中的Cd 2+、Cu 2+和Pb 2+.用原子吸收分光光度计测定吸附前后溶液金属离子的变化,研究了溶液中两种离子共存对毛木耳吸附能力的影响.结果表明:溶液中Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cd2+的吸附,是负向干扰;Cd2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Cu2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cu2+的吸附,是负向干扰;Cd2+对Cu2+的影响作用不如Cu2+对Cd2+的影响明显.实验结果为毛木耳作为重金属污染废水的处理材料提供理论依据.     

共存阴阳离子对针铁矿表面磷固存机制的影响研究

磷素(P)兼具重要养分元素的利和潜在面源污染的弊,其在土壤环境中的固存行为及其迁移转化过程受到广泛关注.该研究选取黄、红壤中典型矿物(针铁矿、赤铁矿及高岭石)为模式矿物,在排除pH干扰的条件下,开展了共存阴(As(V))阳(Cd(II))离子对矿物表面P(V)固存机制的影响研究.结果表明:P(V)在不同矿物表面的吸附效...     

花生壳吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋、Cd^2＋、Ni^2＋的动力学和热力学研究

以花生壳为生物吸附剂,通过序批式实验研究了吸附剂投量、吸附时间、金属离子初始质量浓度、吸附温度对吸附金属离子的影响,探讨了花生壳吸附的动力学及热力学特性。结果表明,准二级动力学方程能很好地描述花生壳对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋、Cd^2＋、Ni^2＋的吸附过程。Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述花生壳对5种重金属离子的等温吸附过程,而Langmuir模型拟合的线性更好。Pb2＋、Cu2＋、Cr3＋、Cd2＋、Ni2＋5种金属离子的最大吸附量分别是32.25、7.09、3.82、2.95、2.22 mg.g-1,花生壳可用于处理低质量浓度多种重金属混合的废水。热力学研究表明,花生壳对5种金属离子的吸附具有自发、吸热和熵增的特性。     

Polypropylene microplastics alter the cadmium adsorption capacity on different soil solid fractions

• PP-MPs reduced the adsorption capacity of the bulk soil for Cd in aqueous medium. • The responses of the POM, OMC and mineral fractions to PP-MPs were different. • PP-MPs reduced the adsorption of POM and OMC fractions to Cd. • PP-MPs increased the adsorption of mineral fraction to Cd. • Effect of MPs on soil may be controlled by proportion of POM, OMC and mineral fractions. Microplastics (MPs) are widely present in a variety of environmental media and have attracted more and more attention worldwide. However, the effect of MPs on the the interaction between heavy metals and soil, especially in soil fraction level, is not well understood. In this study, batch experiments were performed to investigate the adsorption characteristics of Cd in bulk soil and three soil fractions (i.e. particulate organic matter (POM), organic-mineral compounds (OMC), and mineral) with or without polypropylene (PP) MPs. The results showed that the addition of PP-MPs reduced the Cd adsorption capacity of the bulk soil in aqueous solution, and the effects varied with PP-MPs dose and aging degree. Whereas, the responses of the three fractions to PP-MPs were different. In presence of PP-MPs, the POM and OMC fractions showed negative adsorption effects, while the mineral fraction showed positive adsorption. For the bulk soil, POM and OMC fractions, the adsorption isotherm fitted to the Langmuir model better than the Freundlich model, whereas, the Freundlich isotherm model is more fitted for the mineral fraction. Combined with the comprehensive analysis of the partitioning coefficients, XRD and FTIR results, it was found that OMC fraction extremely likely play a leading role in the bulk soil adsorption of Cd in this study. Overall, the effect of MPs on adsorption capacity of the bulk soil for Cd may be determined by the proportion of POM, OMC, and mineral fractions in the soil, but further confirmation is needed.     

吸附反应时间对除草剂阿特拉津吸附行为的影响

采用批量动态实验方法,对潮土中阿特拉津吸附特征随吸附反应时间变化进行了研究。结果表明,土壤吸附的阿特拉津量随反应时间的变化符合双曲线函数关系。在50μg·L-1～2000μg·L-1浓度系列下,在48h内,土壤颗粒对阿特拉津的吸附属于快反应,土壤吸附的阿特拉津量随吸附反应时间呈指数上升,为吸附实验结束(168h)时土壤吸附阿特拉津总量的58%到90%。当吸附反应时间超过48h后,随反应时间增加,土壤吸附阿特拉津量差异变化不显著。阿特拉津在潮土颗粒和土壤溶液中的相分配可用Freundlich方程描述。吸附容量因子Kf与吸附反应时间之间有极显著的线性正关系(r2=0.9063**,p<0.0001)。无量纲的非线性因子n与吸附反应时间之间也具有显著的线性负关系(r2=0.5666*,p=0.0192)。