氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响

在水-土环境中,单一物质引起的污染很少,绝大多数污染是多种污染物质共存所造成的.利用碘量法测定溶解氧,研究了氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响.结果显示,氨氮浓度在4.0 mg·L^-1时,对轮叶黑藻有较强的胁迫作用,表现为光合作用的产氧量与呼吸作用的耗氧量均下降,而此浓度对穗花狐尾藻没有表现出胁迫作用;当镉处理浓度为0.2 mg·L^-1时,镉对2种沉水植物都表现出明显的胁迫效应,且对轮叶黑藻的胁迫作用更强;当镉与氨氮复合作用时,对轮叶黑藻产生联合毒害作用,但对穗花狐尾藻毒害作用较轻,可能原因是穗花狐尾藻所含的粗纤维比轮叶黑藻少,细胞壁上能结合重金属的位点较少,所以吸附的镉相应减少,毒性较小.实验结果表明在进行湖泊水生植物修复时,相对于轮叶黑藻,穗花狐尾藻更适合作为生态恢复的先锋物种.     

不同炭基两性黏土对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探究不同炭基两性黏土材料对紫色土吸附Cu²⁺的影响,将0%、50%和100% CEC十二烷基二甲基甜菜碱（两性）修饰膨润土分别负载于旱生和水生空心莲子草生物炭上制得炭基两性黏土,然后将其以1%和2%（质量比）添加到紫色土中形成供试研究土样。批量处理法研究pH、离子强度和温度处理对各供试土样吸附Cu²⁺的影响,并分析最适环境条件下土样对Cu²⁺的等温吸附和热力学特征。结果表明：（1）pH在2~5范围内,各供试土样对Cu²⁺的吸附量均与pH呈正相关关系。随着离子强度的增大,供试土样对Cu²⁺的吸附量均先增加后减少,以0.1 mg/L最高。10℃~40℃范围内,土样对Cu²⁺的吸附均表现为增温正效应。（2）在pH=5,离子强度0.1 mg/L和40℃条件下,土样对Cu²⁺的吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量（q_m）保持在160.79~247.12 mmol/kg之间。添加1%和2%炭基两性黏土后土样q_m分别为紫色土的1.35~1.74倍和1.57~2.02倍。选择旱生炭基两性黏土和2%材料添加比例下土样对Cu²⁺的吸附量较大。（3）热力学参数结果显示各供试土样对Cu²⁺的吸附是自发、吸热和熵增的反应过程。     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

pH对穗花狐尾藻吸附重金属镉的影响

运用沉水植物修复水体中低浓度重金属污染,研究不同pH条件下,沉水植物——穗花狐尾藻鲜样对重金属镉的吸附特征. 结果表明,pH对吸附结果影响较大,且在适宜的范围内,等温吸附均可用线性Langmuir模型和拓展Langmuir模型来描述. 当初始pH为3.0～7.0时,Langmuir模型的相关系数(R2)均可达0.954 7(n21)以上,但当初始pH为2.0时,穗花狐尾藻对重金属镉的吸附不符合Langmuir模型.当初始pH为3.0～6.0,初始ρ(镉)(即C₀)为16～72 mg/L时,分别有38%的Langmuir模型计算值,75%的拓展Langmuir模型计算值与实测值偏差小于10%,这表明穗花狐尾藻吸附重金属镉时,拓展Langmuir模型比Langmuir模型有更好的拟合效果. 总体来说,穗花狐尾藻对镉的吸附,最适宜的初始pH为5.0.      

北京市典型土著沉水植物对水体中硝酸盐和正磷酸盐的耐受性研究

以北京市3种典型土著沉水植物轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻为研究对象,构建模拟水生生态系统,研究3种沉水植物对水体中NO₃^-和PO₄^3-的耐受性并确定其耐受范围.同时,对植物体内过氧化氢酶、丙二醛、叶绿素和蛋白质4种指标进行检测.结果表明,轮叶黑藻对NO₃^-具有较强的耐受性,耐受浓度可达8 mg·L^-1,金鱼藻和狐尾藻次之,耐受浓度为3~5 mg·L^-1;狐尾藻对PO₄^3-的耐受性最差,耐受浓度约为0.2 mg·L^-1,轮叶黑藻和金鱼藻的耐受性相当,当PO₄^3-浓度达到0.4 mg·L^-1时开始出现显著胁迫.因此,在本研究的实验条件下,当水体NO₃^-浓度<5 mg·L^-1、PO₄^3-浓度<0.2 mg·L^-1时,建议3种沉水植物同时种植;当NO₃^-浓度>5 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻;当PO₄^3-浓度为0.2~0.4 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻和金鱼藻.研究结果可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其沉水植物群落的构建提供一定的理论指导.     

不同磷质量浓度对穗花狐尾藻和轮叶黑藻生长的影响

实验研究了不同质量浓度(0.02、0.1、0.2、0.4、0.8 mg·L-1)磷对穗花狐尾藻和轮叶黑藻生长状况的影响.结果显示,当磷质量浓度为0.2 mg·L-1时,是轮叶黑藻适宜生长的磷质量浓度,表现为分枝数、株高和根长均显著增加且达到最大,而穗花狐尾藻的适宜生长磷质量浓度为0.4 mg·L-1.两种沉水植物株高和根长增加量在磷质量浓度小于0.2 mg·L-1时,表现为轮叶黑藻大于穗花狐尾藻;当磷质量浓度大于0.4mg·L-1时,表现为穗花狐尾藻大于轮叶黑藻.实验结果表明,穗花狐尾藻比轮叶黑藻更能耐受高质量浓度的磷,并且两种沉水植物适宜生长的磷质量浓度都高于目前富营养化湖泊水体中的磷质量浓度,也远高于湖泊富营养化的磷质量浓度标准(0.02 mg·L-1).因此,单纯的磷质量浓度并不是富营养化水体中沉水植物退化消亡的直接原因.     

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

有机改性蒙脱土对萘的吸附机制和影响因子

我国场地土壤中多环芳烃（PAHs）污染或PAHs-重金属复合污染是常见的污染类型,对公众健康与环境构成巨大威胁.本研究利用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）技术和批量吸附实验,探究实验室制备的2种有机改性黏土对萘的吸附机制,以及萘与Cu²⁺共存时黏土颗粒吸附情况.结果表明,25℃时,十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土（CTAB-SMF）的吸附等温线符合Freundlich模型（R²>0.92,n>1）,说明其对萘的吸附位点具有多样性,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的13.4倍;3-巯基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土（TMSP-SMF）的吸附等温线符合Langmuir模型（R²>0.96）,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的1.14倍.说明2种有机改性黏土对萘的吸附效果优于SMF颗粒.3种黏土颗粒对萘的吸附焓在-30~-10 kJ ·mol^-1之间,均为自发物理吸附.溶液离子强度升高抑制了SMF吸附萘,但对改性黏土吸附萘无显著影响.萘平衡浓度较低（c_e=0.1 mmol ·L^-1）时,Cu²⁺的存在使TMSP-SMF对萘的吸附效果增加了3倍;同时萘能促进2种改性黏土对Cu²⁺的吸附.本研究通过原位在线QCM-D检测了黏土对萘的吸附机制,结果与批量吸附实验结果一致：CTAB-SMF对萘的吸附位点主要为黏土层间的改性剂基团,TMSP-SMF则位于黏土颗粒表面的改性剂基团.本项研究结果显示,QCM-D技术是一种有效的原位在线表征黏土膜吸附有机污染物的方法,2种有机改性的黏土颗粒可作为应用于PAHs或PAHs-重金属复合污染场地的修复材料.     

桑沟湾养殖水域表层沉积物对磷酸盐的吸附特征

在室内模拟扰动条件下,研究了桑沟湾养殖水域表层沉积物对磷酸盐的吸附动力学及其吸附等温线,探讨了磷酸盐的吸附-解吸平衡质量浓度以及沉积物的源汇角色.结果表明,沉积物对磷酸盐的吸附主要发生在0～0.5 h,吸附平衡时间约为6 h,吸附动力学方程符合修正的Elovich模型,回归方程为： Q =85.536+35.512 ln t （r²=0.960 2）;低浓度条件下沉积物对磷酸盐的吸附等温线呈线性,线性方程为： Q =265.04 c _e-7.46（ Ｒ ²=0.965）,高浓度条件下沉积物对磷酸盐的吸附等温线符合Langmuir模型（ Ｒ ²=0.989）;沉积物中本底吸附态磷为7.46 μg/g,对磷的最大吸附量 Ｑ _max为769.23 μg/g;沉积物对磷酸盐的吸附-解吸平衡质量浓度EPC₀为0.028 mg/L,结合该区域水体磷酸盐含量情况,初步推断该区域的沉积物大多数时间充当的是磷源的角色.     

NaHCO3活化荞麦皮生物炭对碘帕醇的吸附

采用NaHCO₃活化荞麦皮生物炭,优化得到生物炭0.25N-BC[m（NaHCO₃）：m（荞麦皮）=0.25：1],通过SEM、BET、XRD、Raman、FTIR和XPS等方法进行表征,分析NaHCO₃对生物炭理化性质的影响,探究其对非离子型碘代X射线造影剂碘帕醇（IPM）的吸附性能和机制.结果表明,与荞麦皮生物炭相比（BC）,NaHCO₃活化生物炭的结构缺陷程度更高（比表面积和孔体积分别由480.40 m²·g^-1和0.29 cm³·g^-1增至572.83 m²·g^-1和0.40 cm³·g^-1,I_D/I_G是BC的1.22倍）,表面含碳和含氧官能团数量发生显著变化,极性增强[（N+O）/C由0.15增至0.24],能够有效吸附IPM,0.25N-BC对IPM最大吸附量达到74.94 mg·g^-1,是BC （7.88 mg·g^-1）的9.51倍.拟二级吸附动力学和Langmuir、Freundlich等温线模型可很好地拟合0.25N-BC对IPM的吸附,吸附过程主要以化学吸附和单层、非均质多层吸附为主;孔隙填充、氢键、π—π和n—π相互作用是0.25N-BC吸附IPM的主要机制.对比不同碱[KOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃和Ca （HCO₃）₂]活化荞麦皮生物炭对IPM的吸附,0.25N-BC吸附效率高,达到吸附平衡时间短,能有效去除实际水体（二沉池出水和湖水）中IPM的残留,并具有良好的循环使用性能,吸附-解吸3次后对IPM的去除率仍保持在74.91%.研究表明NaHCO₃活化荞麦皮生物炭是一种绿色有效,可持续去除含碘有机物的优良吸附剂.     

黑藻吸附Cu2+机制研究

生物吸附法是一种经济有效的去除废水中有害重金属离子的方法.以黑藻(Hydrilla verticillata)干样为生物吸附材料,研究了黑藻对水体中Cu<'2+>等温吸附的基本特征,并通过测定吸附前后溶液离子浓度变化以及pH值、基团屏蔽对Cu<'2+>吸附的影响,结合红外光谱技术,从静电吸附作用、离子交换作用、基团作用...     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper(Ⅱ) from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper (Ⅱ) biosorption properties of M.spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper(Ⅱ) biosorption was fast and equilibrium was attaine1 within 35 min at initial copper(Ⅱ) concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper(Ⅱ) sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper(Ⅱ) from aqueous solutions.     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper（ Ⅱ ） from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper（ Ⅱ ） biosorption properties of M. spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper（ Ⅱ ） biosorption was fast and equilibrium was attained within 35 min at initial copper（ Ⅱ ） concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper（ Ⅱ ） sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper（ Ⅱ ） from aqueous solutions.     

金鱼藻对Cu2+的生物吸附特征

研究了沉水植物金鱼藻对Cu2 的吸附动力学及热力学特征.结果表明,金鱼藻对Cu2 的吸附在20min内达到平衡,吸附动力学的实验结果符合伪二级动力学方程,其相关系数达到0.9937,表明该吸附为多种反应同时作用的复杂过程.用Langmuir和Freundlich2种吸附等温式拟合吸附热力学的实验结果表明,以Langmuir模型拟合效果更好,相关系数为0.9977,其最大吸附量为7.79mg/g.在解吸实验中,各浓度组的解吸率均在1%以下,表明金鱼藻对Cu2 的吸持作用较强.     

阿维菌素发酵废菌丝体对Cu~(2+)吸附机制的研究

文章对阿维菌素发酵的废菌丝体对Cu2+进行吸附的机制进行了研究。结果表明,吸附过程可分为快速吸附和缓慢吸附至平衡两个阶段,第一阶段为被动吸附,5min接近平衡,第二阶段菌丝单位吸附量增加缓慢,反应时间相对较长。吸附过程能很好的用准二级动力学方程描述,相关系数达0.9998。采用Langmuir方程与Freudlich方程对数据拟合,Langmuir方程比Freudlich方程更好的描述对Cu2+吸附平衡行为,表现为单分子层吸附。在pH5.0下的相关系数为0.9771,得到的最大吸附量可达28.82mg/g。通过对吸附前后的红外光谱研究表明,本吸附质含有羟基(-OH)、氨基(-NH)2、酰胺基(-CONH)2、亚甲基(-CH2-)等基团。羟基、氨基、亚甲基吸收峰发生较大变化,推测其与金属离子发生了反应,酰胺基峰形变化较小,参与反应的基团较少。     

不同营养水平沉积物在不同pH下对磷酸盐的等温吸附特征

研究了不同营养水平沉积物在不同pH下对磷酸盐的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并分析比较了2种方法的适用性.结果表明:①不同营养水平沉积物对磷酸盐的吸附量在接近中性时最大,酸性和碱性条件下均下降,污染严重的沉积物对磷酸盐的吸附受pH影响较污染轻的大;②不同pH下,不同营养水平沉积物对磷酸盐的吸附等温线没有明显规律;③沉积物对磷酸盐的吸附行为采用线性和非线性拟合均存在不足,不能仅仅根据R2和X2的大小进行拟合方程的适用性比较;④为了获得更为真实可靠的拟合结果,可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种拟合方程,在对多个拟合结果比较的基础上确定更符合实验数据的拟合方程.      

脱硫石膏基羟基磷灰石对Cu2+吸附性能的研究

以燃煤电厂废弃物脱硫石膏(FGD)为主要原料,利用水热合成法制备羟基磷灰石(FGD-HA),利用XRD和SEM对FGD-HA的物相组成和微观形貌进行了分析和观察.通过静态吸附实验研究了吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学.结果表明,伪二级动力学模型相关系数为0.9998,是描述FGD-HA吸附Cu2+的最佳动力学模型,Cu2+在FGD-HA上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型(R2=0.9846),热力学表明此吸附是自发吸热的过程.利用响应面分析法对Cu2+的吸附条件进行优化,得出投加量3.11g/L、pH值4.96、温度22.09℃、Cu2+初始浓度24.75mg/L为最佳吸附条件,此条件下Cu2+去除率预测值为100%,相同条件下开展的验证实验结果为97.4%,与预测值相接近说明模型的选择是实际可行的.