黑碳对土壤和沉积物中菲的吸附解吸行为及生物可利用性的影响

利用淡水单孔蚓Monopylephorus limosus的生物富集实验,研究了黑碳对土壤和沉积物中多环芳烃类有机化合物菲生物可利用性的影响,同时研究了黑碳对菲吸附和解吸行为的影响,并用"双元平衡解吸(DED)模型"对解吸行为进行了预测.结果表明,土壤和沉积物中黑碳的存在直接导致了菲在颤蚓体内的生物累积因子(BSAF)的降低,其原因在于菲在黑碳沉积物样品中的不可逆吸附程度的显著增强.研究发现,土壤和沉积物中菲的生物可利用性与土壤和沉积物中菲的吸附相浓度无关而与孔隙水浓度密切相关.     

壬基酚在海河沉积物中的耗氧和厌氧降解

研究了壬基酚（NP）在海河沉积物中的降解.结果表明,NP在沉积物的耗氧降解分为快速和慢速降解阶段,半衰期分别为3.20-9.87d和21.66-385.11d.NP在沉积物中的厌氧降解缓慢,降解半衰期为160.65-203.88d.加入电子受体NaNO3和Na2SO4促进了NP的厌氧降解,并且NaNO3促进作用较大.当沉积物中NP降低到一定浓度以后就很难继续降解,说明沉积物中一些活性吸附点位对NP的锁定作用降低了其生物有效性.盐度不利于NP的耗氧和厌氧降解.     

两种海源可溶性有机物对汞在沉积物中吸附特性的影响

选取两种常见的近海滩涂养殖海产品菲律宾蛤仔和海带,分别制备了两种海源性生物的可溶性有机物(DOMc和DOMk),研究了海源性DOM影响下汞在胶州湾两种沉积物样品中的吸附解吸特征.结果表明,Elovich方程能够很好拟合不同DOM处理下汞在沉积物中的动力学过程,其次为双常数方程.添加两种海源性DOM均显著提高了汞在沉积物样品中的吸附速率,其中DOMc促进作用最为显著.Langmuir和Freundlich方程均能很好描述汞的等温吸附过程;与对照处理相比,DOMc使两个沉积物样品对汞的最大吸附量分别增加了70.1%和80.9%,DOMk则分别提高了12.4%和10.2%;海源性DOM抑制了沉积物中汞的释放,其中DOMc的抑制作用最强.添加DOM没有改变汞的吸附量随p H的变化趋势,但在相同p H条件下,DOM仍然明显促进了汞在沉积物中的吸附.研究结果显示,近海水产养殖产生的DOM可通过增加沉积物对汞的吸附而降低其生物有效性,而这却在一定程度上抑制了海湾水体中汞的对外交换,从而增加水体汞污染的风险.     

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。     

沉积物中有机污染物的生物可利用性的化学测量方法

准确测定疏水性有机污染物(HOCs)的生物可利用性对于评估沉积物生态毒性风险,实施沉积物污染修复极其重要.在研究生物可利用性的理论机制的同时,不少工作也从实践上探索测定生物可利用性的快速有效方法.传统的沉积物生态风险评估,常常运用沉积物中HOCs的有机碳标准化浓度来表征该污染物在生物体内的蓄积量及其对生物体     

环境因子对海州湾表层沉积物中氨氮吸附-解吸的影响

沉积物中的有机质在微生物作用下矿化,产生大量氨氮,大部分氨氮会被沉积物颗粒吸附,影响氮在沉积物中的硝化、反硝化以及厌氧氨氧化等作用,因此,沉积物对氨氮的吸附-解吸作用是影响沉积物中氮循环的一个重要过程。海湾具有水动力作用强烈,扰动和盐度等物理化学条件复杂多变的特点,研究环境条件变化对沉积物中氨氮吸附-解吸的影响有助于揭示其对沉积物-水界面氮营养盐交换的影响机制。因此,以海州湾表层沉积物样品进行室内模拟实验,通过吸附-解吸动力学和热力学实验,研究扰动大小、粒度分布和盐度等环境因子对氨氮吸附-解吸的影响。结果表明,吸附和解吸是一个复合动力学过程,主要在30 min内完成,30 min以后逐渐达到动力学平衡状态;准二级吸附动力学方程和修正的Elovich模型对沉积物吸附氨氮的模拟效果较好,一级反应动力学方程可以较好地描述沉积物对氨氮的解吸动力学过程。热力学模型的拟合结果显示沉积物对氨氮的吸附符合Henry模型,描述解吸过程的最优模型是Langmuir模型。一定范围内振荡频率的增加、粒径的减小、盐度的降低都会提高沉积物对氨氮的吸附能力;一定范围内振荡频率的增加、粒度的增大、盐度的升高都会增强沉积物对氨氮的解吸量。该研究可为进一步认识和理解环境因子变化对氨氮吸附-解吸的影响及机制提供理论依据。     

水体/沉积物中蒽的生物降解

对水体/沉积物中蒽的降解情况进行了研究,结果表明,往天然水体中添加沉积物对蒽的生物降解有较明显的促进作用,沉积物能够吸附一定量的蒽,从而抑制其自然挥发,体系中沉积物含量为15g·l-1时,吸附效果最为明显,在蒽初始浓度为10mg·l-1的情况下,5d后残留率达100.00%,沉积物本身存在的土著微生物对蒽有一定的降解能力,沉积物含量为15g·l-1时,5d后蒽降解率最高,为49.29%,往15g·l-1沉积物中接种蒽高效降解菌烟曲霉A10后,蒽降解率达88.92%,表明往污染环境中外加微生物能够明显改善污染物的降解情况.     

氢氧化镧改良沉积物对水中磷的吸附特征

考察了氢氧化镧改良沉积物对水中磷酸盐的吸附特征,并考察了被改良沉积物所吸附磷酸盐的形态分布特征.结果发现,氢氧化镧改良沉积物对水中低浓度磷酸盐的吸附可以采用线性模型进行描述,而对高浓度磷酸盐的吸附则适合采用Langmuir模型进行描述.准二级动力学比准一级动力学模型更适合用于拟合改良沉积物对水中磷酸盐的吸附动力学过程,膜扩散和颗粒内扩散共同控制了缓慢吸附阶段的速率.强碱性条件不利于改良沉积物对水中磷酸盐的吸附.溶液共存的Cl~-、SO_4~(2-)、HCO~3~-、Na~+、K~+和Mg~(2+)对改良沉积物吸附水中磷酸盐的影响较小,而溶液共存的Ca~(2+)会促进改良沉积物对水中磷酸盐的吸附.改良沉积物对水中磷酸盐的吸附能力明显强于未改良沉积物.改良沉积物的最大磷酸盐单位吸附量明显高于未改良沉积物,并且改良沉积物的最大单位吸附量随着氢氧化镧添加量的增加而增加.改良沉积物的初始吸附速率随着氢氧化镧添加量的增加也随之增加.改良沉积物的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0)明显低于未改良沉积物.被改良沉积物所吸附的磷酸盐中大部分(84%)以较为稳定的NaOH-rP和HCl-P形态存在,仅仅只有16%左右会以容易释放的NH_4Cl-P和BD-P形态存在.以上结果显示,添加氢氧化镧不仅可以增强沉积物对水中磷酸盐的吸附能力,而且可以降低沉积物中磷的释放风险,氢氧化镧是一种有希望的可以用于沉积物内源磷释放的改良剂.     

黄河上中游水体沉积物对磷酸盐的吸附/释放行为

研究了黄河上中游8个沉积物磷酸盐的吸附/释放动力学,比较了不同沉积物吸附磷的差别,分析了沉积物磷形态对磷吸附特征的影响.结果表明,沉积物对磷酸盐的吸附与释放均主要在前8 h内完成,在前0.5 h内对磷的吸附和释放速率均最快,在24 h内吸附基本达到平衡;沉积物对磷的等温吸附曲线既符合线性方程和Freundlich模型,同时也较好地符合Langmuir模型.据Langmuir模型计算得出沉积物对磷的最大吸附容量为0.095～0.272 mg·g-1,且最大吸附容量与沉积物总磷、可交换态磷和有机质含量呈显著正相关;沉积物在相应的上覆水中对磷酸盐的吸附过程存在一个吸附/解吸平衡点,对应的吸附/解吸平衡质量浓度为0.009～0.031 mg·L-1,均大于相应上覆水体中磷浓度,说明沉积物有向上覆水释磷的趋势.     

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.     

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

两相分配生物反应器治理高浓度有机污染研究进展

高浓度有机污染物难以进行生物降解的主要原因之一是其会对微生物产生较大毒害作用而抑制微生物生长以及降解过程,而两相分配生物反应器(Two-phase partitioning bioreactor,TPPB)可以有效解决污染物毒性的问题,因而在高浓度有机污染治理中具有较大的应用潜力.本文系统介绍了TPPB类型以及各自的工作原理,即TPPB通过非水相的引入可以溶解系统内大部分有机污染物,减少水相中污染物的浓度,降低其对微生物的毒性,并通过微生物的代谢活动实现污染物的降解,随着降解过程的进行污染物在两相间的分配平衡不断被打破,污染物又不断从非水相进入到水相之中,使得微生物的降解过程持续进行.同时分析了反应过程中的各种影响因素,如传质速率、微生物影响等,进而阐述了该技术在水体、土壤、大气污染治理中的应用,最后根据目前的研究进展,对TPPB技术的工程应用前景进行了展望.     

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.     

土壤和沉积物中疏水性有机污染物的锁定及其环境效应

大量研究表明,吸附到土壤和沉积物中的疏水性有机物只有部分能够较容易地解吸出来,而残留的部分很难解吸.这种现象常被称为"解吸滞后","不可逆吸附",或者"锁定".锁定会导致受污染土壤和沉积物修复效率的降低;但与此同时,锁定也会降低受污染土壤和沉积物的环境风险.本文综述了土壤和沉积物中疏水性有机污染物锁定的典型热力学和动力...     

噻呋酰胺在土壤中的降解、吸附-解吸及移动特性研究

研究噻呋酰胺在土壤中的降解、吸附-解吸及移动特性,有利于评价噻呋酰胺在土壤环境中的持效性,可为其安全使用及对水资源的风险性评价提供理论依据。采用室内模拟方法研究了不同土壤类型、土壤含水量、土壤微生物和有机质含量对噻呋酰胺在土壤中降解的影响以及噻呋酰胺在土壤中的吸附、解吸及移动特性。结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于易降解,噻呋酰胺在南京黄棕壤、东北黑土、江西红壤中的降解半衰期分别为9.4、17.8、20.1 d。随着土壤湿度增加,噻呋酰胺的降解速率加快,当土壤湿度为饱和含水量80%时,微生物生长将受到抑制,降解速率减慢。土壤中微生物和有机质能加快噻呋酰胺降解,在微生物和有机质存在的条件下噻呋酰胺降解速率分别提高2.7倍和17.2倍。噻呋酰胺在3种土壤中的吸附能力为东北黑土南京黄棕壤江西红壤,吸附能力越强,解吸附能力越弱;土壤有机质含量、阳离子代换量和粘粒含量与吸附系数具有良好的相关性。噻呋酰胺在土壤中的吸附自由能在-22.70~-21.30 k J·mol-1之间,属于物理吸附。薄层层析研究表明,噻呋酰胺在江西红壤、南京黄棕壤、东北黑土中的Rf值分别为0.234、0.233、0.224,均属于不易移动。土柱淋溶试验结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于难淋溶,不易通过淋溶作用对地下水造成污染。     

2,4,6-三氯酚在模型水生生态系统中的归宿

测定了模型水生生态系统水、底泥中2.4,6-三氯酚(TCP)浓度随时间的变化值,以及TCP从水中挥发、光解、底泥吸附、解吸、微生物降解的速率常数.假设水中TCP的迁移和转化遵循—级速率过程,水中物质平衡能通过数学等式来描述,显示出室系统教学模型能粗略预测模型水生生态系统中TCP浓度随时间的变化.最后,应用该模型预测了排放到天津室外兼性塘中TCP的迁移、归宿,发现15d后出口水中TCP浓度已降低到入口水中浓度的10%     

Fenton氧化处理对土壤中芘的生物可利用性的影响

研究发现蚯蚓吸收土壤中污染物芘的速率很快,10 d后蚯蚓体内富集污染物浓度基本达到稳定态;土壤中的有机质是影响污染物迁移的重要因素,土壤有机质的含量越高对芘滞留(吸附)能力越强,蚯蚓富集芘的量越低,蚯蚓富集到体内污染物的浓度越低.这也说明土壤对污染物的吸附/解吸行为决定了土壤中污染物的生态风险;氧化处理降低了土壤中的有机质含量,改变土壤有机质的组成,氧化处理也降低了土壤中被吸附污染物芘对蚯蚓的生物有效性.     

通讯

沉积物中有机污染物的生物可利用性的化学测量方法 准确测定疏水性有机污染物（HOCs）的生物可利用性对于评估沉积物生态毒性风险,实施沉积物污染修复极其重要．在研究生物可利用性的理论机制的同时,不少工作也从实践上探索测定生物可利用性的快速有效方法．传统的沉积物生态风险评估,常常运用沉积物中HOCs的有机碳标准化浓度来表征该...     

单壁碳纳米管对Arthrobacter sp.W1生长及苯酚降解功能的影响

单壁碳纳米管(SWCNTs)对大肠杆菌等模式菌株的生长抑制作用明显,为了解SWCNTs对具有环境功能的菌株的作用,以苯酚降解菌Arthrobacter sp.W1为对象,考察不同浓度SWCNTs下菌株W1的生长曲线和苯酚降解曲线,并通过扫描电镜观察、细胞凋亡检测、DNA泄漏量分析和活性氧产量分析考察作用机制.结果表明,特定浓度范围的SWCNTs(0.5-5.0 mg/L)会加快W1的苯酚降解速率,且1.5-2.0 mg/L SWCNTs不抑制W1的生长.SWCNTs在溶液中形成团簇并吸附W1细胞,且对W1产生以物理穿刺为主的毒性作用,但在特定浓度范围的SWCNTs条件下,SWCNTs-菌株-苯酚体系增加了菌体与苯酚的接触机会,从而对W1生长和苯酚降解产生明显的促进作用.本研究结果可为进一步揭示SWCNTs的环境微生物效应提供理论依据.     

磷对褐土中锌镉次级吸附和解吸影响

通过吸附和解吸试验,研究了不同磷吸附量石灰性褐土对锌镉次级吸附和解吸的影响。结果表明,次级吸附锌和镉对不同吸附量磷土壤的磷解吸量随磷吸附量的增加而增加,而磷解吸量随次级吸附后锌、镉浓度的增加而降低,即随锌镉添加量的增加,磷的有效性有所降低。土壤对锌的次级吸附量和吸附率随磷吸附量的增加先降低后升高,并随添加镉浓度的增加而降低,解吸量和解吸率随磷吸附量的增加而增加,说明在正常施磷范围内,增加磷的施用量能提高土壤中锌的有效性,同时,土壤对高浓度锌的次级吸附率小于低浓度锌的次级吸附率,而土壤对高浓度锌的解吸量和解吸率要远大于对浓度锌的解吸量和解吸率;土壤对镉的次级吸附量、吸附率和解吸量、解吸率都随着磷吸附量的增加而增加,且吸附量随添加镉的量增加而增加,但镉次级吸附量和吸附率随添加锌浓度的增加而减小,解吸量和解吸率却增大,说明在磷吸附量相同的条件下,添加锌促进了镉的有效性。