芹菜根细胞壁对镉的吸附固定机制及其FTIR表征研究

对芹菜根细胞壁Cd的吸附固定机制开展了相关研究.芹菜根细胞壁Cd吸附的动力学实验研究表明,根细胞壁经酯化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了42.6%,经氨基甲基化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了21.0%,经果胶酶改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了40.5%.同时,利用傅立叶红外光谱技术表征了芹菜根细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息.研究结果表明,Cd主要与细胞壁纤维素、半纤维素和木质素中的羧基官能团发生结合作用,同时,根细胞壁上的蛋白质和果胶质也参与了Cd的结合.     

海州香薷根细胞壁对铜的吸附固定机制研究

海州香薷是铜耐性植物,细胞壁是其吸收积累铜的重要场所.本文利用细胞壁化学改性结合吸附动力学试验和红外光谱学研究了海州香薷根细胞壁及其组分对Cu2+的吸附动力学特征,以及它们吸附固定Cu2+的功能基团.吸附动力学试验表明,海州香薷根细胞壁对Cu2+吸附300 min后,吸附量已接近饱和水平,达到最大吸附量的90%左右;500 min时达到吸附饱和,饱和吸附量为5.85 mg·g-1.当细胞壁进行化学改性后,如氨水处理细胞壁使果胶变成低酯化的酰胺类果胶或者去除细胞壁中的纤维素,根细胞壁对铜的吸附量会显著降低.果胶和纤维素分别吸附了19.85%和25.48%的Cu2+,是细胞壁吸附固定Cu2+的两大主要组分.红外光谱研究也表明,在海州香薷根细胞壁吸附Cu2+的过程中,羟基、羧基和氨基是Cu2+的主要结合位点.其中,果胶为Cu2+的结合提供了羟基官能团,纤维素和半纤维素为Cu2+的结合提供了羧基官能团,而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点.由此可见,根细胞壁及其各个组分对Cu2+具有较高的吸附固定能力,是海州香薷根系Cu耐性的重要机制.     

巯基化稻壳炭吸附废水中Zn(Ⅱ)试验研究

通过巯基乙酸改性稻壳炭去除废水中的Zn(Ⅱ),研究溶液的pH、反应温度和时间以及解吸对巯基化稻壳炭(RD350)吸附效果的影响,并对改性材料进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)分析。结果表明:通过化学改性向稻壳炭引入巯基,改性稻壳炭的表面变得更加光滑,孔隙增大,且表面功能基团—SH含量增加,有利于提高对Zn(Ⅱ)的吸附能力。RD350适用的pH范围较宽(6~8),25 ℃时在300 min达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,为吸热反应。通过阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程计算其活化能可知,吸附为活性化学吸附。由Langmuir吸附等温线方程计算可得,RD350对Zn(Ⅱ)的理论饱和吸附量为11.26 mg∕g,结合解吸可知该吸附剂对Zn(Ⅱ)的吸附有较好的固持性,具有一定的吸附效果。     

西辽河沉积物有机组分对磷的吸附影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机组分对磷的吸附影响.结果表明,西辽河沉积物对磷的饱和吸附量Гm值为953.64mg/kg.吸附分配系数K值为40.50;去除有机质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,碳标化饱和吸附量Гmoc值和吸附分配系数Koc值分别只能达到原样的12.07%和27.49%,说明有机质是影响磷在沉积物上吸附的主要因素;沉积物有机组分中的轻组有机质是一类橡胶态胶体,磷在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为77.13;沉积物有机组分中的重组有机质对磷的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为1225.63mg/kg;重组有机质是一类玻璃态胶体,磷在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对磷的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量为3546.69mg/kg.影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成沉积物疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

海水环境因子对聚乙烯微塑料吸附锌离子行为的影响研究

聚乙烯（PE）微塑料是一种新型海洋污染物,易与海水中的锌离子（Zn2+）吸附产生复合生态毒性,危害海洋生态系统。不同海水环境因子对PE微塑料吸附Zn2+行为的影响不同,本文探究了Zn2+浓度、微塑料的投加量、盐度和pH等对3种不同目数的PE微塑料吸附Zn2+行为的影响,并对其吸附动力学和热力学进行了讨论。结果表明,3种不同目数的PE微塑料对Zn2+的最佳吸附时间均为4 h;吸附能力为30目<100目<500目,最大平衡吸附量分别为1.428 mg/g、1.454 mg/g和1.498 mg/g;盐度（0～10）对吸附量的抑制率为7%;吸附量随pH的增加而增加,3种目数PE微塑料的最佳投加量均为0.1 g。Freundlich模型为最佳等温吸附方程,3种目数PE微塑料的拟合相关系数R2均大于0.982（p < 0.01）,说明存在多层化学吸附。准二级动力学方程为最佳吸附动力学方程,3种目数PE微塑料拟合相关系数 R2均大于0.991（p < 0.01）,表明该吸附过程主要为化学吸附。吸附热力学 ?G < 0, ?H > 0,说明PE微塑料对Zn 2+的吸附为自发吸热过程。     

模拟环境老化对PE微塑料吸附Zn(II)的影响

探讨了酸处理（1mol/L HCl）、碱处理（1mol/L NaOH）、氧化处理（30% H₂O₂）和高温-冻融处理（70℃和-22℃交替）4种老化方式对聚乙烯（PE）微塑料表面性质和Zn（II）吸附行为的影响.结果表明,4种老化方式均使PE微塑料表面出现大量的粗糙褶皱结构,但未改变表面化学结构.4种老化方式均导致PE微塑料Zn（II）吸附量的增加,其顺序为：碱处理 > 酸处理 > 氧化处理 > 高温-冻融处理 > 原样.PE微塑料吸附Zn（II）的动力学过程符合Lagrange准二级吸附动力学和W-M颗粒扩散模型,说明吸附过程是多个吸附阶段共同作用的结果,吸附等温线符合Langmuir和D-R模型,证实PE微塑料对Zn（II）的吸附属于物理吸附,老化使PE微塑料表面出现的大量褶皱是其Zn（II）吸附量增加的主要原因.     

改性木薯秸秆对磷酸根的吸附性能研究

研究以环氧氯丙烷、乙二胺、三乙胺对木薯秸秆化学改性制备的吸附剂对磷酸根的去除效果,考察了吸附剂投加量、溶液初始pH值、浓度、接触时间等对磷酸根吸附效果的影响。结果表明,改性木薯秸秆可以有效吸附磷酸根。改性木薯秸秆的投加量为4 g/L时,对磷酸根的去除率达到95%;吸附效果受溶液初始pH影响较大,去除率随pH的增大而不断增大,当pH为3.0~8.0范围时,改性木薯秸秆对磷酸根的吸附效果较好,去除率均为95%左右;改性木薯秸秆对磷酸根的吸附均符合Langmuir等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程,最大吸附量为2.58 mmol/g;改性木薯秸秆对磷酸根的吸附为快速吸附,30 min即可达到吸附平衡。二级动力学方程可以很好地反映该吸附过程,且平衡吸附量Qe的实验值与拟合值非常接近。颗粒内扩散是控制吸附速度的因素之一。     

侧孢芽孢杆菌对锌尾矿先锋植物富集Zn、Cd能力的影响

采用郴州柿竹园废弃锌尾矿库上生长的4种先锋植物(小蓬草、肾蕨、长芒草和小蓼)进行野外实验,分别测定了地上部位、地下部位及植物根系周围土壤中的Zn、Cd含量。结果表明：添加侧孢芽孢杆菌菌剂后,小蓬草对重金属Zn的富集系数以及转移系数大于Cd,而长芒草对重金属Cd的富集系数和转移系数大于Zn;肾蕨富集重金属Zn的能力几乎不变,小蓼对重金属Zn的富集系数在添加10 g侧孢芽孢杆菌时达到峰值1.6;在菌剂添加量为10 g时,肾蕨转移重金属Cd的能力提升效果最显著,转移系数达到了原来的4～6倍;除了小蓼之外,其他3种先锋植物在施加10～20 g侧孢芽孢杆菌时对土壤中重金属的富集能力较强;富集转移重金属Zn、Cd能力排序为：肾蕨>小蓼>长芒草>小蓬草。     

煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附性能

采用某洗煤厂的煤矸石和天然粘土石灰石作为主要原料,添加适量的氯化铝制备吸附剂对Zn~(2+)进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了不同因素对Zn~(2+)去除率的影响,并探讨了吸附机理。实验结果表明:当反应温度为20℃、振荡时间为70 min、废水pH为6、吸附剂投加量为0.5 g时,Zn~(2+)去除率达到96.28%。煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附符合准二级动力学方程,在高浓度时符合Langmuir等温吸附模型低浓度时符合Freundlich等温吸附模型,且吸附是易发生的。     

不同植物对沟渠沉积物反硝化速率及功能基因的影响研究

植物是影响沉积物反硝化作用的重要因素之一,国内外已有不少研究探讨了植物对河口或湖泊沉积物反硝化速率的影响,但关于植物类型对自然沟渠沉积物反硝化速率及其相应功能基因的影响研究不多.因此,本文以7种常见沟渠植物为研究对象,通过室内盆栽试验,利用改进的乙炔抑制法和实时荧光定量PCR技术研究了不同植物对自然沟渠沉积物反硝化速率和相应功能基因(nirS和nirK)拷贝数的影响.结果表明,培养至第180 d时,不同植物生长条件下沉积物反硝化速率在2.85～13.20μg·m~(-2)·h~(-1)之间,不同植物间反硝化速率差异显著,且大型挺水植物浮水植物小型挺水植物.不同植物之间沉积物中nirS基因拷贝数在2.70×10~8～5.02×10~8 copies·g~(-1)之间,nirK基因拷贝数在3.97×10~5～6.91×10~5 copies·g~(-1)之间,与培养初期相比,培养180 d后沉积物中nirK、nirS基因拷贝数明显增多.7种植物中,美人蕉沉积物中的反硝化功能基因拷贝数较高,狐尾藻较低,整体来看,基因拷贝数大小顺序为:挺水植物浮水植物.nirS基因拷贝数与NO~-_3-N含量、TN含量及反硝化速率之间均呈显著性的正相关关系(p0.05),但nirK基因拷贝数与沉积物碳氮含量及反硝化速率之间相关性不显著.     

介质阻挡放电等离子体老化微塑料及对Zn (II)吸附的影响

为了在实验中缩短微塑料的老化时间,更真实地模拟自然老化条件,采用介质阻挡放电（DBD）等离子体老化聚乙烯微塑料（PE-MP）和聚丙烯微塑料（PP-MP）,同时研究了老化前后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附过程和机理.随着放电时间延长和输入电压升高,微塑料表面出现微小裂纹或孔洞,形成含氧官能团.老化后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附容量分别提高了22.7%和14.8%.老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合准二级动力学模型.颗粒内扩散模型表明,Zn （II）在微塑料上的吸附过程可分为快速吸附,慢速吸附和吸附平衡3个阶段.同时,老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合Langmuir吸附等温线模型.热力学结果表明,微塑料对Zn （II）的吸附是自发的吸热过程.Ca²⁺、腐殖酸和低pH值不利于微塑料对Zn （II）的吸附.     

废弃农药厂拆除过程对周边土壤DDTs污染影响

分4批次分别采集某废弃农药厂拆除前和拆除后周边土壤,研究土壤中DDTs含量、分布和组成的变化特征.结果表明,拆除1个月后,土壤中DDTs残留量（平均为334ng/g）明显大于拆除前（平均为97.0ng/g）,之后土壤中DDTs的残留量明显下降.拆除前,周边土壤中以p,p'-DDE和p,p'-DDD为主,平均浓度分别为35.6和31.0ng/g;拆除后以p,p'-DDT为主要残留污染物,平均浓度为289ng/g,较拆除前（9.69ng/g）增长了28.9倍.来源分析表明,农药厂拆除前周边土壤中DDTs的污染主要受厂区内历史工业品DDTs生产和农田使用的三氯杀螨醇共同影响,而拆除过程周边土壤DDTs污染的贡献主要来自于厂区内工业品DDTs的挥发.在空间分布上,拆除前和拆除后整体上西部区域土壤的污染程度高于东部区域.     

添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响

研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4~7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L-1增至50 mg·L-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡.     

水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞的吸附特征及动力学研究

本文探究了活、死水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞（MeHg）的吸附动力学特征和等温吸附模型。结果表明,当MeHg浓度为100 ng/L时,活、死水华束丝藻能吸附水中99.2%和90.9%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.1×10^-2 ng/（10⁸cells）,活、死铜绿微囊藻能吸附水中98.5%和94.0%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.4×10^-2 ng/（10⁸cells）;两种藻对MeHg的吸附过程符合准一级、准二级动力学模型;活水华束丝藻和活、死铜绿微囊藻对MeHg的等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,死水华束丝藻对MeHg的等温吸附过程符合Langmiur等温吸附模型;对藻细胞结构进行表征,发现活藻和死藻对MeHg的吸附在细胞表面均呈现为生物快速吸附过程,活藻还呈现为生物慢速富集过程,故活藻对MeHg的吸附率高于死藻。     

物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

苦草对水-底泥-沉水植物系统中氮素迁移转化的影响

通过模拟水-底泥-沉水植物(苦草)系统,检测了苦草整个生命周期内总氮及各形态氮含量的变化,以反映N在该系统内的迁移转换.结果表明,在整个研究阶段,空白组和苦草组系统氮含量(水体+底泥+苦草中氮含量)均持续降低,但苦草组(实验始末)氮含量降低幅度明显高于空白组,其中苦草组系统中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了41.68%、81.96%、93.34%,分别比空白组提高了11.39%、31.90%、0.28%;苦草组底泥中TN、NH4+-N、NO3--N含量分别减少了43.45%、87.41%、96.50%,分别比空白组提高了13.78%、37.26%、1.68%.苦草的存在促进了底泥氮的释放,显著提升了底泥微生物活性及氮循环菌的数量,从而加快了系统内的氮素循环,并在其生命周期的不同阶段明显改变各形态氮的迁移及转化方式.2012年7~10月,苦草组系统总氮(TN)减少幅度最大,到10月份,水体中氮素含量达到最少.     

不同热解及来源生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响

以西北黄土为研究对象,采用批量法研究不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响.结果表明,敌草隆在添加不同质生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附(0~8 h)和慢吸附(8~12 h)两个阶段,在12 h左右达到平衡;热力学较好地符合Freundlich等温吸附模型;添加生物炭的黄土对敌草隆的吸附量随着温度的升高而增大,且吸附过程中ΔG~θ小于0,ΔH~θ和ΔS~θ大于0;不加生物炭的黄土对敌草隆吸附量则随着温度的升高而降低,且吸附过程中ΔG~θ和ΔH~θ小于0,ΔS~θ大于0;在体系温度范围内,E(吸附平均自由能)为1.29~5.00 k J·mol-1,表明无论是否添加生物炭,黄土对敌草隆的吸附都以物理吸附为主.其影响因素分析结果显示,随着生物炭热解温度的升高,溶液中敌草隆的平衡浓度降低,平衡吸附量增大;添加生物炭的黄土对敌草隆吸附量在0.5~6 mg·L-1浓度范围内快速上升,之后吸附量随初始浓度的升高缓慢增加并逐渐趋于平衡;溶液pH对黄土吸附敌草隆有一定影响,但影响不大.