铜对大麦(Hordeum vulgare)的急性毒性预测模型——生物配体模型

采用水堵的方法研究了Ca2 、Mg2 、K2 、Na2 和pH对大麦铜急性毒性的影响程度,并建立了一种用于预测铜对大麦急性毒性的生物配体模型(BLM).结果表明,高活度Mg2 (1.21 mmol·L-1和1.65 mmol·L-1)显著增加了大麦根伸长的半抑制浓度EC50(Cu2 )(以自由Cu2 活度表示),而Ca2 、K2 、Na2 对EC50(Cu2 )的影响没有达到显著水平.培养液中铜的形态分析和相关分析表明,pH值通过改变羟基铜(CuOH )的含量而影响铜的毒性.根据生物配体模型理论,估计了Cu2 、Mg2 、CuOH 和生物配体的络合平衡常数,分别为LogKCuBL=6.57,logKCuOHBL=7.03,logKHgBL=3.00.在此基础上通过计算得出,当50%的大麦根伸长被抑制时需络合66%的生物配体位点,利用上述参数建立的生物配体模型预测的EC50在实测值的2倍范围之内,远远低于仅考虑自由Cu2 毒性的12倍预测范围.结果说明,考虑了Mg2 竞争和CuOH 毒性建立的生物配体模型能够准确地预测铜对大麦的急性毒性.     

贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

预测铜生物毒性的偏最小二乘回归模型

以黄河水体中的铜作为典型污染物,单细胞淡水藻斜生栅藻作为实验生物,应用偏最小二乘回归方法建立了铜的生物毒性预测模型.结果表明,黄河水体中阳离子(K⁺、Na⁺、Mg²⁺)浓度与铜的半抑制浓度(EC₅₀)成负相关,而水体中的DOC、碱度和阴离子浓度与铜的EC₅₀成正相关;影响铜的生物毒性的主要因子是DOC、pH值、碱度和温度.     

浙江宁波天童地区酸性降水化学特征研究

为了解浙江宁波天童地区降水的化学特征、离子来源及酸性降水的成因,于2010年3月—2011年2月在该地区采集了90个降水样品,并运用离子色谱法分析其化学组分.结果显示,天童地区降水的酸化频率和酸化程度非常高,酸雨频率为97%,雨量加权pH平均值为4.37,离子浓度的大小顺序为SO24->NH4+>NO3->Ca2+>Cl->Na+>Mg2+>K+>F-,降水较清洁;降水pH值和各离子含量存在明显的季节变化,总体表现为冬、春季污染程度高于夏、秋季;SO24-/NO3-的浓度比值为1.9,表明该地区酸雨类型为硫酸和硝酸复合型;SO24-、NO3-、NH4+和部分Ca2+主要来自人为污染源,Na+、Cl-和大部分Mg2+主要来自海洋源,K+和大部分Ca2+则主要来自地壳源,海洋对天童地区降水离子组分影响较大,但对降水酸度影响并不显著;NH4+与SO42-(r=0.90)、NO3-(r=0.88)的相关性分别大于Ca2+与SO24-(r=0.67)、NO3-(r=0.73)的相关性,且NH4+/Ca2+的浓度比值为1.47,说明NH4+对降水酸性的中和作用大于Ca2+,与我国其他城市降水相比,天童地区降水中的碱性离子,尤其是Ca2+浓度较低,从而导致降水酸度高于北方地区和西南其他地区.     

氟化物对土壤的pH值、有机物和各种元素溶解度的影响

在28种表层土壤样品中,我们研究了加入NaF对土壤pH值、有机物和15种元素溶解度的影响,并取4种浓度的NaF进行了实验,即溶液中F的浓度分别为O、10~(-27)、10~(-1.7)、10~(-1.0)M。所有土壤中加入NaF后,其pH值和有机物的溶解度均增加。酸性土壤中pH值和有机物的溶解度增加量比在碱性土壤中要高。Al、Fe、Ca溶解度增加幅度最大,而Mg、K、Mn和P溶解度增加幅度效小,Ca、Cr、Ni、Cu、Zn、B、Mo、Ba等元素溶解度仅有轻微增加。另一个试验是研究其影响因素是否是由于F和Na本身的作用。为此采用了四组似于上述NaF浓度的NaCl,并将其加入到三种酸性土壤和二种碱性土壤中。结果证实了F对土壤pH值、有机物和被测的某些元素(K、Ca、Mg除外)溶解度的影响。以NaF形式加入的Na,导致了K、Ca、Mg元素脱离固体界面溶于溶液中。     

全氟辛酸对酿酒酵母细胞毒性作用

全氟辛酸(PFOA)广泛应用于工业生产中,具有高度的生物毒性及生物蓄积性,然而PFOA对环境微生物的毒性影响仍有待深入开展.通过流式细胞术测定了酵母菌在不同浓度PFOA胁迫下细胞膜通透性、ROS、线粒体跨膜电位的变化,并且测定了MDA含量和Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性变化.结果显示PFOA可使PI染色细胞比例增高,酿酒酵母细胞膜通透性增大、ROS和MDA含量升高、线粒体跨膜电位降低,且ROS含量、MDA含量与线粒体跨膜电位降幅均与PFOA胁迫浓度和时间呈正相关.Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性先上升后降低,表明酿酒酵母在PFOA胁迫下,其生理活性受到抑制甚至发生细胞凋亡.证明PFOA对酿酒酵母具有生物毒性,100 mg·L-1PFOA对酿酒酵母具有即时毒性.该结果可为PFOA的影响评价提供更多依据.     

竞争性阳离子对粉煤灰合成沸石除氨氮的影响

研究了四种竞争性阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)对三种改性粉煤灰合成沸石(Na沸石,Ca沸石,Al沸石)除氨氮能力的影响,并测定了合成沸石对四个湖泊水样(太湖、巢湖、洱海、抚仙湖)中氨氮的去除效果。结果表明,与Na+、Ca2+、Mg2+比较,K+对合成沸石除氨氮影响大得多;而前三者的影响大小的顺序为Na+Ca2+Mg2+。在纯水中,或不同竞争性阳离子存在下,或天然湖泊水样中,Al沸石和Ca沸石对氨氮的去除能力均远高于Na沸石。太湖和巢湖主要含Na+和Ca2+;洱海水样主要含Ca2+;抚仙湖水样主要含Ca2+和Mg2+;但四个湖泊水样中K+的浓度均为最低。Al沸石和Ca沸石对四个天然湖泊水样中的氨氮具有良好的去除效果,去除率达77%～90%。     

丽江-玉龙雪山不同区域大气降水化学特征

2008─2009年在丽江-玉龙雪山地区的丽江市区、玉龙雪山冰川公园索道下部站(索道地区)和白水1号冰川区(冰川区)3个采样点采集了113个降水样品,对其pH、电导率和主要离子(Cl-、SO42-、NO3-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+和NH4+)质量浓度进行了分析.结果表明,所有样品实测pH均高于5.6.3个采样点ρ(总离子)平均值为丽江市区>索道地区>冰川区,其中ρ(SO4 2-)和ρ(Ca2+)均最高.丽江市区季风前后各离子质量浓度变化显著,其中海盐离子质量浓度〔ρ(Na+)和ρ(Cl-)〕从季风前期到季风期变化不大,在季风后期增加;ρ(NO3-)、ρ(SO42-)、ρ(NH4+)、ρ(Ca2+)、ρ(K+)和ρ(Mg2+)在季风前期显著高于季风期和季风后期.采用相关分析和主因子分析法对降水中离子来源进行研究,表明SO42-、NO3-和NH4+主要来自局地人类活动的贡献,Na+、K+和Cl-是海洋源贡献,Ca2+和Mg2+主要来源于地表粉尘.      

Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)对海洋污损生物的协同毒性效应

以东方小藤壶(Chthamalus challengengeriHoek)Ⅱ期无节幼虫作为试验对象,研究了Ca2+、Mg2+、Cu2+三种金属离子对藤壶Ⅱ期无节幼虫的单独毒性效应及协同毒性效应。研究发现Mg2+对藤壶Ⅱ期无节幼虫存在毒性效应,Ca2+基本没有毒性效应,但当Ca2+、Mg2+共同作用时对藤壶Ⅱ期幼虫的毒性效应远远大于其单独作用。Cu2+对藤壶Ⅱ期幼虫具有明显的毒性效应,并且Ca2+、Mg2+浓度的升高显著增加了铜离子的毒性效应。     

长江口滨岸及近海水体中胶体的分布和理化性质研究

利用切向流超滤技术(CFUF)分离出长江口滨岸及近海水体中的胶体,并对其稳定性和物质组成进行了定量分析.结果表明,XP和WSK胶体的尺寸和Zeta-电位随pH的升高而减小,XP、WSK胶体的等电点分别出现在pH<2、pH=3.8;所采水样的胶体有机碳(COC,M r1×103~1μm)浓度为7.7~35.7μmol·L-1,占总溶解有机碳(DOC)的7.1%~41.7%;三维荧光光谱(3DEEM)分析发现研究区出现类色氨酸荧光峰、类紫外富里酸荧光峰和类腐殖质荧光峰;胶体态Na、Mg、K、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni平均分别占溶解态的0.33%、5.7%、0.975%、1%、7.2%、7%、11.9%、15.7%、5.5%、10.5%、11.3%.Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni与COC的结合能力大于Na、Mg、K、Ca.相关分析表明,胶体的尺寸、DOC、真溶解有机碳(UOC)与盐度呈负相关,COC与盐度无线性关系,胶体态痕量金属(Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni)总浓度与COC呈线性关系.     

pH对高速公路煤矸石路基材料淋溶特性的影响及模拟

煤矸石中含有多种有害微量元素,作为高速公路建材的煤矸石大气降水和汇水的淋溶和冲刷可能对地下水造成二次污染。考察了煤矸石在不同pH(3.0,5.0,7.0,9.0)条件下的淋溶特性并模拟了其动力学规律[1]。结果表明,煤矸石淋溶出的Mg2+、Na+、Ca2+、K+、SO2-4、NO-3、Cl-等离子在pH=3的溶液中呈现了较大的浓度;在不同酸度条件下,溶液酸度越强,几种离子的浓度也相应增大;有害微量离子呈现出不同的淋溶规律,pH越低,淋出浓度越大,其中Mg2+、Na+、SO2-4、NO-3的溶出溶度与淋溶体积符合幂指数关系。研究可为煤矸石资源化利用过程中地下水污染的控制提供一定参考依据。     

沧州市大气降水化学特征分析

为了解沧州大气降水化学特征,于2009年4-11月采集了沧州大气降水样品,测定了pH值、电导率和主要离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO42-)浓度。结果表明,观测期间降水pH值为4.18~7.30,降水量加权平均pH值为5.23,降水酸化频率为34%;电导率值为18.5~245.0μS/cm,降水量加权平均电导率值为39.2μS/cm;降水主要离子加权平均浓度为641.36μeq/L;降水中主要阳离子成分是NH4+和Ca2+,降水量加权平均浓度分别为191.06和96.81μeq/L,分别占到阳离子总量的53%和27%;阴离子主要成分是SO42-和NO3-,降水量加权平均浓度分别为175.05和58.19μeq/L,分别占到阳离子总量的63%和21%。降水中[SO42-]/[NO3-]值为3.01,仍属于硫酸型降水,但酸雨类型逐渐由硫酸型向硫酸-硝酸混合型过渡;[NH4+]/[Ca2+]值为1.97,NH4+对降水酸度的中和作用要大于Ca2+;NH4+、SO42-和NO3-等二次组分占到降水中主要离子总量的66%,表明二次污染比较严重。降水离子相关分析表明,SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+的相关性较好,SO42-和NO3-的相关系数为0.732,NH4+与SO42-(R=0.540)、NO3-(R=0.628)的相关系数分别大于Ca2+与SO42-(R=0.532)、NO3-(R=0.410)相关系数。气流轨迹分析表明,研究区降水主要受到5类气团影响,不同气团影响下,降水pH值、电导率和离子组成存在差异。     

岩浆岩岩石化学分析计算的新方法

为了划分岩浆岩的岩石化学组,提出了利用多维空间的问题。其空间坐标是:石英标准度[S=(Si-(2Ca″+3Na+3K—Na′))/M],碱度[NKS=(Na+K)/Si]、碱度类型(K/Na)、浅色度[AF=(Al+Al′)/M]、铁度(Fe/Mg)、钙-铝度[CAF=(Ca′+Al′)/(Fe+Mg)。式中Ca′、Al′、Na′对长石矿子来说是过剩的钙、铝和碱,Ca″为长石和似长石中的钙,M=Fe+Mn+Mg+Ca′+Al′+Ti。岩浆岩样品所占据的多维空间区的特征是岩石化学参数具有平均的和标准的偏差。确定所研究的样品属于哪一种标准属性,要通过关于多维平均偏差平衡的假设检验的方法或者利用A.提出的均一性标准来完成。     

基于累积概率分布法评估典型水环境因子对铜毒性的影响

评估典型水环境因子对金属毒性的影响对水质基准预测及修正具有重要意义。通过文献和数据库调研,收集了我国主要流域地表水硬度、DOC含量、pH等指标的测量数据。同时以斑马鱼为研究对象,开展了水体不同硬度、DOC含量、pH值等条件下Cu~(2+)对斑马鱼毒性变化研究。结果表明:我国主要流域地表水硬度、DOC含量和pH值等指标的变化范围分别为27. 6～1007. 3 mg/L,0. 64～45. 17 mg/L和6. 83～9. 49;硬度和DOC含量与Cu~(2+)对斑马鱼毒性呈显著线性关系,可用一级线性方程拟合;选取水体硬度、DOC含量和pH等因子5%和50%累积概率的值,比较各因子相同累积概率区间范围内Cu~(2+)对斑马鱼的毒性变化程度,得出DOC含量为我国主要流域地表水水环境因子中铜对斑马鱼毒性的最大影响因素。研究结果可为金属的水质基准的制修订提供参考。     

原水性质对新型含Ca2+复合混凝剂混凝过程的影响

为了提高水处理效率,保证出水水质,需要开发新型高效混凝剂.本实验采用经过Ca2+改性的混凝剂针对不同水样进行混凝实验,考察了浊度、有机物去除、余铝和形成絮体性质.结果表明在纯颗粒物体系中,PACl(聚合氯化铝)和Al Cl3中加入的Ca2+对于浊度去除率无明显影响,在低投加量下能够有效降低沉后水中余铝浓度,Al Cl3做混凝剂,投加量0.10mmol·L~(-1)时,沉后水余铝浓度从0.15 mg·L~(-1)降低到0.10 mg·L~(-1).在腐殖酸体系中,混凝剂中的钙离子可明显降低腐殖酸分子的负电荷,降低沉后水余铝浓度以及增大絮体粒径.对于腐殖酸与蛋白质体系,当投加量为0.16 mmol·L~(-1)时,使用含有Ca2+的PACl做混凝剂时,钙离子的存在使得平衡时絮体粒径增加了大约50μm,可明显改善絮体的沉降性.碱性条件(pH=8.5)下改性混凝剂沉后水中DOC浓度降低0.2~0.6 mg·L~(-1),余铝降低0.4~0.7 mg·L~(-1).酸性条件(pH=5.5)下改性混凝剂沉后水DOC、余铝浓度无明显变化.     

酿酒酵母与Ag+的相互作用机制研究

为探讨酿酒酵母与Ag+的相互作用机制,分析了酵母吸附Ag+过程中细胞阳离子的释放状况,并利用红外光谱(FTIR)、带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDX)、带能谱仪的透射电镜(TEM.EDx)等手段表征了酵母细胞在吸附Ag+前后表面官能团的变化以及Ag+在酵母细胞中的存在位置和状态.结果表明,酵母细胞吸附Ag+伴随着大量细胞阳离子K+、Na+、Mg2+、Ca2+的释放.Ag+的存在会抑制体系pH值增加,并促进Mg2+、Ca2+的释放.与Ag+的吸附类似,K+、Na+、Mg2+、Ca2+的释放也很快,并且符合准二级动力学方程.酵母对Ag+的吸附,可被认为是离子交换机制和共价结合机制共同发挥作用FTIR证明酵母表面羧基对Ag+的吸附发挥重要作用.电镜分析结果表明,酵母细胞表面不仅吸附了Ag+,同时产牛更高浓度的含Ag沉淀物,使Ag+从溶液中去除,这些含Ag沉淀不均匀地分布于细胞表面,含Ag沉淀的性质以及形成过程还需要借助其他分析手段进行进一步确认.     

原水性质对新型含Ca~(2+)复合混凝剂混凝过程的影响

为了提高水处理效率,保证出水水质,需要开发新型高效混凝剂。本实验采用经过Ca2+改性的混凝剂针对不同水样进行混凝实验,考察了浊度、有机物去除、余铝和形成絮体性质,实验结果表明在纯颗粒物体系中,PACl(聚合氯化铝)和AlCl3中加入的Ca2+对于浊度去除率无明显影响,在低投加量下能够有效降低沉后水中余铝浓度,AlCl3做混凝剂,投加量0.10mmol·L-1时,沉后水余铝浓度从0.15mg·L-1降低到0.10mg·L-1。在腐殖酸体系中,混凝剂中的钙离子可明显降低腐殖酸分子的负电荷,降低沉后水余铝浓度以及增大絮体粒径。对于腐殖酸与蛋白质体系,当投加量为0.16mmol·L-1时,使用含有Ca2+的PACl做混凝剂时,钙离子的存在使得平衡时絮体粒径增加了大约50μm,可明显改善絮体的沉降性。碱性条件(pH=8.5)下改性混凝剂沉后水中DOC浓度降低0.2~0.6mg·L-1,余铝降低0.4~0.7mg·L-1。酸性条件(pH=5.5)下改性混凝剂沉后水DOC、余铝浓度无明显变化。     

阳离子对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响

采用OECD Guideline批量平衡法,研究磺胺嘧啶在大凌河义县段沉积物中不同Ca2+离子浓度(0.01、0.03、0.05、0.08和0.1mol/L Ca Cl2溶液)和阳离子类型(0.01 mol/L的Ca Cl2、Mg Cl2、Na Cl、KCl溶液)对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响。研究表明不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强:M+(Na+、K+)M2+(Ca2+、Mg2+)。不同Ca Cl2浓度下,磺胺嘧啶在河流沉积物吸附中随着阳离子浓度的增加吸附量减小。沉积物中磺胺嘧啶的最大吸附量与沉积物的阳离子交换量呈正相关。     

pH值和离子对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响

根据OECD Guideline 106批平衡实验,研究了pH值、Ca2+浓度和离子类型对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响.结果表明,吸附系数(Kd)随着pH值的增大有先增加后减小的趋势,在pH 4.0和pH 6.0时吸附系数较大.红外光谱表明,pH 3.0有利于诺氟沙星和胡敏酸形成氢键; pH6.0和7.0时胡敏酸的羧基可能与诺氟沙星的氨基形成了肽键.诺氟沙星在胡敏酸上的吸附量和Kd值随着溶液中Ca2+离子浓度的增加而逐渐减小,表明两者之间存在阳离子吸附和竞争吸附.不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致诺氟沙星在胡敏酸的吸附特性存在差异.阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,在胡敏酸表面吸附位点的吸附能力就越强,对诺氟沙星吸附阻碍作用越显著,表现在诺氟沙星的最大吸附量(Qm)为:M+ (Na+、K+、NH4+) >M2+ (Mg2+、Ca2+、Zn2+);其次受阳离子的离子半径和水解作用的影响.而只有能水解的阴离子才能对诺氟沙星在胡敏酸上的吸附产生明显的阻碍作用.     

云南鹤庆西山岩溶地下水主要离子雨季和旱季对比及来源分析

鹤庆西山岩溶地下水是当地居民的主要生活用水来源,本文综合运用统计学分析方法对地下水主离子的雨季和旱季变化特征及其来源进行了研究。结果表明,研究区岩溶地下水主要补给来源为大气降水,TDS介于113.3~180.76mg/L属弱矿化度水,总硬度(Ca2++Mg2+)介于38~53 mg/L之间属于极软水。HCO-3和(Ca2++Mg2+)分别占主要阴阳离子的79.6%~95.5%和75%~94%,按照O.A.阿列金分类法研究区水质为HCO3-Ca·Mg型水。Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4及HCO-3均未出现季节性变化,Na+与NO-3为丰水期枯水期,K+出现异常为丰水期枯水期。参照我国及世界卫生组织饮用水标准,锰矿黑龙潭泉受人为活动的影响较大,不宜长期饮用;其他地区主要离子浓度不会对人体产生危害。