海洋多孔介质中微塑料和富勒烯的共迁移

采用海水和天然海砂，模拟构建了一维柱状的海洋多孔介质体系，研究了粒径1μm的聚苯乙烯微塑料（PS）与富勒烯（C₆₀）在海水饱和砂柱中的共迁移行为.结果发现：单体系下，15mg/L PS的穿透率（M_eff）和最大穿透浓度（MEC）可分别达到36.8%和0.42；而15mg/L的C₆₀团聚明显，其M_eff和MEC值仅分别为16.8%和0.22.当15mg/L PS与15mg/L C₆₀ 1：1共存时，PS能与部分C₆₀形成稳定共团聚体，促进C₆₀迁移；但反之C₆₀却抑制了PS迁移.如果将双体系下PS的浓度由15mg/L增至45mg/L，PS对C₆₀的迁移促进则转变为迁移抑制，这主要源于PS-C₆₀共团聚体体积的增大和数量的增加.     

某石化厂区土壤和地下水微生物群落结构特征

为了探明某石化厂微生物群落多样性及与潜在污染物之间的关系,文章利用高通量测序技术开展土壤和地下水微生物群落结构研究,检测了不同深度土壤和地下水中重金属和有机污染物含量。结果表明：土壤中的重金属和C₁₀～C₄₀,以及地下水中的苯、Mn和As都有一定的积累。不同采样点的土壤和地下水微生物群落结构存在显著差异(Bray-Curtis ANOSIM=0.382 7,p=0.001)。土壤的优势菌群有绿弯菌门、放线菌门、变形菌门和酸杆菌门等。地下水的优势菌群有变形菌门、放线菌门和拟杆菌门等。相关关系结果显示,p H、Cd、Hg、Ni、Pb和C₁₀～C₄₀是影响土壤变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门、MBNT15、放线菌门、芽单胞菌门和Methylomirabilia等细菌群落结构的主要环境因子,而p H、苯酚、Mn、As、Ni、C₆～C₉和C₁₀～C₄₀是影响地下水变形菌门、Desulfobacteria、放线菌门...     

3次投加H2O2预氧化对石油污染土壤中石油烃生物降解的研究

为得到一种高效降解石油烃(TPH)的Fenton预氧化联合生物修复石油污染土壤的修复方式,考察了分3次投加不同浓度H₂O₂预氧化后羟基自由基(·OH)特征、NH⁺₄-N浓度、DOC浓度、脱氢酶及多酚氧化酶活性,以及石油烃去除量。结果表明：5 g石油污染土样体系中,将900 mmol/L的H₂O₂(4.635 mL)分3次投加预氧化后,所产生的·OH最大瞬时强度低,·OH的持续时间短,对石油降解菌杀伤作用少,TPH氧化量较高。生物修复前20 d, NH⁺₄-N浓度消耗量较高(170.45 mg/kg),石油降解菌菌量增长快,长链烷烃C₂₁—C₃₀(22%)和DOC降解率(69%)高,生物修复前期充足NH⁺₄-N浓度的消耗诱导石油降解菌在0～50 d高效降解长链烷烃(42%)。脱氢酶活性和多酚氧化酶活性在20 d达到顶峰,表明微生...     

石油烃在非均质包气带中的吸附作用及迁移规律

为深入分析强非均质性污染场地中石油烃的运移规律,探究石油烃类污染物在场地中的吸附、迁移及其影响因素,选取潮白河上游为典型研究区,受冲洪积扇条件控制,区域内包气带非均质性强,地下水埋深较大.采集污染场地包气带介质样品,分别装填原状土（0~20 mm）、细颗粒（< 2 mm）和粗颗粒（>4 mm）3种介质迁移柱,通过土柱淋滤试验表征石油烃在典型介质中的迁移特性;通过静态吸附试验和微生物降解试验识别石油烃迁移过程的关键影响因素,揭示多要素作用条件下的石油烃迁移规律.结果表明:原状土、细颗粒和粗颗粒这3种介质迁移柱出水中石油烃浓度均呈先下降、后波动上升、最终趋于稳定的趋势.3种介质对石油烃的吸附过程均呈现快吸附和慢吸附两个阶段,快吸附阶段发生在试验0~15 h内,完成了吸附的70%~80%;慢吸附阶段持续时间较长,吸附总量缓慢增加.固液比、温度和pH等要素对3种介质石油烃吸附性能的影响相对较小.微生物降解是慢吸附阶段石油烃浓度呈波动上升的主要原因,且在整个石油烃垂向迁移过程中,吸附作用对石油烃去除的贡献率为80%,微生物降解的贡献率为20%.研究显示,相对于微生物作用而言,强非均匀介质在石油烃类污染场地的污染物吸附和迁移过程中起关键控制作用.      

蛭石氨氮吸附量与起始溶液浓度和介质用量的函数关系

测定了给定pH和温度条件下反应平衡时NH₄Cl溶液中蛭石的氨氮吸附量.结果显示,平衡时蛭石的氨氮吸附量Q_e与溶液起始的氨氮质量浓度C和单位体积溶液的介质用量W的函数关系可用Langmuir方程描述,其等温吸附通式为:Q_e=q_mCW/[q_m(K_w+W)+C].式中,单位介质吸附容量q_m和介质系数K_w是独立于C和W的常数;q_m代表介质对溶质的吸附能力;K_w代表介质与氨氮的亲和力.      

高pH环境对胶体在饱和多孔介质中迁移的影响

以超纯水漂洗和经酸处理过的玻璃微珠作为对照,通过比较在不同p H环境下胶体在两种多孔介质中的吸附解吸行为来探讨高p H环境对胶体迁移的影响.结果表明,不利条件下通过提高环境的p H可以使吸附在初级势阱中的胶体解吸下来,从而降低胶体的吸附能力.不利条件下化学杂质有利于胶体在初级势阱中的吸附.然而随着环境p H的增加,这些因化学杂质而发生吸附的胶体会有部分被释放出来.当溶液的p H增加到10或更高后,化学杂质对胶体吸附过程的影响可以忽略.胶体在多孔介质表面的吸附数量与胶体的吸附解吸过程和溶液的环境有关,尤其是高p H值环境.研究证实了传统DLVO理论存在一定局限性.本研究为高p H环境在胶体迁移中发挥的作用提供了进一步的认识.     

天然胶体对含水介质中氨氮迁移的影响

为了研究天然胶体对氨氮在滨海含水介质中迁移的影响,文章采用室内土柱实验,分析了0、70、160、265和630mg/L五种不同浓度胶体影响下氨氮的迁移-转化规律。研究结果表明:氨氮在胶体影响下的穿透曲线表现为"未穿透"、"开始穿透"和"完全穿透"三个阶段,但是不同胶体浓度下三个阶段出现的孔隙体积数不同。胶体对氨氮迁移的影响与胶体浓度有关,当胶体浓度为70mg/L和160mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数小于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有促进作用;当胶体浓度为265mg/L和630mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数大于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有阻滞作用。这说明在160mg/L和265mg/L之间存在一个临界浓度;当胶体浓度达到临界浓度之前,胶体对氨氮的迁移起促进作用;当浓度超过临界浓度后,胶体对氨氮的迁移起阻滞作用。     

垃圾淋滤液胶体在含水介质中迁移-滞留规律

运用室内砂柱试验,研究垃圾淋滤液通过含水介质时胶体浓度的变化规律,胶体在砂柱不同位置的滞留情况以及含水介质对胶体的阻滞作用。研究发现,胶体相对浓度随时间变化趋势大致为"S"型,直至试验结束也并未完全穿透;沿水流方向,距进水口越远胶体迁移速率越小,含水介质对胶体的阻滞作用越大。在进水口0~60 cm之内胶体的突破时间稍稍早于示踪剂,其迁移速率略大于示踪剂;而60~100 cm之间胶体的突破时间稍稍晚于示踪剂,胶体的迁移速率小于示踪剂;60 cm处二者正好相等。垃圾淋滤液胶体在砂柱中不同位置滞留情况不同,在距进水口0~20 cm内,胶体累积滞留量随时间不断增加,累计滞留量最多;距进水口20~40 cm、40~60 cm段累计滞留量随时间先增多后减少;60~80 cm、80~100 cm段累计滞留量随时间增加到一定程度后趋于稳定。     

两种不同形态MnO2降解卡马西平的效果及途径对比

研究了两种不同形态MnO₂（δ-MnO₂和胶体MnO₂）对难降解有机药物卡马西平（carbamazepine,CBZ）的去除效果,并通过液相色谱质谱联用技术（LC/MS）分析了不同pH值条件下δ-MnO₂和胶体MnO₂氧化转化CBZ的产物,探究其氧化转化途径.结果表明,δ-MnO₂和胶体MnO₂能通过化学氧化作用在2h内去除约1mg/L CBZ,相比之下,胶体MnO₂受pH影响较小且单位质量Mn对CBZ具有更好的去除效果.δ-MnO₂和胶体MnO₂与CBZ反应过程中各检出7种和4种产物.胶体MnO₂具有更强的氧化能力,越过了多种中间产物的产生步骤,使CBZ的降解途径更加简明.     

甲基丙烯酸树脂吸附微生物降解与演化石油烃特性

为了提高石油污染土壤的生物降解效率,以甲基丙烯酸丁酯制备的树脂为载体吸附石油降解菌进行生物降解,利用GC-MS“指纹图谱”对TPH（total petroleum hydrocarbon,总石油烃）的降解程度及生物演化特性进行分析.结果表明:树脂吸附菌剂后TPH的半衰期为24.23 d,比单纯菌剂降解缩短7.28 d;其中正构烷烃的降解性能表明,高碳数高达92.03%,中、低碳数皆超过75%,高于TPH的56.67%,较好地解释了TPH降解率比单纯菌剂提高的内在原因;在演化特征方面,正构烷烃的生物演化参数——w（∑C₂₁）/w（∑C₂₂₊）（C_21-、C₂₂₊分别指C₁₄~C₂₁和C₂₂~C₃₉）、姥植比〔w（pr）/w（ph）〕和OEP（奇/偶碳数质量比）分别为0.643 3、0.486 5和1.111 9,均高于单纯菌剂演化程度.研究显示,树脂吸附菌剂后对较难降解的偶数碳正构烷烃和类异戊二烯烃类物质的氧化还原能力增强,从生物演化的角度有力地佐证了降解的优势所在.      

pH对滨海含水介质胶体迁移-沉积的影响

室内土柱试验采用天津滨海地区具有代表性的土样为研究对象,探讨pH对胶体在含水介质中迁移-沉积行为的影响。结果表明,pH为6.90和11.70的胶体穿透曲线呈"S"型,而pH为3.00时呈反"S"型;胶体的穿透曲线与示踪离子相比,存在一个临界孔隙体积数(临界点),在临界点之前胶体的迁移速度大于示踪离子,之后则相反;胶体在含水介质迁移过程中发生了沉积,沉积量随孔隙体积数的增加而增加;pH=3.00胶体的总沉积率为90.24%,是pH=6.90和pH=11.70胶体的2~3倍,后二者的总沉积率大小相近。酸性环境下,沉积作用在胶体迁移过程中一直占主导地位,中性和酸性环境中,胶体沉积作用则相对较小。     

农药污染土壤中DDTs的电动力学迁移去除特性

为研究土壤中DDTs(滴滴涕)的电动迁移去除特性,以重庆市某废弃DDTs生产企业污染土壤为研究对象,采用GC-ECD分析了该土壤中DDTs的质量分数、电动迁移效果、电动去除率及试验过程中土壤理化性质改变等.结果表明:该污染场地土壤中w(p,p′-DDT)最高,w(o,p′-DDE)和w(p,p′-DDD)次之,三者分别占w(DDTs)的53.02%、23.46%和12.77%;DDTs迁移效果在192 h时基本稳定,并在3 V/cm电压梯度时迁移效果最佳,其中DDT和DDD向阳极迁移而DDE向阴极迁移,o,p′-DDE富集量最大,其c/c₀〔标准化浓度,c₀、c分别为电动试验前、后污染土壤中w(DDTs)〕为4.70;DDTs去除率在电动时间为192 h、电压梯度为3 V/cm时达到相对稳定,其中p,p′-DDT去除率较高,为49.7%;阴极土壤pH随电动试验时间的增加而增大,其最大值为11.63,阳极土壤表现相反,其最小值为-1.71;电流和土壤温度随电动试验时间的增加呈先增后减的趋势,其峰值均出现在第8小时.研究显示,不同DDTs异构体在电动力学作用下的迁移去除效果存在差异,并且电动过程会引起土壤理化性质改变.      

腐殖酸作用下酸性多孔介质中纳米TiO2的迁移与滞留机制

探讨了富里酸（FA）和胡敏酸（HA）存在条件下饱和石英砂填充柱中纳米二氧化钛（nTiO₂）的迁移和滞留机制.结果表明,pH 4.0条件下,不存在FA和HA时,nTiO₂不发生迁移;FA和HA吸附到nTiO₂表面,改变nTiO₂电动性质,促进其在饱和多孔介质柱中迁移.随着FA和HA浓度由1mg/L升高至10mg/L,nTiO₂的流出率（填充柱流出液与进液中nTiO₂总量的比值）分别由0.01和0.88升高至0.91和0.94;相同条件下,HA在nTiO₂表面的吸附量比FA大,对nTiO₂迁移性的促进作用也更大.离子抑制nTiO₂的迁移,且CaCl₂影响大于NaCl.相同NaCl浓度,与FA相比,HA作用下nTiO₂的迁移性更强,并且7%~56%的nTiO₂沉降在第二极小势能区,高于FA作用下的4%~17%,更易被重新释放.nTiO₂与石英砂之间的高势垒促进nTiO₂的迁移,而低势垒、第二最小势能、阻塞作用、扩散和重力沉降是nTiO₂滞留的主要原因.     

有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

β-5型木质素二聚体热解机理模拟计算

木质素是由苯基丙烷结构通过C—O键和C—C键连接而成的复杂三维网状无定形高聚物,热解是木质素的重要利用方式,探究木质素热解过程中连接键的断裂机理对于开发高效热解技术至关重要。利用密度泛函理论方法,针对典型的β-5连接木质素二聚体模型化合物,探究其热解过程及取代基的影响。计算结果表明,苯环之间五元环的开环反应是最可能发生的初步反应,其中C_α—O键和C_α—C_β键的键解离能(BDEs)分别为163.9 kJ/mol和212.9 kJ/mol,是最主要的断键开环反应。通过对比甲基、甲氧基、羟基、正丙基等支链对β-5连接键的断裂的影响,发现当两个苯环和β-5连接五元环上分别连接羟基、丙基、羟甲基取代基时,C_α—O键和C_α—C_β键的BDEs最低。对于不同取代基类型和位点来说,C_α—O键均裂始终是最容易发生的初始反应,而C_α—O键和C_α—C_β键连续断裂的路径是β-5连接五元环断裂的主...     

多孔介质表面化学异质性对胶体运移的影响

研究胶体在饱和多孔介质中的迁移行为在污染物迁移、环境修复等领域具有重要意义.本文通过对比胶体在未酸洗和酸洗过的玻璃珠中的迁移行为来探究多孔介质表面异质性对胶体迁移的影响,并通过扩展DLVO理论来计算每一组中胶体与多孔介质的相互作用能.结果表明,不论在有利环境还是在不利环境下,多孔介质表面的化学杂质均会提高胶体的吸附能力,这主要归因于胶体在初级势阱中的吸附.不利环境下,多孔介质表面的化学杂质能够将不利环境转化为有利环境,而在有利环境下,化学杂质的存在可能提高胶体的单一拦截效率(η_0).此外,研究发现,高pH溶液仍然能使胶体从多孔介质表面解吸下来,并且沥滤作用仍被低估.本研究对化学杂质在胶体迁移过程中所扮演的角色有了进一步的认识,可为胶体迁移行为研究提供实验依据.     

人工回灌过程中胶体对CHCl3形成机制的影响

以揭示回灌过程中CHCl₃耦合胶体效应影响下的二次形成作用为研究目标,通过批实验分析有、无胶体条件下不同水化学条件对CHCl₃生成速率及生成量的影响,并结合切向流超滤技术和原子力电镜扫描（AFM）表征手段分析CHCl₃-SiO₂胶体协同作用模式.结果表明,CHCl₃的生成量随着反应时间的增加而增大,并在特定的反应时间内,高氯/TOC比率、高pH值、低离子强度均会促进CHCl₃的二次形成.SiO₂胶体的存在会影响反应前体物的吸附,使各时刻CHCl₃生成作用均受到抑制,并对水中的CHCl₃有强吸附作用.结果可为人工回灌过程中CHCl₃的二次形成作用提供科学参考.     

制革污泥堆场中含Cr污泥胶体在不同pH和离子强度条件下稳定性及迁移行为研究

制革污泥中含有大量的重金属Cr，毒性大，易迁移，会威胁人类健康.本研究以某停用制革污泥露天堆场作为研究对象，在揭示制革污泥污染特征的基础上，提取污泥中的胶体颗粒，研究不同pH、离子强度下含Cr污泥胶体稳定性及迁移情况.结果表明，堆场污泥中Cr含量为5170～25000 mg·kg^-1,Cr赋存形态以铁锰氧化物结合态为主，总Cr含量表深层污泥之间无明显分异.表层污泥pH=4.35，处于有氧环境，好氧菌与嗜酸菌为优势菌群；深层污泥pH=7.30，处于无氧环境，厌氧菌为优势菌群.深层污泥中含有大量含Cr污泥胶体(含Cr量为7.851 mg·g^-1)，在中性和碱性条件下较为稳定，迁移性强；在酸性条件下快速聚沉，迁移性弱.离子强度越高，污泥胶体越容易聚沉、移动性显著降低，且Ca²⁺比Na⁺更容易引起污泥胶体的聚沉和弱移动性，因此，向污泥胶体中引入Ca²⁺可作为降低Cr迁移风险的有效途径.本研究成果可为全面认识同类型制革污泥堆场的污染风险评估和修复方案设计提供重要的理论支撑.     

三峡库区消落带表层沉积物生物标志物时空变化与来源分析

受三峡大坝季节性“蓄水-放水”影响,三峡库区消落带每年呈“淹没-落干”周期性变化,库区内有机质环境地球化学过程也随之改变.基于此,于2018年3月和9月带采集淹没期和落干期表层沉积物成对样品(n=16×2=32),GC-MS分析生物标志物(正构烷烃、未分离复杂混合物、藿烷和甾烷),探讨不同时期有机质时空变化与来源组成.结果表明,落干期和淹没期正构烷烃(C₁₀~C₄₀)浓度分别为(14.09±4.05)μg/g和(16.25±3.91)μg/g,UCM为4.28~28.62μg/g,表明存在石油烃类污染.正构烷烃短链与长链比(L/H)在落干期和淹没期平均值分别为(0.90±0.56)、(0.74±0.15),指示落干期为低等生物与陆源高等植物的混合有机质输入,淹没期则以陆源输入为主.碳优势指数CPI平均值分别为(1.66±0.32)、(1.70±0.33),指示化石燃料与高等植物的混合贡献.正构烷烃主峰碳数(Cmax)与浓度特征揭示落干期藻类、细菌和水生植物源输入比淹没期高.库区上游多以水生、高等植物源为主,而下游则以细菌、浮游藻类低等输入居多.藿烷类(C₂₇、C₂₉~C₃₂) Ts/Tm,C₃₁(S/S+R)以及甾烷类(C₂₇~C₂₉) C₂₉ααα S/(S+R)比值结果均可指示高成熟度石油烃输入.主成分分析结果表明落干期以石油源和水生、陆生植物源混合输入为主,淹没期以低等生物与水生植物混合源输入居多.本研究探讨了季节性水位调节对消落带沉积物生物标志物的影响机制,获得了示踪信息,为进一步研究库区生物标志物环境地球化学循环提供基础数据.     

电动力-过硫酸钠修复石油污染土壤及迁移过程

土壤化学修复过程中氧化剂在介质中的迁移过程,是该技术提高氧化降解效率的关键理论依据。该文将电动修复技术与过硫酸盐氧化技术联合,研究直流电场驱动下过硫酸钠在土壤介质中的迁移行为,分析了过硫酸根离子在未污染土壤与石油烃污染土壤中的迁移变化。研究结果表明,石油烃的加入会降低过硫酸根离子在土壤中的迁移速率、迁移量。在石油烃污染土壤中,过硫酸根离子的最大迁移速率为5.76 cm/d,平均浓度最高占投加量的37.68%,与未污染土壤相比,迁移速率降低了16.4%。石油烃的去除率在过硫酸钠投加量为80 g/L时,最靠近阴极投加点的S5区域最高为38%。研究结果可为污染土壤修复技术的优化提供理论支撑。