海底铁锰氧化还原过程的模拟研究

本文用室内海水-沉积物平衡箱研究了沉积物间隙水中铁、锰的垂直变化分布和随时间变化的分布,Fe~(2+)随深度、时间的变化幅度大,在六个月的实验期内均是如此,而Mn~(2+)在放置三个月后即趋于稳定;Fe~(2+),Mn~(2+)产生的宏观经验动力学表明:Fe~(2+)受pH影响远比Mn~(2+)大,且随着深度的增加更为明显,Fe~(2+)在较下层产生速率大,而Mn~(2+)反之;Fe~(2+)的扩散转移是上覆海水向沉积物中转移,扩散量为-60.7ug/m~2d,Nn~(2+)转移方向相反,扩散量为1746.2ug/m~2.d。     

溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO4^2—的影响

本文研究了溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO_4~(2-)的影响。实验结果表明,溶液pH降低,红壤吸附SO_4~(2-)的量增加;溶液中金属离子种类不同,红壤吸附SO_4~(2-)的量差异很大。其次序为Al~(3+)>Zn~(2+)>Na~+。实验结果也表明,当溶液中有Al~(3+)Zn~(2+)离子存在时吸附的SO_4~(2-)较有Na~+离子存在时吸附SO_4~(2-)难被水解吸下来。     

MnO2纳米酶催化ABTS的显色反应及其在Fe2+和Pb2+检测中的应用

本文探讨了纳米MnO_2催化2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)显色反应的类氧化酶活性,系统地评估了单一金属离子Fe~(2+)和Pb~(2+)对MnO_2纳米酶活性的影响及作用机理,揭示了MnO_2纳米酶-ABTS反应体系在选择性检测实际水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的应用.在pH 3.8、25℃条件下,纳米MnO_2能够催化ABTS单电子转移形成ABTS阳离子自由基(ABTS~(·+),绿色产物),其类氧化酶活性为0.0412 U·mL~(-1).酶剂量、底物浓度、pH和温度影响了MnO_2纳米酶活性.在反应体系中添加0.01 mmol·L~(-1) Fe~(2+)(或Pb~(2+))显著地抑制了MnO_2纳米酶活性(P0.01),主要是由于Fe~(2+)(或Pb~(2+))在静电引力作用下强烈吸附在纳米MnO_2表面,导致MnO_2纳米酶催化活性的钝化甚至失活.其中Fe~(2+)吸附在MnO_2纳米酶表面能够与多价锰发生氧化还原反应,而Pb~(2+)特异性吸附在MnO_2纳米酶表面形成络合物.加标回收试验结果表明,MnO_2纳米酶能够用于选择性测定实际水样中单一污染的Fe~(2+)和Pb~(2+).MnO_2纳米酶-ABTS反应体系对天然水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的检测具有较高精确度(相对误差为3.4%—10.5%)和良好回收性能(回收率为96%—110%).研究结果提供了一种简单、快速、高灵敏的检测方法用于可视化分析环境水样中Fe~(2+)和Pb~(2+)浓度.     

亚铁活化过硫酸盐降解水中双氯芬酸钠

研究了Fe~(2+)活化过硫酸盐(PS)对水中双氯芬酸钠(DCF)的降解,调查了pH、Fe~(2+)用量、PS用量、Cl~-、常见过渡金属离子以及常见还原剂对Fe~(2+)/PS降解DCF的影响.结果表明:DCF在pH 2.0—9.0范围内均有一定的去除效果,且pH 3.0时效果最佳;Fe~(2+)与S_2O_8~(2-)的最佳投加摩尔比为1∶1,过量的Fe~(2+)可消耗部分硫酸根自由基从而抑制DCF降解;Cl~-对DCF的降解具有一定的促进作用,且Cl~-浓度越大,促进作用越大;Ce~(3+)和Co~(2+)对DCF的降解几乎没有影响,而Cu~(2+)和Mn~(2+)具有一定的促进作用;抗坏血酸和硫代硫酸钠具有双重作用,在低浓度时对DCF的降解具有促进作用,高浓度时呈现抑制作用,而盐酸羟胺和亚硫酸氢钠在研究的浓度范围内均呈现促进作用.     

秸秆生物质炭对淹水砖红壤中Cu~(2+)钝化效果的影响

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg~(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭添加到广东徐闻砖红壤中,并添加5 mmol·kg~(-1)Cu(NO_3)_2和20 g·kg~(-1)葡萄糖,淹水培养49 d,采用连续提取法分级提取不同形态Cu~(2+)并研究其动态变化。结果表明,添加活性炭、400℃条件下制备的油菜秸秆炭和300、400、500℃条件下制备的花生秸秆炭后,淹水培养初期土壤溶液pH值比对照组明显增加,酸溶态Cu~(2+)含量显著降低,还原态和氧化态Cu~(2+)含量有所升高。随淹水时间增加,土壤pH值逐渐降低,导致生物质炭处理土壤中酸溶态Cu~(2+)含量显著升高,生物质炭对Cu~(2+)的钝化效果逐渐减弱并消失,还原态和氧化态Cu~(2+)含量降低。在49 d培养时间内残渣态Cu~(2+)含量变化不大。淹水条件下生物质炭对砖红壤中Cu~(2+)的钝化效果并不持久,甚至由于生物质炭中有机物质分解而产生更多有机酸,导致淹水后期生物质炭处理砖红壤pH值较对照低,反而提高了Cu~(2+)的活性和生物有效性。     

金属离子对赤红球菌(Rhodococcus ruber L9)降解芘的影响及其作用机制

实验室从石油污染土壤中筛选得到一株高效芘降解菌,命名为赤红球菌(Rhodococcus ruber L9),分析了不同浓度Fe~(3+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)对该菌降解芘效果的影响.结果发现,0.45 mmol·L~(-1) Fe~(3+)对芘的降解率有明显促进作用,6d时芘降解率最高,可达77%,相较于不加金属离子时提升了约30%.进一步研究发现,当Fe~(3+)存在时,芘降解过程中蛋白总量变化、邻苯二酚1,2-双加氧酶(C120)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C230)酶活性的变化与Fe~(3+)和Fe~(2+)在胞内、胞外浓度的变化密切相关,主要原因是Fe~(3+)的存在,能诱导赤红球菌合成更多与芘降解有关的蛋白,且可以作为酶的活性中心提高酶的活性,从而大幅提高芘的降解效率.     

FeCl_3-柠檬酸对低浓度As~(3+)污染土壤的淋洗特性

以人工采集制备的w=100 mg·kg~(-1)砷污染土壤为研究对象,采用超声溶解的方式获得FeCl_3-柠檬酸复合淋洗剂,对不同淋洗剂配比、pH值、温度和常见共存阴阳离子(Ca~(2+)、Al~(3+)、SO_4~(2-)、PO_4~(3-))对砷污染土壤淋洗特性的影响和机理进行研究。结果表明,在相同的土液比(1∶10)条件下,m(FeCl_3)∶m(柠檬酸)=3∶1时对土壤中As的淋洗效果最佳,复合淋洗剂的淋洗效果优于单一淋洗剂。pH值和一定范围内温度的升高均有助于增加淋洗量。在pH值为7、8、9、10和温度为25、35、45℃时,淋洗动力学均符合Elovich方程,说明FeCl_3-柠檬酸对As~(3+)污染土壤的淋洗属于非均相的扩散过程。不同浓度(0.01~0.2 mol·L~(-1))的Ca~(2+)、Al~(3+)、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)对淋洗效果均有一定影响。除SO_4~(2-)外,其他共存离子浓度越大,淋洗效果越好。     

两种土壤中对硝基氯苯被Fe~0还原的对比研究

利用零价铁(Fe~0)还原技术修复受对氯硝基苯(p-CNB)污染的土壤,研究常温常压下松砂土和中壤土两种不同土壤的理化性质对还原反应的影响.结果表明:Fe0能有效还原松砂土和中壤土中的p-CNB,生成对应的苯胺化合物,降低毒性;当土壤中p-CNB的含量约为2.5×10~(-6)mol·g~(-1),Fe~0用量为25 mg·g~(-1),反应体系中水分含量为0.75 mL·g~(-1)时,于25℃反应2 h后,松砂土和中壤土中p-CNB的还原率均超过93%;还原反应在中壤土中进行得较快.污染物在土壤中的老化时间对Fe~0还原降解效果影响很小,而土壤粒径、土壤是否灭菌以及土壤有机质含量等因素则对还原有较明显影响;还原降解反应在没有灭菌、有机质含量较高且粒径偏小的壤土中进行得最彻底.     

敌敌畏在颗粒物上吸附的支配因素

研究了敌敌畏在颗粒物(呼和浩特土壤和黄河水体沉积物)上的吸附行为，探讨了颗粒物性质如有机质含量、粘粒含量、阳离子交换量(CEC)、pH值和离子强度等因素对吸附的影响。结果表明：敌敌畏在2种颗粒物上的吸附过程均符合一级动力学规律，可用Freundlich等温式描述，吸附常数K为5．8220和11．7388；颗粒物性质与吸附常数的相关分析发现：支配敌敌畏在颗粒物上吸附的主要因素是有机质含量、pH值和离子强度，随着pH值的增加和离子强度的降低，敌敌畏在2种颗粒物上的吸附量增大。     

排水对三江平原沼泽湿地土壤中化学元素的影响

以三江平原沼泽湿地生态试验站为研究基地 ,选择典型采样点 ,对排水沟土壤、沼泽土壤、沼泽化草甸土壤 (共有 6个采样点 ,2 8个样品 )进行测试 ,分析土样中主要离子 (HCO3- 、Cl- 、NO3- 、SO4 2 - 、Ca2 +、Mg2 +、K+、Na+)含量、重金属 (铁、锰、锌、铜 )含量、营养元素含量、有机质含量以及土壤pH值 ,研究沼泽排水对沼泽土壤中的化学元素含量的影响。研究结果表明 ,排水使沼泽土壤丧失大量的化学元素     

敌敌畏在颗粒物上吸附的支配因素

研究了敌敌畏在颗粒物(呼和浩特土壤和黄河水体沉积物)上的吸附行为,探讨了颗粒物性质如有机质含量、粘粒含量、阳离子交换量(CEC)、pH值和离子强度等因素对吸附的影响。结果表明:敌敌畏在2种颗粒物上的吸附过程均符合一级动力学规律,可用Freundlich等温式描述,吸附常数Kd为5. 822 0和11. 738 8;颗粒物性质与吸附常数的相关分析发现:支配敌敌畏在颗粒物上吸附的主要因素是有机质含量、pH值和离子强度,随着pH值的增加和离子强度的降低,敌敌畏在2种颗粒物上的吸附量增大。     

发酵床垫料中有机质及氮素形态变化

通过测定发酵床养猪栏内0~20、20~40 cm垫料层和40~60、60~80 cm土层样品的含水率、pH值、不同形态氮素含量以及有机质含量等指标,研究垫料中氮素形态的转变及其对下层土壤一些理化指标的影响。结果表明,随着垫料使用时间的延长,垫料含水率和有机质含量均呈现持续降低趋势;由于猪粪尿的不断排放,垫料中全氮、碱解氮和硝态氮含量逐渐增加,而铵态氮含量和pH值均呈现先上升后降低趋势。在发酵床垫料的下层土壤中有机质和氮素含量呈升高趋势,因此在发酵床养殖方式下应采取必要的防渗措施以保护深层地下水土。     

绿潮藻类分解过程中水体磷-铁-硫含量的动态变化

以荣成天鹅湖暴发的硬毛藻和湖中心的沉积物为试材,通过室内模拟分析了不同密度藻类分解条件下水体可溶性磷(SRP)、Fe~(2+)、S~(2-)质量浓度以及主要理化参数的动态变化,以探讨硬毛藻分解对沉积物中铁磷释放的影响以及铁磷间的耦合关系,为藻华后水体富营养化以及内源污染的治理提供理论依据。在整个试验周期,不同藻密度条件下水体SRP、Fe~(2+)和S~(2-)的质量浓度变幅分别为0.004-0.89、0.04-0.50和0.02-17.36 mg·L~(-1);试验前期质量浓度较高,之后随时间呈下降趋势,后期各处理间差异减小。多重比较表明,残藻密度对上覆水中SRP、Fe~(2+)和S~(2-)的质量浓度均具有极显著影响(P0.01);各处理质量浓度表现为:沉积物+50 g藻+水沉积物+30 g藻+水30 g藻+水沉积物+10 g藻+水沉积物+水。试验前期(1-7 d),各处理差异较大,其中沉积物+50 g藻+水与沉积物+30 g藻+水、沉积物+10 g藻+水处理间的SRP、Fe~(2+)、S~(2-)质量浓度差异均达极显著水平(P0.01);沉积物+10 g藻+水与沉积物+水处理间Fe~(2+)质量浓度差异达显著水平(P0.05)。藻分解过程中,上覆水磷铁之间、磷硫质量浓度间均呈显著正相关关系,r值分别为0.671(P=0.000)和0.498(P=0.013)。残藻密度越高,水体理化性质的变幅则越大。硬毛藻体内的磷和铁可在分解初期大量向水体释放,且高密度残藻的堆积分解可明显降低水土界面的氧化还原电位而促进沉积物中磷铁的释放,使得水体磷和铁质量浓度急剧增加。     

中和共沉淀法形成铁氧体微晶及其对重金属离子的并合

本文对中和共沉淀法Fe_3O_4生成过程中重金属离子并合程度及其影响因素进行了研究,在实验条件下,发现重金属离子在Fe_3O_4晶格中的并合与其离子半径、电负性和外层电子分布等因素有关。并合程度为:Cu~(2+),CO~(2+),Fe~(2+)>Mn~(2+),Zn~(2+)>Ni~(2+),Cd~(2+),当Fe~(2+)/Fe~(3+)=0.5,pH=9.5±0.5时,对40mgCu~(2+),总铁量(Fe~(2+)+Fe~(3+))2.5g为最小投料量,其并合率可达99.7％以上,相同条件下CO~(2+)并合率大于99.7％,其它重金属离子由于本征特性影响,并合率各不相同,工艺条件适合于污水中Cu~(2+)和Co~(2+)的有效去除,对Mn~(2+),Zn~(2+)的去除也有一定效果,从沉渣的XRD物相分析可知,重金属离子在Fe_3O_4中的并合,是以尖晶石型结构取代式固溶体组成完成的。     

氧化石墨烯对沉积物中重金属Cu的稳定固化研究

以一种新型碳基材料——氧化石墨烯(GO)为吸附剂,以乌梁素海表层沉积物中重金属Cu为研究对象,考察了GO投加量、沉积物pH值、有机质种类及其质量分数在35 d老化时间内对Cu稳定固化效果的影响。实验中利用电位法测定沉积物的pH值和氧化还原电位值(ORP),通过BCR连续提取法分析Cu各形态含量的分布。研究结果表明,随着GO投加量(2%、4%、6%、8%和10%)的增加,GO可以有效地将Cu从不稳定状态转化为稳定状态。在质量分数为10%时,Cu的酸可提取态较原始状态减少3.76%,残渣态增加28.16%。另外在不同pH(6、7、8和9)下,GO对Cu的稳定效果不同,表现出pH=9pH=8pH=7pH=6的递减关系;并且当pH=9时,沉积物的ORP值在整个老化时间内最低。选用腐殖酸(HA)和富里酸(FA)两种有机质研究其对GO稳定沉积物中Cu的影响。结果发现,加入HA和FA后,GO对沉积物中Cu的稳定效果明显提高,且随着HA和FA质量分数(1%、5%、10%和15%)的增加而增加,当质量分数为15%时固定效果最好。GO+15%HA使重金属Cu的残渣态增加了34.95%,GO+15%FA使重金属Cu残渣态增加了32.96%。以上实验数据表明,GO可以有效地将沉积物中Cu从不稳定态转化为稳定合态,降低沉积物中Cu向上覆水释放的风险。该研究围绕乌梁素海上覆水环境开展实验,以期望对高寒地区重金属污染沉积物的修复提供一种新的思路。     

土壤中2,2＇,5,5＇-四氯联苯的锁定效应及其影响因素

以2,2＇,5,5＇-四氯联苯（PCB52）为典型代表,采用微波提取法研究了土壤中多氯联苯的锁定效应及其影响因素.实验表明,老化时间、土壤的有机质含量、含水率、pH值以及老化环境温度都对土壤锁定2,2＇,5,5＇-四氯联苯的效果有显著影响.2,2＇,5,5＇-四氯联苯锁定量随着老化时间的增长而增加,添加20 d后尤为显著,之后变化缓慢,趋于平衡;随着土壤有机质含量的增加而显著增加;随着土壤含水率的增大而下降,且表现出一定的线性相关性;在pH 5.5—10.5范围内,随着土壤pH值的升高而增大;在15℃到40℃范围内随着老化环境温度的升高而降低.此外,多氯联苯自身的性质也会影响土壤对其的锁定效果.     

4种重金属对灵芝漆酶活性及转录表达的影响

漆酶是一种分布广泛的多酚氧化酶,在食品、能源和环保等领域具有重要的应用价值.灵芝作为重要的白腐真菌,可以合成分泌包括漆酶在内的多种木质纤维素降解酶,这些酶的活性会随着菌株、发酵条件等不同而不同.以灵芝荣保1号为材料,利用平板实验分析4种重金属(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Fe~(2+))在不同浓度下对灵芝菌丝体生长及氧化带形成的影响,用分光光度法测定重金属发酵液中漆酶的活性,并通过实时定量PCR检测重金属离子胁迫下灵芝漆酶同工酶表达的差异性和特异性.结果表明:低浓度Pb~(2+)和Cu~(2+)促进菌丝体生长和氧化带形成,而Cd~(2+)和Fe~(2+)抑制菌丝生长及氧化带形成;Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Fe~(2+)分别以终浓度为100、20、100、100 mg/kg时对菌丝生长及氧化带的增强作用较大,培养至第11天、第9天、第7天、第7天时,漆酶活性达到最大值,分别为20.83±0.32、15.89±0.21、30.56±0.42、9.44±0.25 U/L,Cu~(2+)促进了发酵液中漆酶酶活,而Pb~(2+)、Cd~(2+)和Fe~(2+)则抑制漆酶酶活.荧光定量PCR结果显示,4种重金属离子在液体培养条件下对15个灵芝漆酶同工酶的转录表达影响存在差异性,其中5个漆酶基因(Glac4、Glac6、Glac10、Glac11和Glac12)转录表达发生上调.综上,灵芝漆酶对重金属离子作用的不同响应表明其具有较复杂的生理功能及调控机制,结果可为进一步阐明漆酶作用机制提供基础.     

覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放影响机制

为探讨覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放控制机制,通过室内模拟试验,研究了覆盖Fe2O3、Al2O3、Mn O2等3种氧化物及湖沙、蛭石对洱海沉积物磷释放特征、沉积物磷形态、金属形态及环境因子的影响.结果表明:(1)覆盖不同材料均抑制了沉积物磷释放,Fe组、Mn组、Al组、湖沙组和蛭石组沉积物中TP的Qmax分别减少了40.36%、32.07%、26.25%、11.62%和-7.83%.(2)覆盖材料主要是降低了沉积物中NH4Cl-P、BD-P、Na OH-P的含量,其中覆盖金属氧化物降幅均高于湖沙和蛭石,覆盖Fe氧化物降低幅度最大,覆盖Mn氧化物对Na OH-P降幅较高.(3)覆盖材料通过影响Fe、Al、Mn及TOC在各磷形态中含量,进而控制磷的释放,其中Fe组沉积物BD-Fe和HCl-Fe含量分别增加了23.81%、110.76%,Mn组沉积物NH4Cl-Mn增加110.76%,各组沉积物中Na OH-Al均向HCl-Al转化,且使沉积物TOC含量降低,进而增大沉积物w(TTOC/TP)、w(TFe/TP)、w(TMn/TP)、w(TAl/TP)比值,促进活性磷向惰性磷的转化.(4)覆盖材料通过影响沉积物pH和Eh值,进而影响金属离子形态,控制磷的释放.总体来看,覆盖金属氧化物控磷效果高于非金属无机材料,金属氧化物不仅具有吸附磷等物理作用,而且具有金属离子与磷结合转化磷形态含量的化学作用,进而控制沉积物磷释放,其中Fe氧化物控制效果最高.     

太湖不同湖区沉积物重金属含量季节变化及其影响因素

以太湖东北部梅梁湾、胥口湾、贡湖沉积物中重金属为研究对象,研究各湖区沉积物中As、Cd、Cu、Pb、Zn含量的年际变化规律及其与沉积物间隙水温度、pH、Eh值以及沉积物有机质、总氮、总磷、粒径等理化指标的相关关系.结果表明:沉积物中重金属含量及其年际的变化与其污染状况有一定的相关关系;富营养化程度较高的梅梁湾沉积物中重金属含量的最大值出现在9月,其他两个湖区的最大值均出现在6月;沉积物中重金属含量受到温度、pH值、Eh值等物理因素的影响,且与温度、pH值和Eh值有一定的正相关关系;沉积物有机质、总氮、总磷、粒径等因素也会对沉积物中重金属含量产生影响;有机质含量与重金属含量有很好的正相关性,粒径与重金属含量呈正相关,总氮、总磷与重金属含量呈负相关.     

单宁酸对黄河三角洲盐碱土壤盐基离子有效性的影响

以黄河三角洲柽柳群落和盐碱光板地土壤为研究对象,利用单宁酸进行培养,通过测定土壤浸提液中盐基离子含量、计算离子比并进行相关统计分析,探讨单宁酸对盐碱土盐基离子有效性的影响.结果表明,随着单宁酸浓度升高,不同盐度土壤浸提液中的K~+、Ca~(2+)、HCO3-以及高盐土壤中的Cl-和低盐土壤中的SO_4~(2-)逐渐升高,而Na~+、Mg~(2+)、低盐土壤中的Cl-和高盐土壤中的SO_4~(2-)先升高后降低;不同盐度土壤中Na~+/K~+、Na~+/Ca~(2+)、Ca~(2+)/K~+、Mg~(2+)/K~+、Cl-/HCO_3~-、SO_4~(2-)/HCO_3~-和低盐土壤中的Cl-/SO_4~(2-)随着土壤中单宁酸浓度升高而降低,但Na~+/Mg~(2+)、Ca~(2+)/Mg~(2+)和高盐土壤中的Cl-/SO_4~(2-)则逐渐升高;方差分析的结果显示,单宁酸浓度除对高盐土壤中的Na~+影响不显著之外,对其他盐基离子及其比值的影响均达到显著水平;相关分析的结果表明,SO_4~(2-)在低盐土壤中与K~+、Na~+、Mg~(2+)和HCO_3~-之间的相关性与高盐土壤相反,而其他离子之间的相关性在不同盐度土壤中一致.综上,单宁酸能够降低土壤颗粒对盐基离子的吸附,促进土壤脱盐,因此可利用单宁酸或将其作为辅助材料改良盐碱土,但应适当控制单宁酸的用量,以促进更多Na~+的脱除及防止过多Ca~(2+)和K~+的流失.