Cr6+和Cr3+对两种海洋生物的毒性敏感性比较

研究了两种不同价态的重金属铬对小球藻和发光细菌的毒性作用,比较了Cr6+和Cr3+的毒性大小及对两种海洋生物的敏感性。分别使用标准方法检测了Cr6+和Cr3+对小球藻和发光细菌的急性毒性效应。结果表明,Cr3+对小球藻的毒性在短期内比Cr6+大,但最终转变为Cr6+的毒性大于Cr3+,说明Cr6+较Cr3+稳定。Cr6+对发光细菌的毒性大于Cr3+,且Cr3+的其它典型抑制效应值之间的变化大于Cr6+的变化,说明发光细菌指示Cr3+较Cr6+敏感。Cr6+和Cr3+对发光细菌的毒性效应拟合效果较小球藻好,并且发光细菌测定周期短,因此可认为发光细菌更适合作为监测重金属铬的生物标志物。     

石墨烯/SiO2-聚吡咯复合材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以天然石墨粉、正硅酸乙酯、吡咯单体为原料,通过溶胶-凝胶法和原位沉淀法合成高比表面积石墨烯/SiO₂-聚吡咯复合材料（GS-PPy）,并对其去除水中Cr（Ⅵ）的效果进行研究,探讨溶液pH、反应时间、反应温度等因素对吸附过程的影响,同时结合TEM、XPS、FTIR等多种表征手段,探讨GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的反应机理。研究结果表明:在pH=2.0时,GS-PPy对Cr（Ⅵ）吸附效果最好;吸附过程符合伪二级动力学和Freundlich等温线模型,为多分子层化学吸附,反应过程为吸热反应。GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的机理主要包括静电吸引、离子交换以及氧化还原作用。     

直流电场处理后隆线溞趋光性对Cr6+ 和Hg2+ 的响应

为了利用水溞趋光性更灵敏地检测水体中的有毒物质,试验以自主选育的、趋光性强的隆线溞(Daphnia carinata)单克隆为材料,研究了直流电场对水溞趋光性的影响和对重金属Cr6+和Hg2+的响应.结果表明,在直流电场中,随电场强度增大和处理时间延长,隆线溞的趋光性由正变负.其中,不影响趋光性的临界电场强度和处理时间分别是0.01 mA和5 min.用0.01 mA的直流电场处理隆线溞5 min后,隆线溞对Cr6+或Hg2+的趋光指数检测下限显著降低,Cr6+的检测下限浓度由56μg·L-1(未经电场处理)下降为32μg·L-1(电场处理),Hg2+的检测下限浓度由5.6μg·L-1(未经电场处理)下降为4.2μg·L-1(电场处理).说明适当的直流电场处理隆线溞后,能显著降低水溞趋光指数检测毒物的下限,扩大检测范围,提高监测灵敏度.     

Response to comment on "Removal of heavy metals from aqueous solution by carbon nanotubes: adsorption equilibrium and kinetics"

We would like to thank Dr. Ho for his careful examination of our paper. We agree with the comment on our paper published in Journal of Environmental Sciences.     

Predicting heavy metals’ adsorption edges and adsorption isotherms on MnO2 with the parameters determined from Langmuir kinetics

Although surface complexation models have been widely used to describe the adsorption of heavy metals, few studies have verified the feasibility of modeling the adsorption kinetics,edge, and isotherm data with one p H-independent parameter. A close inspection of the derivation process of Langmuir isotherm revealed that the equilibrium constant derived from the Langmuir kinetic model, K S-kinetic, is theoretically equivalent to the adsorption constant in Langmuir isotherm, K S-Langmuir. The modified Langmuir kinetic model(MLK model) and modified Langmuir isotherm model(MLI model) incorporating p H factor were developed. The MLK model was employed to simulate the adsorption kinetics of Cu(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) on Mn O2 at p H 3.2 or 3.3 to get the values of K S-kinetic. The adsorption edges of heavy metals could be modeled with the modified metal partitioning model(MMP model), and the values of K S-Langmuir were obtained. The values of K S-kinetic and K S-Langmuir are very close to each other, validating that the constants obtained by these two methods are basically the same. The MMP model with K S-kinetic constants could predict the adsorption edges of heavy metals on Mn O2 very well at different adsorbent/adsorbate concentrations. Moreover, the adsorption isotherms of heavy metals on Mn O2 at various p H levels could be predicted reasonably well by the MLI model with the K S-kinetic constants.     

响应面法优化复合微生物吸附剂对低浓度Cr3+的吸附

根据已有4种微生物吸附剂的吸附基团存在的差异特征,将其复配成复合吸附剂,借助统计学方法研究其对低ρ(Cr3+)废水的吸附性能.在单因素试验基础上,利用P-B(Plackett-Burman)法筛选出吸附过程4个主要影响因素分别为pH,初始ρ(Cr3+)及微生物吸附剂XB和TQ的投加量,应用最陡爬坡试验接近主要因素最优水平,采用Box-Behnken试验设计和响应面分析得到对低浓度Cr3+吸附过程的二阶模型.结果表明,最优吸附条件为pH 4.0,初始ρ(Cr3+)为4.86mg/L,XB和TQ的投加量分别为0.20和0.13 g/L,实际吸附率达到87.54%,与理论预测值(87.68%)接近,且高出单一吸附剂吸附率7.79%～17.35%.FT-IR扫描显示,复合微生物吸附剂性能提高与表面基团增多有关.通过响应面分析法优化复合微生物吸附,吸附性能明显提高.     

Fe0去除地下水Cr(Ⅵ)过程中的钝化作用及电化学解钝参数优化

零价铁（Fe⁰）广泛用于Cr（Ⅵ）污染地下水的修复,但存在Fe⁰钝化降低修复效率的问题。首先使用Fe⁰去除地下水中的Cr（Ⅵ）并制备不同钝化程度的钝化铁屑,然后采用电化学方法对钝化铁屑进行解钝,并通过单因素试验和正交试验研究电极设置、电解电压、电解时间及电极距对解钝效果的影响,同时对解钝溶液和解钝前后的铁屑及解钝过程中产生的沉淀进行分析。结果表明：以钝化铁屑作阳极时解钝效果最佳;解钝效果随电解电压增大先上升后降低,随电极距增大而降低,随电解时间增加而上升,3个因素对解钝效果的影响依次为电解时间>电解电压>电极距;X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析表明,钝化铁屑在电化学作用下因表面沉淀脱落使得其活性得到有效恢复;钝化铁屑解钝的最佳条件（以钝化铁屑作阳极,电解电压为10 V,电解时间为60 min,电极距为2 cm）下,解钝后铁屑对Cr（Ⅵ）的去除率可恢复至原来的90%以上;解钝过程中不会促使Cr（Ⅲ）沉淀溶解,但会增加溶液中Fe的浓度。上述研究成果对提高Fe⁰修复Cr（Ⅵ）污染地下水的修复效果及材料使用率具有参考作用。

     

PM2.5中Cr(Ⅵ)的采集与分析方法优化研究

环境空气中的六价铬〔Cr(Ⅵ)〕对人体健康及生态环境有较大影响,但由于测量大气中Cr(Ⅵ)有诸多困难,目前国内对Cr(Ⅵ)浓度的观测相对较少. 为建立可靠、灵敏度高的大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的检测方法,构建了基于离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用(IC-ICP-MS)分析Cr(Ⅵ)的方法,并对PM_2.5中Cr(Ⅵ)的采样与提取方法进行了优化,同时应用该方法在北京市进行了样品采集与分析. 结果表明:①样品采集前,为了降低空白滤膜中Cr背景值,滤膜的预处理优化方式为将滤膜浸泡在10%的硝酸溶液中约10 h,超纯水冲洗后在0.12 mol/L碳酸氢钠溶液中浸泡约10 h;在样品提取过程中,将超声温度维持在25 ℃以下,且保证采样后样品保存时间少于29 d,能有效提高样品回收率. ②对IC-ICP-MS测定大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的方法进行优化后,其检出限为0.001 5 ng/m3,加标回收率为92.8%,精确度为7.8%,较离子色谱法检出时间更短、检出限更低,能准确测定环境空气PM_2.5中的ρ〔Cr(Ⅵ)〕. ③基于采集到的样品分析表明,北京市PM_2.5中ρ〔Cr(Ⅵ)〕平均值为(0.095±0.104)ng/m3. 研究显示,构建的IC-ICP-MS方法对Cr(Ⅵ)的检出限(0.001 5 ng/m3)低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》中Cr(Ⅵ)的参考限值(0.025 ng/m3),且在环境空气中具有较好的稳定性,满足国内环境空气中Cr(Ⅵ)的测定需求.      

Removal of Cd2+ from water by Friedel’s salt (FS: 3CaO.Al2O3·CaCl2·10H2O): Sorption characteristics and mechanisms

The development of low-cost and efficient new mineral adsorbents has been a hot topic in recent years. In this study, Friedel’s salt (FS:3CaO·A12O3 ·CaCl2 ·10H2O), a hexagonal layered inorganic absorbent, was synthesized to remove Cd2+ from water. The adsorption process was simulated by Langmuir and Freundlich models. The adsorption mechanism was further analyzed with TEM, XRD, FT-IR analysis and monitoring of metal cations released and solution pH variation. The results indicated the adsorbent FS had an outstanding ability for Cd(Ⅱ) adsorption. The maximum adsorption capacity of the FS for Cd(Ⅱ) removal can reach up to 671.14 mg/g. The nearly equal numbers of Cd2+ adsorbed and Ca2+ released demonstrated that ion-exchange (both surface and inner) of the FS for Cd(Ⅱ) played an important role during the adsorption process. Furthermore, the surface of the FS after adsorption was microscopically disintegrated while the inner lamellar structure was almost unchanged. The behavior of Cd(Ⅱ) adsorption by FS was significantly affected by surface reactions. The mechanisms of Cd2+ adsorption by the FS mainly included surface complexation and surface precipitation. In the present study, the adsorption process was fitted better by the Langmuir isotherm model (R2 = 0.9999) than the Freundlich isotherm model (R2 = 0.8122). Finally, due to the high capacity for ion-exchange on the FS surface, FS is a promising layered inorganic adsorbent for the removal of Cd(Ⅱ) from water.     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K⁺对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时,K⁺比Na⁺更有利于高铁酸盐的生成.K⁺促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K⁺浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K⁺影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K⁺后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K⁺对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,ClO^-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K⁺在一定程度上可替代部分碱度,降低OH^-用量.在反应过程中K⁺能包裹在FeO^2-₄周围,减少Fe³⁺与FeO^2-₄接触,从而减缓Fe³⁺对FeO^2-₄的催化分解作用;同时K⁺能与FeO^2-₄生成K₂FeO₄晶体沉淀析出,降低溶液中FeO^2-₄浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

Adsorption characteristics and mechanism of Cr （Ⅵ） on chitoan-yttrium porous microsphere

以壳聚糖和Y2（OH）5NO3为原料通过乳液交联法制备了壳聚糖-钇（Ch—Y）复合微球,通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对其表面形貌、结构进行了表征.探讨了溶液的pH值、反应时间、投加量、离子初始浓度对其吸附性能的影响.研究结果表明,壳聚糖-钇（Ch—Y）复合微球在pH值为3的酸性环境中对Cr（Ⅵ）保持了较高的吸附能力,吸附容量为52.39mg·g-1,其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型;通过吸附机理的研究,发现壳聚糖-钇（Ch—Y）对Cr（Ⅵ）吸附是化学吸附静电吸附协同氧化Cr（Ⅵ）离子作用来实现的.     

Al3+对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

为进一步了解土壤环境中有机物有效快速还原Cr(Ⅵ)的作用机理,通过批式试验研究了不同温度和pH条件下土壤中普遍存在的Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)反应速率的影响.结果表明,Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)有催化作用,且pH越低,Al3 的催化作用越明显;然而,当pH达4.5时,其催化作用几乎完全消失.前期试验结果指出,Al3 对只含有1个α-OH有机酸(如柠檬酸和乳酸)和只具有2个羧基的有机酸(如草酸和琥珀酸)还原Cr(Ⅵ)没有任何影响.因此,可得出Al3 的催化效应跟酒石酸分子中的2个α-OH与Al3 发生作用有关.在Al3 作用下,过量酒石酸对Cr(Ⅵ)还原反应符合零级反应动力学规律.     

石英砂负载β-FeOOH (ACS)吸附除Cr(Ⅵ)的机理分析

研究了吸附材料石英砂负载β-FeOOH(ACS)对Cr(Ⅵ)的吸附机理.结果表明,Cr(Ⅵ)在ACS表面的吸附率随ACS表面Zeta电位的降低而显著降低,说明Cr(Ⅵ)的吸附以静电作用为主.石英砂负载β-FeOOH后表面Zeta电位由负变正,说明β-FeOOH在石英砂表面的负载改变了石英砂表面的电荷性质,也表明ACS能对Cr(Ⅵ)产生静电吸附.ACS吸附除Cr(Ⅵ)的能量色散X射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)测定结果表明,ACS吸附Cr(Ⅵ)的过程发生了一定的离子交换作用,且吸附反应伴随着部分氧化还原反应的进行,氧提供电子,铁、铬接受电子,氧、铁分别起Lewis碱和Lewis酸的作用.     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除Cr(Ⅵ)的研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）为复合生物吸附剂,考察了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能,并对生物吸附机理进行了初步研究.结果表明,pH值是影响复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要因素,吸附的最佳pH为2～3;用此复合生物吸附剂对Cr(Ⅵ)进行吸附,其单位吸附量为0.0217 mmol/g.用HCl对其进行再生,再生率在90％以上;—CONH₂和—NH—是菌体吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,静电吸引是复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要机理之一.     

Fe0-PRB去除Cr(Ⅵ)反应动力学及影响机制

零价铁渗透式反应墙技术(zero-valent iron permeable reactive barrier,Fe~0-PRB)是近年来兴起的一项高效经济的地下水原位修复技术,被成功应用于地下水Cr(Ⅵ)污染的场地修复中.针对Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的反应影响机制开展研究,从动力学角度揭示零价铁去除Cr(Ⅵ)的环境条件响应规律,获得描述零价铁去除Cr(Ⅵ)的反应动力学模型.考察了地下水常见离子对Cr(Ⅵ)去除的影响,发现地下水中氯离子通过影响电子传递影响Cr(Ⅵ)去除,硫酸根、镁离子通过参与反应影响Cr(Ⅵ)去除,碳酸氢根通过参与反应和影响电子传递共同影响Cr(Ⅵ)去除,钙离子对Cr(Ⅵ)去除影响不大.研究结果为Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的工艺参数优化提供方法和理论依据.     

Cr6+生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.     

木质垃圾与废铁泥制备Fe0-BC材料及其对水中Cr(Ⅵ)的去除行为

含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害.为探究零价铁-生物炭材料(Fe⁰-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能,以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料,在不同温度下通过碳热还原制备Fe⁰-BC,并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除.材料表征结果表明,1 200℃下制备的Fe⁰-BC材料(Fe⁰-BC-1200)性能最佳,其比表面积为105.6 m³/g,孔径为6.23 nm,物相主要由Fe⁰、Cu0、C以及少量杂质构成,其中Fe⁰以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中,且大小均匀,粒度基本达到纳米级.通过静态试验考察了Fe⁰-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程,发现Fe⁰-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.2%. Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmui...     

Effects of simulated acid rain on root growth of Cunninghamia lanceolata and Schima superba saplings planted in acidified soil

Results from pot culture (with one-year old Cunninghamia lanceolata and Schima superba) are described. It was found that the biomass production and elongation of C. lanceolata was seriously inhibited at pH 2.0 rain, but for S. superba, was not affected markedly. When pH values of experimental rain were higher than 2.0, the root growth of both species was not adversely affected. Aluminium had already accumulated to some degrees in the roots of both trees, and started to affect the root growth of C. lanceolata at pH 2.0 rain. The soil chemistry was also examined. Increased acidity of experimental rain increased the leaching of Ca and Mg. The Al/Ca mol ratio increased from 0.3 to 0.9 in top soil, and in rhizosphere to 1.5 when the pH values of simulated acid rain were 4.5 to 2.0. In this experiment, NO₃- fertilization effect was discovered.     

BS+DAS复配修饰膨润土吸附Cr(Ⅵ)和Cd2+的研究

为了研究两性-阴离子复配修饰膨润土对Cr(VI)和Cd2+的吸附性能差异及其机理,并为两性复配修饰黏土矿物治理重金属污染水体提供依据,采用阴离子型有机修饰剂1-癸烷磺酸钠(DAS)复配修饰两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰膨润土,研究各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的等温吸附曲线及不同温度、pH值和离子强度条件对吸附的影响.结果表明,Langmuir模型能较好地拟合各修饰土样对不同类型重金属离子(Cr(VI)和Cd2+)的吸附曲线,其对Cr(VI)和Cd2+的平衡吸附量均呈现BS+150DAS(150%CEC DAS复配修饰膨润土)BS+100DASBS+50DASBS+25DASBSCK(膨润土)的趋势,且对Cr(VI)、Cd2+的最大吸附量(qm)分别为85.92 mmol·kg-1(100BS+150DAS)和321.89 mmol·kg-1(100BS+150DAS).各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附均表现为自发、焓增和熵增的特征,升温可增加其对Cr(VI)和Cd2+的最大吸附量.酸性环境有利于各修饰土样对Cr(VI)的吸附,而不利于对Cd2+的吸附.离子强度增加均降低了各修饰土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附.     

Efficient reduction and adsorption of Cr(Ⅵ) using FeCl3-modified biochar:Synergistic roles of persistent free radicals and Fe(Ⅱ)

Transition metal iron and persistent free radicals(PFRs) both affect the redox properties of biochar, but the electron transfer relationship between them and the coupling reduction mechanism of Cr(Ⅵ) requires further investigation. To untangle the interplay between iron and PFRs in biochar and the infuences on redox properties, FeCl₃-modified rice husk biochar(FBCs) was prepared and its reduction mechanism for Cr(Ⅵ) without light was evaluated. The FBCs had higher surface positive cha...