天然铁基矿物修复土壤的机制

铁是地球物质循环的重要元素,它在地球环境中以各种铁基矿物的形式广泛存在.在此,介绍天然铁基矿物的基本性质及其在土壤修复中的作用机制,着重阐述铁基矿物的吸附交换作用,氧化还原作用和与微生物交互作用,总结和讨论它们的作用原理,并对铁基矿物在土壤修复领域的应用提出一些值得思考的问题.     

地球环境演化的阶段性及其形成机制探讨

地球环境（大气圈、水圈）的演化具有明显的阶段性。撞击作用与地内核转变能是地球环境（大气圈、水圈）演化的根本机制。地球吸积形成期，原地球捕获太阳星云大气形成的原始大气经太阳风驱赶和星子撞击而逃逸，早期大规模的撞击过程又可能使地球上的矿物脱去挥发分，形成地球次生大气的一部分，也可使其次生大气部分脱离地球，地球形成期曾经历过撞击生气与气体逃逸的多次旋回，撞击作用决定其环境条件；地球形成之后．撞击作用仍起着使地球矿物脱去挥发分组成大气圈的重要作用，大气中CO2的演化，海水pH值的演化．各类沉积岩间的消长关系与地内核转变能计算所得的“幻数”──3.5×109年、（2.6＋0.1）×109年、（1.9＋0.1）×109年、（1＋0.1）×109年、（0.6＋0.1）×109年和（0．2＋0.1）×109年之间存在着明显的相关关系：地球内部核转变能的累积、释放过程所导致的构造、岩浆运动（火山喷发、板块运动等）制约着地球的环境演化，其间．显生宙以来，地外物质对地球的撞击作用在小时间尺度上（几千年到几万年）造成地球环境的急剧变化，导致生物演化的突变以致生物灭绝具有重要的环境意义。     

红外光谱法测定云母中铵含量的可能性

<正> 专门的地球化学研究表明,氮广泛分布于地壳中。岩石中存在的氮有几种不同的形式:表面吸附的和含于气-液包裹体中的分子氮(N_2)以及以机械混合物形式存在于岩石中的卤氢酸铵盐。不过,最常见的主要还是以铵离子形式进入到矿物晶格中的结合氮。     

高氨氮味精废水的亚硝化/反亚硝化脱氮研究

两段SBR法处理经稀释的味精废水有良好的有机质降解和脱氮效果，整个生物处理过程可分为碳氧化阶段和三个亚硝化／反亚硝化阶段，碳氧化阶段主要是有机质的降解和曝气吹脱除氮，随后通过亚硝化／反亚硝化反应实现生物脱氮和有机特的降解。SBRⅠ碳氧化阶段废水中有机质浓度较高，在降解过程中消耗废水中的溶解氧，竞争性抑制了亚硝化反应的发生，而亚硝化反应的形成是由于游离氨（FA）对硝酸细菌的抑制而形成的。     

乙基黄药对施氏矿物吸附Cr（Ⅵ）的影响研究

选矿药剂在矿产资源开发中被大量使用,环境中残留的选矿药剂及其衍生物对重金属的迁移、转化等环境行为产生重要影响.施氏矿物是广泛存在于酸性矿山废水中的一种典型的羟基硫酸盐铁矿物,对重金属具有明显的吸附作用.然而,浮选药剂对施氏矿物富集重金属的影响有待深入研究.本研究采用快速化学法合成施氏矿物,通过批量吸附实验法系统探究典型浮选药剂乙基黄药存在条件下,反应体系pH、接触时间、浮选药剂浓度、Cr(VI)初始浓度等因素对施氏矿物吸附Cr(VI)的影响规律.结果表明：在酸性条件下,乙基黄原酸钠抑制施氏矿物对Cr（Ⅵ）的吸附作用;在碱性条件下,乙基黄原酸钠对施氏矿物吸附Cr（Ⅵ）具有明显的促进作用.在初始pH条件为8.5时,施氏矿物对Cr(VI)的最大去除容量达到56.96 mg·g-1,与最佳条件下施氏矿物对Cr(VI)的吸附容量（40.4 mg·g-1）相比,吸附容量提升了41%.乙基黄原酸钠存在条件下施氏矿物对Cr（Ⅵ）的吸附符合准二级动力学,表明该吸附过程以化学吸附机制为主.在Cr(VI)的吸附过程中,黄原酸基将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）,从而增强了了施氏矿物在碱性条件下对Cr(VI)的去除...     

有机物对SAD的影响及其数学模拟

通过血清瓶批式实验,研究了不同C/N下葡萄糖和乙酸钠对厌氧氨氧化耦合反硝化系统（SAD）污泥活性及脱氮性能的影响.耦合系统颗粒污泥为在亚硝态氮充足的UASB连续流反应器中培养得到,具有较高的厌氧氨氧化活性和反硝化活性.以葡萄糖为碳源,C/N分别为1,2,4时,厌氧氨氧化活性差异不大,反硝化活性逐渐增加,亚硝态氮最大降解速率分别为0.265,0.345,0.453kgN/（kgVSS·d）;以乙酸钠为碳源,C/N分别为1、2、4时,厌氧氨氧化活性和反硝化活性都无明显差别.相同C/N下,耦合系统以葡萄糖为碳源时的厌氧氨氧化活性较高,以乙酸钠为碳源时的反硝化活性较高.C/N分别为1,2,4时,以葡萄糖为有机物的氨氮最大降解速率分别为乙酸钠的1.15,1.19,1.58倍,以乙酸钠为有机物时反应的亚硝态氮最大降解速率分别为葡萄糖的1.89,1.48,1.15倍.实验的数学模拟结果表明,通过模型的模拟,能较为准确地预测实验过程中氮素的变化趋势,在C/N为1~4时耦合系统中颗粒污泥的厌氧氨氧化活性无较大变化.     

大气中的微量气体系森林燃烧产生

有些科技工作者指出,在地球上氮循环过程中,生物量的燃烧是氮和含氨微量元素排放的重要原因。地球上氮的自然固定量以微生物进行的生物过程为主,其向大气中返回的微生物过程也占很大部分,但以热带雨林为中     

酸性矿山废水环境中砷的污染机制与修复技术

砷（As）是酸性矿山废水（AMD）环境中常见的类重金属,有剧毒和强致癌性。在AMD环境中,As的来源主要为硫化矿物氧化溶解,As的地球化学行为包括氧化、还原、吸附、共沉淀、解吸和溶解等。目前,已开发的As污染修复技术分为源头控制和末端治理技术,其中,源头控制是通过覆盖、钝化或喷洒灭菌剂等抑制硫化矿物氧化溶解;末端治理是通过吸附、絮凝、膜处理或生物处理等清除水体中的As。该文综述了AMD环境中As的来源和地球化学行为,分析了As污染的机制;综述了As污染修复技术的研究进展,对As污染修复的研究方向进行了展望,以期为矿区As污染的风险评估和治理提供科学支撑。     

氨氧化微生物在河口与海洋中的生态位研究进展

氨氧化微生物（ammonia-oxidizing microorganisms AOMs）在氮素的地球化学循环中调控着硝化作用的第一步,其能够将生境中的NH₃有氧氧化为亚硝酸盐NO₂-。随着对微生物参与地球化学循环的功能与作用的深入研究,氨氧化微生物在世界各主要河口与海洋中的研究也备受关注。AOMs在不同环境中存在不同的生态位分化,在河口与海洋两种环境下,氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）与氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea,AOA）的丰度差异明显,AOB和AOA的群落结构亦显著不同。在河口与海洋中,盐度、温度、氮含量、碳含量与溶解氧等环境因子有着明显的差异,通过分析不同环境因子对AOMs的作用,了解AOMs的时空动力学特征、群落结构变化规律及生态位分化特点,是研究微生物氮素地球化学循环的理论基础。     

白洋淀流域岸边带土壤全程氨氧化菌的分布特征及其生态网络研究

氨氧化途径一直被认为是硝化过程的限速步骤.新型氨氧化微生物—全程氨氧化菌（Complete Ammonia Oxidizer,Comammox）的出现更新了人们的认识.虽然全程氨氧化过程已被发现于多种自然生态系统，但其在水位波动环境，尤其是工程引水的岸边带系统，尚缺乏报道.采用宏基因测序技术及氮循环基因特异性分析，研究南水北调典型受水区Comammox的时空特征和潜在生态网络关系.结果表明，在白洋淀流域尺度，入淀河流岸边带系统中，Comammox相对丰度具有明显的时空分布特征.时间尺度上，Comammox相对丰度在枯水期（1455 TPM）显著高于丰水期（1115 TPM）；空间尺度上，Comammox在上游山区丰度最高（1403 TPM），显著高于中游（山区/平原生态过渡区；515 TPM）和下游平原区（653 TPM）.Spearman相关性分析结果表明，MC对Comammox相对丰度具有显著影响（p<0.05）.与其他好氧氨氧化微生物相比，Comammox相对丰度显著高于氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing Bacteria,AOB），却低于氨氧化古菌（Ammon...     

聚烯丙基氯化铵调控的中空多孔磷酸八钙超结构及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

环境友好、价格低廉且易于批量化生产的矿物基吸附剂在环境污染物去除方面越来越显现出其优越性,但以往的研究多集中于晶相的矿物吸附剂,有关亚稳相的研究相对较少.因此,本文通过仿生矿化的方法,以聚烯丙基氯化铵（PAH）作为生长调节剂,在气相扩散过程中成功制备了由超薄纳米片构筑的中空、多孔磷酸八钙（Octacalcium Phosphate,OCP）微球.结果发现,制备的吸附剂具有较高的比表面积和孔隙率,且高分辨电镜图片显示其具有一定的非晶纳米区域,并对重金属离子Pb（II）表现出优越的吸附特性.吸附实验证明,OCP/PAH对Pb（Ⅱ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,最高吸附量可达1644.74 mg·g^-1.该亚稳相矿物吸附剂出色的重金属吸附性能,为开发新型矿物吸附剂提供了新思路.     

川西平原还田秸秆DOM对矿物细颗粒吸附SMX的影响

为探明还田秸秆溶解性有机质（DOM）对矿物细颗粒吸附磺胺甲恶唑（SMX）的影响机理,研究了矿物细颗粒吸附SMX的动力学过程以及DOM对此过程的影响,比较分析了矿物颗粒吸附前后的傅里叶变换红外光谱（FI-IR）特征.结果表明,SMX在矿物表面的吸附动力学过程符合双室一级动力学模型,表明其吸附过程存在多域吸附或多点位吸附;DOM作用下蒙脱石、钠长石和方解石的吸附量不同程度得到提升,其增量分别为28.94,28.34,2.40μg/g,而3种矿物的模型拟合度均有所降低.通过红外光谱分析,吸附后的蒙脱石较吸附前在波数3700、1600与1000cm^-1附近的尖锐吸收峰和在波数3600~3000cm^-1的宽吸收带明显减弱,而与DOM作用下波谱基本一致,DOM作用下吸附量的提升与蒙脱石溶出Al³⁺与DOM结合使得吸附位点增加有关;钠长石在吸附前后红外光谱一致,而DOM作用下在波数1013、781和460cm^-1处的吸收峰明显减弱,表明DOM被吸附于钠长石表面,通过共吸附或累积方式增加了吸附量;方解石在吸附前后以及DOM作用下红外光谱基本一致,说明DOM对方解石无影响,吸附的增量则源于DOM对SMX的结合.     

氨(铵)及其氮的化合物的地球化学

1氨（铵）及其氮的化合物在成矿过程中的作用金（及其它贵、贱金属）在热水溶液中的搬运形式，经大量水热体系的成矿实验证服。在热水溶液中金以[Au（HS）2]-及（AuCl4）-、（AuCl2）-配合物存在，其生成常数较高，即金主要以流和氛的配合物形式搬运。近20年来，不少学者研究了氛对金和其它贵、贱金属成矿的贡献。通过实验发现（表1），在25℃低温条件下，热水溶液中Au的氨配合．物[Au（NH3）2+]比氯的配合物[AuCl2]-的生成常数高10个数量级，Pt和Pd高20个数量级。说明Au、Pt、Pd的氯基配合物在热水溶液中相当稳定，在Au和Pt、Pd的…     

ANAMMOX富集与优化停曝比对MBR-SNAD工艺的影响

采用膜生物反应器（MBR）研究了厌氧氨氧化细菌在富集过程中的活性变化,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中以恒定曝气量,通过优化停曝比实现氨氧化细菌（AerAOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）协同脱氮并且有效抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的活性,然后添加有机物（乙酸钠）逐步启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺.结果表明,在厌氧氨氧化细菌富集过程中,通过不断缩短水力停留时间（HRT）提高进水氮负荷的方式强化厌氧氨氧化细菌活性,其平均活性由0.603mgN/（h·gVSS）提高到了8.1mgN/（h·gVSS）;当恒定曝气量为50mL/min,停曝比为4：10（min：min）时,AerAOB和AnAOB对氨氮的去除量分别占总氨氮去除量的58.8%和41.2%,NOB氧化亚硝态氮的量占总硝态氮生成量的15.3%,成功抑制了NOB的活性;当C/N比为0.5,调整停曝比为4：15后,反硝化过程氮去除量占总氮去除率的20.9%,厌氧氨氧化过程氮去除量占总氮去除率的79.1%,实现了AerAOB、AnAOB和反硝化细菌（DNB）协同脱氮的目的.     

运城盆地高砷区地下水-沉积物中砷的地球化学特征研究

山西运城盆地是干旱半干旱地区,是我国典型的高砷高氟地下水污染区。在对运城盆地七级镇高砷地下水分布区地下水和钻孔沉积物开展地球化学特征研究的基础上,分析了地下水中砷的物质来源以及控制高砷地下水形成的地球化学过程。结果表明:研究区沉积物的主要矿物成分为硅酸盐、碳酸盐矿物以及少量铁氧化物和黄铁矿等,沉积物中砷的赋存形态主要为碳酸盐结合态/吸附态和Fe-Mn氧化物结合态,是地下水中砷富集的主要物源;研究区地下水中有机物含量较低,微生物活动较弱,属于典型的氧化性弱碱性高砷地下水,在此环境中沉积物中微量黄铁矿的氧化性溶解成为地下水中砷的主要物源,此外由于碳酸盐和硅酸盐矿物的风化和水解作用使地下水中富集大量HCO~-_3,故地下水水化学类型多为HCO_3-Na型,而地下水的弱碱性环境和较高浓度的HCO~-_3会通过竞争性吸附导致沉积物中吸附态砷的溶解或解吸附,促进了地下水中砷的富集。     

降解塑料

所谓降解塑料，即在一般塑料原料中加入增强其降解功能的降解母料，既能使其在保存期内及使用过程中满足一般塑料的性能要求，又能在一次性使用丢弃后，在一定条件下（如阳光、微生物、温度、湿度等）分子发生降解，化学结构发生重大改变，由降解前的大分子变为降解后的小分子，如有机酮、酸、酯等含氧化合物。这种降解母料，一般是由改性淀粉（或含有氮、磷、钾的其它化合物）、添加剂（如光敏剂、热敏剂、催化剂、自动氧化剂等）及通用树脂经特殊工艺加工制成。降解塑料按其不同的降解环境条件或加入不同的降解母料来区别，主要有以下几个…     

不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

武汉东湖沉积物好氧氨氧化微生物时空分布

采用实时荧光定量PCR （qPCR）技术,测定了武汉东湖沉积物中氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）氨单加氧酶基因（amoA）的丰度,并结合沉积物水体环境中各形态氮素的含量,分析氮素含量对AOA和AOB的时空分布的影响.结果显示,AOA amoA基因丰度大于AOB amoA基因丰度,表明AOA对氨氧化过程的贡献较大.同时,AOA和AOB amoA基因丰度都随深度增加而降低.此外,间隙水的总氮、氨氮、硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮浓度分别为6.28~33.56、2.71~22.7、0.12~0.98、0.01~0.13mg/L;上覆水的总氮、氨氮、硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮平均浓度分别为1.68,0.79,0.16,0.04mg/L;表层水的总氮、氨氮、硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮平均浓度分别为1.34,0.62,0.11,0.03mg/L,表明东湖东湖沉积物相对于水体呈营养盐可释放状态.相关性分析表明：AOA amoA基因丰度与间隙水氨氮和亚硝酸盐氮浓度呈显著正相关（P<0.05）,AOB amoA基因丰度与间隙水亚硝酸盐氮（NO₂^--N）浓度呈显著正相关（P<0.05）.     

碳酸盐岩地区红土针铁矿中铝对铁的置换作用及其环境意义

针铁矿是地表分布最广的氢氧化铁矿物，针铁矿的结构、成分和形态等特征，在一定程度上反映了其形成环境特征及其变化。根据作者提出和设计的红土中氧化铁矿物分离和分析程序，运用X射线衍射分析、红外光谱和电子探针等方法研究了贵州碳酸盐岩红土中针铁矿的铝类质同像置换作用。研究结果表明，针铁矿中铝的类质同像置换量定量地反映了碳酸盐岩红土成土地球化学环境和风化程度，是针铁矿的重要环境指示特征，具有一定的标型意义。     

环境中多环芳烃的迁移和转化

本文综述环境中多环芳烃的来源和迁移转化的研究近况。大敢中多不芳烃以光化学降解为主，在水体中以吸附过程迁移为净化特性，而在土壤中则以催化聚合反应降低其生物可给性。