大气非均相反应及其环境效应

大气颗粒物是地球大气的重要组成成分之一,以全球气候和区域环境质量具有重要影响.由于大气颗粒物具有区域牲强、寿命较短和组成多样且不均匀等特点,使得其气候和环境效应具有相当大的不确定性,而颗粒物表面发生的非均相反应,一方面可改变痕量气体的源汇平衡,另一方面会改变颗粒物本身的表面组成、形貌和与之相关的吸湿性和光学性质,从而进...     

大气化学非均相反应摄取系数的测定

摄取系数是表征大气非均相反应的重要物理化学参数,也是大气颗粒物表面摄取气体能力的重要量化指标.本文综述了摄取系数的主要概念、主要测定方法和影响因素,以NaCl与NO2非均相反应为例,讨论了用漫反射傅立叶转换红外原位反应器扩散实验方式测定反应摄取系数的方法和误差,分析了气体扩散深度与红外穿透厚度对测定结果的影响,并测定了初始反应摄取系数.     

活性艳红染料在高岭土上的表面增强拉曼光谱研究

利用化学还原的方法制备银溶胶，通过在吸附了活性艳红的高岭土基体上沉积银，获得了活性艳红在高岭土上的表面增强拉曼光谱，探讨了活性艳红在高岭土上的吸附机理．结果表明，活性艳红和银溶胶均以范德华力和静电引力直接吸附于高岭土上。且银溶胶对活性艳红在高岭土上的拉曼信号有显著的增强效应。     

SO_2与CeO_2超细颗粒非均相反应产物的细胞毒性效应

大气二次细颗粒物(secondary fine particulate matters,SFPMs)是我国城市大气PM_(2.5)的主要组成部分。然而由于PM_(2.5)组成成份复杂,其毒性产生的来源并不明确。在本研究中,我们以二氧化铈(CeO_2)超细颗粒物(UFPs)为大气细矿物质颗粒模型,研究了SO_2气体在模拟大气环境中,如湿度(RH)、紫外光照(UV)和NO_2存在条件下,在CeO_2UFPs界面经多相反应生成的二次无机细颗粒物的性质及与细胞毒性的构效关系。实验通过实时高通量细胞分析系统,实时观察了CeO_2-SFPMs暴露对小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)增殖的影响;并进一步检测了CeO_2-SFPMs对细胞膜通透性和细胞凋亡的影响。结果表明,SO_2与CeO_2UFPs作用后可转化为硫酸盐,在有NO_2存在下转化更为明显。CeO_2-SFPMs对细胞毒性效应与其生成的环境条件相关,并具有时间效应性。RAW264.7细胞暴露于CeO_2-SFPMs 8 h,细胞增殖无明显变化;暴露8~25 h后,CeO_2-SFPMs对细胞增殖的抑制率随CeO_2@CeO_2+SO_2@CeO_2+SO_2+RH≈@CeO_2+SO_2+RH+UV@CeO_2+SO_2+RH+NO_2的顺序显著升高。CeO_2-SFPMs对Raw264.7细胞膜通透性和细胞凋亡的影响研究也证明CeO_2-SFPMs@CeO_2+SO_2+RH+NO_2产生的细胞毒性最明显。     

17O-NMR与拉曼光谱法研究CuCl2和CuSO4对水结构的影响

利用17O-NMR化学位移、半峰宽和核磁共振系数(B')与水团簇结构和水分子缔合的关系,分析了Cucl2和CuSO4对水结构的影响,同时比较了纯水和不同浓度CuCl2和CuSO4溶液的羟基伸缩振动拉曼光谱,研究表明,CuCl2和CuSO4均具有促进水分子缔合,使水团簇加大的作用,且CuSO4对水的缔合作用大于CuCl2,Cl-对水缔合的破坏作用大于SO2-4.Cu2+作为顺磁离子,在核磁共振弛豫过程中,对缩短水中质子的自旋-晶格弛豫时间,使谱线变宽作用明显,拉曼光谱主要反映阴离子对水结构的影响,而17O-NMR方法能够全面反映阴、阳离子和化合物对水缔合程度的影响.     

芳香族化合物与水合电子水相反应速率常数的QSAR模型研究

基于水合电子(e_(aq)~-)的高级还原技术(ARPs)是一种有效地去除水中痕量有机污染物的技术.有机物与水合电子反应的速率常数(k_(e_(aq)~-))是评价高级还原处理体系中有机物去除效率的一个重要参数.然而化学品种类繁多,通过实验方法一一获取k_(e_(aq)~-)是不现实的.因此,需要建立一种能够快速预测k_(e_(aq)~-)的方法,填补现有数据的缺失.本研究搜集整理了94种芳香族化合物的k_(e_(aq)~-)实验值,采用逐步多元线性回归(MLR)和支持向量机(SVM)方法分别构建了预测化合物的k_(e_(aq)~-)线性和非线性定量结构活性关系(QSAR)模型.两个模型均具有良好的拟合度(R_(adj,tr)~2 0.800)、稳健性(Q_(ext)~2=0.782)和预测能力(Q_(ext)~2 0.790).机理分析表明,最低未占据分子轨道能(E_(LUMO))和偶极矩加权的来自扩增边缘邻接处的最大特征值(SpMAD_AEA(dm))是影响有机物同e_(aq)~-反应活性的重要参数,此外,k_(e_(aq)~-)还与化合物的键级和极化率有关.元分析结果表明具有吸电子官能团的芳香化合物比含供电子基团的化合物倾向于与e_(aq)~-有更高的反应活性.     

表面增强拉曼散射光谱新型基底及其在环境微生物分析中的应用研究进展

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering,SERS）光谱作为一种新型的快速分析技术,在灵敏度、分辨率、重现性等方面的进一步提高及应用领域的不断扩大,主要取决于该技术的核心组成部分基底的发展,新型基底研究一直是该技术领域的热点之一.从基底组成类型出发,围绕SERS增强机理（电磁增强与化学增强）,综述近几年零维（0D）纳米胶体与颗粒、一维（1D）纳米棒、二维（2D）平面载体与三维（3D）立体载体作为新型基底材料的研究进展,对典型材料的结构特性、拉曼增强机理、优缺点、性能优化方法及应用等进行分析和对比;介绍SERS及相关联用技术在环境微生物分析中的应用进展.SERS通过材料维度的增加及形状的改变而增加基底的稳定性,改善其检测“热点”的均匀度,提高获得的谱图重现性;SERS通过基底材料的功能化修饰进一步提高其检测的特异性;SERS通过与微流控、稳定同位素标记、机器学习等联用提高其对复杂样品的检测能力,从而使其在环境微生物的鉴别、分类、监测等方面发挥着不可替代的作用.由于环境微生物种类繁多,个体组成与取样环境复杂,非目标物质干扰较多,环境微生物SERS...     

三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用

近年来我国水环境污染问题情况日益严重,其引发的水华问题频发,藻类生长代谢过程释放的各类衍生物对水生生态系统及原水处理工艺性能造成影响。为此,分析环境水体、废水处理系统中溶解性有机污染物（DOM）的组成、性质和来源,对水环境安全及水污染控制具有重要意义。三维荧光光谱技术通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱以获得激发．发射矩阵（EEM）,基于EEM数据构建三维立体图或等高线（指纹图）描绘监测对象特性,可分析水体溶解性有机物、藻类及藻毒素等,近年来已在饮用水源水质监测、湖库富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面得到应用。与传统分析方法相比,该技术具有灵敏度高、操作简便、检测快速、试剂消耗量少等优点。文章从荧光光谱分析技术基本原理出发,对三维荧光峰的分类、影响因素及其在水环境中的应用进行了综述,并对今后该技术在环境领域的研究方向进行了展望,以期为水污染控制、污染环境修复提供先进可靠的分析方法。     

Fenton法和类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸

本文对Fenton法与类Fenton法降解土壤中的二苯砷酸(diphenylarsinic acid,DPAA)进行了研究.考察了H2O2投加量和催化剂种类(Fe2+/Fe3+)对红壤及黑土中DPAA降解效果的影响,并采用高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)对降解中间产物进行了初步鉴定.结果显示,针对红壤与黑土分别采用类Fenton法与Fenton法,在H2O2投加浓度为1 mol·L-1,含铁催化剂浓度为0.25 mol·L-1,土水比为1∶3,反应时间为1h的条件下,红壤及黑土中DPAA的降解率均可达到65%以上.HPLC-MS/MS的分析结果表明,DPAA可脱苯环形成降解产物苯砷酸(phenylarsinic acid,PAA),而PAA进一步氧化生成无机砷,这可能是Fenton/类Fenton法降解DPAA的途径之一.     

低分子量有机酸对可变电荷土壤吸附铝的影响机制

通过吸附性铝的解吸实验研究了低分子量有机酸对三种可变电荷土壤(2种砖红壤和1种赤红壤)吸附铝的影响机制，结果表明，柠檬酸、苹果酸和酒石酸等带有3个及3个以上活性官能团的有机酸在低pH条件下可以通过形成土壤一有机酸一铝三元表面络合物和增加土壤的表面负电荷两种机制显著增加土壤对铝离子的吸附量，但以前一种影响机制为主。乳酸、水杨酸、草酸和丙二酸等带有2个活性官能团的有机酸仅通过改变土壤的表面负电荷影响铝的吸附。土壤氧化铁是土壤吸附有机酸的主要载体，当用化学方法将土壤中的氧化铁除去后，有机酸对铝吸附的影响变小。在pH5．0时有机酸主要通过形成可溶性有机铝络合物减小土壤对铝的吸附，但有机酸的存在增加了Al^3 在吸附性铝中所占的比例，导致铝的解吸率增加。土壤中大量氧化铁的存在使其即使在低pH下也能对铝离子发生专性吸附，导致吸附性铝的解吸率减小。     

大气中持久性有机污染物在气相和颗粒相中的分配特征研究进展

大气中持久性有机污染物(POPs)的气(气相)-粒(颗粒相)分配是影响POPs在大气中分布、迁移和转化的一个重要因素,研究POPs的气-粒分配特征有助于提高POPs环境归趋预测的准确性,对区域范围内的大气POPs污染防治具有重要意义.本文简要介绍了两种经典的POPs气-粒分配理论及模型,总结了有关大气中几类典型POPs在气相和颗粒相中的分配特征研究的最新进展,讨论了不同种类POPs气-粒分配的一些差异性特征和可能的影响因素,并提出了大气中新型POPs气-粒分配特征研究中亟待解决的问题.     

低分子有机酸对土壤氟吸附的影响

用等温平衡吸附法研究了柠檬酸、草酸对砂姜黑土和潮土氟吸附的影响 ,提出了有机酸影响氟吸附的可能机理。实验结果表明 ,有机酸对土壤氟吸附有较大的影响 :(1)当有机酸处于低浓度时 ,土壤氟吸附量随浓度升高而增加 ;高浓度时 ,土壤氟吸附量随有机酸浓度升高而降低 ;(2 )在有机酸存在条件下 ,土壤氟的吸附量与平衡氟浓度间呈极显著的直线正相关或负相关     

酸沉降和大气污染对华南典型森林生态系统生物量的影响

调查酸沉降和大气污染对华南典型森林生态系统植物生物量的影响。结果发现,环境污染对树木的生长以及森林生物量影响较大。采用树干解析方法研究发现,不管是尾叶桉还是马尾松其树高、胸径和材积连年生长量基本趋势是污染地区样地比清洁区样地低。尾叶桉和马尾松林分中的生物量也是污染区样地比清洁区样地低。污染区样地中尾叶桉和马尾松林分总生物量分别为66.89t·hm-2和77.56t·hm-2,仅分别为清洁区的78.89%和94.49%。环境污染均促进这两个树种根系的生长,而抑制其干材的生长。尾叶桉和马尾松根系生物量占林木层生物量比例:污染区样地分别为65.16%和15.08%;清洁区分别为40.50%和14.48%。此两个树种干材生物量占林木层生物量比例:污染区样地分别为19.87%和57.71%;清洁区分别为38.15%和70.33%。本研究结果将为华南地区森林生态系统的保护提供科学依据。     

改性天然磷灰石促进Pb/Zn复合污染土壤的稳定化修复

采用草酸和柠檬酸分别与天然磷灰石共培养以对其改性,并将改性磷灰石用于Pb/Zn复合污染土壤的稳定化修复,借助XRD、FTIR等仪器方法表征改性磷灰石的物相组成及其P结合形态的转变,采用TCLP方法评价改性天然磷灰石对土壤重金属的修复效果.研究表明,草酸改性磷灰石诱导了草酸钙生成,并且32.4%的P由稳定形态转化为水溶态,而柠檬酸改性未能使磷灰石主要成分发生显著变化,仅有0.28%的P转化为水溶态P.与天然磷灰石相比,改性磷灰石提高了对Pb和Zn的稳定性.草酸改性磷灰石可同时有效地稳定土壤中的Pb和Zn,稳定化效率分别为68%—100%和64%—73%,其固定机制主要是形成难溶的磷酸盐沉淀;柠檬酸改性磷灰石对Pb和Zn的稳定化效率分别为20%和62%—69%,对Pb和Zn的稳定性主要是通过吸附作用.总之,草酸改性磷灰石对Pb和Zn的稳定化优于柠檬酸改性磷灰石,是一种高效经济的土壤重金属稳定化修复材料.     

大气CO2体积分数升高对植物N素吸收的影响

从影响植物N素吸收的因素来看，大气CO2体积分数升高条件下植物净光合作用增强，碳同化产物增多，利于改善N素吸收的能量和物质基础：植物根系生长增强，生物量增多且空间分布加大，有利于N素吸收；但土壤有效N供应能力的变化存在增强和减弱两种观点。从植物N素吸收的实际情况来看，大气CO2体积分数升高条件下植物N吸收总量并末增加，植物体内N质量分数普遍降低，某些种类植物N吸收形态也发生了改变。因此要阐明大气CO2体积分数升高对植物N素吸收的影响机制，必须探明土壤有效N供应能力的变化：CO2体积分数升高条件下N矿化作用是否增强，微生物和植物间是否存在对有效N的竞争，此外，CO2体积分数升高条件下植物根系形态特征变化和N素吸收(包括主动和被动吸收)的生理机制及其与环境因素的关系也值得进一步研究。     

Aniline removal by Photocatalytic reaction of iron(iii) mediated with dissolved organic matter

When light (> 370 nm) was allowed to interact with an aqueous solution containing dissolved organic matter (DOM) and Fe(III), removal of aniline (AN) was observed. This was due to the photocatalytic reaction of Fe(III) mediated by DOM. Syringic acid (SYA) and humic acid (HA) were used as DOM in the present study. The ¹⁵N‐NMR spectrum of the product mixture from the light irradiation of the SYA/Fe(III) system demonstrated that AN was covalently bound to SYA. The kinetics of AN removal were, therefore, interpreted by assuming covalent binding between DOM and AN. The amounts of covalent binding sites and the apparent second‐order rate constants could be evaluated, and the amounts of covalent binding sites decreased with the increases of the concentration of DOM. This is attributed that the polymerization of DOM by the photo‐oxidation competed with the covalent binding between AN and DOM.     

有机酸对珠江三角洲水稻土镉解吸行为的影响

用批平衡实验方法,研究了3种有机酸及其两两混合酸在一系列pH值梯度下(pH3~7)对珠江三角洲沉积型水稻土镉(Cd)解吸的影响.结果表明,只有柠檬酸及含柠檬酸的混合酸在较低酸度区(pH>5)可以显著促进Cd的解吸,这一效应与浓度成正相关,而苹果酸、草酸及二者的混合酸在所试验酸度范围均促进了Cd吸附,特别是草酸,促进作用随浓度的升高而增强.在较低pH区(pH<5),苹果酸最有利于Cd解吸,在高pH区(pH≥5),柠檬酸最有利于Cd解吸,草酸的Cd解吸能力最低.混合有机酸交互作用不显著,对Cd解吸的影响约等于各个单独酸的作用之和,但在一些酸度条件下,可存在颉颃作用.图3表2参22     

有机酸与表面活性剂联合作用对土壤重金属的浸提效果研究

重金属污染土壤的原位淋洗修复既要实现对重金属的高效去除,还要尽量减少对土壤性质的破坏,这一点在农业污染土壤修复中尤为重要。以张士污灌区农田土壤为研究对象,利用振荡浸提技术筛选有机酸和表面活性剂组合,并确定了两者联合淋洗修复污染土壤的最佳配比。结果表明：有机酸（酒石酸、乙酸、柠檬酸和苹果酸）中的酒石酸浓度为0.5 mol.L-1和表面活性剂（SDBS、鼠李糖和皂素）中的皂素质量分数为0.7%时对土壤Cd、Pb、Zn的浸提效果较好;在酒石酸与皂素体积配比为1∶1时,对重金属Cd、Pb、Zn浸提效果最好,浸提率分别为87.62%、36.30%、20.67%;单一有机酸、表面活性剂或者有机酸与表面活性剂的混合溶液,对土壤重金属的浸提效果均为Cd〉Pb〉Zn。虽然有机酸与表面活性剂联合浸提效果略低于酒石酸浸提,但其弱酸性对土壤性质影响较小,在原位淋洗修复工程中有较好的应用前景。