纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

对苯醌活化过硫酸盐降解罗丹明B的动力学特征及其影响因素

考察了对苯醌(HQ)活化过硫酸盐(PS)过程中降解罗丹明B(RhB)的动力学特征及其影响因素.结果表明:HQ含量、pH值以及温度对活化PS降解RhB的动力学过程和特征均产生不同程度的影响.在pH=4.6时,HQ能有效活化PS,显著促进其对罗明丹B的降解效能;随着体系中HQ含量的上升,RhB的降解程度得到提升,反应速率常数k的值与体系中HQ含量之间呈线性相关.在HQ的活化作用下,PS降解RhB反应的活化能由41.99kJ/mol降低至13.90kJ/mol,RhB降解程度和反应速率均得到提升.当pH=4.6,HQ=0.1mmol/L以及PS=1.0mmol/L时,HQ活化PS的过程中罗丹明B降解率可高达90%以上,反应速率增加了106%.染料RhB在充当表征活化PS效果试剂的同时,也积极参与了HQ活化PS过程,使得“HQ-RhB-PS”耦合体系的氧化降解能力得到显著提升.     

蒽醌类溶解有机质和模拟太阳光耦合驱动下的Fenton法对罗丹明B脱色特征的影响因素研究

考察了光照/无光照条件、体系中不同种类的蒽醌、Fe(Ⅲ)、自由基淬灭剂、H2O2及其含量变化等对罗丹明B降解特征的影响.结果表明:含氧化敏感官能团结构的蒽醌类有机质在光照作用下,促进了Fenton反应的进行,使得罗丹明B脱色程度得到加强.这主要是因为蒽醌类有机质和模拟太阳光耦合作用过程驱动了体系中铁不同形态[Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)]之间的持续循环,为Fenton反应过程中关键活性物种羟基自由基的生成提供所了所必须的Fe(Ⅱ).     

纤铁矿微生物异化还原过程的动力学特征及其影响因素

基于脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis S12)和纤铁矿相互作用的现象,探讨了电子供体、纤铁矿浓度及氧化还原中介体2-磺酸钠蒽醌(AQS)对其相互作用的影响.结果表明,AQS的加入使纤铁矿的微生物还原程度得到加强.反应末期,乳酸钠浓度为20mmol.L-1时,在添加AQS的10.0mmol.L-1的纤铁矿体系中,被还原解离出的Fe(Ⅱ)浓度是无AQS体系中的180.2%.纤铁矿的归一化还原速率表明,当电子供体浓度一定时,随着纤铁矿浓度的增加,纤铁矿的还原酶促反应显著减弱.米氏拟合方程表明,以不同浓度的纤铁矿为底物时,S12菌-纤铁矿相互作用过程的拟合校正R2系数分别为0.8285(添加AQS)和0.9348(未添加AQS),电子转移载体的存在及底物类型的不同均对底物饱和时的反应速度(Vmax)和米氏常数(Km)值均有一定程度的影响.在微生物还原纤铁矿过程中,氧化还原中介体AQS使得其还原程度加剧,用于ATP合成所需能量ΔE值也随之升高,S12菌和纤铁矿的还原反应达到平衡时,Gibbs自由能变化(ΔGr)达最大值.     

蒽醌类有机质介导水铁矿电化学还原的动力学

以水铁矿为实验对象，采用计时电流法研究了"电极-AQS-水铁矿"反应体系中蒽醌介导下的电化学还原动力学过程，阐明了"电极-AQS-水铁矿"三者之间相互作用的动力学特征与机制.结果表明：在超声波的协助下，同市售玻碳电极相比，发生在碳毡电极表面的电化学还原反应的灵敏性得到显著提升，且当体系施加电压为-0.7V时，AQS可以被完全还原.在最佳工作电极和实验条件下，AQS可以作为氧化还原中介体参与水铁矿的电化学还原过程.当AQS浓度从0.005mmol/L升至0.035mmol/L时，单位绝对量水铁矿的还原率从10.4%增至35%.AQS介导水铁矿电化学还原过程中的中间产物AQS_oxi浓度随时间的变化趋势符合由连串反应动力学推导出的函数模型曲线特征：随着时间t的增加，C_AQSoxi在初始某一范围内迅速增长；当时间到达某限度后，C_AQSoxi又出现了不同程度的快速下降，模型拟合的校正决定系数高达0.9990.     

湖南省土壤中稀土元素的生物有效态含量和总量

利用高灵敏度、低检出限的ICP-MS研究了海南省土壤中稀土元素总量和有效态含量。结果表明：海南土壤中各稀土元素总量均高于全国背景值,是全国背景值的110-160%,各稀土元素的有效态含量与总量之间的相关系数在0.663-0.949范围内变化（P〈0.01,n=63）,具有明显正相关性。为深入探讨和评估土壤中稀土元素的生态和环境效应,制定农用稀土开发利用过程中的环境保护对策提供科学依据,将土壤中稀土元素总量和有效态含量结合起来研究是很有必要的;文章研究首次得出如下结论：海南土壤中生物有效态稀土元素含量占总量的23%-60%,显示出稀土元素生物有效性程度很高,所以稀土微肥在农业上的应用,在海南省应该区别不同的土壤类型,避免盲目向土壤中添加稀土,对保护土壤环境,维护农业生态系统有积极的科学指导意义。     

三元离子缔合物萃取分光光度法测定环境水样中Fe(Ⅱ)和总铁含量

以3-(2-吡啶基)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪(PDT)为络合衍生显色试剂,四溴酚酞乙酯钾(TBPE-K)为离子对试剂,Fe(Ⅱ)与PDT、TBPE-K生成三元离子缔合物[Fe(PDT)3][TBPE]2,用1,2-二氯乙烷作为有机萃取试剂,测定有机相中离子缔合物的吸光度。由于三元离子缔合物的生成,最大吸收波长由555 nm红移至610 nm,摩尔吸收系数由2.4×104L.mol-1.cm-1增加至1.9×105L.mol-1.cm-1,使得检测方法的灵敏度得到较大提高,并成功应用于泉水及表层湖水中Fe(II)及总铁含量的测定。     

水源水库沉积物中稀土元素含量及赋存形态分析——以汤峪水库为例

利用ICP-MS和BCR连续提取法分别研究了西安蓝田汤峪水库沉积物中稀土元素含量和形态分布特征,并与中国土壤、渭南黄土和洛川黄土稀土元素含量进行了比较.结果表明:样品平均值均高于中国土壤和洛川黄土稀土元素含量,除La、Ce外,其它稀土元素均低于渭南黄土稀土元素含量;其中,Ce的含量分别是中国土壤、渭南黄土、洛川黄土的1.49、1.28和1.63倍.汤峪水库沉积物中稀土元素总量(∑REE)达211.41 mg·kg-1,∑LREE/∑HREE为9.99,均高于中国土壤、渭南黄土、洛川黄土;Ce的异常系数值为1.28,表明存在Ce的富集.由BCR连续提取法分析可知,Gd的酸可提取态(F1)比例高于其它形态,Gd由沉积物中向上覆水体迁移的可能性较强,产生的潜在环境效应也最明显.物源指示分析表明,汤峪水库沉积物中的稀土元素物质来源与洛川黄土相似.     

贵阳市阿哈湖水库中铁、锰的形态分布

研究了贵阳市郊的阿哈湖水库中铁、锰的形态分布.结果表明,阿哈湖夏季水体剖面中存在一跃迁层(10m处),在跃迁层附近,Fe2+的含量出现峰值;DO含量大幅减小;活性锰和总锰的含量在跃迁层上方各剖面中相差不大,在跃迁层至剖面底部,它们的含量均增加,但总锰增长的速度更快,各剖面中活性锰的含量是总锰的10%左右.就氧化还原因素在铁、锰相互作用的过程来看,阿哈湖水体剖面可分为3个不同部分,表层到跃迁层处,由于受外界条件的影响,铁、锰相互作用程度很弱;在跃迁层至19m处,Fe2+含量相对跃迁层上方含量大为增加,Fe2+在锰的各形态转化中作用明显,活性锰含量随Fe2+含量快速增加而增加;在19m处到剖面底部25m处,活性锰的含量与19m处相差不大,达到最大值,并保持平衡,Fe2+的还原作用已不是锰的各种形态迁移转化过程中的主控因素.     

海南省土壤中稀土元素的生物有效态含量和总量

利用高灵敏度、低检出限的ICP-MS研究了海南省土壤中稀土元素总量和有效态含量.结果表明:海南土壤中各稀土元素总量均高于全国背景值,是全国背景值的110160%,各稀土元素的有效态含量与总量之间的相关系数在0.6630.949范围内变化(p<0.01,n=63),具有明显正相关性.为深入探讨和评估土壤中稀土元素的生态和环境效应,制定农用稀土开发利用过程中的环境保护对策提供科学依据,将土壤中稀土元素总量和有效态含量结合起来研究是很有必要的;文章研究首次得出如下结论:海南土壤中生物有效态稀土元素含量占总量的23`%,显示出稀土元素生物有效性程度很高,所以稀土微肥在农业上的应用,在海南省应该区别不同的土壤类型,避免盲目向土壤中添加稀土,对保护土壤环境,维护农业生态系统有积极的科学指导意义.