Effect of alginate on the aggregation kinetics of copper oxide nanoparticles (CuO NPs): bridging interaction and hetero-aggregation induced by Ca<Superscript>2+</Superscript>

The stability of CuO nanoparticles (NPs) is expected to play a key role in the environmental risk assessment of nanotoxicity in aquatic systems. In this study, the effect of alginate (model polysaccharides) on the stability of CuO NPs in various environmentally relevant ionic strength conditions was investigated by using time-resolved dynamic light scattering. Significant aggregation of CuO NPs was observed in the presence of both monovalent and divalent cations. The critical coagulation concentrations (CCC) were 54.5 and 2.9 mM for NaNO₃ and Ca(NO₃)₂, respectively. The presence of alginate slowed nano-CuO aggregation rates over the entire NaNO₃ concentration range due to the combined electrostatic and steric effect. High concentrations of Ca²⁺ (>6 mM) resulted in stronger adsorption of alginate onto CuO NPs; however, enhanced aggregation of CuO NPs occurred simultaneously under the same conditions. Spectroscopic analysis revealed that the bridging interaction of alginate with Ca²⁺ might be an important mechanism for the enhanced aggregation. Furthermore, significant coagulation of the alginate molecules was observed in solutions of high Ca²⁺ concentrations, indicating a hetero-aggregation mechanism between the alginate-covered CuO NPs and the unabsorbed alginate. These results suggested a different aggregation mechanism of NPs might co-exist in aqueous systems enriched with natural organic matter, which should be taken into consideration in future studies.

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Graphical abstract Hetero-aggregation mechanism of CuO nanoparticles and alginate under high concentration of Ca²⁺

     

长江中游城市群空间联系研究

基于城市流强度模型和城市间相互作用模型,以长江中游城市群27个地级市为研究对象,分析了城市群内的城市辐射能力及其内在的经济联系。结果表明:(1)长江中游城市群整体集聚和辐射能力较弱,区域内中低级城市流强度的城市占多数;(2)城市群内第二、三产业辐射能力存在较大差异,第二产业呈现出较强的辐射能力,而第三产业辐射能力较弱,并且其空间分布相对较为分散;(3)区域中心城市的核心带动作用总体较弱,辐射范围和辐射强度都有待加强;(4)长江中游城市群内城市间空间联系不够紧密,且联系程度空间差异较大。省际城市之间联系贫乏,城市间尚未形成联系紧密的辐射网络。     

长江中游城市群经济与生态成本空间演化模式分析

综合运用变异系数、泰尔指数及ESDA-GIS多种方法,在充分考虑传统经济影响因子的基础上,尝试引入经济发展生态成本指标,分析长江中游城市群经济综合发展水平与生态成本的空间匹配及演化模式。研究表明:经济综合发展水平高低聚集特征明显,空间极化现象是导致区域经济发展不平衡的主要原因;生态成本空间集聚现象以高高集聚和低低集聚为主,且呈现出高高集聚减少、低低集聚增多的现象,生态成本消耗有所改善;2001~2012年长江中游城市群市域经济综合发展水平与生态成本表现出越来越显著的差异化空间格局,呈现出由低经济综合发展水平-低生态成本过渡到高经济综合发展水平-高生态成本,进而发展到高经济综合发展水平-低生态成本的空间匹配模式的阶段性特征;高经济综合发展水平-高生态成本的经济发展模式仍在大部分城市中存在,经济与生态空间协调发展的潜力仍然很大。     

湖库型水体总氮总量控制目标的区域分配研究

基于层次分析法原理,以资源禀赋、社会经济、农业生产生活、污染治理水平为主要考虑因素设计指标体系和层次结构,建立了湖库型水体总氮总量控制目标分配方法,并在石头口门水库流域进行了应用,为湖库型水体总氮总量控制目标分配及石头口门水库流域总氮总量控制提供借鉴。     

丝藻对含钼废水中MoO_4~(2-)的吸附特性及机制研究

研究了丝藻对含钼废水中MoO2-4的吸附作用。分别考察了初始pH、吸附时间、温度、投加量以及竞争离子等5个因素对吸附过程的影响,并应用吸附热力学和动力学方法对吸附机制进行了探讨。结果表明,丝藻在初始pH 1、吸附时间40min、投加量为1.0g以及30℃条件下,对含钼废水中MoO2-4的去除率达82%,平衡吸附量为0.657 0mg/g。PO3-4对MoO2-4的吸附具有较强的拮抗作用,平衡吸附量下降至0.380 0mg/g,SiO4-4对MoO2-4的拮抗作用相对较弱,而SO2-4对MoO2-4的吸附却有一定的协同作用。丝藻对MoO2-4的吸附等温数据更符合Langmuir吸附等温模型,准二级动力学方程拟合的吸附动力学过程相关性较高,20、25℃下的R2都在0.99以上。说明丝藻吸附MoO2-4属于化学吸附,受化学反应速率控制,且丝藻可以应用于含钼废水治理领域。     

水体浊度对马来眼子菜和菹草生长的影响

研究了不同浊度(30、60和90 NTU)水体中,马来眼子菜及菹草的生长发育状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪(Diving-PAM)测定其叶片荧光参数指标。结果表明,不同的浊度对马来眼子菜的叶片数及株高无显著影响,而对菹草的叶片数及株高生长速率有一定的影响。30 d胁迫下,浊度组马来眼子菜的最大光化学量子产量(maximum quantum yield,Fv/Fm)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,q P)、非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,q N)、相对光合电子传递速率(electron transport rate,ETR)与对照组差异不显著(p>0.05),表明马来眼子菜对浑浊水体有较强的耐受能力;实验结束时,高浊度组(90 NTU)中,菹草Fv/Fm、q P、q N、ETR与对照组达到极显著差异(p<0.01),其余浊度组也相应受到影响,说明菹草的光系统II(PSII)受到破坏。该研究的成果可为沉水植物恢复研究与实践提供技术支撑。     

HPLC-UV测定水中微量溴酸根的方法

针对水中微量溴酸盐的测定问题,建立了一种用苯酚为衍生试剂、用HPLC-UV检测的柱外衍生测定方法.本方法的检出限为0.82μg·L-1,在溴酸根浓度为5～50μg·L-1范围内具有良好的线性关系(R2=0.9986).测定系列溴酸根浓度的相对偏差(RSD)均小于5%,样品加标平均回收率为99.8%～110.9%.     

污泥中重金属的形态及在小麦幼苗中的富集

采用BCR连续提取法研究了污泥中Cd、Pb和Zn的化学形态分布,并通过室内土培实验研究了其在小麦幼苗中的富集效应。研究结果表明,Pb和Cd在污泥中主要以残渣态存在,相对比较稳定;Zn则主要以可交换态和可还原态存在,具有较强的潜在生物有效性。污泥中3种金属的潜在生物有效性由强到弱的顺序为:Zn>Cd>Pb。比较污泥中的Zn、Pb、Cd在小麦根和叶中的富集系数(EC),可发现3种金属在根中的富集系数均大于其在叶中的富集系数,说明小麦根部对这3种金属的富集能力大于其茎叶部分。3种金属在小麦中富集能力的强弱顺序在茎叶中为Zn>Cd>Pb,此结果与金属形态分析的结果相吻合。     

高锰酸钾预氧化辅助氯消毒工艺处理黄浦江原水

目前国内大部分净水处理厂都是采用预加氯消毒工艺,但在预氯化的过程中易生成致癌、致畸、致突变的“三致”物质,降低了出厂水的安全性。文章以上海石化水厂微污染水源水为对象,针对折点预加氯工艺的不足,研究了采用高锰酸钾预氧化作为辅助手段的消毒效果。试验结果表明,高锰酸钾预氧化辅助氯消毒工艺比单独预氯化具有更好的处理效果,并能有效保障饮用水的生物安全性。最后对其进行了经济效益分析。     

生物滴滤塔净化挥发性有机废气动力学模型研究

通过对生物滴滤塔净化VOCs废气过程的分析,建立了动力学模型,简化处理后得出了基于生物降解为一级反应动力学和零级反应动力学的污染物浓度沿填料层高度变化的方程,并通过实验数据对方程进行了验证,结果表明基于生物降解一级反应动力学的方程能较好地与实验数据吻合,但常数ξα/Q却随入口浓度Cgi的增大而升高。最后,采用实验数据回归出了ξα/Q随Cg变化的曲线。