氧化镁基生物质炭高效去除水体中磷的特性

利用花生壳为前驱体,在高温限氧条件下,将氧化镁(MgO)负载于生物质炭(BC)表面制备出氧化镁基生物质炭(MgOBC)复合材料.系统研究了MgO-BC对水体中P的吸附特性,并探讨了溶液pH值、接触时间、竞争离子等因素对P的吸附效果的影响.结果表明,P的最佳吸附初始pH为7~9,过酸过碱的环境均不利于P的吸附;P的吸附过程可在540 min内达到平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达97.3%和99.0%;当Cl~-、HCO_3~-、NO_3~-等共存离子的量浓度达到P的10倍时,MgO-BC对P仍具有较强的吸附能力;P的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,拟合系数达99%,理论最大吸附容量为138.07 mg·g~(-1),远高于其它未经改性或改性的生物质炭和几种典型P吸附剂的吸附容量.此外,吸附P后的复合材料可作为肥料施入土壤,可有效实现P的再利用.综上所述,该MgO-BC复合材料在净化实际P污染水体中有着广阔的应用前景.     

西安市重污染与清洁天PM2.5组分及其活性氧物质对比

针对重霾污染,在西安市冬季重污染日(2015-11-30~2015-12-09)和清洁日(2016-01-13~2016-01-22)各进行了为期10d的PM_(2.5)采集,测量其中的有机碳、元素碳,及NH_4~+、NO_3~-、SO_4~(2-)等无机水溶性离子,探讨两种污染条件下的组分特征及其成因.结果表明:观测期,重霾日和清洁日PM_(2.5)质量浓度分别为(170±47.5)μg·m~(-3)和(48.6±17.9)μg·m~(-3),且重霾日伴随低能见度、高湿静风等多种不利气象条件;重霾日二次无机离子(NH_4~+、NO_3~-、SO_4~(2-))组分占PM_(2.5)质量浓度的49.8%±13.1%,而清洁日为19.4%±5.95%,并且重霾日硫氧化速率(sulfur oxidation ratio,SOR)和氮氧化速率(nitrogen oxidation ratio,NOR)分别为0.282±0.157和0.269±0.124,远高于清洁日(SOR和NOR分别为0.189±0.057和0.077±0.046),重霾日二次有机组分浓度[(6.22±3.87)μg·m~(-3)]是清洁日[(1.44±1.63)μg·m~(-3)]的5倍,表明二次污染及不利气象条件是造成重霾期间相关组分浓度升高的重要原因.最后,通过二氯荧光黄双乙酸盐(2',7'-DCFH)化学荧光分析法测定了其中活性氧物质(reactive oxygen species,ROS)的浓度,探讨其对于二次无机组分形成的影响,结果表明观测期ROS平均浓度(以H_2O_2计)分别为(4.99±1.54)nmol·m~(-3)(重霾期),(0.492±0.356)nmol·m~(-3)(清洁期),二次反应及积累效应可能是西安重霾条件下ROS浓度升高的主要原因.NO_3~-、SO_4~(2-)与ROS均呈现正相关(P0.05),表明ROS可能通过二次氧化过程参与到二次无机组分形成过程中.     

基于大气被动式采样的人体头发中类二(口恶)英多氯联苯暴露的途径

本研究通过分析采集自云南省开远市的13个树皮混合样品和13个相应的头发混合样品中DL-PCBs的水平、同族体分布及相关性,研究了当地人群对DL-PCBs的主要暴露途径.结果表明,云南开远树皮和头发样品中DL-PCBs的含量分别为4.0~88.9 pg·g^-1和4.1~19.3 pg·g^-1,其在当地环境和人体中的污染程度均较轻.树皮和头发样品中主要的DL-PCB同族体均是PCB-118,分别占总含量的48%和61%.树皮样品中DL-PCBs的各同族体具有相同的源,其主要的来源可能是大气的长距离输移.云南开远市居民头发中的PCBs可能来源于内部暴露和外部暴露的综合作用,其中外部暴露对低氯代PCBs的贡献要高于高氯代PCBs.     

泉州市大气PM2.5镧系元素组成特征及来源解析

2014年3月、4月和7月分别采集了泉州市5个采样点共49个PM_(2.5)样品,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定样品镧系元素(Loid)及其他微量金属元素浓度水平.分析了PM_(2.5)镧系元素组成特征和配分模式,利用La-Ce-V三元图和化学质量平衡(CMB)受体模型解析了泉州市大气PM_(2.5)污染来源.结果表明:(1)泉州市大气PM_(2.5)总镧系元素(Σ Loid)浓度为2.490~5.708 ng·m~(-3)(含量65.682~126.529μg·g~(-1)),轻重镧系元素比值(L/H)为12.086~14.319;(2)PM_(2.5)镧系元素配分模式与福建土壤相似,PM_(2.5)中Ce元素表现为正异常,而Eu元素表现为负异常;(3)城市扬尘、燃煤尘、汽车尾气尘和垃圾焚烧飞灰是泉州市大气PM_(2.5)的主要来源,贡献率分别为18.9%、10.9%、30.6%和30.2%.     

不同锆负载量锆改性膨润土对水中磷酸盐吸附作用的对比

通过实验对比考察了不同锆负载量的锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附作用.结果表明,锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,整个过程可以分为快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和平衡吸附阶段,其中缓慢吸附阶段的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散所控制.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温实验数据可以采用Langmuir、Freundlich、Sips和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型进行拟合.实验条件下,磷酸盐吸附性能随pH增加而降低.溶液共存的Na~+、K~+和Ca~(2+)促进了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附,并且Ca~(2+)的促进作用远远大于Na~+和K+,而溶液共存的HCO-3和SO2-4一定程度上抑制了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附.锆改性膨润土吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换并形成内层磷酸盐配合物.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随着锆负载量的增加而增加,而锆改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附量则随着锆负载量的增加而降低.当ZrO_2负载量由3.61%增加到13.15%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量(以P计)显著地由3.83 mg·g~(-1)增加到9.03 mg·g~(-1),而继续增加ZrO_2负载量至19.63%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量则缓慢地提高到9.66 mg·g~(-1)(以P计).当ZrO_2负载量由3.61%逐渐增加到19.63%时,锆改性膨润土中单位质量ZrO_2的磷酸盐最大吸附量[m(P)/m(ZrO_2)]由106 mg·g~(-1)逐渐下降到49.2 mg·g~(-1).综合考虑吸附剂的经济成本和吸附容量,ZrO_2负载量为13.15%锆改性膨润土更为适合作为吸附剂去除水中磷酸盐.     

Effect of oxide nanoparticles on the morphology and fluidity of phospholipid membranes and the role of hydrogen bonds

Engineered oxide nanoparticles (NPs) are widely applied in insulators, catalyzers, paints, cosmetic products, textiles and semiconductors. Their attachment on cell membrane may lead to cytotoxicity. The effects of Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂, TiO₂ and ZnO NPs on membrane integrity and fluidity were studied using giant or small unilamellar vesicles in this study. Al₂O₃ and SiO₂ NPs disrupted the oppositely charged membrane, indicating the important role of electrostatic attraction. However, Fe₂O₃, TiO₂ and ZnO NPs did not cause serious membrane disruption as Al₂O₃ and SiO₂ NPs. Membrane fluidity was evaluated by the generalized polarity (GP) values of Laurdan fluorescent emission. SiO₂ NPs induce the membrane gelation of both positively and negatively charged membrane. Al₂O₃ and ZnO NPs induced the gelation of the oppositely charged membrane, but did not cause obvious membrane gelation to the like charged membrane. The phospholipid molecular structural changes after NP exposure were analyzed by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. FT-IR spectra revealed the hydrogen bond formation between NPs and the carbonyl/phosphate groups of phospholipids. Al₂O₃ and SiO₂ NPs showed strongest evidence of hydrogen bonding on their FT-IR spectra. It was consistent with the microscopic observation and fluorescent data that Al₂O₃ and SiO₂ NPs caused more serious membrane disruption and gelation. This study on membrane damage provides further knowledge on the cytotoxicity of nanomaterials and the safety of NP application.     

Quantum chemical investigation on photodegradation mechanisms of sulfamethoxypyridazine with dissolved inorganic matter and hydroxyl radical

Sulfamethoxypyridazine(SMP) is one of the commonly used sulfonamide antibiotics(SAs).SAs are mainly studied to undergo triplet-sensitized photodegradation in water under natural sunlight with other coexisting aquatic environmental organic pollutants.In this work,SMP was selected as a representative of SAs.We studied the mechanisms of triplet-sensitized photodegradation of SMP and the influence of selected dissolved inorganic matter,i.e.,anions(Br~-,Cl~-,and NO~-_3) and cations ions(Ca~(2+),Mg~(2+),and Zn~(2+)) on SMP photodegradation mechanism by quantum chemical methods.In addition,the degradation mechanisms of SMP by hydroxyl radical(OH·) were also investigated.The creation of SO_2 extrusion product was accessed with two different energy pathways(pathway-1 and pathway-2) by following two steps(step-I and step-II) in the tripletsensitized photodegradation of SMP.Due to low activation energy,the pathway-1 was considered as the main pathway to obtain SO_2 extrusion product.Step-II of pathway-1 was measured to be the rate-limiting step(RLS) of SMP photodegradation mechanism and the effect of the selected anions and cations was estimated for this step.All selected anions and cations promoted photodegradation of SMP by dropping the activation energy of pathway-1.The estimated low activation energies of different degradation pathways of SMP with OH·radical indicate that OH·radical is a very powerful oxidizing agent for SMP degradation via attack through benzene derivative and pyridazine derivative ring.     

温度对合成钛酸盐纳米材料的影响及其对水中Cd (Ⅱ)的去除效果

为有效去除水中Cd（Ⅱ）,以TiO₂纳米粉和NaOH为原料,调节水热反应温度分别为100、120、150和190℃,制备出了不同形貌的TNs（钛酸盐纳米材料）,分别记为TNs-100、TNs-120、TNs-150和TNs-190,并对其形貌、结构、比表面积、化学组成等物理化学性能进行了表征;通过对水中Cd（Ⅱ）的静态吸附试验,考察了TNs对Cd（Ⅱ）的吸附性能.结果表明:随着合成温度的升高,TNs的形貌逐渐从纳米片演变成纳米管,管长逐渐变长,最后变成纳米棒.TNs-100的晶型结构主要是锐钛矿型;随着温度升高,结晶度逐渐增强;TNs-190出现了部分金红石相.TNs-150对Cd（Ⅱ）的吸附能力最强,最大平衡吸附量为254.66 mg/g,最佳吸附pH为5.0.再生的TNs-150对Cd（Ⅱ）循环吸附6次的去除率和解吸率均可达93%以上.TNs-150对Cd（Ⅱ）的吸附过程符合准二阶动力学方程和Langmuir吸附等温模型,吸附机制主要是TNs层间Na+和H+与溶液中Cd（Ⅱ）的离子交换.研究显示,TNs的饱和吸附量均高于同类吸附剂,能有效去除水中Cd（Ⅱ）.      

沈阳一次严重污染天气过程持续和增强气象条件分析

2015年11月7-9日沈阳出现罕见的持续严重污染天气,采用环流形势、地面常规气象观测、污染物浓度观测、风廓线雷达及雨滴谱资料等,对此次污染成因进行了研究.结果表明:在此次严重污染天气过程中,连续22 h AQI≥500,首要污染物均为PM_2.5,其异常峰值最高达到1308μg/m3;ρ（PM_2.5）与ρ（PM₁₀）、ρ（NO₂）和ρ（CO）的相关系数分别达到0.996、0.602、0.891,并且ρ（PM_2.5）与ρ（PM₁₀）、ρ（CO）的正相关性更为显著;在污染的同时出现了降水,11月7和8日的日降水量分别为9.9和2.3 mm,但降水对污染物的稀释和清除作用并不明显.稳定的大尺度环流和对流层内中低层大气层结持续稳定、连续4个时次的探空曲线显示925~850 hPa之间存在多个逆温层（逆温强度最大可达5℃）、相对湿度较大（日均相对湿度在75%以上）,是此次严重污染天气持续的有利气象条件.风廓线雷达探测的整层大气垂直速度很小,多介于-1~1 m/s之间,并且近地面2 m/s以下弱下沉的垂直速度为严重污染天气过程提供了较好的动力条件.此外,近地面风力可达3~4级,有利于上游污染物的水平输送.研究显示,此次严重污染天气过程还与外围秸秆集中燃烧所导致的大量污染物长距离输送有密切关联.      

基于碳密度-林龄关系的黑龙江省森林碳汇潜力预测

为了量化黑龙江省森林碳储量、预测森林碳汇潜力,利用蓄积量-生物量相关方程法对黑龙江省1994-2013年的森林碳储量进行估算,并依据1994-2013年4次全国森林资源清查中黑龙江省18种主要森林类型各林龄组数据,建立主要森林类型碳密度与林龄之间的关系;在此基础上,结合《黑龙江省林地保护利用规划（2010-2020）》预测2014-2020年黑龙江省森林的碳储量,并分析其碳汇潜力.结果表明:黑龙江省各森林类型碳密度与林龄关系拟合较好,18种森林类型中有14个的R2大于0.9;黑龙江省1994-2013年4次森林资源清查中森林碳储量分别为693.2、676.3、741.1和805.2 Tg;预计在第九次全国森林资源清查（2014-2018年）中,黑龙江森林碳储量将达到844.0 Tg,并且在预估期间其碳储量逐年递增,2020年将达到868.1 Tg.如果2013年黑龙江省现有森林都达到过熟林,其碳储量将会达到1.40×103 Tg,具有很高的碳汇潜力.为了进一步增加黑龙江省碳汇潜力,建议加强省内寒温带、温带山地针叶林和阔叶混交林的保护;在更新造林上要侧重于有固碳优势的森林类型（如赤松、杨树等）;加大对赤松、针阔混等近熟林、成熟林的保护力度,控制过熟林的数量.