不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响

采用琼脂培养和水培方法比较了纳米氧化铜(CuONPs)在不同暴露介质中的环境化学行为及其对小麦根生长的影响,并探讨了不同培养介质对CuONPs植物毒性的影响机制.结果表明,琼脂介质相对水相(营养液)环境可以减少CuONPs的团聚,增强其分散性.在琼脂和水相中Cu离子溶出随CuONPs浓度变化规律存在明显差异,在50～1000mg CuONPs·L-(1以Cu计)范围内,CuONPs在琼脂中无论是Cu2+的溶出浓度还是溶出比率均低于其在水相中的值.CuONPs在不同介质中表现出显著的小麦毒性差异.琼脂培养下小麦根生长半抑制效应浓度EC50(以CuONPs浓度表示)为108mg·L-1,而在水培方式下为9.0mg·L-1,说明琼脂介质极大缓解了CuONPs引起的植物毒性.分析表明,Cu2+溶出浓度较CuONPs投放量与小麦根生长抑制效应之间存在更好的指数相关关系,这说明该研究体系下CuONPs小麦毒性主要是由纳米颗粒释放Cu2+引起的.此结论较好地解释了当培养介质从水相变成琼脂时,Cu2+溶出减少,纳米毒性降低的现象.该研究结果认为,当前国内外使用水培法获得的纳米材料植物毒性研究结果在外推至实际土壤状况时将高估其环境安全性风险,推荐使用琼脂作为纳米材料土壤环境风险评价的模拟介质.     

微米炭介导下4-硝基氯苯的还原-氧化耦合修复

针对土壤和地下水中难以去除的污染物4-硝基氯苯(4CNB),本文提出了微米级活性炭(MAC)介导的先还原后氧化的耦合修复工艺.通过序批实验、密度泛函分析、电子顺磁共振分析等手段研究了MAC表面性质、温度对强化硫化物还原4CNB的影响,探究了4CNB还原-氧化反应机理.结果表明在MAC介导下,4CNB可能发生了热力学有利的双电子还原过程,并且MAC对污染物的吸附富集作用减轻硫化物对过硫酸盐氧化过程的影响,高效去除了难以被硫化物还原和过硫酸盐氧化的4CNB.MAC强化下,4CNB还原速率相比单独硫化物作还原剂时提高8～82倍,35℃以上反应4h其降解率超99%.当4CNB还原为4-氯苯胺(CAN)后在炭表面经自由基氧化和过硫酸盐直接氧化去除.本研究提出了一种新的微米炭介导的4CNB还原-氧化耦合修复路线,为利用热处理工艺余热,实现低能耗、低成本修复4CNB污染土壤和地下水提供了新的思路.     

纳米与微米级零价铁降解2,4,6-三氯酚动力学比较

研究了在反应表面积相近条件下,纳米与微米级零价铁(Fe0)降解水相中2,4,6-三氯酚(TCP)的动力学差异.结果表明,纳米与微米级Fe0降解TCP过程均符合准一级反应动力学,表观反应速率常数Kobs分别为0.0165h-1和0.0046h-1,其比值(3.6)接近纳米与微米级Fe0对TCP的初始吸附量比值(2.9).造成2种Fe0降解与吸附效率差异的主要原因在于颗粒表面点位单元活性不同.Fe0对TCP的作用可分为2个阶段:前一阶段非反应点位主导的吸附作用高于反应点位主导的降解作用,后一阶段刚好相反.反应过程中,纳米与微米级Fe0反应组体系pH值从初始的5.7分别升至10.5和8.2,体系pH值处于酸性范围时可提高TCP降解速率.纳米Fe0在反应过程中表面氧化不断增加,其中大部分铁氧化物沉积在颗粒表面,少量以离子态存在于水相中.     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收.近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注.通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响.小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验.结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著.经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

生物质炭施用和不同水分管理对水稻生长和Cd吸收的影响

向实际Cd污染土壤中添加不同质量比(0.5％、1％和2％)的生物质炭,并结合不同水分管理方式,研究该处理对Cd污染土壤的修复效果.结果表明,添加生物质炭提高了淹水处理中水稻各生育期土壤溶液pH值和可溶性有机碳(DOC)质量浓度及土壤pH值,且增幅随生物质炭添加量增加而升高;旱作处理中仅2％生物质炭添加量处理显著提高了各生育期土壤溶液pH值和DOC质量浓度,但所有处理均提高了土壤pH值;生物质炭显著降低了土壤Cd生物有效性,下降幅度达5.09％～68.7％.施用生物质炭后,水稻的株高、稻米产量和水稻总生物量均有显著提高.淹水条件下施用生物质炭显著降低了水稻籽粒中Cd质量比(下降幅度为36.9％～73.4％),而在旱作条件下则增加了水稻籽粒中Cd质量比,这可能与不同水分条件下生物质炭的分解及其携带的Cd有关.研究表明,采用1％生物质炭施用量和淹水的农业措施可有效降低土壤有效态Cd含量和水稻籽粒中Cd含量.     

土壤中有机污染物-重金属复合污染的交互作用

有机污染物-重金属复合污染是一种普遍存在的环境污染形式,对其进行研究具有重要的理论意义和实践价值。本文主要讨论了有机污染物和重金属在土壤中的吸附过程、化学作用过程以及生物学过程等的交互作用方式及其机理。     

土壤性质对铜-芘复合污染土壤电动-氧化修复的影响研究

重金属-有机复合污染土壤的修复是污染土壤修复的难点之一.选取我国3种典型土壤（红壤、黄棕壤和黑土）,以铜和芘为模式污染物,分别代表典型的重金属和有机污染物,研究了不同土壤类型对电动-氧化技术处理铜和芘复合污染土壤的影响机制.试验中阴、阳极电解液的组分均为10%的羟丙基-β环糊精、12%H2O2和0.01 mol.L-1 NaNO3溶液,施加电压梯度为1V.cm-1.经过15 d电动修复后,红壤、黄棕壤和黑土中总芘去除率分别为38.5%、46.8%和51.3%,总铜去除率分别为85.0%、22.6%和24.1%.pH较高的黑土产生高电渗流,增加了氧化剂与污染物的接触,同时较低的黏粒含量也有利于芘的解吸.红壤的低pH和低有机质含量影响了重金属的形态分布,提高了铜去除率.研究表明不同土壤的pH、黏粒含量和重金属的形态分布等是影响不同类型土壤上铜和芘迁移和修复效率的主导因素.     

Cu2+和Cd2+在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.     

垂直电场对重金属络合物在土壤中迁移过程的影响

采用垂直直流电场,研究了EDTA施入到土壤后,在不同电场方向和强度下土壤Cu,Zn络合物在土柱中的迁移过程.结果表明,电场作用影响土壤中Cu,Zn络合物的迁移,电场强度越大,对络合物的迁移作用越显著.在阳极在上的电场环境下,电场作用能够有效减缓Cu,Zn络合物向下迁移,改变电场方向后,电场作用则能加速Cu,Zn络合物的向下迁移聚积.与对照相比,电场作用改变了土壤Cu,Zn在土柱中的分布,对土壤性质的影响主要集中在电极附近.     

铜镉复合胁迫下硫素对小麦幼苗铜镉吸收、亚细胞分布及毒性的影响

采用水培的方法,研究了不同硫素供应水平对铜镉复合胁迫(Cu+Cd:10μmol·L-1+10μmol·L-1)下,小麦幼苗铜镉吸收、亚细胞分布及生理毒性的影响.结果表明,缺硫和高硫处理均降低了小麦幼苗根系和叶片中铜和镉的含量,不同硫水平处理对小麦幼苗根系亚细胞各组分中镉的分配比例没有产生影响,而对铜亚细胞组分的分配比例...