等离子体场内CeO2催化降解甲醇的表面活性氧物种来源与作用研究

利用水热法制备了3种不同形貌(纳米棒、纳米颗粒、纳米立方体)的CeO_2催化剂,并通过比表面积测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析(Raman)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)手段表征其物理化学性质,结果发现,CeO_2纳米棒的表面氧空位和氧物种最多.等离子体与催化协同降解甲醇性能评价实验结果显示,CeO_2纳米棒展现出最好的催化性能.进一步设计实验(甲醇-TPD、不同气氛常温催化、催化剂内后置比较、O_3催化氧化)推测在等离子体场内CeO_2表面活性氧物种来源及其作用.结果表明:①在等离子体场内参与CeO_2表面催化反应的活性氧物种有两个来源,一是催化剂本身存在的表面氧物种,二是等离子体区域产生的短寿命物种及长寿命物种(主要是O_3),其中,O_3分解产生的活性氧物种是提高催化性能的主要因素.②不同形貌CeO_2由于表面氧空位含量不同,导致O_3在催化剂上分解产生的活性氧物种的量不同,最终影响等离子体催化性能.     

高盐度复杂染料废水脱色菌群的降解特性

从天津市市政污泥中筛选出复杂染料脱色菌群,其经16SrDNA基因序列鉴定,主要由Dokdonella（12.26%）、Dyella（10.19%）、Saccharibacteria genera（7.07%）、Rhodobacter（5.80%）、Pseudodoxanthomonas（3.61%）、Flavihumibacter（3.02%）组成.将其用于高盐度复杂染料废水的降解脱色,并研究共代谢基质和各种理化参数对染料废水脱色的影响.结果表明,最佳共代谢基质为葡萄糖和硫酸铵;最佳脱色条件：温度为35℃、pH值为9.0、菌群接种浓度为1.2g/L;在高盐度条件下（50g/L）,菌群能高效脱色复杂染料废水,72h脱色率达到（87.0±2.4）%.经高效液相色谱仪（HP-LC）、傅里叶红外光谱（FT-IR）及气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析,甲基橙首先被迅速降解,分散蓝次之,酸性品红的降解较慢;复杂染料的发色基团（-N=N-,-NH_2,-SO₃）和苯环结构被破坏;其降解产物为苯胺、乙酰胺及2-氨基-5-甲基苯甲酸等.     

PMS/Cl^-体系中橙黄Ⅱ脱色的影响因素和机理

为考察橙黄Ⅱ在单过硫酸盐(PMS)/Cl^-体系中的脱色过程和脱色机理,研究了初始pH值、PMS初始浓度、Cl^-初始浓度、反应温度等因素对橙黄Ⅱ在PMS/Cl^-体系中脱色效能的影响,通过自由基猝灭试验和活性氯浓度的检测,确定了不同pH值条件下PMS/Cl^-体系中的主要活性氧化物种。结果表明:橙黄Ⅱ在PMS/Cl^-体系中的脱色受pH值的影响;橙黄Ⅱ在该体系中的脱色过程符合准一级反应动力学方程,增加PMS和Cl^-的初始浓度均能提高橙黄Ⅱ在PMS/Cl^-体系中的脱色率;升高反应温度有利于橙黄Ⅱ的脱色;体系中橙黄Ⅱ脱色过程的主要活性物种随着pH值的变化而不同,在酸性条件下体系中橙黄Ⅱ的脱色主要通过活性氯(主要为HOCl)的氯化作用实现,在碱性条件下体系中橙黄Ⅱ的脱色主要由单线态氧(1O2)的氧化导致。该研究结果可为染料废水的治理提供新思路。     

微囊藻毒素-LR对罗非鱼鳃组织活性氧自由基含量及相关抗氧化酶活性的影响

应用腹腔注射的方式,研究了微囊藻毒素MC-LR对罗非鱼（Oreochromis niloticus）鳃组织活性氧自由基含量（ROS）及过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响。结果表明：在MC-LR的胁迫下,罗非鱼鳃组织产生了大量的ROS,并引起了SOD和CAT 2种抗氧化酶活性的变化。SOD和CAT在清除过量的ROS时表现出的动态变化过程不同,SOD的变化曲线是多阶段的,而CAT则表现为先诱导后恢复的趋势。SOD和CAT在变化趋势上有所不同,但均表现为明显的时间与效应的正相关关系和剂量与效应的正相关关系。这也为将鳃组织中SOD和CAT作为抗氧化生物标志物来监测微囊藻毒素对罗非鱼胁迫作用提供了一定的参考。试验为研究微囊藻毒素对罗非鱼的生态毒理学作用提供相应的资料,并为罗非鱼质量安全问题的研究打下一定的基础。     

六价铬在具有渗透性反应墙的渗流槽中迁移实验研究

地下水中六价铬的污染修复是目前地下水污染修复研究的热点课题之一。以室内模拟为基础,进行了六价铬[Cr（Ⅵ）]随水流迁移的渗流槽实验,以及利用课题组研发的新型壳聚糖材料填充渗透性反应墙（PRB）,进行六价铬吸附试验研究。结果表明：在重金属迁移实验中,地下水的流速是影响Cr（Ⅵ）在含水层中迁移的主要因素,含水层介质的变化都会对Cr（Ⅵ）的迁移发生重要的影响。实验过程中,从进水口到出水口各个取样点依次出现Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值,并且随着时间的延长,质量浓度峰值没有减少的趋势,证明了Cr（Ⅵ）在含水介质中基本上没有吸附。Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值在含水介质中的持续时间不长,由于弥散作用造成了在相当长的时间内的较明显的拖尾现象。模拟渗透性反应墙的实验中,在同样的流速条件下,Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值的出现时间相对先前的实验有明显滞后,并且质量浓度也有明显的减少,说明新型壳聚糖材料对Cr（Ⅵ）有较高的吸附作用,再达到质量浓度的峰值后,墙体后面的采样口中Cr（Ⅵ）的质量浓度减少的更为平缓,说明随着水流的流动,吸附在壳聚糖材料上的Cr（Ⅵ）有缓慢的析出。     

碱性缺氧环境下地下水中苯和甲苯的生物降解

在缺氧环境下,不额外加入电子受体和营养盐,从长期受原油污染的包气带介质中分离、培养驯化得到了降解苯或甲苯的3种优势菌群:B-bacteria、T-bacteria和M-bacteria,采用批试验方法研究了高pH环境下3种菌群降解苯和甲苯的速率。结果表明:苯和甲苯的降解符合零级反应动力学,速率常数在0.22～0.68 mg/(L.d)。初始pH从8.7升高到9.6和10.6时,B-bacteria降解苯的速率降低都在10%以内;T-bacteria降解甲苯的速率降低率从pH9.6时的16.22%剧增到pH10.6时的41.23%;而M-bacteria降解苯和甲苯的速率降低从pH9.6时的30%左右增到pH10.6时的45%左右。高pH环境下微生物仍能完全降解苯和甲苯。故设计化学-生物连续反应格栅治理该类污染羽时,在两个单元中间可不构筑pH调节缓冲单元。     

海藻酸钠固定化Fe-Cu双金属去除Cr(Ⅵ)的作用机制

通过运用海藻酸钠(SA)固定化Fe-Cu双金属(SAB)来克服Fe0-PRB利用率低、易板结、堵塞的缺陷.结果表明,SA和Fe-Cu双金属的运用能极大地提高Fe0的利用率,SA的运用可以使Fe-Cu双金属以较低的镀铜量获得较高的Cr(Ⅵ)去除率,SAB镀铜0.9%(SAB0.9)为最佳的填料.FEI电镜扫描结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,为双金属的附着提供了大量的吸附点位,增大了金属颗粒的比表面积;场发射扫描电子显微镜(FESEM)及X-射线光电子能谱(XPS)结果表明,Cu负载于Fe0表面,呈疏松层状结构,在Fe0与Cr(Ⅵ)反应中起催化剂作用,通过自身化合态变化传递Fe0失去的电子,从而提高了Fe0的利用率.渗透系数实验结果表明,SAB0.9能控制Fe0与Cr(Ⅵ)反应产物的释放,缓解Fe0-PRB易板结、堵塞的缺陷.     

Spatial Variations of Heavy Metals in the East China Sea Continental Shelf Surface Sediments

Surface sediments collected from continental shelf of the East China Sea were analyzed for heavy metals (iron, manganese, copper, zinc, lead, cadmium), carbonate, organic carbon contents, and grain sizes. the range of concentrations observed were iron: 0.3-1.3 wt%, manganese: 2.3-14 μmole/g, copper: 7.1-184 μmole/g, zinc: 0.16-0.77μmiole/g, lead: 15-98 μmole/g, cadmium: 0.17-3.9 μmole/g, carbonate: 3.6-87 wt%, sand: 10-100%, silt: 0-70% and clay: 0-50%.

A zonal distribution pattern of the heavy metals was found in the East China Sea Continental shelf sediments. High concentrations of most heavy metals, organic carbon and fine-grained sediments were observed in the inner shelf zone, especially those near the discharge of the Yangtze River. Concentrations of these heavy metals decreased from the inner shelf to the shelf break region. High concentrations of metals were also found in sediments near Taiwan. Iron concentrations decreased north-east of the central shelf region. High concentrations of cadmium were found in the shelf break region where biogenic carbonate is predominant. This study showed that biogenic carbonate in the East China Sea shelf break region and the terrigenous sediments from the Yangtze River and island of Taiwan were the major sources of heavy metals. Heavy metal concentrations were strongly influenced by the content of the coarse-grained quartz sand present in the sediments.     

Oxidative stress-mediated cardiac mast cell degranulation

Pulmonary mast cell degranulation is a well-characterized response to diesel exhaust exposure. A primary constituent of fossil fuel combustion is sulfur dioxide (SO₂). SO₂ was shown to induce mast cell degranulation in an immortalized cell line secondary to induction of intracellular oxidative stress; however, it is not known whether SO₂-induced oxidative stress directly triggers the activation of cardiac mast cells. Accordingly, this study sought to determine whether Na₂SO₃ induces degranulation of cardiac mast cells, and furthermore whether cardiac mast cell activation may be prevented by inhibition of oxidative stress. To this end, cardiac mast cells were isolated from epicardial surface of the heart and incubated with increasing concentrations of Na₂SO₃ (0, 0.5, or 5 mM). Antioxidant compounds targeting different mechanisms of free radical generation, including ebselen, diphenyleneiodonium (DPI), or α-tocopherol, were incubated with 5 mM of Na₂SO₃ in order to determine their efficacy in preventing mast cell degranulation. Na₂SO₃ induced a significant concentration-dependent histamine release from cardiac mast cells ranging from 8.87% to 18.86%, which was prevented by ebselen. No effect was observed with DPI and α-tocopherol under these conditions. In conclusion, these findings indicate that SO₂ is capable of producing cardiac mast cell degranulation in vitro; however, the variable effectiveness of the three antioxidants evaluated is indicative of a multifactorial mechanism mediating SO₂-induced cardiac mast cell degranulation. The particular effectiveness of ebselen in preventing mast cell degranulation may be related to its multiple mechanisms of preventing oxidative stress.     

NaOH改性落叶松锯木屑对活性染料的吸附性能

通过间歇式试验研究NaOH改性落叶松锯木屑对活性染料KN-B、K-2BP和KN-R的吸附脱色性能。结果表明,酸性条件下该改性木屑对3种染料均具有较好的脱色效果。在初始pH值为3时,3种染料的吸附脱色率均表现为随温度升高而逐渐降低,随改性木屑用量的增加而增加的趋势;而随染料初始浓度的增大,表现出先升高后降低的趋势。在初始pH值为3、温度为298 K条件下,3种染料在改性锯木屑上的等温吸附符合Langmuir吸附模型,KN-B、K-2BP和KN-R的最大饱和吸附量分别为22.32、10.47和14.93 mg.g-1,吸附自由能ΔG298 K分别为-12.61、-9.77和-14.45 kJ.mol-1,均为物理性自发吸附过程。试验条件下,KN-R、KN-B和K-2BP的吸附动力学均符合准二级动力学吸附方程,吸附速率常数依次减小。综合等温吸附和吸附动力学研究结果表明,3种染料的脱色效果以KN-R为最好,KN-B次之,K-2BP最差。