用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.     

通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

双氯芬酸在水环境中光降解的初步研究

考察了在模拟太阳光照射下,双氯芬酸初始浓度、pH值、光强、温度、丙酮和双氧水对双氯芬酸光解的影响,并通过淬灭实验初步探讨了双氯芬酸光解.结果表明,双氯芬酸的光降解过程符合准一级动力学方程.光解速率随着双氯芬酸初始浓度的降低、光强的增强以及温度的升高而增大.当pH值从3变化到5时,反应速率常数变大;pH值从5变到8时,反应速率常数变小,再继续增大pH值,反应速率常数增大.水环境中存在的双氧水和丙酮对双氯芬酸的光解具有促进作用.最后,通过淬灭实验表明双氯芬酸的光解过程包括直接光解以及通过活性氧物种进行的自敏化光解.     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

钛改性锰矿的除砷效果及机理研究

天然锰矿是一种廉价、易得的除砷矿物材料,为了进一步提高天然锰矿的除砷效果和吸附容量,采用TiCl4对广西桂林天然锰矿进行改性,并对其改性的条件进行优化。实验结果表明最佳的改性条件为:TiCl4浓度为10 mg/L,浸泡时间为18 h,pH=3.05,振荡吸附时间为1 h。与天然锰矿的去除效率(82.95%和77.93%)相比,改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率分别可达94.87%和99.31%,相应的饱和吸附量分别为3.48 mg/g和3.27 mg/g,较天然锰矿各自提高了1.25 mg/g和1.21 mg/g。改性锰矿对As(Ⅲ)的吸附符合Freundlich等温吸附模型,对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir等温吸附模型。     

云南高原常见湖滨湿地植物群落对生活污水氮的净化研究

湿地植物具有净化水质的特殊功能,研究不同湿地植物群落对生活污水净化效果及机理,对退化湿地的恢复与人工湿地的构建具有重要的理论和现实意义。选取小黑三棱＋杉叶藻＋荇菜（Com.Sparganium simplex＋Hippuris vulgaris＋Nymphoidespeltatum）、水葱＋睡菜＋荇菜（Com.Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）、菰＋荸荠＋荇菜（Com.Zizaniacaduciflora＋Heleocharis yunnanensis＋Nymphoides peltatum）和香蒲＋睡菜＋眼子菜（Com.Typha przewalskii＋Menyanthestrifoliate＋Potamogeton distinctus）等4种云南高原常见湖滨湿地植物群落作为实验材料进行水质净化模拟研究。结果表明：供试植物都能较好的适应生活污水环境,各植物全株氮质量分数在12.37～19.55 mg.g-1之间,各群落植物氮累积量为229～269 mg.m-2,对生活污水脱氮贡献率为10.11%～11.21%;各群落对生活污水TN的去除率都在75%以上,均显著高于无植物对照组（P〈0.05）,其中水葱＋睡菜＋荇菜（Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）群落对生活污水TN去除效果显著优于其他3种群落（P〈0.05）,去除率高达（93.79±1.27）%;试验期间,各群落污水N03--N与TN浓度之间显著负相关（r=–0.597,P〈0.05）,能很好的揭示氮的去除过程;各群落植物净增生物量与群落TN累积量显著正相关（r=0.953,P〈0.05）,表明收割植物可充分发挥湿地植物的脱氮潜力;植物群落能有效增强和促进湿地系统对污水中氮的净化能力,各植物群落对污水TN去除贡献率在29.24%～43.57%之间,群落内植物生长特性及其种间关系是各植物群落水质净化效果存在显著差异的主要原因。     

三峡水库香溪河库湾冬季甲藻水华生消机理初探

2010年1—2月在香溪河库湾上、中、下游各选取1个监测点对水体环境因子及藻类进行监测,对水温、营养盐含量等进行分析,探讨香溪河库湾冬季甲藻水华的生消机理. 结果表明:2010年冬季,香溪河库湾末端暴发了甲藻水华,持续44 d,优势藻种为拟多甲藻(Peridiniopsis sp.),最高细胞密度达到11.8×106 L-1;适宜的水温、充足的营养盐以及良好的光照、弱分层水体是香溪河库湾冬季甲藻水华暴发的主要原因;Zmix/Zeu〔Zmix(混合层深度)与Zeu(真光层深度)之比〕在2~3之间时有利于甲藻生长;库湾中下游因水体掺混强烈而在冬季未暴发水华;后期水体分层状态的加强及Zmix/Zeu的减小是甲藻水华消失的主要原因.      

声电氧化处理亚甲基蓝废水的研究

采用电沉积法制备了稀土和氟树脂等共掺杂的新型二氧化铅电极,并用于声电氧化体系中作为阳极处理典型模拟染料废水.考察了声电耦合氧化条件下的协同因子变化,发现PbO2/Ti电极和La-PbO2/Ti电极作阳极时,协同因子分别为1.29、1.36.考察并优化了该氧化镧掺杂电极用于声电氧化体系的作用因素,结果表明,在功率为49.58W/cm2、频率为50Hz、阳极电极为La-PbO2/Ti电极、电流密度为71.43mA/cm2、硫酸钠为14.2g/L的条件下,200mg/L的亚甲基蓝模拟废水经过2h后去除率达到89.51%.通过GC-MS、IC等分析手段检测了中间产物,提出了亚甲基蓝可能的降解途径.