A comparative study and evaluation of sulfamethoxazole adsorption onto organo-montmorillonites

Three organo-montmorillonites were prepared using surfactants, and their adsorption behaviors toward sulfamethoxazole（SMX） were investigated. The surfactants used were cetyltrimethyl ammonium bromide（CTMAB）, 3-（N,N-dimethylhexadecylammonio） propane sulfonate（HDAPS） and 1,3-bis（hexadecyldimethylammonio）-propane dibromide（BHDAP）. The properties of the organo-montmorillonites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and N2adsorption–desorption isotherm measurements. Results showed that the interlayer spacing of montmorillonite was increased and the surface area as well as the morphology were changed. Batch adsorption experiments showed that the surfactant loading amount had a great effect on the adsorption of SMX. The adsorption process was p H dependent and the maximum adsorption capacity was obtained at p H 3 for HDAPS-Mt, while CTMAB-Mt and BHDAP-Mt showed a high removal efficiency at 3–11. The adsorption capacity increased with the initial SMX concentration and contact time but decreased with increasing solution ionic strength.Kinetic data were best described by the pseudo second-order model. Equilibrium data were best represented by the Langmuir model, and the Freundlich constant（n） indicated a favorable adsorption process. The maximum adsorption capacity of SMX was 235.29 mg/g for CTMAB-Mt, 155.28 mg/g for HDAPS-Mt and 242.72 mg/g for BHDAP-Mt. Thermodynamic parameters were calculated to evaluate the spontaneity and endothermic or exothermic nature. The adsorption mechanism was found to be dominated by electrostatic interaction,while hydrophobic interaction played a secondary role.     

初始干密度对风化砂改良膨胀土回弹模量的影响研究

以湖北省宜昌市的膨胀土为研究对象,采用当地广泛分布的风化砂来对膨胀土进行改良,即分别采用10%、20%、30%、40%、50%的风化砂掺入膨胀土中,通过改变各种不同比例混合料的初始干密度进行改良膨胀土回弹模量试验,研究掺砂比例、初始干密度对风化砂改良膨胀土回弹模量的影响规律。结果表明:掺砂比例和初始干密度均对改良膨胀土的回弹模量有显著的影响。当初始干密度一定时,改良膨胀土的回弹模量会随着掺砂比例的增加先增大后减小,且在掺砂比例为10%时改良膨胀土的回弹模量达到最大值;当掺砂比例一定时,改良膨胀土回弹模量随着初始干密度的增加而增大,增加幅度是先大后小;当掺砂比例一定时,改良膨胀土回弹模量与初始干密度呈现很好的对数关系,因此在施工过程中控制好初始干密度(现场压实度)将有助于提高路基承载能力,保证路基的强度、刚度和稳定性。     

昔格达土路堤边坡稳定性优化分析

昔格达土是一种广泛分布于川西南地区的性质特殊的岩层,遇水时易产生滑坡、崩塌等不良地质灾害。为了研究施工过程中不同加筋位置、间距和层数对昔格达土路堤边坡稳定性的影响,本文利用大型有限元分析软件ABAQUS,结合工程实例分别建立了不加筋和加筋有限元模型,并以位移突变为失稳判据利用强度折减法对不同加筋位置、间距和层数对昔格达土路堤边坡稳定性的影响进行了研究,并计算得到了各个模型的边坡安全系数,结果表明在昔格达土路堤中部加筋效果最好,同时从经济角度进一步提出了昔格达土路堤加筋的优化方案。该研究结果对实际施工具有一定的指导意义。     

根际土-辣椒系统中重金属的分布及食物安全风险评价

采集整株辣椒及其根际土壤,并将植株分为根、茎和果实三部分,分别测定铬、砷、镉、汞和铅的含量。探讨了五种重金属元素在根际土-辣椒系统中的分布规律,并评估了人群食用辣椒导致五种重金属元素暴露的健康风险。结果显示,辣椒果实中Cr、As、Cd、Hg和Pb五种重金属含量(干重)分别为0.30~9.93、0.01~0.03、0.01~0.13、0.01~0.09和0.01~0.58mg/kg;在根际土与辣椒果实间,重金属的累计富集系数为CdHgCrPbAs,Cd和Hg表现出较强的富集能力。虽然辣椒果实中各重金属的含量平均值均低于《农产品安全质量:无公害蔬菜安全要求》(GB 18406.1-2001)限值要求,但贵州居民通过食用辣椒途径摄入重金属Cr和As占其临时性每周人体可耐受摄入量的比例相对较高,食用辣椒摄入Cr和As造成的食品安全风险应引起关注。     

转Osepsps抗草甘膦水稻不同生境适合度及对稻田杂草的影响北大核心CSCD

携带适合度优势基因的转基因作物如果长期存活于栽培系统之外,抗性基因可能转移到野生近缘种并带来生态问题.以转Osepsps基因水稻EP为材料,以非转基因受体"明恢86"为对照,通过田间定位试验,研究半野生生境下转Osepsps基因水稻的营养生长、繁殖能力以及稻田杂草的种类、频度和密度等指标变化,分析转Osepsps基因在半野生生境中的生态适合度以及对稻田杂草群落的影响.连续2年试验的结果显示:在常规栽培和半野生生境下,转基因稻与非转基因稻的株高、分蘖数、单株穗数、单株总粒数、单株实粒重和千粒重等指标没有显著差异;但结实率显著受环境影响,半野生生境下转基因水稻2年结实率为50.33%和17.72%,相比对照的68.82%和30.27%均显著下降(P<0.05);2012年转基因稻单株实粒数为335粒,显著少于非转基因对照的548粒(P<0.05).转基因稻与非转基因稻稻田的杂草种类均为9科9属9种;栽培稻田杂草密度和频度显著低于半野生稻田;相同生境下转基因稻与非转基因稻稻田杂草频度、密度总体上没有差异.本研究表明,与非转基因对照相比,转epsps基因稻生态适合度没有显著提高,在半野生生境下有所下降,其生态风险不高于栽培稻.     

硫素对水稻根系铁锰胶膜形成及吸收镉的影响

添加外源镉污染水稻土进行池栽试验,施入不同形态及数量的硫肥(单质硫、石膏),研究硫素对水稻根系铁锰胶膜的形成及对水稻吸收镉的影响.结果表明,整个水稻生育期内,土壤溶液Eh范围在-200~100 m V之间;p H在6.9~7.9之间;pe+p H在4~10之间.水稻根表胶膜以Fe膜为主,其质量分数达到5 000~13 000 mg·kg-1,Mn膜的质量分数相对较小,为170~580 mg·kg-1.在孕穗期高硫量处理与低硫量处理的铁胶膜质量分数分别为9 400 mg·kg-1和8 600 mg·kg-1,高硫量处理比低硫量处理可生成更多的铁胶膜;而根表锰胶膜的数量差异主要表现在分蘖期,单质硫和石膏硫处理的锰胶膜质量分数分别为600 mg·kg-1和400 mg·kg-1,达到显著差异水平,单质硫比石膏硫更易促进水稻根表锰胶膜的形成.胶膜对于Fe2+过量吸收有一定阻控作用,对Mn2+作用不显著.水稻根表胶膜吸附Cd的质量分数在分蘖期为78.8~131.1 mg·kg-1,孕穗期16.6~21.1mg·kg-1,成熟期3.0~9.2 mg·kg-1.在分蘖期与孕穗期,高硫量处理比低硫量处理的吸附量高,在成熟期反之.采用ACA方法浸提铁锰胶膜内的Cd测定值并不能真实地表明胶膜实际固定Cd的质量分数.水稻体内各部位Cd的质量分数表现为根茎叶籽粒.一定量的施硫能有效减少水稻各器官中Cd的质量分数.对于根和茎叶,单质硫在成熟期以前效果好于石膏硫;对于籽粒,石膏硫效果更佳.一定量的硫肥,能有效阻碍Cd从水稻根部向茎叶与籽粒的转移.对于茎叶,在孕穗期单质硫和石膏硫的Cd转移系数分别为0.13和0.25,差异显著,单质硫能更好地阻碍Cd的转移;对于籽粒,石膏硫的阻碍效果更好.     

枯草芽孢杆菌对土臭素和2-甲基异冰片的降解动力学特性

土臭素(geosmin,GSM)和2-甲基异冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)是2种普遍存在于养殖水体中的土腥异味化合物,微生物降解是去除这两种物质的有效途径.本文研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解GSM和2-MIB的动力学特性.结果表明,枯草芽孢杆菌对GSM(1 000~2 000 ng·L-1)和2-MIB(1 000~2 000 ng·L-1)具有较好的降解性能,降解率均达90%以上;枯草芽孢杆菌对这些异味化合物的降解符合伪一级反应动力学,其生物降解速率常数(K)范围为0.14~0.41,降解速率不随GSM和MIB初始浓度的变化而变化;枯草芽孢杆菌对GSM降解的最大比生长速率umax为0.311,Monod常数KS为1.73,而在降解MIB过程中枯草芽孢杆菌的生长不符合Monod方程(R2=0.781).     

水稻对气态单质汞的吸收与挥发

湿地是汞的重要富集场所,其还原性底质会促进气态单质汞的产生.湿地植物已进化出一系列适应淹水环境的生态特征,其中发达的通气组织可以从大气向根部输送氧气满足根系的呼吸作用.以水稻这一典型的湿地植物为例,研究其根系及通气组织是否也能成为根际气态汞向大气运输的通道,并探究其过程和影响因素.通过设计密闭分室培养装置将水稻根部与地上部分隔开,对水稻根部进行汞蒸气暴露,并通过气体吸收剂吸收由叶片挥发出的气态汞.结果表明,水稻可以从根系吸收气态单质汞并向地上组织迁移,其中根系的汞含量与水稻根孔隙度呈显著负相关,并呈二次拟合(R=0.8309,P0.01);而水稻地上部汞迁移量与水稻根表面积和根体积均呈线性正相关(R=0.896,P0.01;R=0.871,P0.01).由根系吸收的汞最终可通过水稻叶片挥发进入大气,叶片汞的挥发量随着叶片面积的增加呈线性增加(R=0.897,P0.01),单位叶面积汞挥发量与水稻蒸腾作用强度呈线性显著正相关(R=0.73,P0.01).证明了水稻根系不仅能吸收气态单质汞,并且能将汞从根部转运到地上部,再通过叶片的气孔释放到空气中.为进一步揭示湿地生态系统中汞的迁移及调控机制提供了科学依据.     

金属半导体纳米粒子对水培水稻幼苗的毒性及吸收转运规律

金属半导体纳米粒子由于其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和科学研究,而遗留在水环境中的金属半导体纳米粒子对植物的危害程度和累积水平还有待研究和完善.本文以水稻为实验对象,通过水培试验研究了氧化铜纳米粒子(CuONPs)、氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和硫化锌纳米粒子(ZnSNPs)在不同浓度(10、50和100 mg·L~(-1))下的植物毒性及其在水稻体内的吸收转运行为.纳米粒子悬浮液的粒径分布和Zeta电位分析结果表明,CuONPs在水中的分散性和稳定性高于ZnONPs和ZnSNPs.ZnONPs悬浮液中溶解的金属离子量高于CuONPs和ZnSNPs悬浮液.毒性实验结果表明,较高浓度(50和100 mg·L~(-1))的ZnONPs和CuONPs不同程度地阻碍了水稻幼苗的生长,增加了根系中丙二醛(MDA)的含量,降低了根系活力和叶片中的叶绿素含量.50和100 mg·L~(-1)的ZnONPs导致根系鲜重分别降低至对照组的47.3%和44.3%,100 mg·L~(-1)ZnONPs和CuONPs使根系活力由对照组的710.4μg·g-1·h~(-1)分别降低至150.0和481.9μg·g-1·h~(-1).ZnSNPs在实验设置浓度下体现了促进水稻生长的作用.10 mg·L~(-1)的ZnSNPs使地上部分鲜重增加到对照组的109.8%,100 mg·L~(-1)时使根系活力提高到了对照组的2倍.Zn的选择性吸收和生物转运系数均高于Cu,本研究结果证明了金属半导体纳米粒子的植物毒性和累积水平与纳米粒子在水中的理化性质及植物对不同毒物的反应程度有关.     

不同pH值灌溉水对土壤Cd生物有效性及稻米Cd含量的影响

通过盆栽种植实验研究了pH值为3.5~6.5的灌溉水对稻田土壤pH值、土壤Cd生物有效性以及2种水稻品种各部位Cd含量的影响.结果表明:1不同pH值灌溉水对土壤pH值影响显著.灌溉水pH为3.5~6.5的处理下,湘晚籼土壤pH值下降了0.6~0.3个单位,威优46号土壤pH值下降了0.7~0.4个单位.2随着灌溉水pH值的升高,土壤交换态和TCLP提取态Cd含量(生物有效性)均有降低的趋势,但TCLP提取态Cd含量不显著.3随着灌溉水pH值从3.5上升到6.5,湘晚籼12号水稻植株各部位Cd含量均逐渐下降,而威优46号水稻植株各部位的Cd含量逐渐上升.与pH=3.5处理相比,浇灌pH值为4.5~6.5的灌溉水,湘晚籼12号根系、茎叶、谷壳和糙米中Cd含量分别下降32.3%~48.0%、16.5%~48.0%、40.0%~56.2%和45.6%~73.9%;相反,威优46号根系、茎叶、谷壳和糙米中Cd含量分别上升30.5%~446.3%、5.3%~201.1%、70.3%~316.7%和71.0%~177.2%.显然,升高灌溉水的pH值有利于降低湘晚籼12号(常规稻)糙米中的Cd含量,但不利于降低威优46号(杂交稻)糙米中的Cd含量.