纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

微纳米气泡耦合过渡金属离子催化氧化吸收甲醛

利用过渡金属离子Fe^2+和Mn^2+作为催化剂,耦合微纳米气泡催化氧化吸收HCHO,研究了各种反应参数变化对吸收效果的影响,并借助GC-MS技术探究了微纳米气泡氧化吸收HCHO的机理。实验结果表明:HCHO吸收率随着吸收液pH、NaCl浓度、SDS浓度及过渡金属离子浓度的增加均呈现出先升高后降低的变化规律,低浓度的NaCl有助于HCHO的吸收;在进气HCHO质量浓度0.4 mg/m^3、循环9次的设定工况下,最佳工艺条件为吸收液pH 4、NaCl质量浓度0.1 g/L、SDS质量浓度7 mg/L、Fe^2+/Mn^2+浓度2.0 mmol/L;在此条件下,Fe^2+和Mn^2+催化体系的HCHO吸收率分别达82.6%和90.4%。GC-MS分析结果显示,微纳米气泡氧化吸收HCHO的主要有机产物为乙二醇。     

不同价态Ce-MOF衍生材料的吸附除磷性能及机理比较

通过在N_2气氛中的热处理,从Ce-MOF中衍生出一系列多级的微/纳米铈基复合材料.Ce-MOF在空气中完全分解形成二氧化铈,价态由三价转变为四价.而在N_2中较低温度(400℃或500℃)下煅烧会形成稳定的部分热解的Ce-MOF(N),具有较高的Ce(Ⅲ)含量.与完全分解的产物相比,虽然完全分解的产物具有较高的比表面积,但是部分分解的样品对磷酸盐的吸附效果是完全分解产物的2—4倍.这种差异证明铈基材料的不同价态对除磷性能有显著影响,相比于四价铈离子,三价铈在与磷酸盐结合中起主要作用.与Ce-MOF(A)相比,Ce-MOF(N)是一种高Ce(Ⅲ)含量的铈基纳米材料,其饱和吸附容量为187.2 mg·g~(-1),吸附速度快,pH适用范围极广,为pH 2—12,并且在竞争阴离子存在下也对磷酸盐具有很高的选择性.与此同时,相比于常用的金属盐吸附剂,Ce-MOF(N)在碱性条件下具有明显增强的磷酸盐吸附能力.这是因为表面Ce(Ⅲ)的部分水解带来了更多的羟基,增加了磷酸根离子交换的活性位点.此外,通过分析FTIR、XPS、XRD和Zeta电位,Ce(Ⅲ)样品对磷酸根的吸附机理主要为静电吸引,离子交换和表面沉积,而对于完全分解的铈基材料Ce-MOF(A)静电吸引是主要机理.     

应用物种敏感性分布评估微(纳米)塑料对水生生物的生态风险

水环境中的微(纳米)塑料对水生生物具有潜在的危害。为了评估微(纳米)塑料对水生生物的毒性效应及生态风险,本研究在广泛查阅并分析微(纳米)塑料相关毒理学研究数据的基础上,利用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distributions,SSD)方法对其中5门10科11种水生生物的急性毒理数据进行曲线拟合;计算对应的5%危害浓度(the hazardous concentration for 5%of the species, HC_5)和潜在影响比例(potential affected fractions, PAF);计算了相应的急性生态效应阀值(predicted no effect concentration, PNEC_(acute)),并比较了各类水生生物对微(纳米)塑料的敏感性及其所受生态风险。结果表明,目前已有数据中微(纳米)塑料对费氏弧菌(Vibrio fischeri)的生态风险最大,对朱氏四爿藻(Tetraselmis chuii)的生态风险最小;基于Reweibull模型对水生生物数据所推导的PNEC_(acute)为0.185μg·L~(-1),约为当前微(纳米)塑料在水体环境中浓度的30%。利用SSD来预测微(纳米)塑料不同暴露浓度下对水生生物的PAF,发现当微(纳米)塑料暴露浓度小于10μg·L~(-1)时,水生生物所受的影响在可接受范围内;当暴露浓度达到1 000μg·L~(-1)时,将有26%的物种受到微(纳米)塑料的危害。此外,利用Rurrlioz软件估算了世界典型淡水与海水水域表层水体中微塑料对水生生物的PAF值,发现其PAF预测值都为0;将各水域微塑料浓度与急性生态效应阀值PNEC_(acute)比较后发现,除太湖外,其他水体环境中微塑料浓度都低于PNEC_(acute),说明如果只考虑微塑料本身的影响,目前世界典型水域表层水中微塑料对水生生物的危害程度大部分都在可接受的范围之内。     

纳米金修饰分子印迹聚合膜电极检测双酚A

以纳米金修饰玻碳电极为基础电极,以双酚A为模板分子,以邻氨基苯硫酚为聚合单体,采用循环伏安法电聚合制备分子印迹聚合膜,利用循环伏安和交流阻抗法研究电极的电化学特性。结果表明,双酚A在修饰电极表面的反应是一个受吸附控制的等电子、质子转移的不可逆反应。采用差分脉冲伏安法检测双酚A,线性范围为5. 0×10~(-6)mol/L～4. 0×10~(-4)mol/L,检出限为2. 3×10~(-7)mol/L。将该电极用于自来水和牛奶样品的测定,结果均为未检出,加标回收率分别为93. 5%和95. 4%,3次测定结果的RSD分别为4. 0%和5. 7%。     

纳米二氧化硅和铅复合暴露对 斑马鱼幼鱼甲状腺内分泌系统的毒性影响

纳米颗粒(NPs)因其广泛的应用而备受关注。NPs会改变重金属(如Pb)在生物体内的富集和毒性作用。因此,研究选择国际公认的模式动物斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,开展纳米二氧化硅(nano-SiO₂)对Pb在鱼体内的积累和甲状腺内分泌系统干扰的研究。受精2 h后的斑马鱼胚胎,单独暴露于环境相关浓度的Pb(如0, 5, 10和20 μg/L)或与无效应浓度nano-SiO₂(如25 μg/L)复合暴露至144 h。结果表明：和nano-SiO₂复合暴露后,斑马鱼幼鱼体内Pb的含量显著高于同浓度下Pb单独暴露(P<0.05)。此外,Pb或nano-SiO₂单独暴露都不会显著改变斑马鱼幼鱼体内甲状腺激素(T4和T3)的含量(P>0.05);但当两者复合暴露后,斑马鱼幼鱼体内T4和T3含量显著低于对照组或同浓度下Pb单独暴露组 (P<0.01和P<0.05)。在Pb单独或与nano-SiO₂复合暴露下,tshβ基因的表达都显著上调,但ttr和tg基因的表达都显著下调,并且复合暴露造成基因表达水平的改变较同浓度下Pb单独暴露相比更明显(P<0.05)。上述结果指出,nano-SiO₂会增加Pb在生物体内的富集,从而对斑马鱼幼鱼的甲状腺内分泌系统造成更严重的影响。     

纳米零价铁在环境中的毒性研究进展

纳米零价铁(nZVI)作为一种高效的环境修复材料,被广泛应用在土壤和地下水的修复等环境领域。但研究发现,大量进入环境中的nZVI可能会对生物体和生态系统产生严重危害,如和nZVI接触后,会造成小鼠器官受到损伤,杨树幼苗生长减缓,大肠杆菌等微生物的细胞膜破裂等不利作用出现。此外,nZVI还会改变环境中的氧化还原电位和溶解氧等指标,而且毒性效应容易受到外界条件的干扰。虽然目前对nZVI的致毒机制还不完全明确,但学者们提出了多种可能的假设,主流的观点是铁离子的释放、氧化损伤和基因损伤等。本文综述了国内外对nZVI毒性的最新研究成果,以期为nZVI的使用和毒性研究提供参考。     

ZnO纳米粒子抑制体外小鼠光感受器细胞MnSOD的表达及活性

随着纳米技术的发展,纳米材料在生物医药以及化工中已得到广泛应用。作为一类新型材料,其安全性也日益受到人们的高度关注。为探索氧化锌(ZnO)纳米粒子对小鼠视网膜光感受器细胞的毒性作用,本文通过MTT、荧光染色、流式细胞术、实时荧光定量PCR和酶联免疫吸附试验(ELISA)等技术,分别对经不同浓度ZnO纳米粒子处理的小鼠光感受器细胞活性、活性氧水平、锰超氧化物歧化酶(Mn SOD)的基因和蛋白表达及活性进行了检测。结果表明,ZnO纳米粒子可通过诱导细胞线粒体产生过多的活性氧,降低线粒体膜电位,导致小鼠视网膜光感受器细胞损伤;ZnO纳米粒子能显著减少Mn SOD在mRNA和蛋白质水平的表达,降低Mn SOD活性,加剧氧化应激介导的细胞损伤。因此,氧化应激水平的提高导致了过量的活性氧产生及Mn SOD表达和活性的下降,与ZnO纳米粒子引起的细胞毒性作用有关。     

纳米零价铁的微生物毒性效应研究进展

纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)是一种新型的地下水修复材料,NZVI的生物安全性研究已经引起了世界各国学者的广泛关注。本文综述了国内外有关NZVI微生物毒性的研究成果,重点介绍了NZVI对微生物的毒性效应及致毒机理,归纳总结了影响NZVI颗粒毒性效应的各种因素,并对未来NZVI材料毒性研究的发展方向进行了展望,以期为NZVI的生物安全性研究提供参考。