生物炭颗粒的分级提取、表征及其对磺胺甲噁唑的吸附性能研究

以玉米秸秆为原料,在不同温度条件下(300~600℃)制备生物炭,并对生物炭进行粒径分级(50~250μm,5~50μm,1~5μm,1.0μm).通过比表面积测定仪、透射电镜、纳米粒度仪、X射线光电子能谱对不同粒径生物炭的理化特性进行表征;并以粗粒径(50~250μm)生物炭为对照,探讨生物炭胶体颗粒对典型有机污染物磺胺甲噁唑(SMX)的吸附性能.结果表明:生物炭胶体颗粒比粗粒径生物炭具有更大的比表面积以及更发达的微孔结构,且随着制备温度的升高,生物炭胶体颗粒的比表面积和孔容提高更加显著;生物炭胶体颗粒表面含有更多的含氧官能团以及矿质元素;生物炭胶体颗粒对SMX的等温吸附曲线能够用Freundlich吸附方程较好地拟合,表明吸附过程可能为异质性表面吸附,且吸附能力显著强于粗粒径生物炭.以上结果表明,生物炭胶体颗粒具有独特的理化特性,因而在环境中可能参与更多的生物地球化学过程;此外,其对有机污染物具有更强的吸附能力,加之较强的迁移特性,很有可能作为载体促进污染物在水土环境中的迁移转化.因此,在充分利用生物炭改土固碳的同时,有必要关注其可能引起的环境风险.     

纳米磁铁矿/生物质炭催化对Fenton氧化降解苯酚的增强机理

以生物质炭负载纳米磁铁矿(nMBC)作为催化剂,采用非均相Fenton反应体系对模拟苯酚废水进行氧化降解处理研究,确定n MBC—Fenton法处理苯酚废水的最佳工艺条件,并揭示其强化机理。实验结果表明:对于质量浓度为50 mg/L的苯酚废水,其最佳降解条件为温度为45℃,pH为3.0,H_2O_2浓度为5 mmol/L,nMBC用量为2.0 g/L。反应进行20 min后,苯酚去除率可达约100%。nMBC剂量、废水初始pH和温度等因素均对处理效果有较大影响,其中pH决定苯酚去除率,而nMBC剂量是影响降解速率的主要因素。此外,nMBC—Fenton法催化氧化降解苯酚过程符合准一级动力学反应(R~2>0.97)。     

ZSM-5分子筛疏水改性及催化H_2O_2氧化苯酚的性能研究

以甲苯为溶剂、三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,采用液相接枝的方法对ZSM-5分子筛进行疏水化改性,通过XRD、FTIR、N2吸附-脱附、TG、水静态吸附试验等手段对改性前后的ZSM-5分子筛进行了表征,并将其应用于苯酚的吸附及催化氧化研究。结果表明:改性后ZSM-5分子筛仍保持原有的孔道结构,-Si(CH3)3基团接枝到孔道表面,使比表面积和孔容、孔径均有下降;改性后ZSM-5分子筛水静态吸附率由3.82%降至1.12%,疏水性得到明显提高;改性后ZSM-5分子筛对苯酚的吸附机理符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,且对水中苯酚的饱和吸附量由30.7mg/g增加到36.9mg/g;疏水改性后的分子筛负载MnO2催化H2O2氧化降解苯酚的效率可达86.2%,且其吸附过程与催化氧化过程具有协同效应。     

Effects of environmental factors on sulfamethoxazole photodegradation under simulated sunlight irradiation: Kinetics and mechanism

To advance the knowledge of the environmental fate of sulfamethoxazole (SMX), we systematically investigated the effects of natural water constituents and synthetic substances (i.e., TiO₂ nanoparticles (nTiO₂) and Ti-doped β-Bi₂O₃ (NTB)) on the photodegradation kinetics of SMX under xenon lamp irradiation. The photolysis of SMX in aqueous solution followed first-order kinetics. Our results showed that higher concentrations of SMX, fulvic acid, suspended sediments, NTB and higher pH value decreased the photodegradation rates of SMX, whereas H₂O₂ improved the SMX photodegradation. TiO₂ nanoparticles had a dual effect on photodegradation due to their photocatalytic activity and photoabsorption of photons. No intermediates more toxic toward Vibrio fischeri than SMX were produced after direct photolysis and photocatalytic degradation for 3 hr. The photolysis of SMX involved three pathways: hydroxylation, cleavage of the sulfonamide bond, and fragmentation of the isoxazole ring. This study lays the groundwork for a better understanding of the environmental fate of SMX.     

缺水重污染河流环境内分泌干扰物PCP水质基准研究

基于USEPA ECOTOX水生生物毒理学数据,文章采用物种敏感性分布曲线法(SSD)和自然对数-累积概率型分布拟合法对缺水重污染河流———渭河陕西段中的环境内分泌干扰物五氯苯酚(PCP)的水质基准(WQC)进行了研究。研究结果显示:渭河陕西段中的PCP基准最大浓度(CMC)为21.35μg/L,基准连续浓度(CCC)为4.27μg/L。文章还给出了渭河陕西段中PCP水质基准的累积正态分布函数与概率密度函数。文章对渭河陕西段中PCP的WQC进行了确定性分析,分析结果认为在相关假设前提下PCP的WQC具有较高的参考价值,其确定性概率介于73.68%¹00%之间。     

固定化多酚氧化酶及其酶促氧化酚类物质研究

从苹果中提取多酚氧化酶(PPO),活力为246.22 U(/g·min)。以邻苯二酚为底物测定了PPO的最适pH值、最适温度以及米氏参数等;采用包埋法用海藻酸钠、戊二醛交联制备了固定化多酚氧化酶(I-PPO),比较了固定化酶与液态酶的稳定性,进一步用I-PPO酶促氧化处理苯酚废水。结果表明:PPO酶促氧化邻苯二酚的最适pH为6.5,最适温度为30℃;PPO的米氏参数K m=0.189 mol/L,反应最大速率v max=0.311 U/min。I-PPO的最适pH为6.5,最适温度为35℃,I-PPO的热稳定性提高;I-PPO贮存25 d活力仍保持85%以上,PPO仅10%;I-PPO重复使用3次活力损失不到15%。试验条件下,I-PPO处理低浓度苯酚废水效果较好,对10 mg/L的废水苯酚的去除率达91%;最适用酶量为1 g。     

NaOH修饰Ru/TiO2对CO2活化及甲烷化性能研究

采用溶胶-凝胶法合成NaOH修饰的Ru-TiO₂催化剂(Ru/NaOH-TiO₂),在对其详细结构表征后将其应用于CO₂甲烷化反应.活性测试结果显示,以Ru/NaOH-TiO₂催化剂进行CO₂甲烷化反应,在7 h反应时间内生成300.8μmol CH4,其产量相较于Ru/TiO₂提高了30.2%.CO₂-TPD、H2-TPR.FTIR等测试结果证实NaOH修饰能提高催化剂对CO₂的吸附和活化,从而有效提高其催化CO₂甲烷化效率.这一研究工作为提供高效CO₂转化催化剂提供了理论基础.     

OFL和SMX单一及复合胁迫对食蚊鱼仔鱼的毒性影响

抗生素在水环境中持续存在,其单一与复合胁迫对水生生物的毒性效应可能具有不同特征。该研究以典型抗生素氧氟沙星(OFL)和磺胺甲恶唑(SMX)为研究对象,基于病理损伤(H&E染色)、氧化损伤(抗氧化酶活性及相关基因表达变化),探究不同剂量OFL和SMX单一及复合暴露对食蚊鱼初孵仔鱼的毒性效应。结果表明:OFL、SMX (0.05、1、20μg/L)单一及复合暴露10 d后,仔鱼肝脏出现组织损伤,OFL单一暴露诱导的肝脏损伤大于SMX单一暴露组,二者联合暴露加剧了鱼体的肝脏损伤。联合作用增强了OFL和SMX对SOD、CAT酶活性及sod2、cat基因表达的影响,但减弱了其对GST酶活性及gst基因表达的影响。相比hsp70基因,仔鱼hsp90基因对OFL、SMX暴露的响应更灵敏。OFL、SMX单一及联合暴露诱导仔鱼生长异常,破坏了鱼体抗氧化系统的平衡,导致组织损伤。研究从组织和分子层面共同探究了抗生素单一及复合胁迫对鱼类的毒性效应,可为混合抗生素的生态风险评估和安全应用提供科学依据。     

UPLC-MS法同时测定蓝藻中BMAA和DAB

用超高效液相色谱-质谱法（UPLC-MS）测定经6-氨基喹啉基-N-羟基琥珀酰亚胺基氨基甲酸酯（AQC）柱前衍生后的两种神经毒素β-N-甲氨基-L-丙氨酸（BMAA）和2,4-二氨基丁酸（DAB）,通过优化试验条件,使方法在1.00 μg/L~250 μg/L范围内线性良好,BMAA 和DAB 的方法检出限分别为0.5 μg/L和0.9 μg/L。对空白蓝藻样品做低、中、高3个质量浓度水平的加标回收试验,BMAA和DAB的平均回收率分别为（88.2±4.0）%和（87.7±14.2）%,6次测定结果的RSD分别为2.6%~7.9%和2.1%~11.3%。     

抗生素磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的淋溶行为研究

农业生产中畜禽粪污还田会将残留的抗生素带入农田土壤,并能通过淋溶作用迁移至深层土壤最终进入地下水. 该研究采用模拟土壤柱淋溶试验方法,研究了2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)和磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)在农田土壤中的淋溶行为,以及表层土抗生素含量、淋溶液pH和有机质对各土柱剖面SDZ和SMX残留水平的影响. 结果表明:①不同表层土抗生素含量下,SDZ和SMX在供试土壤中均呈向下迁移的趋势,但淋溶结束后上层土壤中二者含量明显高于下层,土柱各层抗生素的含量随表层土抗生素含量的增加而增加. ②淋溶液pH为3.00和5.00时,各层土壤中SDZ和SMX的含量均高于淋溶液pH为7.00时. 淋溶液pH较高时两种磺胺类抗生素多以阴离子形态存在,会与带负电荷的土壤颗粒产生静电斥力而易于向下迁移;随着淋溶液pH的降低,两种磺胺类抗生素阴离子形态占比减少,上层土壤中保留的抗生素含量变高,向下迁移的能力减弱. ③粪便添加组上层土壤中SDZ和SMX的含量明显高于未添加组,抗生素向下迁移的能力减弱,这与有机质的添加使得上层土柱吸附能力增强有关. 通过模型模拟,SDZ和SMX的地下水污染指数分别为3.50和4.45,均大于2.8,表明在供试土壤中这2种磺胺类抗生素的淋溶迁移性较强. 研究显示,淋溶试验结果与模型模拟结果一致,表明SDZ和SMX对地下水存在潜在污染风险.