氯代烃污染土壤的纳米零价铁厌氧修复研究

有机氯代烃引发的土壤环境污染问题已日趋严重。以纳米零价铁厌氧还原技术为核心的厌氧降解修复技术已逐渐成为有机氯代烃污染土壤厌氧降解研究的热点。有机氯代烃自身分子结构的差异性决定了有机氯代烃的挥发性、持久性及生物毒性等理化性质差异巨大,最终影响到污染土壤厌氧修复技术的优化。文章系统梳理、总结了不同分子结构的有机氯代烃污染土壤的纳米零价铁厌氧修复研究进展,分析了不同分子结构的有机氯代烃的厌氧降解途径,比较了不同分子结构有机氯代烃的厌氧降解效果,以期能够为深入开展有机氯代烃污染土壤的纳米零价铁修复研究工作提供借鉴。     

活性炭纤维负载柠檬酸铁活化过硫酸氢钾降解罗丹明B的研究

以ACF（活性炭纤维）为载体,制备出一种新的非均相催化剂ACF@Cit-Fe/S〔将Cit-Fe（柠檬酸铁）负载在ACF表面并引入S元素〕,并采用SEM-EDS（电镜-能谱）、XPS（X射线光电子能谱）对其进行表征,研究其活化PMS（过硫酸氢钾）降解染料RhB（罗丹明B）的降解效果.结果表明:①ACF表面成功负载了Cit-Fe和S元素,Cit-Fe和S元素的掺杂增强了ACF催化PMS的性能,能有效降解染料RhB,反应120 min时RhB的脱色率达98%.②ρ（ACF@Cit-Fe/S）、c（PMS）对RhB降解有一定的影响,ρ（ACF@Cit-Fe/S）为0.5 g/L、c（PMS）为6 mmol/L是降解RhB（10 mg/L）的最佳投加量.③温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,通过计算得出活化能为39.47 kJ/mol,降解过程是一个表面反应控制过程.④以叔丁醇、甲醇、苯酚为分子探针的自由基清除试验显示,SO₄-·（硫酸根自由基）和HO·（羟基自由基）是降解反应过程中主要的自由基,其主要存在于催化剂表面及其周围.研究显示,ACF@Cit-Fe/S能用于活化PMS的高级氧化体系中,ACF@Cit-Fe/S表面丰富的电子转移过程导致其活化PMS的能力增强,从而促进SO₄-·和HO·的产生,提高RhB的降解效率.      

秋冬交替季节白洋淀沉积物有机质特性研究

为了研究白洋淀沉积物中有机质释放对秋冬交替季节淀区水环境的影响.将白洋淀分为自然保护区、旅游区、村落密集区、淀中村区和出淀口区五部分,在20个代表性采样点采集沉积物样品,采用光谱学方法表征样品中有机质特性,并研究氮、磷的溶解释放特征.结果表明:①在自然保护区、淀中村区和出淀口区,沉积物中有机质的腐殖化和芳香化程度较高,主要为陆源可见光类腐殖酸组分（C1）、海源可见光类腐殖酸组分（C3）和紫外光类腐殖酸组分（C4）;而在旅游区和村落密集区,有机质的腐殖化和芳香化程度较低,主要为类色氨酸组分（C2）,表明这些区域受人为活动影响大.②紫外吸收光谱和荧光光谱参数具有很好的相关性,可用于表征沉积物中有机质特征;类色氨酸组分的荧光强度与沉积物中w（TN）和w（TP）具有良好的正相关关系,显示出同源性特征.③与以类腐殖酸为主要成分的沉积物样品相比,氮、磷更易从以类蛋白为主要成分的沉积物中释放.研究显示,秋冬交替季节白洋淀沉积物中有机质以类蛋白和类腐殖酸为主,且类蛋白具有促进共存氮、磷溶解释放的作用.      

宣威肺癌高发区燃煤排放颗粒物中铁的价态及其氧化性

云南宣威地区的高肺癌死亡率被认为是与居民室内燃烧烟煤有关.为探明宣威地区高肺癌死亡率的原因,在宣威4个不同区域采集了原煤样品并在室内利用一套自行设计的烟气采集装置对所采集的原煤样品模拟当地燃烧条件进行了燃烧,获取燃煤排放颗粒物样品.使用BCR连续提取法(community bureau of reference,BCR)获取原煤、底灰和燃煤排放颗粒物中铁的赋存形态及分布特征,用高效液相色谱(HPLC)检测燃煤颗粒物在替代肺液(surrogate lung fluid,SLF)中产生·OH水平的变化.结果显示,原煤中存在大量的可氧化态铁,经过燃烧后,飞灰颗粒物中生物可利用的铁(酸可提取态、可还原态、可氧化态)占了很大的比重(46%~78%);燃煤颗粒物24 h所产生·OH的量在不同粒径颗粒物之间存在一定差异,在细粒径段(1μm、1.1~2μm、2~3.3μm)和粗粒径段(3.3~7μm、7μm)均表现为·OH的量随粒径减小而增加;同时,燃煤颗粒物中可氧化态Fe的含量与产生·OH能力具有一定的线性相关性(R2=0.32).     

流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究

河湖中的底泥作为二次污染源,影响河道水环境.太湖河口及调水区河流底泥泥沙、营养盐的释放扩散受水动力条件的影响越来越受到人们的重视.用环形水槽模拟河道的水动力条件的改变,通过实验研究悬浮泥沙、总溶解氮磷(TDN,TDP)和总氮磷(TN,TP)浓度在不同流速条件下在水体中的变化情况,从而掌握底泥泥沙、营养盐在不同流速下的释放特性.本研究按照泥沙的起动标准,把相对应的流速分为"个别动"、"少量动"以及"普遍动"流速,对应不同的泥沙悬浮量以及营养物质的释放量.研究显示高于起动流速下营养盐的动态释放较低于起动流速下的静态释放.泥沙的悬浮量与营养物质的动态释放过程密切相关.TDN、TDP释放量和最终平衡浓度随流速呈对数关系;TN、TP平衡浓度随流速增加呈指数形式增加.整个释放过程为,0~30 min的释放前期为孔隙水释放,营养物质释放量大且速率快;后期为再悬浮颗粒物释放,释放量小且速率减慢,达到平衡之后,营养盐浓度基本稳定.营养物质的空隙水释放与在悬浮颗粒物释放的比例有待进一步的研究.     

生物炭负载铁前后对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失和形态转化的影响研究

复合污染土壤中Cd、Cu等阳离子重金属与As具有不同的化学性质和迁移转化行为.本研究以负载铁前后的小麦秸秆生物炭作为修复材料,研究酸雨淋溶条件下两者对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失量及赋存形态的影响;通过分析淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量等,探讨其可能的作用机制.结果表明,生物炭和负载铁生物炭均显著提高了淋滤液pH值和电导率.溶解性有机碳淋失量在生物炭处理中较对照(CK)处理提高3.4%~15.9%,而在负载铁生物炭处理中则降低27.3%~60.8%.与生物炭不同,负载铁生物炭能够不同程度地降低Cd、Cu和As的淋失,5%施用量下累积淋失量较CK处理分别降低85.7%、19.0%和62.1%.对淋溶后土壤中重金属和As赋存形态进行分析发现,施用生物炭促进了土壤中Cd和Cu由酸提取态向残渣态转化,却使As由无定形及弱结晶铁铝氧化物结合态向专性吸附态转化.负载铁生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu和As含量,相较于CK处理酸提取态Cd、Cu和非专性吸附态As含量分别减少3.6%~13.4%、7.5%~24.4%和19.0%~58.8%,而可还原态Cd和残渣态Cu、As含量分别增加4.3%~43.3%、2.2%~18.1%和44.9%~53.5%,其中,5%施用量下差异达到显著水平.综合而言,在5%施用量下,生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu含量,却提高了As的迁移性和有效性;而负载铁生物炭既降低了酸雨淋溶条件下Cd、Cu、As的淋失,还促进了土壤中Cd、Cu、As由有效态向潜在有效态或稳定态转化,是修复重金属和砷复合污染土壤的有效材料.     

氧化铁投加方式对餐厨垃圾厌氧消化产气的影响

氧化铁可以促进产甲烷菌的代谢活动,从而加快厌氧消化体系的产甲烷速率。通过设计3组反应器,探究了不同的氧化铁添加方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响:包括空白组A(餐厨垃圾+厌氧污泥),以及2个实验组B(餐厨垃圾+厌氧污泥,48 h后投加氧化铁)和C(餐厨垃圾+厌氧污泥+氧化铁)。结果表明:反应器A酸化严重,进入长期产甲烷抑制状态;反应器B可以解除酸抑制,恢复体系产甲烷能力,但需要较长的启动期;反应器C则能较快达到产甲烷阶段。此外,截止到第54天实验结束,反应器C的累积产甲烷量(48 349 m L)高于B(35 665 m L)。对于餐厨垃圾厌氧消化,投加氧化铁可解除体系酸抑制,恢复其产甲烷能力。而在厌氧消化初期加入氧化铁可以更快地解除酸抑制,并促成更高的产甲烷速率。     

AQS对Shewanella oneidensis MR-1还原含Cd聚合硫酸铁絮体的影响

考察了一种典型的溶解性腐殖质蒽醌-2-磺酸钠(disodium anthraquinone-2-sulfonate,AQS)存在时,典型异化铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下还原含镉聚铁絮体的过程。结果表明:AQS的存在促进了含Cd絮体中Fe(Ⅲ)的还原,也促进了Cd~(2+)的释放。相比无AQS体系,存在AQS的体系中,Fe~(2+)和Cd~(2+)达到最高浓度的时间均有所缩短,最高浓度也更高;且低浓度AQS的促进效果明显高于高浓度AQS;AQS的存在没有改变二次矿物的种类,仍是针铁矿和磁铁矿,但降低了矿物的结晶度,且AQS浓度越高,改变越明显。存在AQS的体系中,菌体结合的Cd~(2+)更多,且镉的直接释放和间接释放风险均增大,低浓度AQS体系中镉的直接释放风险更大。     

铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附作用研究

铁铝氧化物是土壤的重要组分之一,其对土壤中有机无机组分的迁移具有重要影响.本文以枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌为研究对象,通过批吸附实验和DLVO理论,探究铁铝复合氧化物对细菌的粘附作用及其作用机制.结果表明,铁铝复合氧化物对细菌的粘附随着平衡浓度的增加而增加,吸附过程可用Langmuir方程拟合.铁铝1∶3复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3717.43和2792.29 mg·g~(-1),铁铝3∶1复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3455.58和2760.33 mg·g~(-1).随着pH值的增大,两种铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附量均呈下降趋势.铁铝1∶3复合氧化物对两种细菌的吸附量均大于铁铝3∶1复合氧化物.静电吸引力是铁铝复合氧化物与细菌之间相互作用的主要因素之一.     

nZVI@SiO2-NH2对合成染料脱色效果及其对大肠杆菌生物毒性研究

采用液相还原法并使用氨基修饰的二氧化硅合成包覆型的纳米零价铁(nZVI@SiO_2-NH_2),同时,采用XRD、FT-IR及TEM等多种方法对所制备的材料进行表征.TEM表征结果表明,nZVI@SiO_2-NH_2粒径分布在10～50 nm之间,壳层厚度为15 nm.XRD和FTIR分析表明,复合颗粒具有Fe~0晶型结构的内核,表面SiO_2壳层存在氨基化修饰.使用nZVI@SiO_2-NH_2和nZVI对各类染料进行脱色处理,结果表明,nZVI@SiO_2-NH_2对上述染料的脱色效果都优于nZVI,且nZVI@SiO_2-NH_2具有对染料进行连续脱色的能力.大肠杆菌的存活情况和细胞内酶LDH和SOD的活性变化表明,nZVI@SiO_2-NH_2对生物的毒性更小.