稀酸预处理铜藻制备生物乙醇工艺

选取暖温带海洋生态环境生物修复的首选物种——铜藻(Sargassum horneri)为原料进行生物乙醇的制备,以稀硫酸水解后的还原糖收率为响应值,考察水解温度、液固比、水解时间和w(H₂SO₄)等参数对水解效率的影响. 为优化稀酸水解铜藻预处理的工艺条件,在单因素试验的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计法和响应面分析法,建立稀酸预处理工艺参数的回归模型,并与酶水解及发酵相结合验证了铜藻稀酸预处理效果. 结果表明:①稀酸水解铜藻的最优工艺参数. 水解温度为120 ℃,液固比为20∶1,水解时间为2.00 h,w(H₂SO₄)为4.50%. ②稀酸水解铜藻过程中各影响因素之间存在交互作用,水解时间和w(H₂SO₄)的非线性作用显著. ③对经最佳稀酸预处理工艺处理后的铜藻粉进行酶水解,其还原糖收率为44.05%,是未预处理下的8.14倍,并且后续进行发酵后,乙醇产率达7.80%,是未预处理下的2.00倍. 表明铜藻是一种潜在的生物乙醇原料,稀酸预处理方法对铜藻生物乙醇的制备行之有效.      

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

老化过程中铜形态变化的X射线吸收精细结构谱的(XAFS)初步研究

利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)对老化过程中土壤中铜的分子形态进行初步表征。以硫酸铜、氧化铜和硫化铜的X射线吸收扩展边结构(EXAFS)谱为参比,对土壤样品中Cu的EXAFS谱进行拟合,得到不同老化阶段与参比物质相对应的结合态Cu的百分含量,并与连续提取法表征进行比较。XAFS分析结果表明,老化阶段土壤样品中铜的主要结合形态是CuSO_4,同时还有部分CuS,基本不含有CuO。随着时间的推移,土壤中CuSO_4百分含量呈现出下降的趋势,CuS百分含量呈现出上升的趋势。这与连续提取法研究结果中其可交换态的百分比下降,残渣态上升的趋势相似。     

Cu2 +掺杂壳聚糖/CdS 纳米复合膜光催化降解甲基橙

采用原位合成法制备出Cu2+掺杂的壳聚糖/CdS纳米复合膜,利用FTIR技术对其进行表征和分析。应用该膜在紫外光下对甲基橙进行光催化降解,探讨不同的铜掺杂量、催化剂投加量、甲基橙初始浓度、pH值等因素对甲基橙降解脱色率的影响。光催化降解过程遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)假一级动力学模型,相关系数均大于0.99。     

一株耐酸耐铜细菌的选育及其吸附铜离子的特性

从某铜矿选矿废水中筛选分离出一株在强酸性条件下对铜去除能力较高的菌株Z-1,经鉴定为克雷伯氏杆菌.考察了碳源、氮源、pH、温度、吸附时间、投菌量等因素对菌株Z-1生长量及吸附Cu2+的影响.结果表明,菌株Z-1的最佳碳源为乙酸钠,其最佳用量为3 g.L-1;最佳氮源为硫酸铵,最佳用量为1.2 g.L-1.在投菌量为4 g.L-1、温度为30℃、吸附时间为4 h的条件下,菌株Z-1对pH=3、Cu2+100 mg.L-1的废水吸附效果最优,Cu2+去除率达到59.7%.菌株Z-1对Cu2+的吸附过程能很好地用吸附模型Langmuir方程描述,菌株Z-1去除的铜离子,有92.3%分布在细胞壁上,其余7.7%分布在细胞质内,说明菌株Z-1对铜离子的去除主要为表面吸附.     

Cu(Ⅱ)印迹[CTS/PVP]和[CTS/PVP/C]材料的制备及表征

以壳聚糖(CTS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、活性炭(C)为基材,Cu(Ⅱ)为印迹离子,制备了CTS/PVP共混印迹球[Cu(Ⅱ)-IICP]和CTS/PVP/C共混印迹球[Cu(Ⅱ)-IICPC].以Cu(Ⅱ)的吸附量作为评价指标,对两种共混印迹球的制备条件进行了优化.研究结果表明,当CTS/PVP的质量比为6∶4,活性炭质量分数为0.6%,Cu(Ⅱ)模板剂质量分数为0.05%,所制备的两种共混印迹球吸附性能较佳,且对Cu(Ⅱ)有较好的选择吸附性.物理吸附分析结果表明,与未印迹相比印迹材料的比表面积明显增大.FTIR谱图分析,Cu(Ⅱ)模板主要与CTS和PVP中的—NH2和—OH发生了配位作用.XRD谱图分析结果表明,CTS与PVP、C、Cu(Ⅱ)之间发生了相互作用,改变了CTS原有的晶体结构,使其结晶度降低.     

酸胁迫对铜藻早期生长阶段的影响

为探究低pH胁迫对大型藻类早期生长的影响,以铜藻 Sargassum horneri 为研究对象,设置pH=3.5、4.5、5.5、6.5处理组和自然海水对照组,以不同处理时间分别对铜藻孢子和幼体进行胁迫实验。孢子实验中,于铜藻孢子附着前、后对其进行15、30、60、120 min的酸胁迫,以附着率和脱落率表征低pH对孢子附着的影响;幼体实验中,持续将铜藻幼体暴露于酸性条件下,以脱落死亡率表征pH对幼体的致死效应。结果显示,在短时间酸胁迫下,酸度对铜藻孢子附着的影响显著,附着率随pH值的下降而降低;胁迫时间对孢子的附着影响显著,附着率随胁迫时间的延长而降低,pH值与胁迫时间无交互作用;而当孢子已充分附着后,短期酸胁迫并没有显著影响孢子体的存活。在长时间酸胁迫下,与对照组相比,所有处理组铜藻幼体的存活率均显著降低。研究表明,低pH会对铜藻孢子、幼体的存活生长产生不利影响,并且这种影响在铜藻早期发育的不同阶段有所不同。     

土壤跳虫(Folsomia candida)对食物中铜污染物的吸收和排泄

重金属污染物在生物体内的累积、迁移和传递已成为当今的研究热点。土壤弹尾目昆虫作为土壤生态系统的重要组成部分,针对其对重金属的吸收、积累和排泄的动态过程以及相应解毒机制的研究意义重大。本研究通过弹尾目跳虫(Folsomia candida)对Cu的吸收-排泄效率实验发现,跳虫体内Cu含量随暴露时间的延长而显著增加(r~2=0.8878,F_(1,5)=29.59,P<0.01);跳虫体内Cu含量随排泄时间的延长而明显逐渐降低(r~2=0.7836,F_(1,3)=7.13,P<0.01)。跳虫对Cu的吸收-排泄Budget实验表明,只有少量的Cu被跳虫摄取到体内,其中小部分被体内组织消化吸收,大部分则可能通过中肠细胞的褪皮作用和产卵等方式排出体外。可见,褪皮和排卵是跳虫排泄重金属Cu的重要途径,跳虫对Cu具有较低的吸收率(8.13%)和较高的排泄率(57.3%),表明跳虫对Cu可能有较高的耐受性。     

生物硫铁复合材料处理含铜废水及机理研究

利用Hungate分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌SRB2,考察了投加量、pH值、温度、搅拌速度对生物硫铁处理含铜废水的影响,并分别从化学置换、胞外聚合物(EPS)吸附等途径研究了生物硫铁去除Cu2+的机理.结果表明,生物硫铁投加量越大、温度越高对铜的去除效果最好,在pH4.0、35℃、0.6661g生物硫铁、搅拌速度100r/min时,2min即可使Cu2+去除率达到99.9%以上.化学置换途径在生物硫铁去除Cu2+时占主导地位,10min去除率达90.9%,EPS吸附途径在生物硫铁去除Cu2+过程中不占优势,24h去除率为38%.     

富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.