Biodynamic modelling and the prediction of accumulated trace metal concentrations in the polychaete Arenicola marina

The use of biodynamic models to understand metal uptake directly from sediments by deposit-feeding organisms still represents a special challenge. In this study, accumulated concentrations of Cd, Zn and Ag predicted by biodynamic modelling in the lugworm Arenicola marina have been compared to measured concentrations in field populations in several UK estuaries. The biodynamic model predicted accumulated field Cd concentrations remarkably accurately, and predicted bioaccumulated Ag concentrations were in the range of those measured in lugworms collected from the field. For Zn the model showed less but still good comparability, accurately predicting Zn bioaccumulation in A. marina at high sediment concentrations but underestimating accumulated Zn in the worms from sites with low and intermediate levels of Zn sediment contamination. Therefore, it appears that the physiological parameters experimentally derived for A. marina are applicable to the conditions encountered in these environments and that the assumptions made in the model are plausible.     

固液相离子吸附体系中吸附剂浓度效应与Langmuir方程的适用性

以蛭石吸附Zn2 和Cd2 为例,探讨Langmuir方程在固液相离子吸附体系中的适用性,结果表明:传统吸附等温线随吸附剂浓度W0增大而下降,吸附量qe不仅仅由液相平衡浓度Ce所决定,而是Ce和W0两个变量的函数;以Langmuir方程的线性形式对实验数据进行拟合,在给定吸附剂浓度水平下的实验数据与Langmuir方程拟合的相关性很好,但方程中的两个参数随吸附剂浓度增大而降低而且差异显著,表明Langmuir方程仅适用于给定吸附剂浓度的体系,采用单一参数的Langmuir方程难以准确描述试验检测范围内Zn2 和Cd2 的吸附规律.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

基于马尔科夫链-多目标模型的应急供应链决策优化研究

为应对洪涝、新冠肺炎疫情等突发灾难,提出供应物资满足率最大、供应时间最短、供应成本最低的离散时间马尔科夫链-多目标规划模型(DTMC-MOP),动态地识别、分析、应对应急供应链风险;采用改进自适应NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,并通过标准测试函数进行测试与评价,验证模型的可行性和有效性;通过算例分析,获得精度更高、分布更均匀的Pareto最优前沿。研究结果表明：决策者可以依据应急管理核心目标或不同偏好选择相适应的应急方案,研究结果可为应急供应链决策优化提供1种科学方法,对保障灾民生命安全、维护社会和谐稳定具有积极意义。     

广西西江流域农业土壤镉的空间分布与环境风险

对广西西江流域农业土壤中Cd的空间分布规律进行了调查研究并分析了水稻中Cd超标情况.结果表明,农业土壤Cd含量变异较大,为0.01~33.6mg/kg,且含量自上游到下游呈明显递减趋势.插值图显示,高Cd含量斑块主要分布在上游矿业活动密集的0~80km区域内,土壤Cd含量显著高于其他区域(P<0.05),整个调查流域内有32%的土壤样品属于重度污染.流域内水稻籽粒Cd含量为0~6.37mg/kg,成人水稻籽粒Cd摄入量为0~4159μg/(人×d).距上游矿区0~80km范围内的风险指数均值达6.49,属于高Cd风险区域.     

空间插值模型对土壤Cd污染评价结果的影响

分析和比较了不同插值模型(反距离加权、局部多项式、普通克里格和径向基函数)对土壤Cd空间插值、污染面积估算和污染区空间分布的影响,结果表明,插值方法对极大值都存在不同程度的平滑,交叉验证的Cd极大值插值的相对误差高于45.1%.不同插值模型估算的污染区域面积在0～2.12%之间.根据样点超标率估算的污染面积比插值模型估算的面积高1.53%～3.65%.污染评价结果不确定性较大的区域主要是在局部极大值区域和高值向低值的过渡区域.因此,土壤重金属的空间插值精度对污染评价结果有很大影响,开展土壤重金属污染调查时应注意在浓度过渡区域加大采样密度.     

壳聚糖水凝胶制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

以壳聚糖为原料,丙烯酸为接枝单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂制备了一种新型壳聚糖水凝胶。通过FTIR、SEM、热重和能谱分析对壳聚糖水凝胶进行表征,并在此基础上考察其对Pb~(2+)的吸附行为。实验结果表明:所制备的壳聚糖水凝胶是一种性质稳定的多孔结构高分子聚合物,分子中含有大量的—NH_2、—OH、—COOH等活性基团,可通过螯合、离子交换或形成离子对等方式吸附金属离子,对Pb~(2+)具有较高的吸附去除效率。     

固定化改性累托石微球对水中染料橙黄Ⅱ的吸附

旨在为提高累托石对染料的吸附效率,便于其在工业中的应用,采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然累托石进行改性,并利用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠等材料固定改性累托石粉末,制备了微球状吸附剂。考察了固定化改性累托石微球对水中橙黄Ⅱ的吸附性能以及吸附热力学和动力学规律。结果表明,等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地模拟。吸附活化焓ΔH0呈正值,且吸附体系的ΔH0<-TΔS0,整个吸附过程活化熵的影响大于活化焓,适当升温有利于加速吸附反应的进行。吸附动力学规律符合准一级、二级吸附速率模型、Bangham模式和Elovich模型。膜扩散过程是吸附过程的控制步骤。     

磷、锌和镉交互作用对小白菜生长和锌镉累积的影响

利用不同元素之间的交互作用是控制作物重金属积累的有效手段.采用交替固定两因子的单一因子水平设计,以中性紫色土为材料,进行盆栽试验,探讨磷（P）、锌（Zn）和镉（Cd）不同水平组合对小白菜生长、抗氧化酶活性和Zn、Cd积累的效应和机制,为Cd污染土壤中蔬菜安全生产提供依据.结果表明,适量P和Zn的添加均能促进小白菜生长、抑制Cd在小白菜中的累积,但两者作用机制不同：P主要通过降低土壤中Cd的有效性和提高小白菜抗逆性减少小白菜对Cd的吸收,而Zn主要通过促进作物生长的稀释作用和植物体内生理拮抗作用抑制小白菜Cd的累积;外源添加1 mg ·kg^-1 Cd胁迫时,小白菜抗氧化胁迫能力受到显著抑制,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性下降,丙二醛（MDA）大量积累;P和Zn均可提高CAT活性而提高小白菜抗氧化胁迫能力,缓解Cd毒害,而对POD活性影响不大;外源添加P和Zn与Cd胁迫含量比ω（Cd）：ω（Zn）：ω（P）为1 ：10 ：200时,小白菜产量最大（55.72 g ·pot^-1）,且可食部Cd含量低于国家绿叶蔬菜中Cd限量50 μg ·kg^-1的标准要求（GB 2762-2017）;增加P和Zn占比,Cd积累量进一步下降,但小白菜产量降低.因此适当施用P和Zn肥可降Cd并增产,实现蔬菜的安全生产.     

碱和磁复合改性小麦秸秆生物炭对水体中镉的吸附特性及机制

通过对小麦秸秆生物炭(BC)进行碱和磁复合改性得到改性小麦秸秆生物炭(FKC),在SEM-EDS、 BET、 FT-IR、 XRD和VSM等表征的基础上,研究了FKC对水中Cd~(2+)的吸附特性及温度、pH值和投加量等对吸附特性的影响,探讨了碱和磁复合改性提高小麦秸秆生物炭吸附Cd~(2+)性能的机制.结果表明,与BC相比,KFC结构疏松多孔,表面积增加了19.11倍,O—H、■等芳香族和含氧官能团数量增多,并且出现新的官能团Fe—O. FKC具有磁性,其磁化强度为8.43 emu·g~(-1),能够回收重复使用. FKC对Cd~(2+)的吸附更符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,表明其主要以化学吸附为主,FKC的理论最大平衡吸附量为23.44mg·g~(-1),是BC的1.47倍. FKC对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程.在pH为2～8范围内,随pH的升高FKC的吸附能力逐渐提高.生物炭的投加量为10 g·L~(-1)较好.经3次"吸附-解吸-再吸附"循环后,FKC对Cd~(2+)的吸附量仍达到17.71mg·g~(-1),表明其有良好的重复利用性.该研究结果可为碱和磁复合改性小麦秸杆生物炭应用于Cd污染废水处理提供理论指导.