Fe3O4/GO对水溶液中Cd(II)去除的影响因素

为探索高效且快速去除水溶液中Cd （Ⅱ）污染方法,采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe₃O₄/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）进行去除,利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd （Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值）,并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化,利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明,平均粒径为30.9nm的磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）去除条件优化,预测去除率达到86.451%,验证试验为82.220%,对应条件：温度为20.14℃,反应时间为57.78min,初始pH值为6.41和初始Cd （Ⅱ）浓度为11.18mg/L; ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%,验证试验为87.723%,相应条件：温度为29.96℃,pH值为5.49,初始Cd （Ⅱ）浓度为28.36mg/L,反应时间为65.78min.根据模型R²值,预测的最大去除率及验证试验,ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响大小为：初始Cd （Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示,Fe₃O₄/GO纳米复合材料对Cd （Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化,利用磁铁实现且快速分离,磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料用于去除Cd （Ⅱ）是可行的.关键字：Cd （Ⅱ）;四氧化三铁负载氧化石墨烯;单因素实验;响应面法;人工神经网络-遗传算法中图分类号：X53     

浙江省主要优势农产品产地土壤-农作物镉含量空间分布及相关性研究

针对目前土壤-农作物镉污染问题,以浙江省40个县（市、区）主要优势农产品产区为研究对象,在粮食、油菜、蔬菜种植地以及茶园和果园土壤中共采集898个单元土壤样品及相对应的五大类农作物,并对其镉含量进行分析评价;同时采用富集系数比较不同农作物对土壤重金属镉的吸收差异。结果表明,研究区产地土壤和农作物的镉含量存在一定程度超标,土壤超标率为10.69%,农作物超标率为4.57%。不同农作物对土壤镉的富集系数差异较大,变化范围在0.002～0.257之间。土壤-农作物镉含量的相关性并不显著。     

生物炭与氮肥复施对镉污染水稻土修复效应及机制

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^-1(N1)、 3.5 g·pot^-1(N2)、 4.4 g·pot^-1(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、 BCN2、 BCN3)对土壤Cd形态、水稻体内Cd富集和转运以及土壤酶活性的影响,并通过高通量测序分析土壤微生物菌群变化和微生物间复杂的相互作用关系.结果表明,生物炭配施氮肥处理下土壤Cd由活性较高的可交换态向活性低的残渣态转化,可交换态Cd含量较对照降低了6.2%～14.7%,残渣态Cd含量提高了18.6%～26.4%.单一氮肥处理增强了水稻根部Cd的富集能力,提高了22%～33.5%,单一生物炭和配施氮肥处理下水稻根部Cd的富集能力、 Cd从茎叶向稻壳和稻壳向稻米的转运系数均下降.BCN处理总体上促进了土壤酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶),MiSeq测序显示生物炭配施氮肥提高了土壤细菌主要物种相对丰度(如Acidobacteriale...     

有机肥结构特征对污染土壤Cd形态的影响

研究了以污泥和鸡粪为主要来源的两种不同有机肥主要组分和结构特征差异,结合吸附和土壤平衡试验,探讨了各组分对Cd吸附反应特征和土壤Cd形态分布的影响。结果表明:供试污泥有机肥含有较多的羧基,其最大络合量大于鸡厩肥;同时能更有效降低NH4NO3提取态Cd,但因为结合形态相对不稳定,因此导致EDTA提取态Cd有明显增加。而鸡厩有机肥含有更多π键,芳香化和腐熟化程度较高,与Cd吸附更稳定,在降低NH4NO3提取态Cd的同时也能降低EDTA提取态Cd。研究表明有机肥腐殖化、芳香化程度是影响其对重金属污染土壤修复与改良效果的主要因素。     

基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算

为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。     

聚合物强化超滤技术分离Hg2+和Cd2+的研究

以聚丙烯酸钠为络合剂,研究Hg2+和Cd2+混合溶液的络合超滤分离行为.考察了pH值、负载比(LR)及外加盐浓度对混合体系分离的影响.结果表明,当pH值从5增大到7.5时,2种离子分离系数(S)逐渐下降,最适pH值为5;当LR从0.01增大到2时,S逐渐升高到最大值,此后迅速降低,LR=1.5时S达到最大值;Na2SO4的加入影响S值.控制混合溶液pH=5及LR=1.5,当体积浓缩因子为15时,截留液汞浓度(Cr, Hg)从30mg/L线性递增至444.9mg/L,截留液镉浓度(Cr, Cd)仅从30mg/L升高至35.4mg/L,S值约为227.浓缩液随着洗涤水体积增大,Cr, Hg基本不变,而Cr, Cd下降至5.24mg/L.收集各渗透液,调整至pH=6及LR=0.033予以浓缩,浓缩13倍时,Cr, Cd从27.37mg/L升高到354.7mg/L.     

耕地土壤铜、镉、锌形态及生物有效性研究

土壤重金属总量常被用来评估土壤质量安全,但是大量事实说明单纯用土壤重金属总量并不能完全说明土壤重金属的生物有效性及其环境风险。相对于国内外常用的Tessier的五态方法,欧共体标准物质局提出的三步提取法(BCR法),中国地质调查局地质连续提取法的七态标准少见报道。本研究选取河南平原耕地样品,采用中国地质调查局地质连续提取法(DD2005-03)进行耕地中重金属元素(Cu、Cd、Zn)的形态分布,结果表明:Cu、Zn主要以残渣态存在,其残渣态分别占全量的55.80%和67.35%。Cd以离子交换态为主,占全量的27.30%。Cu、Cd、Zn各态含量占全量比例的顺序是,Cu:残渣态弱有机结合交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态强有机结合态水溶态离子交换态。Cd:离子交换态弱有机结合交换态强有机结合态残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化态水溶态。Zn:残渣态铁锰氧化态弱有机盐结合态离子交换态强有机结合态碳酸盐态水溶态。从生物可利用性系数k来看,Cd主要以活动性较大的状态存在,很容易被作物吸收。     

Cd,Pb, and Cu in water and sediments and their bioaccumulation in freshwater fish of some lakes in Hanoi,Vietnam

The seasonal variations of Cd, Pb, and Cu in the water, sediments, and freshwater fish (Hypophthalmichthys molitrix, Cirrhinus molitorella, and Oreochromis mossambicus) of four lakes in Hanoi, Vietnam, were investigated. Samples for analysis were taken four times from April 2010 to March 2011. The levels in water were lower than the Vietnamese standards, except for Pb, but they were all much higher than the Canadian standards for protection of aquatic life; in the sediments, they were higher than world average levels. Bioaccumulation of the three metals in fish was site-dependent and species-dependent, but correlations of their levels in fish to those in water and sediments were weak. Levels of Pb in fish exceeded those of the UK and the WHO standards, and the recommended values of Vietnam for human consumption. Overall, the results show that the lakes are polluted with these metals, and consumption of high quantities of fish from them may be problematic. The outcome of this research helps to establish background data for future monitoring.     

镉污染对红壤和潮土微生物的生态毒理效应

以土壤微生物生物量碳(Cmic)、土壤酶活性及微生物多样性为微生物学指标,以0.01mol·L-1CaCl2作为Cd有效态提取剂,以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28d的条件下探讨了外源Cd对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:1)不同培养时间潮土CaCl2提取态Cd含量均显著低于红壤,潮土微生物受到Cd的抑制作用也明显小于红壤。2)各微生物指标的敏感性不同,并受土壤类型和培养时间的影响,其中,脱氢酶的敏感性强于脲酶,微生物功能多样性指标中BiologEco板上每孔的平均吸光值(AWCD)的敏感性强于Shannon指数;Cmic、脲酶、脱氢酶、AWCD和Shannon指数均在红壤中更为敏感。选取的5个微生物指标对Cd污染都有良好的响应,均可作为Cd污染土壤微生物生态毒理实验中的测试指标。在土壤酶指标中,可优先选取脱氢酶作为测试指标。3)Cd对Cmic、土壤酶、微生物功能多样性的抑制作用存在时间效应。14dCd对Cmic的抑制作用大于28d,而对脲酶和脱氢酶的抑制作用小于28d。建议Cd污染土壤微生物生态毒理实验中将培养时间设置为28d或适当延长。4)28d时,红壤中Cd对Cmic、脱氢酶、脲酶、AWCD、Shannon指数的EC10分别为1.31、0.26、0.93、0.08、22.71mg·kg-1,而在潮土中分别为1.97、0.69、13.12、0.09、>200mg·kg-1。     

2种Ⅱ型混凝土试件断裂韧度K_(ⅡC)值的比较研究

根据混凝土四点剪切加载和两端切口半边对称加载这2种Ⅱ型混凝土试件断裂试验的结果,计算分析了它们的断裂韧度KⅡC及其相互关系。采用有限元方法,基于数值模拟,利用ANSYS软件计算分析了2种Ⅱ型混凝土试件断裂试验加载阶段各荷载步的应力场和应变场,用位移外推法分别计算了四点剪切加载和两端切口半边对称加载Ⅱ型断裂数值模拟试验的断裂韧度,并与试验结果进行了比较。由于两端切口半边对称加载条件下试件受力均匀,容易保证整个试验过程中试件断裂过程区切应力占据主导地位,而四点剪切加载条件下则不可避免出现张拉和扭转等现象,从而导致试件断裂破坏过程中并不总是纯剪切的Ⅱ型断裂,这可能是这2种Ⅱ型混凝土试件断裂韧度KⅡC值有所不同的原因所在。