纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

苏南地区农村宅基地转型研究：基于利用状态的视角

农村宅基地转型是土地利用转型研究的重要内容。目前学界关于宅基地转型的研究主要集中在规模结构等显性形态方面,对隐性转型的研究仍较欠缺。以乡村经济发达的苏南地区为例,通过对正常使用、空置、废弃等不同利用状态宅基地空间分异规律的刻画,探索其功能转型的一般规律,并进一步分析宅基地空置与废弃的影响因素。结果表明：在乡村振兴战略实施背景下,“房子不用来住”的问题在农村地区同样存在,而且在不同代际和空间区位上农村宅基地的利用状态有所差异。具体地,1980年以前的老宅基地从距离城镇较远和较近的“两端”开始,其空废比率向中间地带递减;随着市场化和城镇化水平提升,1980—2000年的中龄宅基地空废比率呈现由近郊向外递减的趋势,城镇化影响下的距离衰减规律明显。近年来,伴随农村宅基地财产/资产属性的逐步显现,农村宅基地的利用状态与空间区位之间的关联关系弱化。2010年以后新宅基地的空置率出现反弹,尤其靠近城镇的农村地区“囤地”现象严重,发端于城镇地区的“地产霸权”正在向乡村地区蔓延。     

基于二次铝灰的地聚反应稳固化垃圾飞灰

基于工业生产铝过程中回收的二次铝灰（SAD）的地质聚合反应,提出了一种稳固化城市生活垃圾焚烧飞灰（MSWIFA）的新方法,分析硅铝物质的量之比对飞灰中重金属浸出浓度及地聚物固化体力学性能的影响规律.结果表明,当硅铝物质的量之比小于2.5时,二次铝灰-SiO₂基固化体与偏高岭土-SiO₂基固化体中的重金属浸出浓度均随着硅铝物质的量之比的增加而逐渐降低,2种固化体的抗压强度随着硅铝物质的量之比的增加而增加;硅铝物质的量之比达到2.5时,重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度均趋于稳定.XRD分析结果显示,偏高岭土-SiO₂基固化体中聚合物的种类与数量均略高于二次铝灰-SiO₂基固化体.但从重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度来看,2类固化体对飞灰中重金属的稳固化效果的差别很小,二次铝灰加上部分硅基材料可以作为偏高岭土的替代品,用于稳固化飞灰重金属的地质聚合反应中.二次铝灰-SiO₂基固化体的抗压强度达到13.65MPa,具备一定的力学性能,可用于部分特定的建筑材料.     

A2/O+MBR工艺运行效果与碳排放特征研究

对北京市通州区H再生水厂采用的A²/O+MBR工艺运行效果与不同环节碳排放特征进行研究.结果表明：2018年该再生水厂对BOD₅,COD_cr,NH₄⁺-N,TN和TP的平均去除率分别为97.3%,94.1%,98.6%,77.0%,96.2%;全厂碳排放总量和吨水碳排放量呈春夏季节逐渐降低,秋冬季节缓慢升高的特征,全厂综合吨水碳排放量约为2.26kgCO₂e/t.碳排放总量中能耗碳排放量占主要地位,CH₄,N₂O和物耗碳排放量占比较小;统计分析显示CH₄,能耗和物耗吨水碳排放量与BOD₅,TN进水浓度及BOD₅去除率显著相关;N₂O吨水碳排放量与TN与BOD₅进水浓度显著相关;直接,间接吨水碳排放量与水量无显著相关性.     

多元复合调理剂对镉砷污染农田土壤微生物群落结构的影响

通过温室盆栽试验,研究多元复合调理剂（石灰石、铁粉、硅肥和钙镁磷肥,简称LISP）对土壤基本理化性质、Cd和As的生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,LISP可改变土壤基本理化性质,降低土壤有效态Cd和As含量,并改变土壤微生物群落结构.在0.4%的LISP添加下,土壤pH值、有效磷和总磷含量较CK处理分别显著（P< 0.05）提高0.57单位、130.6%和18.38%,同时土壤有效态Cd和As含量较对照分别显著（P< 0.05）降低21.76%和16.39%.高通量测序结果表明,添加LISP可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,而显著改变土壤微生物群落的组成和结构,其中厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门等门水平物种的相对丰度增加,而绿弯菌门、酸杆菌门和疣微菌门等门水平物种的相对丰度降低.冗余分析和Mantel检验分析表明,土壤pH值、有效磷以及有效态Cd和As含量是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子.上述结果表明,LISP是一种有效的、生态安全的调理剂用于农田土壤Cd和As污染土壤修复.     

EGSB-CANON工艺启动及动力学特性

采用EGSB（Expanded Granular Sludge Bed）反应器,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中通过改变曝气方式以及优化曝气/非曝气逐步实现CANON工艺的稳定运行.通过研究不同曝气/非曝气条件下CANON工艺的脱氮性能的变化,探究系统内不同污泥粒径中功能菌的活性,揭示EGSB反应器不同的运行条件以及系统内不同粒径的微生物聚集体在CANON工艺启动过程中的影响机制与菌群结构特性.结果表明,当恒定曝气量为0.5L/min,曝气/非曝气为2：1（60min：30min）时,实现了AerAOB（Aerobic Ammonia-Oxidizing Bacteria）与AnAOB（Anaerobic Ammonium-Oxidation Bacteria）协同脱氮的目的,并成功将NOB（Nitrite-Oxidizing Bacteria）的活性由3.41mgN/（h·gVSS）抑制到0.75mgN/（h·gVSS）.在对AnAOB的双底物（NO₂^--N和NH₄⁺-N）抑制动力学结果进行Haldane拟合时,得到NH₄⁺-N和NO₂^--N的半饱和常数（k_s）、抑制动力学常数（k_h）分别为106.8,331.9mg/L,272.4,66.61mg/L,相关性系数（R²）分别为0.98133和0.99142.在CANON污泥颗粒化形成过程中,污泥粒径在0.154~0.335mm范围内主要以AerAOB为主,污泥粒径在1mm以上主要以AnAOB为主.不同粒径下微生物聚集体的协同作用以及稳定的群落结构实现了CANON工艺的稳定运行.     

Primary and secondary organic aerosol in an urban/industrial site: Sources, health implications and the role of plastic enriched waste burning

PM10 samples were collected from an urban/industrial site nearby Athens, where uncontrolled burning activities occur. PAHs, monocarboxylic, dicarboxylic, hydroxycarboxylic and aromatic acids, tracers from BVOC oxidation, biomass burning tracers and bisphenol A were determined. PAH, monocarboxylic acids, biomass burning tracers and bisphenol A were increased during autumn/winter, while BSOA tracers, dicarboxylic- and hydroxycarboxylic acids during summer. Regarding aromatic acids, different sources and formation mechanisms were indicated as benzoic, phthalic and trimellitic acids were peaked during summer whereas p-toluic, isophthalic and terephthalic were more abundant during autumn/winter. The Benzo[a]pyrene-equivalent carcinogenic power, carcinogenic and mutagenic activities were calculated showing significant (p < 0.05) increases during the colder months. Palmitic, succinic and malic acids were the most abundant monocarboxylic, dicarboxylic and hydrocarboxylic acids during the entire sampling period. Isoprene oxidation was the most significant contributor to BSOA as the isoprene-SOA compounds were two times more abundant than the pinene-SOA (13.4 ± 12.3 and 6.1 ± 2.9 ng/m³, respectively). Ozone has significant impact on the formation of many studied compounds showing significant correlations with: isoprene-SOA (r = 0.77), hydrocarboxylic acids (r = 0.69), pinene-SOA (r = 0.63),dicarboxylic acids (r = 0.58), and the sum of phthalic, benzoic and trimellitic acids (r = 0.44). PCA demonstrated five factors that could explain sources including plastic enriched waste burning (30.8%), oxidation of unsaturated fatty acids (23.0%), vehicle missions and cooking (9.2%), biomass burning (7.7%) and oxidation of VOCs (5.8%). The results highlight the significant contribution of plastic waste uncontrolled burning to the overall air quality degradation.     

二氧化锰改性沸石对废水中Pb2+的吸附性能及其影响因素研究

改性后的沸石材料,可大幅度提高其对金属离子的吸附量,在治理环境污染方面具有巨大的潜力。高锰酸钾和硫酸锰反应生成的二氧化锰包裹在沸石表面,可大大提高其吸附性能,最终达到吸附废水中重金属的目的。研究了二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺吸附性能的影响因素,如沸石与二氧化锰投料比、反应时间、溶液pH值、反应温度、Pb²⁺初始浓度等,并探讨了其吸附机理。试验结果表明:二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺的吸附效果随着沸石与二氧化锰投料比的增加而提高,平衡吸附时间为12 h,吸附反应的最佳溶液pH值为5~6;二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺的吸附为自发的吸热反应,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,说明为单配体吸附模式;红外光谱分析发现,-OH是影响二氧化锰改性沸石吸附废水中Pb²⁺的主要官能团;低浓度腐殖酸对二氧化锰改性沸石吸附废水中Pb²⁺的影响较小,不产生竞争吸附。     

Particle Surface Hydrophobicity and the Dechlorination of Chloro-Compounds by Iron Sulfides

Halogenated aliphatic compounds (HACs) can be reduced by iron sulfides in aqueous systems. Generally, the thermodynamics and kinetics of dehalogenation reactions are controlled by the mineralogical and particle surface characteristics of the iron sulfide, the composition of the HAC and reaction conditions such as component concentrations, pH and Eh. In this theoretical and experimental investigation of CCl₄ and C₂Cl₆ reduction by FeS and FeS₂, the roles of hydrophobic and hydrophilic sites on the iron sulfides were analyzed. Experimental data obtained through zeta potential measurements, were used along with the Gouy-Chapman model and the simple two-layer surface complexation model to relate iron sulfide surface hydroxyl densities to the degree of HAC dehalogenation. The surface hydroxyl site densities of FeS and FeS₂ were found to be 0.11 sites/nm² and 0.21 sites/nm², respectively. During the dehalogenation reaction process, CCl₄ was found to decrease to its first intermediate product CHCl₃ within the first 20 hours followed by a slower process of conversion to CH₂Cl₂. The results also show that FeS is less hydrated (more hydrophobic) than FeS₂. For CCl₄ and C₂Cl₆, FeS is a better dehalogenator than FeS₂. These results imply that particle surface hydrophobicity is a critical factor in surface-mediated dehalogenation of chlorinated compounds.     

MnO2@Fe3O4/石墨烯复合材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）为原料制备MnO₂@Fe₃O₄/石墨烯（RGO）,考察吸附过程中MnO₂@Fe₃O₄/RGO投加量、溶液pH值、初始浓度和吸附时间等因素对Pb（Ⅱ）的去除率和吸附量的影响,并运用BET比表面积测试法计算MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积和平均孔径,采用扫描电子显微镜（SEM）,振动样品磁强计（VSM）,X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等对样品进行表征.结果表明：MnO₂@Fe₃O₄/RGO的比表面积为89.164m²/g,孔容为0.284cm³/g;随着pH值在2~10范围内增加,复合材料对Pb（Ⅱ）的去除率先增大后减小,pH=6时达到最大值.通过4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich、Temkin、D-R模型）和4种吸附动力学模型（伪一级动力学、伪二级动力学、Elovich、颗粒内扩散模型）拟合发现,MnO₂@Fe₃O₄/RGO对Pb（Ⅱ）吸附符合伪二级动力学模型.吸附等温线更符合Langmiur模型,属于典型的单分子层吸附,以化学吸附为主,最大吸附量为265.3mg/g.