Synthesis, crystal structure, photodegradation kinetics and photocatalytic activity of novel photocatalyst ZnBiYO4

ZnBiYO₄ was synthesized by a solid-state reaction method for the first time. The structural and photocatalytic properties of ZnBiYO₄ were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Vis diffuse reflectance. ZnBiYO₄ crystallized with a tetragonal spinel structure with space group I41/A. The lattice parameters for ZnBiYO₄ were a = b = 11.176479 Å and c= 10.014323 Å. The band gap of ZnBiYO₄ was estimated to be 1.58 eV. The photocatalytic activity of ZnBiYO₄ was assessed by photodegradation of methyl orange under visible light irradiation. The results showed that ZnBiYO₄ had higher catalytic activity compared with N-doped TiO₂ under the same experimental conditions using visible light irradiation. The photocatalytic degradation of methyl orange with ZnBiYO₄ or N-doped TiO₂ as catalyst followed first-order reaction kinetics, and the first-order rate constant was 0.01575 and 0.00416 min^-1 for ZnBiYO₄ and N-doped TiO₂, respectively. After visible light irradiation for 220 min with ZnBiYO₄ as catalyst, complete removal and mineralization of methyl orange were observed. The reduction of total organic carbon, formation of inorganic products, SO₄^2- and NO₃^-, and evolution of CO₂ revealed the continuous mineralization of methyl orange during the photocatalytic process. The intermediate products were identified using liquid chromatography- mass spectrometry. The ZnBiYO₄/(visible light) photocatalysis system was found to be suitable for textile industry wastewater treatment and could be used to solve other environmental chemical pollution problems.     

植被收割对滨海湿地沉积物中CO_2和N_2O释放的影响

为了揭示冬季滨海湿地植被收割对其沉积物中温室气体释放的影响,以长江入海口典型滨海湿地——崇明东滩为研究对象,观测季节性(冬季)植被收割(分别于收割后第0天、第10天、第30天、第60天采样)与不收割条件下芦苇(Phragmites australis)、米草(Spartina alterniflora)、芦苇-米草交互带和光滩沉积物中CO2与N2O的释放特征.结果表明:1米草和芦苇-米草交互带植被收割并未增加沉积物中CO2的释放(P0.05),但芦苇收割可能会增加N2O的释放(P0.05),说明植被收割对湿地沉积物中CO2和N2O释放的影响与植被类型密切相关.2与芦苇带相比,米草和芦苇-米草交互带沉积物中CO2累积释放量分别高出12%~57%和17%~43%,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O累积释放量分别比二者高出11%~81%和8%~95%.可见,米草和芦苇-米草交互带沉积物碳的呼吸损失明显高于芦苇带,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O逸失量相对较高.34种植被类型下,沉积物中N2O累积释放量为0.1~0.4 mg/kg,CO2累积释放量则高达1 024~2 645 mg/kg.因此,冬季滨海湿地植被收割不会显著增加N2O的温室效应,但选择性收割米草有望减少沉积物碳的呼吸损失.     

钛负载纳米Pd粒子电极的电化学催化性能研究

采用电化学沉积法将纳米钯粒子负载在钛板上,制备钛负载纳米钯粒子的NanoPd/Ti电极.利用循环伏安法和线性扫描伏安法对比研究NanoPd/Ti电极与Ti电极的电化学性能,以及分别对氯苯和硝基苯模拟废水电化学催化性能,表明NanoPd/Ti电极循环伏安过程出现新的氧化峰和还原峰,反应电位明显正移,反应过程峰电流也明显增大.通过降解实验,NanoPd/Ti电极可以在更低电压,更短时间内达到更好CODcr去除效果.     

多级A／O膜生物反应器污泥活性研究

采用一种新型的多级A／O膜生物反应器处理污水,对该工艺的污泥活性进行了研究。结果表明,VSS／SS在实验过程中呈较弱的下降趋势,多级A／O池曝气室污泥比硝化速率逐室下降,但各缺氧室污泥比反硝化速率基本一致;污泥释磷、聚磷过程在30 min和1 h内基本完成,反硝化聚磷试验表明污泥中存在DPB的富集,反硝化作用是反硝化细菌与DPB共同作用的结果。     

α7nAChR在氯化甲基汞神经毒性中的作用

为探讨环境染污染物氯化甲基汞(methylmercury chloride,Me Hg Cl)的神经毒性作用机制,采用MTT、免疫细胞荧光、dot Blot、qRT-PCR等实验技术检测Me Hg Cl对PC12细胞活性及其α7亚型烟碱型胆碱能受体(α7 nicotinic acetylcholine receptor,α7n AChR)蛋白和mRNA表达水平的影响。结果显示Me Hg Cl抑制PC12细胞活性,显著降低α7n AChR的蛋白和mRNA的表达水平,呈浓度依赖性。上述结果表明,Me Hg Cl对神经细胞毒性作用可能与抑制α7n AChR表达有关。     

3-甲基-4-硝基酚对公鸡睾丸早期发育的影响

研究环境内分泌干扰物3-甲基-4-硝基酚(3-methyl-4-nitrophenol,PNMC)对公鸡睾丸早期发育的影响。48只1 d龄白羽公鸡随机分成3个组,分别为对照组、10和100 mg·L-1PNMC处理组,连续饮水42 d。检测公鸡的生长性能、睾丸重量和指数、睾丸的结构变化、血清激素水平和睾丸中CYP17A1及其相关基因的表达情况。结果显示:与对照组相比,10 mg·L-1PNMC处理组显著降低公鸡的生长性能;睾丸重量和睾丸指数均无显著性变化;睾丸细精管生精细胞均有不同程度的空泡兼或脱落;血清孕酮和雌二醇水平均无显著性差异,睾酮水平随饮水中PNMC浓度的升高呈递减的趋势;公鸡睾丸中CYP17A1、HSD3B2和CYP19A1有升高的趋势,HSD17B4在10 mg·L-1PNMC组呈降低的趋势,在100 mg·L-1PNMC组呈升高的趋势。结果表明:饮水中添加10 mg·L-1PNMC显著影响了公鸡的生长性能;饮水中添加100 mg·L-1PNMC引起公鸡睾丸细精管生精细胞变性、坏死,造成结构病理损伤,从而对生殖系统造成损伤。     

不同施肥方式对东北旱田黑土nirK和nirS型反硝化细菌群落结构的影响及黑土保护建议

反硝化过程是土壤氮素循环的重要过程之一,与土壤氮肥损失和温室气体排放紧密相关。通过分析不同施肥方式对东北旱田黑土nirK型和nirS型反硝化细菌群落结构的影响及其与N₂O排放的关系,证实黑土中nirK型比nirS型反硝化细菌多样性丰富,且更易受土壤理化性质的影响。施入化肥会降低东北旱田黑土反硝化细菌多样性、N₂O释放量和土壤养分含量,而有机肥的施入虽然可提高土壤养分含量,但是也会显著增加土壤反硝化作用,存在潜在的负面环境效应。因此对黑土地的保护要积极推行种养结合,建立可循环农业体系;适当配施有机肥料,调节黑土微生物活力;大力完善相关制度,营造科学管理新规范,从而构建我国黑土保护的立体格局。     

CTS@Fe3O4-COOH对低pH值Chlorella vulgaris采收性能及机理

采用共沉淀法制备得到磁性材料壳聚糖@柠檬酸改性Fe₃O₄(CTS@Fe₃O₄-COOH),通过单因素与正交试验考察了不同条件下其对小球藻(Chlorella vulgaris)的采收效率.结合XRD、FT-IR和VSM等材料的结构性质表征、表面Zeta电位及Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论分析,探讨CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻的絮凝采收机理.结果表明,CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻具有高效采收效率,与未改性相比采收效率提高约30%.单因素试验表明材料投加量与pH值对小球藻采收效率的影响较大;正交试验表明当CTS@Fe₃O₄-COOH投加量为4.5g/L时,在pH 4的条件下,经500r/min快搅3min后再70r/min慢搅5min,对小球藻的采收效率高达98.35%.DLVO等理论分析表明,CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻的采收机理为电荷中和、静电修补、吸附架桥与整体絮凝联合作用.本文结果为CTS@Fe₃O₄-COOH采收固定烟气能源微藻的实际应用提供数据支持.     

Fe3O4活化过硫酸盐体系同步去除诺氟沙星和铅

采用Fe₃O₄活化过硫酸盐（PS）同步去除水中的NOR （诺氟沙星）和Pb （II）.探讨了Fe₃O₄投加量、PS浓度、初始pH值和Pb （II）浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb （II）浓度为1.0mg/L、Fe₃O₄投加量为2.0g/L、PS浓度为1.5mmol/L、初始pH值为7.0的条件下,反应120min后,NOR降解率达90.2%,Pb （II）去除率为99.5%.自由基淬灭实验证实,硫酸根自由基（SO₄^-·）是NOR降解的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了NOR可能的降解路径和中间产物.Fe₃O₄活化PS高级氧化工艺可作为一种同步去除有机污染物和重金属的工艺.     

温压条件下不同含水高岭石对NH4+吸附的分子模拟

为研究高岭石对NH₄⁺吸附的微观情况,通过Material Studio软件对高岭石单胞进行收敛性测试后构建了4×2×1不同水化程度高岭石模型,采用量子力学和经典力学方法对模型晶胞进行了理论计算和吸附实验研究.结果显示,在交换关联泛函GGA-PW91,K点4×3×2,截断能600eV条件下,得到了高岭石稳定结构模型（误差<2%）;高岭石对NH₄⁺的吸附受温度影响明显,随温度升高,吸附量逐渐减少,与吸附实验结果一致;动力学结果显示吸附类型主要为物理吸附,吸附作用力为范德华力和库仑力.