Fe-cyclam/H2O2体系催化降解罗丹明B机制

传统的利用Fenton反应处理染料废水的方法pH适用范围窄、需大量亚铁盐的持续投加,限制了其应用.工作中成功制备了桥连四氮杂环十四烷铁配合物(Fe-cyclam),在较宽的pH范围(2～7)内都能活化H₂O₂降解罗丹明B,且在低催化剂条件下(<50μmol·L^-1),对罗丹明B的降解效果优于Fenton反应.该体系能快速降解罗丹明B、酸性红88、酸性橙Ⅱ、活性红24、中性红等多种染料,并对偶氮类染料有较高的选择性.Fe-cyclam的稳定性良好, 3次循环降解后,罗丹明B的去除效率依然保持在90%以上.淬灭实验证明该过程为非自由基主导的降解过程,并通过电子顺磁共振(EPR)中捕获到高价铁-氧活性中间体Fe^V-oxo的生成.本工作证明了基于Fe-cyclam/H₂O₂体系能高效地降解废水中染料,具有较高的应用潜力.     

The origin of speciation: trace metal kinetics over natural water/sediment interfaces and the consequences for bioaccumulation

The speciation of heavy metals was measured over a variety of natural and undisturbed water/sediment interfaces. Simultaneously, two benthic species (oligochaete Limnodrilus spp. and the midge Chironomus riparius) were exposed to these sediments. Under occurring redox conditions, free ion activities of trace metals Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn were measured with a chelating exchange technique, while geochemical conditions (i.e., redox) remained in tact. Free ion activities were compared with total dissolved concentrations in pore waters and surface waters in order to relate speciation to bioaccumulation. Limnodrilus spp. and C. riparius have accumulation patterns that could be linked to time-dependent exposure concentrations, expressed as chemical speciation, in the surface water and the sediment's pore water. Concentrations of free metal ions in the overlying surface water, rather than in sediment pore water, proved to be the best predictor for uptake. For the first time, measurements are obtained from sediments without disturbing physical-chemical conditions and thus bioavailability, a major restriction of other studies so far.     

铁负载阴离子交换树脂高效除磷研究

针对污水处理生化出水高磷酸盐浓度对水体富营养化影响的问题,采用阴离子交换树脂(AER)为基质材料,利用树脂上—NH2官能团中的N原子与Fe3+发生配位聚合,制备了除磷聚合配位交换吸附剂(Fe—PLE)。并采用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对Fe—PLE和原AER进行了比较,发现Fe—PLE更加趋向化学吸附类型,且Fe—PLE最大吸附容量达到93.05 mg/g,比AER提高了47.98%。通过SEM、EDS、FT-IR及TGA对吸附前后Fe—PLE和AER的表征比较,认为通过配位作用形成Fe—O配位键是Fe—PLE的可溶性无机磷吸附效率提高的主要原因。通过静态吸附实验考察了吸附时间、p H和竞争性阴离子对AER和Fe—PLE吸附的影响,结果显示,Fe—PLE吸附平衡时间为1.5 h,比AER稍高;2种吸附填料都在p H 7.0时效率最高,AER的磷吸附效率对p H较为敏感,Fe—PLE能够在相对较宽的p H范围内保持高去除率;竞争性阴离子对AER磷吸附的负面影响较大,而Fe—PLE依靠其Fe—O的配位作用具有一定的抗干扰能力。通过4次循环再生实验,Fe—PLE表现出良好再生能力的同时磷有较高的回收利用率。     

有机配体对纳米零价铁还原硝基苯的影响与机理

通过FeSO4·7H2O与NaBH4反应,采用液相还原法制备纳米级零价铁(NZVI),并用XRD,SEM对其性能进行表征。研究了纳米零价铁还原硝基苯(NB)的动力学规律及柠檬酸、草酸、柠檬酸钠、草酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠盐)几种有机小分子对其还原效率的影响,并对其机理进行了初步探讨。结果表明,纳米零价铁去除硝基苯反应符合准一级动力学方程,并且当硝基苯浓度一定时,增加NZVI投加量,去除率会显著增大;当NZVI浓度一定时,硝基苯浓度越低,去除率越高;柠檬酸和EDTA二钠盐在较低浓度时抑制还原反应进行,而在3 mmol/L左右时,具有促进还原反应进行的作用,而草酸、柠檬酸钠和草酸钠则为抑制作用。     

多因子影响下铜的水质基准及生态风险

为探究特定水环境中多因子影响下的铜水质基准及生态风险,采用物种权重敏感度分布法、水效应比法和生物配体模型推导保护太湖水生生物铜的水质基准.根据推导结果,推荐采用最大浓度基准值(CMC)1.43 μg/L和持续浓度基准值(CCC)1.33 μg/L.结合水效应比法和生物配体模型,采用联合概率法评估太湖铜的生态风险.结果表明,两种方法下丰水期5%水生生物受到铜慢性毒性影响的概率分别为23.43%和39.43%,而未考虑多因子影响的风险概率为85.01%,高估了太湖铜生态风险.可见,水环境多因子对水质基准和生态风险的影响不容忽视,我国目前使用的铜标准可能无法保护特定区域的水生生物.考虑多因子影响可提高基准值推导和风险评估的科学性,避免"过保护"和"欠保护"现象.     

利用拓展生物配体模型预测Mg影响下Cu-Ni、Zn-Ni对小麦的联合毒性

通过水培实验,研究了不同Mg2+浓度下Cu、Zn、Ni单独及Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性并分别建立了3个元素的BLM.利用Cu、Zn、Ni单一毒性数据,计算了复合金属离子与生物配体结合数量指数(fmix),由此建立了用于预测Cu-Ni、Zn-Ni联合毒性的BLM-fmix模型.结果表明,溶液中Mg2+浓度增加,能够减弱单一Cu、Zn、Ni和Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性.在复合体系中,Cu-Ni复合的TU50(对小麦根长产生50%抑制作用时的毒性单位值)分别为1.18、1.33、1.31,略大于1,表现为弱拮抗作用;而Zn-Ni复合的TU50分别为4.22、2.26、2.16,表现为强拮抗作用.BLM-fmix模型能够准确预测Cu-Ni、Zn-Ni联合作用下小麦根长,预测和实测值的相关系数及标准误差分别为0.94、8.87(Cu-Ni复合)和0.92、10.14(Zn-Ni复合),该结果为重金属复合污染土壤的评价和修复提供理论依据.     

应用生物配体模型研究铅和镉及其混合物联合毒性

为探讨生物配体模型(BLM)对金属混合物的适用性,以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,以藻体内短时间(≤60 min)生物积累量为指标,研究了Pb和Cd对莱茵衣藻的联合毒性作用。结果表明:Pb和Cd单独暴露下,藻体内生物积累过程可用米门方程(Michaelis-Menten equation)来描述。计算得到Cd传输位点的最大吸收通量Jmax为(8.312±0.034)×10-12mol·cm-2·s-1,该位点的半饱和系数(米门系数)KM=(1.012±0.032)×10-6mol·L-1,稳定常数KCd=0.988×106(mol·L-1)-1;Pb传输位点的Jmax为(1.28±0.039)×10-11mol·cm-2·s-1,该位点的KM=(3.56±0.34)×10-7mol·L-1,KPb为2.81×106(mol·L-1)-1。Cd和Pb的竞争实验中,当固定Cd的浓度,其吸收通量随Pb的增加而显著降低;固定Pb的浓度,其吸收通量随Cd的增加略有降低。这表明Pb和Cd可能存在相同的传输位点,且Pb对传输位点的结合能力要远大于Cd。在低浓度Pb和Cd的混合暴露溶液中,短时间内绿藻对Pb的生物积累量会远大于Cd。研究结果表明BLM可用于描述低浓度下Cd和Pb的竞争关系。     

Ca2+与Pb2+相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca²⁺浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca²⁺单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标——72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca²⁺浓度从0.25 mmol/Ｌ增加到2.00 mmol/Ｌ时,导致了以自由铅离子活度（{Pb²⁺}）和溶解态铅总浓度（［Pb］_T）表示的72　h EC₅₀的增加（表现为发育延迟）,两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca²⁺浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型（BLM）概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca²⁺浓度从2.00 mmol/Ｌ增加到4.00 mmol/Ｌ时,72 h EC₅₀ {Pb²⁺}和72 h EC₅₀ ［Pb］_T并没有显著的增加.     

重组基因酵母报道系统筛检GR效应物质

用糖皮质激素受体重组基因酵母报道系统对3种天然与4种合成的糖皮质激素的糖皮质激素受体(GR)效应进行测定.结果表明,天然糖皮质激素中,肾上腺酮的活性最高;而合成激素中甲基强的松的活性最强.这些物质的GR效应与物质的化学结构密切相关.天然和合成糖皮质激素的GR效应随各自的辛醇水分配系数的增加而增强.