微生物全细胞传感器在重金属生物可利用度监测中的研究进展

传统的物理化学方法主要用于测定环境重金属的总量,微生物全细胞传感器可以对土壤及水体环境的重金属生物可利用度进行监测.此外,微生物全细胞传感器还具有操作简单、快速、经济的特点,适用于污染事件的应急监测.微生物全细胞传感器的生物学元件主要由MerR、ArsR、RS等家族的金属调控蛋白和gfp、lux、luc等报告基因组成.调控蛋白、报告基因与微生物全细胞传感器的灵敏度、特异性和监测特点有关.受pH、金属螯合物及检测条件等因素的影响,不同的环境条件下的重金属生物可利用度是不同的.增加重金属在微生物细胞内的累积,进行调控蛋白的分子生物学改造,优化检测条件是提高传感器灵敏度、特异性和准确性的可行方案.实现污染物的原位和在线监测是微生物全细胞传感器的主要发展方向.     

外生菌根对欧洲赤松苗(Pinussylvestris)Cu、Zn积累和分配的影响

通过测定２种不同施锌和施铜水平下苗木和离体菌丝中铜锌含量研究了接种外生菌根（Ｓｕｉｌｌｕｓｂｏｖｉｎｕｓ）对欧洲赤松（Ｐｉ－ｎｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）苗生长和微量元素积累和分配的影响． 结果表明菌丝的侵染增加了苗木生长同时也增加了植物体内重金属的含量．然而菌根植物中的重金属大部分分布在根部在铜处理中菌根植物地下部分的铜含量是无菌根植物的２．６倍在锌处理中锌是无菌根植物的１．３ 倍． 说明菌丝侵染使植物将过量的重金属滞留在根部从而增加了植物对过量重金属的抗性．通过进一步测定培养在过量重金属中的离体菌丝的重金属含量结果显示随着外界重金属浓度的增加菌丝分泌物内重金属含量比菌丝内重金属含量增加快说明滞留在根部的重金属可能并没有进入根系而是以某种形态滞留在菌丝分泌物和菌丝内．     

Distribution of heavy metals in sediments of the Pearl River Estuary, Southern China: Implications for sources and historical changes

The distribution of heavy metals (Pb, Zn, Cd and As) in sediments of the Pearl River Estuary was investigated. The spatial distribution of heavy metals displayed a decreasing pattern from the turbidity maxima to both upstream and downstream of the estuary, which suggested that suspended sediments played an important role in the trace metal distribution in the Pearl River Estuary. In addition, metal concentrations were higher in the west part of the estuary which received most of the pollutants from the Pearl River. In the sediment cores, fluxes of heavy metals were consistent with a predominant anthropogenic input in the period 1970-1990. From the mid-1990s to the 2000s, there was a significant decline in heavy metal pollution. The observed decline has shown the result of pollution control in the Pearl River Delta. However, it is noteworthy that the metal concentrations in the most recent sediment still remained considerably high. Taken together, the enrichment of heavy metals in sediments was largely controlled by anthropogenic pollution.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

堆肥对重金属污染土壤Cu、Cd形态变化的影响

通过盆栽茼蒿试验研究了不同堆肥用量对重金属Cu、Cd污染土壤根际土和非根际土中Cu、Cd形态变化的影响.结果表明,随着堆肥用量的增加,非根际土和根际土交换态(含水溶态)Cu含量显著增加,最大值是对照的6.0倍;;有机结合态Cu含量在非根际土中显著升高,而在根际土中则先显著升高后降低,两者最大值是对照处理的1.1倍;;非根际土中无机结合态Cu含量先降低后升高;;非根际土和根际土残渣态Cu含量都先显著增加后基本不变.随着堆肥用量增加,非根际土中交换态(含水溶态)Cd含量显著降低,有机结合态和残渣态Cd含量显著升高,无机结合态Cd含量变化不明显;;根际土中,交换态(含水溶态)Cd含量先降低后升高,有机结合态Cd含量显著上升,无机结合态和残渣态Cd先上升后下降.因此,供试堆肥可作为修复剂减弱Cd的危害,但长期施用会造成Cu的累积,应慎重考虑.     

电化学微传感器检测水中痕量铜离子

为改善微电极在阳极溶出伏安法检测重金属离子过程中低电流响应和低电催化能力的缺点,提出了一种在碳纤维微电极表面合成还原氧化石墨烯/纳米金材料制得还原氧化石墨烯纳米金修饰碳纤维微电极（rGO/AuNPs CFMEs）的方法.通过SEM表征,所制备的rGO/AuNPs CFMEs具有比表面积高、吸附能力强和催化活性好的特点,因此改性微电极适合作为方波阳极溶出伏安法（SWASV）测定水中铜离子（Cu²⁺）的工作电极.在构建微传感器测试水中痕量铜离子系统后,对pH值、电导率、富集时间和富集电位等检测条件进行了优化.在pH值为4,电导率为36.1S/m,富集时间为360s,富集电位为-1.2V的最佳条件下,铜的线性范围和检出限分别0~1.0μmol/L和2.4nmol/L.此外,微传感器的可重复性、长期稳定性以及选择性也得到了验证.     

废物水泥窑共处置产品中重金属释放量研究

通过模拟煅烧实验制取水泥熟料,并采用国标GB/T 17671-1999制取混凝土样品.选用EA NEN7371和EA NEN7375浸出方法,利用基于菲克扩散第二定律的一维扩散模型对废物水泥窑共处置产品（混凝土）中重金属长期累积释放量进行了研究.结果表明,混凝土中重金属的最大释放量低于总量;各种重金属在混凝土中的扩散系数不同,且Cr>As>Ni>Cd; Cr、As、Ni和Cd 30a的累积释放量分别为4.43、 0.46、 1.50和0.02 mg/kg,释放率（累积释放量/最大释放量）分别为27.0%、 18.0%、 3.0%和0.2%;扩散系数是影响重金属累积释放量的重要因素,且两者表现出较好的相关性;Cr和As的扩散系数较大（分别为1.15E-15 m²/s和6.42E-16 m²/s）,应重点控制其进入水泥窑处置过程的总量.     

东亚三角涡虫监测水体重金属污染的可行性研究

随着现代工、农业的快速发展,水体重金属污染已成为全球性的环境问题。对水体重金属污染的现状、来源、危害以及监测方法进行了介绍,并探讨了生物监测技术的优越性。在前人的研究基础上,结合本实验室工作,提出利用东亚三角涡虫(Dugesiaojapoice)作为水体重金属污染监测指示生物的可行性,并对更为灵敏的生物标志物的策略和实验方案进行了展望。     

Effect of transition metal doping under reducing calcination atmosphere on photocatalytic property of TiO2 immobilized on SiO2 beads

TiO₂ immobilized on SiO₂ (TiO₂/SiO₂) have been prepared by sol-gel method and various ions of transition metals (Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺) were doped on the photocatalyst using wet impregnation method under reducing calcination atmosphere. The photocatalytic activity of metal doped TiO₂/SiO₂ towards phenol degradation under black light irradiation were investigated and compared with undoped TiO₂/SiO₂. The results showed that the photoresponse of Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂ were larger than undoped TiO₂/SiO₂, indicating that the photogenerated carriers were separated more efficiently in Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂. The reactivity was in the order of Cu²⁺ > Zn²⁺ > Ni²⁺ > Cr³⁺ > Co²⁺. The different photoreactivity was ascribed to combine effect of the different ionic radii and photocorrison tendency of the dopants. The sample was also characterized by surface analytical methods such as X-ray diffraction, scanning electron micrograph/electron dispersive X-ray analyzer and UV-Vis absorption spectrum.     

重金属元素在厦门-漳州土壤剖面中的分布特征及其环境意义

利用等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线光谱法等研究了厦门、漳州两市的9个土壤剖面样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Hg和As共8个重金属元素在剖面上的分布特征,以及Cu、Pb、Zn三种元素的全量与有效态含量在剖面上的变化特征,探讨了重金属元素垂向变化的环境意义。结果表明部分重金属元素在土壤表层有富集现象和相似的迁移和富集规律;Cu、Pb、Zn三元素的有效态与全量的相关性随着深度而变小,这表明Cu、Pb、Zn三元素的全量与有效态含量间的相关性与人类的活动关系较为密切。