Speciation of heavy metals in estuarine sediments in the northeast of Brazil

An analytical procedure involving a three-step sequential extraction was used to determine the chemical association of heavy metals (Zn, Cr, Mn and Fe) with the major phases (exchangable, reducible and oxidizable) in samples from a fishpond of estuarine sediments. The pond is located in the Capibaribe River estuary, within the boundaries of the city of Recife, in the State of Pernambuco in the northeast of Brazil. The total metal content was determined as well. All metals were extracted from the residual fraction at a percentage greater than 50%.     

中国钢铁行业大气环境影响

本研究基于2015年在线监测等数据,分析中国钢铁行业主要工序(烧结和球团)排口烟气浓度情况,自下而上建立了2015年中国高时空分辨率钢铁行业大气污染物排放清单(HSEC, 2015),使用CAMx模型,定量模拟钢铁行业排放对区域大气污染物浓度贡献.结果表明, 2015年中国钢铁行业共排放SO_2、NO_x、PM_(10)、PM_(2.5)、PCDD/Fs、VOCs、CO、BC、OC、EC和F分别为37.48万t、 72.05万t、 33.48万t、 15.03万t、 1.91 kg、 84.29万t、 3 478.85万t、 0.64万t、 0.83万t、 0.08万t和0.77万t.从区域角度:上海和天津钢铁行业单位面积污染排放强度最大,对区域大气污染贡献比例较高.从工序角度:2015年烧结和球团烟气排口月平均浓度降低.从污染物角度:2015年钢铁行业排放NO_x对区域污染物浓度贡献最大,NO_x具有较大的减排潜力.     

纳米零价铁(NZVI)对厌氧产甲烷活性、污泥特性和微生物群落结构的影响

重点比较了纳米零价铁(NZVI)和微米级铁(ZVI)短期暴露条件下,厌氧产甲烷过程中污泥产甲烷活性、污泥生理生化特征、细胞膜磷脂组成和微生物群落结构的变化.结果表明,NZVI组中累积产甲烷量随着NZVI投加浓度的增加降低.5 000mg·L~(-1)ZVI组累积产甲烷量未受影响.5 d时NZVI(100~5 000 mg·L~(-1))组铁离子浓度是空白组的1.6~7.4倍,5 000mg·L~(-1)ZVI组铁离子浓度略高于空白组.5 000 mg·L~(-1)NZVI组胞外聚合物总量大幅下降为空白组的21.1%,而活菌比仍可保持在空白组的79.7%.辅酶F420和辅酶M含量在5 000 mg·L~(-1)NZVI组中为空白组的40.2%和61.6%,但100 mg·L~(-1)NZVI组和5 000 mg·L~(-1)ZVI组中辅酶F420含量升高为空白组的1.3倍.不同实验组污泥支链脂肪酸和不饱和脂肪酸的总含量为:ZVI-5 000(21.18%)空白组(19.37%)NZVI-1000(16.69%)NZVI-5000(15.94%)NZVI-100(12.08%).NZVI可使环境中铁离子浓度升高和细胞膜流动性下降,降低细胞活性和产甲烷关键辅酶活性,从而对产甲烷过程造成抑制;主成分分析和冗余分析表明,厌氧系统中微生物群落组成可受到NZVI的影响发生较大变化,Nakamurella、Bacillus、Trichococcus和Petrimonas对NZVI耐受性高.     

铁纳米线对水中Cu2+的吸附性能及机理

为研究nZVI（纳米零价铁）材料对水中Cu2+的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的nZVI,即FSCNs（铁纳米线,Fe@Fe₂O₃ core-shell nanowires）.通过批处理吸附试验研究pH、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ（Cu2+）、反应温度等因素对Cu2+去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu2+的吸附特性,并利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）等表征手段探讨FSCNs对Cu2+的吸附机制.结果表明:①在pH为5、离子强度为0.01 mol/L、FSCNs投加量为0.5 g/L、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu2+产生的吸附容量最大,为387.6 mg/g.②FSCNs对Cu2+的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu2+的吸附更符合准二级动力学模型（R2≥0.992）,表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果（R2≥0.992）;该吸附过程是自发的吸热反应〔ΔG0（吉布斯标准自由能） < 0,ΔH0（标准焓变）>0〕.③大部分Cu2+在加入FSCNs后转化为Cu、Cu₂O和CuO,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu2+的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu2+的最大吸附容量为387.6 mg/g,能快速高效吸附水中的Cu2+,应用前景良好.      

Performance and mechanism of Cr(VI) removal by zero-valent iron loaded onto expanded graphite

Zero-valent iron (ZVI) was loaded on expanded graphite (EG) to produce a composite material (EG-ZVI) for efficient removal of hexavalent chromium (Cr(VI)). EG and EG-ZVI were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis. EG-ZVI had a high specific surface area and contained sub-micron sized particles of zero-valent iron. Batch experiments were employed to evaluate the Cr(VI) removal performance. The results showed that the Cr(VI) removal rate was 98.80% for EG-ZVI, which was higher than that for both EG (10.00%) and ZVI (29.80%). Furthermore, the removal rate of Cr(VI) by EG-ZVI showed little dependence on solution pH within a pH range of 1–9. Even at pH 11, a Cr(VI) removal rate of 62.44% was obtained after reaction for 1 hr. EG-ZVI could enhance the removal of Cr(VI) via chemical reduction and physical adsorption, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyze the mechanisms of Cr(VI) removal, which indicated that the ZVI loaded on the surface was oxidized, and the removed Cr(VI) was immobilized via the formation of Cr(III) hydroxide and Cr(III)–Fe(III) hydroxide/oxyhydroxide on the surface of EG-ZVI.     

我国典型钢铁行业主要工艺环节排放颗粒物源成分谱特征

鉴于我国钢铁行业排放颗粒物源成分谱数量不足,有待更新的现状,致力于服务精细化颗粒物源解析的需求,采用稀释通道系统对武汉市某钢铁公司的3个主要工艺环节(烧结、炼钢、炼铁)排放源进行了采样.构建了3类PM_(2.5)源成分谱及3类PM_(10)成分谱,对源谱主要化学组分特征进行了研究,并与国内其他区域已有的钢铁行业源谱研究进行了对比.结果表明:(1)烧结工艺源成分谱中,SO_4~(2-)、Al和NH_4~+等含量高,PM_(2.5)源谱中质量分数依次为22. 2%、4. 5%和3. 5%,PM_(10)源谱中依次为36. 0%、5. 2%和2. 7%,炼铁工艺Fe元素含量最高,在PM_(2.5)源谱和PM_(10)源谱中分别达到28. 3%和24. 5%,炼钢工艺源谱Ca、Fe元素等为主要组分;(2)元素组分中,烧结工艺S元素含量最高,地壳元素在PM_(10)源谱中含量更高,炼铁工艺Pb、Cr等重金属含量偏高,炼钢工艺Cr富集;(3)源谱之间分歧系数的计算显示,同类工艺粗细粒径源谱相似性偏高,烧结工艺与其他两类工艺源谱之间差异性较高,炼钢工艺与炼铁工艺差异性较低.同国内其他区域研究源谱相比,发现Fe、Si和Ca等为钢铁行业排放颗粒物中标识性组分,而碳组分和SO_4~(2-)等组分特征随生产方式、除污设备等不同表现出不同特征.     

CeO2负载型双金属Pd/Fe催化还原四氯化碳的实验研究

实验采用共沉淀法制得CeO_2负载型双金属Pd/Fe催化剂,并对催化剂的结构特征进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.使用负载型双金属催化剂对四氯化碳进行还原脱氯研究,探究了温度、溶液初始pH值、催化剂投加量及不同钯载率对四氯化碳脱氯的影响;对比了不同催化剂包括纳米零价铁、纳米钯铁双金属和CeO_2负载型双金属Pd/Fe对四氯化碳的脱氯效果.实验结果表明负载型双金属催化剂在温度为40℃,溶液初始pH为6.5,催化剂投加量为0.4 g·L-1,钯载率为0.5%的条件下,对初始浓度为5 mg·L-1的四氯化碳的去除率高达99.88%.在相同的反应条件下,纳米零价铁和纳米钯铁双金属对四氯化碳的脱氯率分别为58.25%、87.94%.此外,对四氯化碳的脱氯机制进行了探讨.     

纳米氧化锌颗粒物通过氧化应激和离子通道失调诱导大鼠气管上皮细胞凋亡的机理

纳米氧化锌具有广泛的工业用途,其生态安全性受到广泛关注,针对纳米氧化锌诱导的呼吸道细胞毒性及其作用机理研究尚不广泛.本研究分别采用不同浓度和粒径(30 nm和90 nm)的氧化锌颗粒物处理大鼠气管上皮细胞(rat tracheal epithelial cells,RTE cells),暴露时间为12 h,通过检测细胞内锌元素含量,细胞增殖抑制率,细胞凋亡率,凋亡相关caspsae 3基因与蛋白相对表达量,细胞内金属硫蛋白活性,ROS和MDA含量、细胞内Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性来分析纳米氧化锌诱导细胞毒效应机理.在90 nm纳米氧化锌高浓度暴露时,其细胞内锌元素浓度为0.845μg·L~(-1),约为低浓度暴露组的4.7倍,是30 nm低浓度暴露组的9倍;纳米颗粒物诱导的细胞增殖和凋亡毒效应具有剂量和尺寸依赖效应;30 nm处理组的pro-caspase 3和cleaved-caspase 3蛋白表达量均高于90 nm暴露组;暴露浓度为10 mg·L~(-1)的90 nm处理组的金属硫蛋白增加量为0.533μg·L~(-1),增幅达到46%;不同粒径氧化锌颗粒物处理后,细胞内ROS和MDA含量显著上升,且30 nm处理组结果均高于90 nm处理组;纳米氧化锌颗粒物暴露诱导细胞Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性显著下降,30 nm氧化锌颗粒物暴露组,其Na~+/K~+-ATP酶活性分别是对照组的1.8倍和3.5倍.纳米氧化锌颗粒物进入RTE细胞,通过干扰锌在细胞内代谢,诱导细胞内ROS和MDA水平升高,产生氧化应激,进而诱导细胞凋亡是导致纳米氧化锌产生细胞毒性的主要原因之一.纳米氧化锌会导致细胞内Ca~(2+)-ATPase和Na~+/K~+-ATPase活性下降,离子通道失调,破坏细胞内离子平衡,进一步造成细胞凋亡.     

阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响

酸性矿山废水（AMD）具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重（类）金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl^-、NO₃^-、PO₄^3-3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）体系中pH值、Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A.ferrooxidans氧化Fe²⁺能力具有抑制作用.A.ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO₄^3- > NO₃^- > Cl^-.阴离子浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe²⁺的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe³⁺的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe³⁺供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.     

经饮水亚慢性铝染毒对大鼠血铁及相关蛋白水平的影响

为了探讨慢性铝暴露对大鼠铁代谢的影响,将100只4周龄清洁级雄性Wistar大鼠随机均分成摄铝组(430mg·L-1,以Al3+计)与对照组(蒸馏水),饮水染铝,每隔30d处死染铝大鼠和对照大鼠各10只,实验周期为150d.同时,在不同时间点(30d、60d、90d、120d、150d)测量大鼠体重,并进行协方差分析.最后,用火焰原子吸收分光光度法、固相竞争ELISA和比色法检测血浆Al、Fe、转铁蛋白(TF)、可溶性转铁蛋白受体(sTfR)含量及总铁结合力(TIBC).结果表明,在摄铝前期(90d前),染铝对大鼠体重无显著影响,而后期(120d后)染铝对大鼠体重抑制作用较大.在实验周期内,各时间点间对照组血浆中各指标均无显著差异,摄铝组随着时间的延长各指标变化较大.各时间点摄铝组血浆中Al含量及Al/Fe均显著高于对照组(p0.01);30d时摄铝组血浆中Fe含量与对照组相比无显著差异(p0.05),60、90、120d时均显著低于对照组(p0.01),150d时显著高于对照组(p0.01);30、60d时摄铝组血浆TF含量与对照组相比无显著差异(p0.05),90d后显著高于对照组(p0.05;p0.01);30、60d时摄铝组TIBC与对照组相比无显著差异(p0.05),其后各时间点均显著高于对照组(p0.01);30d时摄铝组sTfR含量与对照组相比无显著差异(p0.05),其后各时间点均显著低于对照组(p0.01).由此可见,铝可干扰大鼠体内铁的代谢,影响铁的生物学作用.