A nanocomposite consisting of silica-coated magnetite and phenyl-functionalized graphene oxide for extraction of polycyclic aromatic hydrocarbon from aqueous matrices

In this study,graphene oxide was covalently immobilized on silica-coated magnetite and then modified with 2-phenylethylamine to give a nanocomposite of type Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA that can be applied to the magnetic solid-phase extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) from water samples.The resulting microspheres(Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA) were characterized by Fourier transform-infrared spectroscopy(FT-IR),scanning electron microscopy(SEM),CHNS elemental analysis,and vibrating sample magnetometry(VSM) techniques.The adsorbent possesses the magnetic properties of Fe_3O_4 nanoparticles that allow them easily to be separated by an external magnetic field.They also have the high specific surface area of graphene oxide which improves adsorption capacity.Desorption conditions,extraction time,amount of adsorbent,salt concentration,and pH were investigated and optimized.Following desorption,the PAHs were quantified by gas chromatography with flame ionization detection(GC-FID).The limits of detection(at an S/N ratio of 3) were achieved from 0.005 to0.1 μg/L with regression coefficients(R~2) higher than 0.9954.The relative standard deviations(RSDs) were below 5.8%(intraday) and 6.2%(inter-day),respectively.The method was successfully applied to the analysis of PAHs in environmental water samples where it showed recoveries in the range between 71.7%and 106.7%(with RSDs of 1.6%to 8.4%,for n = 3).The results indicated that the Fe_3O_4@SiO_2@GO-PEA microspheres had a great promise to extraction of PAHs from different water samples.     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

苏北灌河口多介质多环芳烃污染调查及生态风险分析

于2018年1,7和11月对苏北灌河口典型介质中多环芳烃(PAHs)的污染现状进行了调查。采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对水样、沉积物、植株和生物样品中16种PAHs富集组成特征及生态风险进行分析。结果表明,水相,悬浮颗粒物和沉积物中PAHs平均值均为枯季(1 998 ng/L, 2 987 ng/g, 1 056 ng/g)高于洪季(1 698 ng/L, 630 ng/g, 558 ng/g);不同季节水相、悬浮颗粒物和沉积物中均以2+3环PAHs为主;水相中苯并[a]蒽(BaA)、[艹屈](CHR)、苯并[b+k]荧蒽(B[b+k]FA)质量浓度高于美国环保署(US EPA)推荐的水质量标准,悬浮颗粒物和沉积物中芴(FL)和菲(PHE)对水生生物可能存在不利影响;互花米草和芦苇的落叶效应使得沉积物中PAHs质量分数高于光滩;芦苇根系沉积物和互花米草根系沉积物中PAHs的组成差异较大;成熟期(11月)蟹体内PAHs平均质量分数远高于生长期(7月),蟹体内更易富集低环数(2+3环)PAHs。     

乌鲁木齐市郊农田土壤及农作物中多环芳烃的污染特征及风险评价

为了解土壤和农作物中PAHs的赋存情况,探究不同农作物对PAHs的富集能力和农作物不同部位中PAHs的分布特征,以乌鲁木齐周边农田种植的农作物和土壤为例,于2021年7月在乌鲁木齐市郊农田聚集区进行样品采集,共采集农作物样品100份,农作物种类达21种,表层土壤样品45份.结果表明,土壤和农作物中16种PAHs均被检出.农田土壤中ω(总PAHs)范围为19.06～1 870.86μg·kg^-1,平均值为127.40μg·kg^-1,7种致癌性PAHs占16种PAHs的42.85%～79.20%,其中BaP为土壤中主要污染物.经过特征比值法发现,土壤中PAHs的主要来源为生物质、煤等的燃烧.农作物中ω(总PAHs)范围为1.86～974.05μg·kg^-1,平均值为303.30μg·kg^-1.不同作物对PAHs的富集能力不同,在采集到的21种农作物中,南瓜体内的ω(PAHs)累计值最高(431.75μg·kg^-1).叶菜类作物中,叶片部位的PAHs含量高于根部和果实部位;果菜类作物...     

兰州市大气OPAHs污染特征及潜在来源分析

对兰州市冬季（2016-12-01~07）和夏季（2017-08-03~10）大气气相和颗粒相（PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀）中含氧多环芳烃（OPAHs）进行观测,结果显示：Σ₈OPAHs （气相+颗粒相）的浓度范围为1.83~19.28ng/m³,平均浓度为（6.45±3.43） ng/m³.冬季是夏季的2.06倍.冬季颗粒相OPAHs在2.5~10和<1.0μm粒径段均具有较大占比,而夏季则主要赋存于PM_1.0中.9-芴酮（9-FLU）、9,10-蒽醌（9,10-ANT）和苯并蒽酮（BZA）为OPAHs中最主要的几种单体物质,其占比为51.8%~94.9%.气粒分配机制研究结果表明：OPAHs在气粒两相间的分配以吸收机制为主导.基于浓度权重轨迹分析法（CWT）对兰州市大气中OPAHs的潜在污染源区进行了分析,发现其潜在污染源区在冬季主要位于当地及其西北方向位于新疆和青海境内的部分地区,而夏季则主要位于该研究区域的东南方向（定西市、天水市等）和东北方向（宁夏回族自治区中卫市）.     

水稻秸秆主要组分的提取及其对芘的吸附作用

从水稻秸秆中提取主要组分--木质素、纤维素、半纤维素,利用元素分析和红外光谱对其性质进行了表征,并研究了芘在秸秆及其3种组分上的吸附行为.结果表明,各组分性质差异很大,木质素具有较高的芳香性和较低的极性,而纤维素和半纤维素具有较高的极性和脂肪性.不同组分对芘的吸附等温线均符合Freundlich方程,但吸附能力因其结构的差异而不同,木质素对芘的吸附能力最强, 吸附容量KF为5.04×104,比纤维素高100倍左右,而芘在半纤维素上的吸附能力略低于纤维素.低浓度(水相平衡浓度ce=0.01 Sw)下,秸秆对芘的吸附主要受木质素的控制,而且分配系数Kd略低于按照木质素质量分数计算的预测值,可能是由于木质素的烷基和芳香结构被周围的极性结构所覆盖.但在高浓度(ce = 0.5 Sw)时,秸秆对芘的吸附高于各组分的加和,芘向秸秆其他组分的分配作用不能忽略.芘在木质素上的吸附表现为非线性(非线性指数,n = 0.89),而其它3种吸附剂对芘的吸附更趋向于线性(n > 0.96).n值与芳香性呈负相关关系,而与极性呈正相关关系,表明芳香性导致的特殊作用力是造成吸附非线性的主要原因.有机碳标化分配系数Koc随吸附剂芳香性的增强而增大,但随极性的增强而减小.     

春冬季节对堆肥修复多环芳烃（PAHs）污染土壤的影响

采用强制通风堆肥法修复多环芳烃PAHs(16种)污染土壤,比较了春季和冬季时堆肥法对PAHs污染土壤的修复效果.结果表明,冬季时受污染土壤中PAHs降解率高于春季,1号堆料[m(土壤)∶ m(猪粪)∶ m(锯末)=1∶ 1∶ 1(干重)]和2号堆料[m(土壤)∶ m(猪粪)∶ m(锯末)=1∶3∶1(干重)]的总PAHs降解率>70%,但1号堆料的总PAHs降解率(74.61%)高于2号堆料,低、中和高环三类PAHs的降解率分别为66.46%、 79.12%和75.88%;堆肥过程结束后,受污染土壤(干重)中大部分PAHs残留量均≤1000 μg/kg,但苯并[b]荧蒽在春季试验的残留量较高,它在1号和2号堆料的残留量分别为25000 μg/kg和20000 μg/kg,而它在冬季2个堆体的残留量均低于5000 μg/kg;堆肥修复污染土壤过程中总PAHs降解的一级反应动力学拟合结果表明,冬季拟合程度高于春季,R2>0.6,半衰期约为13 d.     

油田污染土壤残油组成与特征参数分析

为揭示石油在土壤中的降解规律、残油组分特征,筛选土壤残油的生物降解性评价参数,选取大庆、胜利、百色3个油田区共18个深度降解的石油污染土样,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了土壤残油中链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)、多环芳烃(PAHs)、萜烷、甾烷及三芳甾烃等5类超过100种石油烃单体.结果表明,经长期降解后残留在土壤残油中总烷烃残留率低于10%,总PAHs残留率低于30%,而萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物较难降解.正烷烃降解性随碳数增加有下降的趋势,但碳数<37的正烷烃降解率平均值>80%;PAHs中2～4环PAHs降解率平均值>70%,5～6环PAHs较难生物降解;萘系列、菲系列、系列及苯并[e]芘系列中随烷基取代数增多而残留率增高.残油中可被GC-MS识别的组分<3%,主要为碳数高于20的正烷烃、烷基取代萘和菲、萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物.基于烷烃及多环芳烃组成特征,筛选出6个由易降解组分含量与总油或难降解组分含量的比值构成的标准残油的特征参数,可用于判断污染土壤中石油污染物的生物降解性.     

不同碳源刺激对老化污染土壤中PAHs降解研究

采用室内模拟试验,研究追加葡萄糖、DL-苹果酸、柠檬酸三钠、脲和乙酸铵碳源刺激下对老化污染土壤中PAHs的降解规律.结果表明,培养第1周内,添加碳源处理土壤CO2的释放量显著大于对照,其中外加DL-苹果酸处理土壤所释放的CO2量最大.各处理CO2的平均释放量顺序为脲>葡萄糖≈柠檬酸三钠≈DL-苹果酸≈乙酸铵>对照.添加碳源处理土壤所挥发的PAHs要显著小于对照,且3种PAHs的挥发量大小顺序为菲>荧蒽>苯并(b)荧蒽.添加碳源处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的平均降解速度均大于对照,其中添加DL-苹果酸和脲处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的降解较快.3种PAHs化合物之间相比较,苯并(b)荧蒽的残留比例最大,在72%～81%之间;其次为荧蒽,在53%～70%之间;菲最少,在27%～44%之间.     

北京地区表层土壤中含氧、含硫杂环芳烃化合物的分布特征及污染源分析

采集北京地区具有代表性的不同环境功能区62个表层土壤样品,利用GC/MS分析检测样品中含氧、含硫杂环芳烃化合物,目的是揭示表层土壤中此类化合物的组成与分布特征,并探讨其成因.结果表明,在不同环境功能区表层土壤样品中所检测到的含氧、含硫杂环芳烃化合物主要包括二苯并呋喃（氧芴）、甲基及C2-二苯并呋喃系列,二苯并噻吩（硫芴）、甲基、C2-及C3-二苯并噻吩系列和苯并萘并噻吩系列.不同环境功能区表层土壤样品中含氧、含硫杂环芳烃化合物组成和分布特征存在差别,其中工矿企业附近和城区土壤受含氧、含硫杂环芳烃化合物污染最为严重,南部地区土壤污染程度高于北部地区.表层土中氧芴系列与芴系列含量、硫芴系列与氧芴系列含量都具有很好的线性相关性.表层土中含氧、含硫杂环芳烃污染物主要来源于煤及油类燃烧产物和矿物油直接输入等,不同环境功能区污染源存在一定的差别.