北京市丰台区永定河以东浅层地下水水化学演变规律及成因分析

为更好支撑北京市丰台区地下水资源开发利用、污染管控与防治工作,以丰台区永定河以东区域枯水期浅层地下水长序列监测数据为基础,综合运用数理统计、Gibbs图和离子比例分析等方法探究了丰台区地下水水化学演变规律、形成机制及污染来源,结果表明：①研究区现状地下水质量整体较差,地下水中各指标平均浓度自1976年至今呈先升高后降低趋势,Cl^-、SO₄^2-和总硬度（TH）污染范围总体呈扩大趋势,溶解性总固体（TDS）和硝酸盐氮（NO₃^-）污染范围以2005年为拐点呈先扩大后缩小趋势;②各年份地下水中优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Ca²⁺,1976年和2021年地下水水化学类型数依次为8和17种,其主要水型依次为HCO₃·SO₄-Ca·Mg·Na（40%）和HCO₃·Cl·SO₄-Ca·Na·Mg（23.88%）,各年份区域范围内与沿地下水流向上地下水水化学类型均呈现复杂化趋势,地下水水文地球化学演变过程中水化学组分受人为活动影响显著;③地下水受岩石风化和蒸发结晶双重作用,且以蒸发作用为主,地下水阳离子交替作用较弱,碳酸盐矿物的溶解为Ca²⁺和Mg²⁺的主要来源;④离子比例分析得出,外源输入的NO₃^-和Cl^-主要来源于农业活动、城市污水,且2005年前农业活动污染影响较大,与研究区历史上大量渗坑、渗井、工业和生活污水灌溉直排关系密切.     

络合滴定法测定工业废水中的硫酸根离子

通过对乙二胺四乙酸（EDTA）滴定检测硫酸根离子法的改进，实现了可以同时消除钙、镁及其他重金属离子、碳酸根离子、磷酸根离子干扰的目的。该方法简单、快捷、准确度高，加标回收率为96．38％－99．69％，变异系数为1．2％－1．49％，尤其适用于污染较为严重水体的分析。     

基于T-Hg2+-T结构的Hg2+生物传感器研究进展

Hg²⁺不仅污染环境,还会引发多种疾病,危害人体健康.因此,实现对Hg²⁺的快速灵敏检测十分必要.传统的Hg²⁺检测方法存在一定的局限性,而基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器具有高特异性、高稳定性的优势,近些年得到广泛研究和应用.本文简要介绍了T-Hg²⁺-T结构的概念和特点,并从荧光型、比色型和电化学型3个方面综述了基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器的研究进展,对未来的发展前景进行了展望.     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.     

过硫酸钠氧化脱色罗丹明B——影响因素和机理

采用过硫酸钠(PDS)直接氧化和催化活化氧化脱色罗丹明B(RhB),分别考察了PDS剂量、pH、催化剂、Cl-浓度对RhB脱色的影响.结果表明,PDS在无外加催化剂下能够有效脱色RhB,pH越低,脱色率越高;当pH 2.4,PDS用量为3.5 g·L^-1,在120 min内RhB的脱色率可达92%;自由基淬灭实验表明,酸性条件下主要为PDS直接氧化脱色RhB,并存在小部分硫酸根自由基(SO₄4·-)作用.在pH 5.6、pH 8.0条件下,外加活性炭纤维(ACF)、四氧化三铁(Fe₃O₄4)、Fe₃O₄4负载型催化剂(ACF/Fe3O₄4)可促进PDS对RhB脱色;在pH 2.4条件下,外加ACF对RhB脱色的促进作用较小,Fe₃O₄4、ACF/Fe₃O₄4对RhB脱色有一定抑制作用.不同pH和催化剂处理下,低浓度Cl-(0.01、0.04 mO₄l·L^-1)对RhB脱色速率都呈现抑制作用,高浓度Cl-(0.08 mO₄l·L^-1)相对于低浓度Cl-处理都呈促进作用.不同浓度Cl-处理在反应前60 min RhB脱色速率差异较大,而反应120 min后脱色率差异较小.提出Cl-通过调控SO₄4·-脱色RhB途径来影响RhB脱色速率的机理,Cl-竞争消耗SO₄4·-降低RhB脱色速率,但经一系列反应生成的Cl2·-能与RhB快速反应而提高RhB脱色速率;Cl-对RhB的脱色反应速率的影响存在抑制-促进双重机制,且与Cl-浓度相关.研究结果为基于PDS直接氧化和催化氧化处理含盐染料废水的研究和应用提供了一定的理论依据.     

平邑甜茶根毛细胞离子流动性对PAHs胁迫的响应

以苹果砧木-平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd）幼苗为实验材料,采用营养液栽培,利用非损伤微测技术,研究多环芳烃（PAHs）中荧蒽和苯并（b）荧蒽胁迫处理对平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺、K⁺、H⁺流速的影响.结果表明：（1）经荧蒽及苯并（b）荧蒽胁迫处理后,平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺平均流速由对照的（-63.53±9.30）pmol/（cm²×s）分别增加到（+62.85±10.00）pmol/（cm²×s）、（91.33±19.72）pmol/（cm²×s）;K⁺流速平均值由基础流速（-60.56±14.56）pmol/（cm²×s）分别增至（+32.60±5.44）pmol/（cm²×s）、（+36.76±5.23）pmol/（cm²×s）;H⁺平均流速由对照的（+44.38±5.19）pmol/（cm²×s）分别降低至（-0.72±0.055）pmol/（cm²×s）、（-6.34±0.79）pmol/（cm²×s）.经荧蒽及苯并（b）荧蒽处理,根毛细胞表面Ca²⁺、K⁺、H⁺流动性发生明显逆转.Ca²⁺、K⁺表现为外排趋势,且外排量逐渐降低,最终趋于稳定;H⁺表现较稳定的内吸趋势.（2）苯并（b）荧蒽胁迫对平邑甜茶幼苗根毛细胞离子流动性造成的毒性效应高于荧蒽.说明PAHs胁迫会破坏植物根毛细胞离子流动性,影响植物正常生长,为深入研究植物受PAHs胁迫所产生的响应提供理论依据.     

XDLVO理论解析有机物和钙离子对纳滤膜生物污染的影响

为了揭示有机物和Ca2+浓度对纳滤膜生物污染的影响机制,选用铜绿假单胞菌(PA)为模式菌株,海藻酸钠(SA)、牛血清白蛋白(BSA)和腐殖酸(HA)为典型废水有机物,采用extended derjaguin–landau–verwey–overbeek(XDLVO)理论定量解析了不同进水条件下膜预处理和生物污染过程的界面相互作用.结果表明,Ca2+浓度为5mmol/L时,SA预处理后膜面亲水性最强,粘聚自由能高达42.96mJ/m2,与PA、SA的界面自由能最高,分别为45.85和39.64mJ/m2,抑制膜的生物污染.而Ca2+浓度为2mmol/L时,BSA预处理后膜面疏水性最强,粘聚自由能低至–40.32mJ/m2,与PA、BSA的界面自由能最低,分别为3.49和–26.36mJ/m2,促进膜的生物污染.所有污染过程中,范德华作用能差异较小,而静电作用能绝对值极小,贡献微弱,有机物和Ca2+浓度对膜生物污染的影响主要体现在对疏水作用能的影响.     

龙江河突发环境事件河流镉污染化学形态模拟

重金属污染突发水环境事件的应急处置和造成的环境损害与污染物的化学形态及其环境行为密切相关.以2012年初发生在我国广西的龙江河镉污染事件为例,采用Minteq软件尝试计算3种情景下河流水环境溶解态Cd的化学形态.结果表明,在天然背景条件下龙江河Cd浓度约为5mg/L时,水环境中Cd以Cd2+为主,并主要受DOC含量的影响.镉污染事件发生后若无应急处置措施,天然水体对Cd的络合缓冲能力极其有限,以Cd2+形式存在的Cd占75%以上,呈现严重的急性生态毒性.投加聚合氯化铝和碱性物质可以有效控制河流溶解态Cd含量,当pH值超过9.0时,以Cd2+存在的Cd迅速降低.Cd2+含量对河流pH值的参数敏感性最高,DOC其次,水温影响最小.事件处置结束后应密切关注絮凝体中Cd的再释放规律以及水体pH值及DOC对Cd形态的影响.     

Nexus between polymer support and metal oxide nanoparticles in hybrid nanosorbent materials (HNMs) for sorption/desorption of target ligands

Metal oxide nanoparticles like hydrated ferric oxide (HFO) or hydrated zirconium oxide (HZrO) are excellent sorbents for environmentally significant ligands like phosphate, arsenic, or fluoride, present at trace concentrations. Since the sorption capacity is surface dependent for HFO and HZrO, nanoscale sizes offer significant enhancement in performance. However, due to their miniscule sizes, low attrition resistance, and poor durability they are unable to be used in typical plug-flow column setups. Meanwhile ion exchange resins, which have no specific affinity toward anionic ligands, are durable and chemically stable. By impregnating metal oxide nanoparticles inside a polymer support, with or without functional groups, a hybrid nanosorbent material (HNM) can be prepared. A HNM is durable, mechanically strong, and chemically stable. The functional groups of the polymeric support will affect the overall removal efficiency of the ligands exerted by the Donnan Membrane Effect. For example, the removal of arsenic by HFO or the removal of fluoride by HZrO is enhanced by using anion exchange resins. The HNM can be precisely tuned to remove one type of contaminant over another type. Also, the physical morphology of the support material, spherical bead versus ion exchange fiber, has a significant effect on kinetics of sorption and desorption. HNMs also possess dual sorption sites and are capable of removing multiple contaminants, namely, arsenate and perchlorate, concurrently.     

Comparison of the removal of monovalent and divalent cations in the microbial desalination cell

Microbial desalination cell (MDC) is a promising technology to desalinate water and generate electrical power simultaneously. The objectives of this study were to investigate the desalination performance of monovalent and divalent cations in the MDC, and discuss the effect of ion characteristics, ion concentrations, and electrical characteristics. Mixed salt solutions of NaCl, MgCl₂, KCl, and CaCl₂ with the same concentration were used in the desalination chamber to study removal of cations. Results showed that in the mixed salt solutions, the electrodialysis desalination rates of cations were: Ca²⁺ >Mg²⁺>Na⁺>K⁺. Higher ionic charges and smaller hydrated ionic radii resulted in higher desalination rates of the cations, in which the ionic charge was more important than the hydrated ionic radius. Mixed solutions of NaCl and MgCl₂ with different concentrations were used in the desalination chamber to study the effect of ion concentrations. Results showed that when ion concentrations of Na⁺ were one-fifth to five times of Mg²⁺, ion concentration influenced the dialysis more profoundly than electrodialysis. With the current densities below a certain value, charge transfer efficiencies became very low and the dialysis was the main process responsible for the desalination. And the phosphate transfer from the anode chamber and potassium transfer from the cathode chamber could balance 1%–3% of the charge transfer in the MDC.