镉污染环境下中华蚊母树的镉积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

以三峡库区优势物种中华蚊母树(Distylium chinense)为试验对象,在其生长土壤中添加不同w(Cd^(2+))(0、2、5、15、30 mg·kg^(-1)),研究植物镉积累、生长高度及叶绿素荧光参数对不同含量镉胁迫的响应。结果表明,中、高含量镉胁迫对植物的生长高度及叶绿素总量具有显著抑制作用;叶绿素荧光参数对植物的耐受性可以进行生理学解释,镉胁迫下植物光反应中心PSⅡ受到可逆性损伤,叶绿素荧光参数Fv/Fm与RET值随胁迫时间先降低后逐渐恢复;添加w(Cd^(2+))为2 mg·kg^(-1)时,根、茎、叶的镉富集系数最大,分别为7.4、8.1和8.2;茎、叶的转移系数最大,分别为1.01和0.94;中华蚊母树具有很强的富集性和转移能力,可以作为镉污染土壤植物修复技术的潜能物种。

宜昌近郊污水灌溉区水芹重金属污染状况及健康风险评价

于2014年在宜昌近郊污水排放区的周边菜地取水芹样品及其根际土样,对其重金属(Cu、Pb和Cd)含量进行了测定,同时应用单项污染指数法和综合污染指数法分析了土壤和水芹的重金属污染现状,采用目标危险系数(THQ)方法对污灌区周围人群食用蔬菜的健康风险进行了评价。结果表明:土壤中Cu和Pb在各个样点的含量均低于《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级限值,但土壤中Cd超标,且为中-重污染等级;水芹中Cu、Pb和Cd均超过《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》(GB 18406.1—2001)的限值,其中Pb和Cd均为重度污染,Cu为警戒-轻度污染。仅通过消耗水芹,污灌区周边成人平均每天摄入Cu、Pb、Cd的量分别为1456、127、99μg·d-1,儿童平均每天摄入Cu、Pb、Cd的量分别为1118、97、76μg·d-1,THQ评价表明,该区域成人和儿童摄入Cd的目标危险系数均大于1,存在健康风险。随着人们对于蔬菜消耗的剧增,各类重金属对人体产生的健康风险值将逐步增加,对人体健康产生的危害更大,故建议减少食用该地区种植的蔬菜。

多花木蓝根系与土体界面摩阻特征

为研究灌木植物根系的固土护坡力学效应,探讨根系与土体间相互作用的特性。以多花木蓝为供试植物,进行植物根系切片并计算根系的表面凹凸度,选取0~0.5,0.5~1.0,1.0~1.5,1.5~2.0mm 4种粒径的粉质黏土,在不同的土体含水率和根径条件下,制备根土复合体扰动试样,进行单根抗拔摩阻试验和直剪摩阻试验,探讨土体含水率、植物根径以及土体粒径对根土界面摩阻特性的影响。结果表明:多花木蓝根系的表面凹凸度随根径变化无显著性差异,根系的拉拔剪应力集中在17.36~32.76kPa,而根土界面的摩擦系数为0.10~0.20;根系拉拔剪应力和根土界面摩擦系数随土体粒径和土体含水率的增加逐渐下降;土体含水率和土体粒径愈低,根系形态特征对根系的拉拔剪应力和根土界面摩擦系数的影响愈显著。研究结果对分析根土界面摩阻特性的影响因素,以及利用灌木植物提高边坡土体结构稳定和防治水土流失、土壤侵蚀等地质灾害具有重大的指导意义。

铜暴露对草鱼幼鱼代谢行为的影响

为了探讨水体中铜污染对鱼的生态毒理效应和游泳能力的影响,在实验室条件下,测定了铜暴露草鱼(Ctenopharyngodon idella)幼鱼半致死浓度、不同浓度铜暴露(0、0.025、0.050、0.075、0.10 mg·L^(-1))96 h后组织(肝、鳃、肌肉)铜累积量、相对临界游泳速度(U_(crit))以及耗氧率(MO_2)。结果表明:与对照组比较,铜暴露对组织(肝、鳃、肌肉)铜累积量无显著影响(P>0.05),铜对草鱼幼鱼的安全浓度为0.008 mg·L^(-1)。铜暴露草鱼幼鱼相对临界游泳速度受抑制显著(P<0.05),不同浓度暴露后U_(crit)分别较对照组下降了18.4%、21.8%、33.8%和38.1%。随着游泳速度的增加,其速度-代谢率关系为MO_2=a+b×U^c,随着暴露浓度增加,速度参数c值增加,不同浓度铜暴露后c分别比对照组增加了37.78%、33.33%、56.67%和61.11%,表明游泳能量利用率下降。铜暴露导致草鱼幼鱼有氧代谢范围增加,0.1 mg Cu·L^(-1)时有氧代谢范围比对照组增加了37.48%。铜暴露对草鱼幼鱼的游泳能力以及氧代谢行为产生影响,尤其是导致游泳效率降低、抑制游泳能力。

黄铁矿对水体中腐殖酸的吸附特性

选择富里酸(fulvic acid,FA)和胡敏酸(humilic acid,HA)作为吸附对象,通过铁矿物吸附筛选实验,以黄铁矿(pyrite)为吸附剂研究其对水体中两种典型腐殖酸(humic acid)的吸附特性.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、纳米粒度及电位(Zeta)分析仪和比表面仪(BET)对黄铁矿进行组成及结构表征.考察了腐殖酸溶液p H、离子强度和温度等条件对黄铁矿吸附的影响.结果表明,黄铁矿是层状结构,吸附腐殖酸后,在黄铁矿表面形成了大小均匀的分子簇,且黄铁矿晶粒尺寸减小了约10 nm;黄铁矿对FA、HA的最大吸附量分别为11.8 mg·g-1和13.1 mg·g-1.随着p H增加,黄铁矿对腐殖酸的吸附量均表现为先增大后减小;离子强度(NaCl)对吸附的影响较小;随着温度升高,其吸附量不断增大.两种腐殖酸吸附数据与Langmuir吸附模型拟合良好且其吸附动力学规律均符合二级动力学模型,热力学研究表明,黄铁矿吸附两种腐殖酸均属于自发进行的吸热反应.

Photochemical oxidation mechanism of microcystin-RR by p-n heterojunction Ag/Ag_2O-BiVO_4

Microcystin-RR（MC-RR）,a form of microcystin with two arginine moieties,is a cyanobacterial toxin that has been detected across a wide geographic range.It is a great concern globally because of its potential liver toxicity.Herein,the abilities of BiVO4,Ag-BiVO4,Ag2O-BiVO4 and Ag/Ag2O-BiVO4 to photocatalytically degrade MC-RR under visible-light irradiation（λ≥420 nm） were investigated and compared.The possible degradation pathways were explored through analysis of the reaction intermediates by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry.The results showed that the presence of Ag^0 enhanced the photocatalytic efficiency of Ag/Ag2O-BiVO4 via a synergetic effect between Ag2O and Ag^0 at the p-n heterojunction.Moreover,the presence of Ag^0 also greatly promoted the adsorption of MC-RR on the photocatalyst surface.Toxicological experiments on mice showed that the toxicity of MC-RR was significantly reduced after photocatalytic degradation.

g-C_3N_4光催化降解2,4-DCP的活性及机理

以三聚氰胺(Melamine)为原料,在高温条件下采用热缩合反应合成了石墨型氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等技术对其物理结构及性质进行了表征,结果表明实验制备的g-C_3N_4为片层状结构,比表面积为15.34 m^2·g^(-1).在可见光(λ>420 nm)照射下,用g-C_3N_4降解有机小分子污染物2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP),该过程反应符合一级动力学,反应速率常数为0.0113 min^(-1),以0.67 g·L^(-1)的用量反应250 min后2,4-DCP矿化率达到60%;2,4-DCP在弱酸性条件下(p H=5.4)的降解效率最高;通过捕获实验及电子自旋共振(ESR)实验表明,超氧自由基(O·-2)是g-C_3N_4光催化降解2,4-DCP过程中的主要活性物种.2,4-DCP的降解路径主要涉及脱氯、苯环开环和碳链断裂等反应历程.

湿生植物酸模对重金属富集作用研究

通过野外调查和室内分析实验,研究了宜昌城区10个污灌区自然生长的酸模(Rumex acetosa)和对应根际土壤样品中重金属Pb、Cu、Cr含量及其理化性质。结果表明,在宜昌城区的10个污灌区的酸模根部对重金属Pb、Cu、Cr的富集能力大于茎和叶;氮磷含量较高的土壤吸附重金属Cu的能力较强,在一定程度上保护了植物在重金属Cu污染废弃地的正常生长;土壤中Cu含量的增加,促进了Cu在酸模体内从根部转运到茎和叶,可以通过刈割收获酸模地上部分处理重金属Cu的场地污染;酸模可以作为Cu污染场地的植物修复的备选物种。

镉暴露对鲢幼鱼游泳行为影响的研究

为了探讨水体镉(Cd)污染对鱼类的生态毒理效应,在实验室条件下,测定了不同浓度Cd(0、0.36、0.73、1.09和1.46 mg/L)暴露对鲢(Hypophthalmichthys molitrix)幼鱼半致死浓度、组织(肝、鳃、肌肉)Cd累积量、相对临界游泳速度(Ucrit)、以及耗氧率(MO_2)的影响。结果显示:Cd暴露导致重金属在幼鱼组织中累积,与对照组比较,Cd在鳃和肌肉中累积量差异不显著;肝脏中累积量差异显著,暴露浓度为0.73 mg/L时肝脏中镉累积量最高。鲢幼鱼相对临界游泳速度随着Cd暴露增加显著降低,浓度为1.46 mg/L时Ucrit为对照组的69.75%。临界游泳速度与鳃和肌肉组织中镉累积量呈显著负相关,相关系数分别为-0.96(P=0.01)和-0.90(P=0.04)。Cd暴露导致鲢幼鱼耗氧代谢范围增加,暴露浓度为0.73 mg/L时耗氧代谢范围较对照组增加了19.32%。低浓度Cd暴露导致鳃和肌肉损伤,并引起鲢幼鱼游泳过程中耗氧代谢效率降低,有氧运动能力和游泳能力下降。

PEG模板条件下BiOBr的制备及其光催化性能的研究

以表面活性剂聚乙二醇(PEG-6000)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了溴氧化铋(BiOBr-PEG)光催化剂,运用XRD、SEM、BET和DRS对其结构及光化学特性进行了初步表征.在可见光(λ≥420nm)照射下,以有机污染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)为目标化合物,研究了其光催化降解反应特性.结果表明:BiOBr-PEG具有优越的光催化活性,对RhB和SA都具有较好的降解效果,可见光照射40min和12h后,RhB和SA降解率分别达到98%和41%.同时,BiOBr-PEG催化剂稳定性良好,循环使用5次光催化活性基本稳定.光催化降解过程中涉及·OH和O·-2的氧化机理.

不同树脂负载铁(Ⅲ)活化H_2O_2降解有毒有机污染物

将不同类型树脂(大孔强碱性阴离子交换树脂D201、螯合树脂D401、大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂D001)负载铁(Ⅲ)作为光催化剂,在可见光(≥420nm)照射下,通过外加H2O2光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB).结果表明,在可见光和pH=6.2条件下,螯合树脂D401负载铁(Ⅲ)光催化剂具有最好的光催化活性.该催化剂对RhB降解的最佳条件为:催化剂用量400mg/L,H2O2浓度7.49×10-4 mol/L.并且,该催化剂在可见光条件下对无色小分子二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP)也具有良好的光催化降解活性,表明其具有可见光催化活性.同时,跟踪测定了螯合树脂D401负载铁(Ⅲ)光催化剂在RhB降解过程中羟基自由基(·OH)的变化,结果表明光催化机理涉及·OH氧化历程.

BiOBr-TiO_2的醇热法合成及光催化活性的研究

采用简单的醇热法制备了BiOBr-TiO_2系列纳米复合材料,研究其对染料罗丹明B(Rh B)和无色小分子水杨酸(SA)的光催化特性。结果表明,在可见光照射下(λ≥420 nm),该系列光催化剂对有机污染物均具有良好的光催化降解性能,随材料制备体系中异丙醇钛加入量的增加,催化剂的吸附性能和光催化性能都有较大改变。其材料制备体系中钛铋摩尔比为1∶1时,制备的催化剂BiOBr-TiO_2-1.0在吸附平衡时可吸附40%的RhB,加光后10 min,即可使溶液中的Rh B完全褪色,表现出优良的吸附和光催化性能。采用光谱分析跟踪测定光催化反应过程中氧化物种的变化,表明催化过程主要涉及超氧自由基(O_2·^-)的氧化,同时空穴也直接参与底物的氧化过程。

微小运动显微镜及其应用

微小运动放大是一种用于展现视频中感兴趣信号变化的技术。该技术将视频中肉眼无法感知的微弱变化放大到容易观察的视觉效果,以及进一步挖掘出有价值的信息。文章介绍了不同的微小运动放大技术,以及他们各自的优势。在此基础上,探讨了运动放大在心率检测、人脸微表情识别、视频中声音恢复等方面的应用,并分析了他们的实际应用价值。

温度和重复运动对中华鲟游泳行为的影响

研究温度和重复疲劳运动对中华鲟游泳行为和能量代谢的影响,为中华鲟养殖环境水质量监测管理、物种保护和鱼道的设计等提供参考。在密封鱼类游泳装置中,利用速度递增法测定了不同温度（10、15、20和25℃）、流速条件下中华鲟（Acipenser sinensis）幼鱼（体长8.50~11.00 cm,体重5.10~8.80 g）的摆尾频率（TBF）、呼吸频率（RR）,并同时测定了游泳过程中的耗氧率（M_（O_2））。结果表明：随着摆尾频率或呼吸频率的增加,中华鲟幼鱼的耗氧率增加,耗氧率与摆尾频率或呼吸频率呈指数相关（M_（O_2）=a×TBF^b;M_（O_2）=A×RR^B）;随着温度增加,b值先减小后增加,15℃和20℃时b值较小;疲劳恢复后,第2次测试b值大于第1次;随着温度的增加,B值逐渐增加;疲劳恢复后,第2次测试B值小于第1次。游泳过程能量消耗随着温度的升高先降低后升高,15~20℃能量消耗较小。疲劳恢复后,第2次测试能量消耗大于第1次,游泳效率降低,特别是在10℃和25℃,15~20℃变化不明显。温度和重复游泳对中华鲟幼鱼游泳行为影响显著,温度不适宜和重复疲劳运动会产生叠加效应,导致游泳效率显著降低。

等离子体处理的Pd/BiOBr光催化剂及其光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用水热合成法制备了BiOBr光催化剂.然后将制备好的BiOBr运用低温等离子体技术处理制备了Pd/BiOBr光催化剂.运用N_2-物理吸附脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对催化剂的结构和晶型进行了表征,利用光致发光(PL)谱、紫外可见漫反射吸收光谱(Uv-Vis DRS)技术和瞬时光电流谱对催化剂的光电特性进行了测定.并以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为底物,在可见光(λ≥420nm)条件下考察了Pd/BiOBr的光催化降解性能,结果表明Pd/BiOBr催化剂较纯BiOBr光催化效果显著提升,在反应11h时对RhB矿化率达到70%.同时分析了BiOBr和Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中活性物种,表明BiOBr在降解过程中主要涉及O_2·^-氧化,Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中超氧和空穴同时起作用.

不同有机醇条件下溶剂热法制备Ga_2O_3及其光催化性能研究

以水(water)、异丙醇(IPA)、正戊醇(n-PTL)和正己醇(n-H)为溶剂,采用溶剂热法制备了Ga_2O_3(Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis DRS)、比表面积测定仪(BET)对催化剂晶相结构、形貌、比表面积以及其带隙进行了表征。表明,其中Ga_2-O_(3water)为α-Ga_2O_3,Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)都为β-Ga_2O_3,菱柱状形貌;Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)的比表面积分别为8.564,12.77,10.75,9.776 m^2/g,其中Ga_2O_(3IPA)的比表面积最大。在紫外光(λ<387nm)照射下,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标污染物在相同条件下,比较光催化降解RhB特性发现,Ga_2O_(3IPA)活性最好,反应4h,RhB基本降解完全。通过测定RhB降解过程中红外吸收光谱及TOC的变化,Ga_2O_(3IPA)对RhB深度氧化矿化效率高。运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化及捕获实验,表明Ga_2O_(3IPA)的光催化降解过程涉及空穴、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_2^(·-))的氧化历程。

湿法制磷酸废水中的有毒砷的消减

采用物理吸附、光催化及化学絮凝三种方法对宜昌一化工有限公司湿法制磷酸中含As废水(砷含量为13.56mg/L)进行了消减研究,三种方法中:物理吸附法活性炭的饱和吸附含量是1.0 g/50mL,此时废水84.4%的As被吸附除去,黏土的吸附试验中未发现吸附饱和现象;化学氧化法中,Fenton试剂最佳浓度比为[H2O2]∶[Fe3+]=200∶1,此时可以将82.2%的As3+氧化为低毒的As5+;化学絮凝法中,絮凝剂-96、絮凝剂-98及硅藻土三种絮凝剂作用的最佳pH分别为12.6、12.6、11.8,絮凝剂的最佳用量分别为10、9、13.0 mg/mL对废水中As3+转化率分别为65.7%、73.2%、76.3%.设计了含As废水处理装置,经处理后废水中As的含量达到国家工业废水排放标准.

冻融循环条件下植被混凝土渗透性试验研究

目前关于植被混凝土中裸露边坡生态修复基材渗透性对冻融循环的响应研究较少。本文通过室内冻融循环模拟及渗透试验,以植被混凝土生境基材为研究对象,研究了不同冻融循环次数和初始含水率条件下其渗透系数的变化情况。结果表明,随着冻融循环次数的增加,同一初始含水率植被混凝土的渗透系数不断增大,冻融初期增长速度较快,冻融后期趋于稳定;在经相同冻融次数后,不同初始含水率植被混凝土的渗透系数较冻融前均显著增大。且植被混凝土初始含水率越高,初始渗透系数相对较高,经冻融后植被混凝土渗透系数变化幅度越大。

中华鲟幼鱼生理生态行为研究进展

中华鲟(Acipenser sinensis)是珍稀鲟类,属极危物种。大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质等因素的变化以及环境污染对中华鲟生境造成破坏,受到环境胁迫导致生理生态行为的变化对其生存、生长具有重要的影响。中华鲟幼鱼保护是中华鲟种质资源保护的重要环节,本文结合文献综述了中华鲟幼鱼的洄游、摄食、游泳行为以及环境污染对中华鲟幼鱼的生理生态行为影响的研究进展,以期为后续中华鲟行为的研究和其保护提供参考。

石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究

采用超声-水热法在溴氧化铋(BiOBr)上负载不同含量氧化石墨来制备石墨烯-溴氧化铋(Gre-BiOBr)复合物,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光分光光度计(PL)、比表面积仪(BET)及红外光谱仪(FT-IR)对不同负载量的Gre-BiOBr进行初步表征.发现BiOBr负载石墨烯前后均为斜四方晶型(JCPDS:78-0348),均为大小500~1 000 nm片层状.在可见光照射下(λ≥420 nm),以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和水杨酸(Salicylicacid,SA)作为降解底物,发现经过负载石墨烯后BiOBr的可见光活性有明显提高,且当负载质量比为10%时,Gre-BiOBr复合物表现出最好的可见光活性,此时光降解RhB反应速率(k10%Gre-BiOBr=0.046 min-1)约为单纯BiOBr(kBiOBr=0.02 min-1)的两倍.经测定10%Gre-BiOBr复合物的比表面积为10.50 m2/g,禁带宽度为2.61 eV,能吸收λ≥475 nm可见光.结合自由基捕获实验,发现该催化体系主要涉及超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)的共同氧化作用.10%Gre-BiOBr催化剂循环使用5次,仍保持着良好光催化活性,表明该催化剂稳定性较好.