场地有机污染物吸附行为多参数线性自由能模型研究

准确评估污染物在污染场地土壤中的吸附分配过程是污染场地安全管理和再利用开发的重要环节.以我国典型电子垃圾拆解场地为研究对象,解析了场地土壤中有机质的吸附特征,建立了适用于场地有机污染物分配评估的有机碳标化分配系数(K_(OC))预测模型,揭示了有机污染物在场地土壤中有机质上的吸附机制.该场地土壤有机质对有机污染物具有较强的吸附能力.构建了预测场地土壤中有机质吸附有机污染物的K_(OC)的多参数线性自由能模型(pp-LFER).ppLFER模型相较于常用的单参数线性自由能模型(sp-LFER)展现出更好的场地吸附数据的预测能力(R^(2)=0.919).同时,采用其他文献报道的pp-LFER模型对该场地污染物K_(OC)进行预测,发现预测偏差较高(RMSE>1.12),这表明pp-LFER模型的预测效果受场地土壤中有机质的性质影响较大,其跨区域应用性仍待提升.进一步结合pp-LFER模型中的分子结构描述符和各项系数解析了土壤中有机质的吸附机制,发现疏水作用和极化作用是吸附过程的重要作用力,氢键作用显著影响极性化合物的吸附过程.本研究基于实际污染场地土壤构建了高精度吸附预测模型,为场地污染风险评估和修复利用提供了更准确的技术手段.

基于氮掺杂碳量子点的水体氟离子选择性荧光开启检测

本论文以柠檬酸为碳源、尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂碳量子点(NCDs),将其作为荧光探针用于检测水体中的氟离子(F^(–)).利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱等表征手段分析了NCDs的结构和光谱学性质.考察了探针检测氟离子的灵敏度、稳定性和选择性,及其在天然水体样品中的适用性.结果表明,NCDs可在紫外光激发下产生蓝色荧光,且具有较高的荧光量子产率(41%).NCDs富含羧基、羟基等含氧官能团,可与铝离子(Al^(3+))发生反应,这一过程会导致其荧光淬灭;而F^(–)与Al^(3+)的配位反应可置换出与NCDs结合的Al^(3+),使NCDs的荧光恢复,产生荧光“开启”效应.NCDs荧光恢复的程度与F^(–)浓度线性正关系(R2=0.995),表明该方法可用于定量检测F^(–).进一步研究显示,NCDs在检测F^(–)时具有较快的响应时间(约1.0 min)、较宽的线性范围(20—300μmol·L^(-1))、较低的检出限(0.65μmol·L^(-1))和良好的选择性(水体常见阴阳离子对检测过程的影响低于5%).此外,NCDs还具有良好的稳定性,在中性到弱碱性环境(pH 6.0—9.0)中均能有效检出F^(–).在实际水体分析过程中,NCDs显示了良好的F^(–)加标回收率(88.2%—105.0%)和检测精密度(相对标准偏差低于3.0%),表明其具有较好的应用潜能.

SBA-15限域的CoO_(x)催化过硫酸盐降解水中氯苯的机制研究

以中孔SBA-15为载体采用固相研磨法合成限域型催化剂CoO_(x)@SBA-15,采用传统浸渍法合成负载型催化剂CoO_(x)/SBA-15和CoO_(x)/SiO_(2)作为对比.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜测试(TEM)等表征技术对催化剂的结构和组成进行分析,并对催化剂活化PMS降解氯苯的性能进行了研究.结果表明,CoO_(x)@SBA-15具有更高的催化活性,氯苯的降解反应受氯苯和PMS在催化剂表面吸附控制,CoO_(x)@SBA-15/PMS/CB催化体系中的主要活性物种为SO_(4)·^(-)和1O_(2).

天然有机质疏水性定量方法及吸附预测模型

天然有机质是有机污染物在土壤和水环境中的重要赋存相,显著影响有机污染物的传输、归趋和生物有效性.有机污染物的有机碳-水分配系数是污染物迁移积累模型的核心参数.如何准确、快速地评估有机污染物在天然有机质上的吸附行为是环境科学研究的一个重要科学问题.该方向的研究内容主要包括有机污染物和天然有机质性质定量描述、有机污染物-天然有机质作用机制解析和吸附预测模型构建三个环节.学界在有机污染物-天然有机质作用机制解析方向取得了丰硕的成果,在天然有机质性质定量描述和吸附预测模型构建方向仍有广阔的发展空间.本文系统评估了现有的天然有机质疏水性定量方法和天然有机质吸附预测模型.通过对方法和模型优缺点和适用范围的系统分析,揭示了现有研究的不足,展望了未来研究的主要方向.

基于酮胺型共价有机骨架固相微萃取的水体多溴联苯醚检测

采用水热法合成了酮胺型共价有机骨架材料(TpBD),硅酮胶黏附法制得固相微萃取纤维涂层,探究了该涂层对水中多溴联苯醚(PBDEs)的萃取性能.利用正交实验优化了TpBD涂层的萃取条件,结合气相色谱技术建立了基于该涂层的水体PBDEs定量分析方法.研究结果显示,TpBD涂层不但具有良好的热稳定性和化学稳定性,还可高效富集水中的PBDEs,在相同萃取条件下,TpBD涂层对PBDEs的萃取效率是商用涂层的1.2—39.5倍.基于TpBD涂层的PBDEs检测方法线性范围较宽(2.00—50.00 ng·L^(−1))、灵敏度高(检出限为0.16—0.45 ng·L^(−1))、精密度和重现性好(同批次涂层测定结果的日内相对标准偏差(RSD)<14.7%,日间RSD<13.5%;3批次涂层测定结果的RSD<13.1%),在实际环境水样的分析中表现出良好的适用性(加标回收率为81.1%—106.5%).

负载型黑磷量子点光催化降解水中磺胺甲恶唑

本论文以二氧化钛(TiO_(2))为载体,通过超声辅助沉淀沉积法制备了黑磷量子点(BPQDs)负载型催化剂BP@TiO_(2),采用X射线衍射、透射电镜、紫外可见漫反射等对其进行了表征,考察了BP@TiO_(2)催化剂在模拟太阳光下降解磺胺甲恶唑(SMX)的光催化活性.结果表明,BPQDs的负载提高了催化剂的光电子迁移能力,降低了光生电子-空穴对的复合率,使得BP@TiO_(2)的光催化性能相对于载体TiO_(2)有所提高.其中,BPQDs载荷量为0.049%wt.的催化剂活性最高,光催化降解SMX的初活性是TiO_(2)的4倍.循环光解实验表明,BP@TiO_(2)在4次循环实验后仍保持较高的光催化活性,证明了它有较好的耐光腐蚀性和光催化稳定性.

溶解态黑碳的环境过程研究

溶解态黑碳是黑碳连续体中可溶解于水的组分,是连接陆地土壤和海洋底泥两个主要黑碳库的关键纽带。溶解态黑碳也是天然可溶性有机质的重要组分,富含芳香微域结构和羧基、羟基、羰基等功能性官能团,具有较高的反应活性,可介导污染物在环境中的分配和转化过程。因此,研究溶解态黑碳的环境地球化学行为对研究全球碳循环以及污染物的环境归趋和效应都具有重要意义,已成为了相关领域的前沿和热点。本文综述了十余年以来溶解态黑碳在环境过程方面的研究进展,重点阐述了溶解态黑碳的定性、定量分析方法,在环境中的含量和空间分布、结构特征、环境转化过程,以及其对污染物吸附、氧化还原转化、光转化等环境行为的影响,并在此基础上对溶解态黑碳的未来研究方向进行了展望。