微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附特征研究

通过氧化-紫外老化的实验室模拟老化法对原始微塑料进行老化,研究原始和老化聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)微塑料在水溶液中对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附特征。SEM、BET、XRD、XPS和FTIR结果表明,氧化-紫外老化法增加微塑料表面粗糙度、孔隙体积和含氧官能团。动力学和等温线吸附实验结果表明,原始微塑料和老化微塑料对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附分别以单层的物理吸附和多层的化学吸附为主。微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力和吸附特点与微塑料种类有关。可生物降解微塑料PLA对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力。

3种不同类型土壤对Cr(Ⅵ)的吸附特性

为了解Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移转化规律,探明Cr(Ⅵ)在土壤中的吸附行为,采用室内振荡平衡法,以褐土、潮土以及黄绵土为研究对象,研究振荡时间、温度对土壤吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:(1)不同类型、不同层次土壤对Cr(Ⅵ)的吸附平衡时间和吸附量不同。3种供试土壤的振荡平衡时间顺序依次为黄绵土>潮土>褐土;在吸附平衡24 h时,3种供试土壤的吸附量顺序依次为潮土>褐土>黄绵土;(2)随着温度的升高,吸附量逐渐下降,不同类型的土壤下降速度不一样。3种供试土壤对Cr(VI)的吸附量下降速度的顺序为潮土>黄绵土>褐土;(3)3种供试土壤吸附Cr(Ⅵ)的等温线均符合Freundlich方程和Langmuir方程,但Freundlich方程的拟合效果更好;(4)3种供试土壤的吸附都是非自发的(ΔG>0),且放热(ΔH<0)的化学吸附过程。

污泥好氧堆肥过程中亲水性组分的光谱和电化学特征

为了探讨污泥堆肥过程中亲水性组分(hydrophilic fraction,HyI)的结构组成和电子转移能力的变化规律和机理,本研究以污泥堆肥过程中的HyI为研究对象,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关光谱(2D-COS)和电化学方法,对其结构组成和电子转移能力的变化进行了系统研究.光谱分析显示,随着堆肥的进行,HyI中芳香族化合物含量增加,醌基含量增加,类蛋白物质含量降低,类胡敏酸物质和类富里酸物质含量增加,芳构化程度和腐殖化程度增强.酰胺和多糖类物质在HyI中占据主导地位,HyI中的羧基含量增加,而酚类含量降低.电化学分析显示,在堆肥过程中,HyI的电子供给能力(electron donating capacity,EDC)呈现先增加后减少的趋势;HyI的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)呈现先减少后增加的趋势.总体上,HyI的电子转移能力(electron transfer capacities,ETC)呈现上升的趋势,表明堆肥过程提高了HyI的氧化还原能力.相关性分析显示,HyI分子量越小、硅酸盐和多糖含量越低,越利于HyI给出电子;而HyI羧基含量越高、类胡敏酸物质越多、腐殖化程度越高、芳香性越强,越利于HyI得到电子.研究显示,污泥堆肥过程中HyI的结构组成和电子转移能力发生了显著变化,HyI分子量的降低、功能基团硅酸盐含量的降低和腐殖化程度的升高与HyI的电子转移能力有密切关系.该结果有助于进一步了解污泥堆肥过程中HyI的形成及其氧化还原特性,为发挥其在治理环境污染中的作用提供依据.

中国皮革行业六价铬排放特征分析与监管建议

在分析皮革鞣制工艺现状基础上,根据2000—2013年环境统计数据、2010—2013年国控源监督性监测数据,以及典型制革园区不同类型皮革企业的现场监测数据,分析了中国皮革行业六价铬产生与排放特征,有针对性地提出了皮革行业六价铬的监管建议。

中国铬渣污染场地土壤污染特征

近年来,铬渣堆放引起的环境污染问题已引起国内外的广泛关注。通过收集近20年公开发表的论文和两个铬渣污染场地的取样实测,研究了中国铬渣污染场地土壤污染的特征。结果表明,铬渣污染场地的土壤铬含量高(总铬质量浓度最高达56 000mg/kg),周边地下水被污染,土壤呈碱性,残渣态铬占比较大,以Cr(Ⅲ)为主,呈现出一定的空间分布特征。

在线离子交换-ICP-OES测定水中微量六价铬

建立了流动注射离子交换预富集与电感耦合等离子体原子发射光谱法(FIA-IE-ICP-OES)测定制革废水中微量六价铬的分析方法,确定了最佳的分析条件,其准确度和精密度较国标方法明显提高,检出限为0.003 mg/L。

铬渣中六价铬滤出特性研究

六价铬从铬渣中滤出到土壤或地下水中,会对环境造成严重的污染。结合X射线衍射实验和扫描电子显微镜实验,通过批次实验评估颗粒尺寸,酸的种类和反应时间对六价铬滤出的影响。实验结果显示由于包括酸进入碱性固体内部、酸与碱性物质反应和最后碱性从固体内部释放的传输机理的影响,碱性物质在酸环境中从铬渣内部滤出是受到限制的。与硝酸相比,用硫酸更容易降低pH值并且使反应过程不容易产生氢氧化物沉淀,从而释放铬渣中的六价铬。扫描电镜显示相比于硫酸,铬渣在经过硝酸反应24 h后,其颗粒间缝隙处有较多铬元素,这说明铬元素从颗粒中滤出但可能吸附在颗粒缝隙中的氢氧化物沉淀上。所以硫酸更有利于铬渣中六价铬的滤出。但无论与那种酸反应,即使反应时间超过64 h仍然有大量的铬存在于铬渣之中,这说明了铬渣中铬的滤出有很强的持续性。另外,在本次实验中,粗颗粒很难与酸反应完全。相比于酸的种类而言,铬渣颗粒粒径大小更能影响六价铬的滤出。

铬还原菌Microbacterium sp.CR-H4的还原性能和机制探究

从某铬污染土壤中分离出来的铬还原菌Microbacterium sp.CR-H4具有较高的Cr(Ⅵ)还原能力,本研究对其在不同培养条件下对Cr(Ⅵ)的还原性能和还原机制进行了探究.结果表明:菌株CR-H4在较宽的初始pH(7~10)、温度(20~40℃)和Cr(Ⅵ)浓度(50~400 mg·L^(-1))范围条件下均能生长良好,并能有效还原Cr(Ⅵ).100 mg·L^(-1 )Fe^(3+)和Cu^(2+)的存在增强了菌株CR-H4的还原效率,而Zn^(2+)、Ni^(2+)、H_(2)PO_(3)^(-)则抑制了其还原能力.甘油、乳酸钠和葡萄糖均能作为电子供体促进CR-H4对Cr(Ⅵ)的还原.此外,细胞变性结果表明,CR-H4对Cr(Ⅵ)的去除主要通过酶还原而非吸附作用.细胞质组分对Cr(Ⅵ)的去除率为44.8%,显著高于细胞膜组分,表明Cr(Ⅵ)的还原主要发生在细胞内,由胞内还原酶介导.还原48 h后的Cr主要以可溶性Cr(Ⅲ)形式分布在细胞外悬浮液(94%)中,少量在细胞内累积(6%).以上研究结果可为Cr(Ⅵ)污染环境的微生物修复应用提供理论依据.

周村水库四季变化过程中水体溶解性有机物的分布与光谱特征

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)及紫外-可见光谱技术(UV-vis),对周村水库四季变化过程中溶解性有机物(DOM)的分布及光谱特征进行了分析.结果表明:周村水库表层水体的氮素(总氮和溶解性总氮)和有机物(总有机碳和溶解性有机碳)的季节性差异显著,并且水库冬、春两季TN较多、TOC较少;表层水体DOM夏、秋两季的吸收系数a254和a355均高于冬、春季节,与有机物的分布相一致;四季的E3/E4均大于3.5,说明DOM以富里酸为主,E2/E3比值表明富里酸占DOM的比例夏、秋两季高于冬、春季节,除夏季外水库表层水体SR均大于1,显示DOM主要为生物源;三维荧光通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类腐殖质(C1)、可见区富里酸(C2)和类蛋白(C3);对3个组分进行相关性分析,结果显示,C1、C2、C3之间具有显著的相关性(p<0.01);DOM的总荧光强度及各组分的荧光强度均呈现出夏秋季高、冬春季低的特征,总荧光强度最大值为夏季的(1993.52±40.84)A.U.,最小值为春季的(1074.10±113.63)A.U.;周村水库各个季节间的DOM总荧光强度和荧光组分C1的荧光强度除夏、秋外均呈现显著的差异性(p<0.05),组分C2和C3的荧光强度均呈现显著差异性(p<0.05);周村水库四季的DOM生物源指数(BIX)为0.8~1.0,表明水库DOM具有较强的自生源特征,与腐殖程度指标(HIX)的结果相吻合;PCA分析显示,周村水库表层水体DOM的光谱特征差异明显,夏、秋两季的DOM光谱特征相近,冬、春两季的水体DOM特征相似;并且组分C1、C2、C3与DOM特征参数(FI、β:α)及溶解性有机碳(DOC)呈显著相关性(p<0.01).通过对周村水库水体四季的DOM光谱特征进行研究,可以进一步分析水库水体的有机物污染特征,并为水库水质管理提供技术支持.