超声辅助萃取-凝胶渗透色谱净化结合超高效液相色谱-高分辨质谱检测食用鱼肉中12种卤代有机污染物

卤代有机污染物(HOPs)因具有持久性、生物积累性、毒性等而广受关注。本研究应用超声辅助萃取和凝胶渗透色谱净化结合超高效液相色谱-高分辨质谱,建立了同时检测常见食用鱼肉中12种HOPs的方法。根据HOPs特性和鱼肉样品特点选择高效、可靠的前处理方法,优化了萃取净化方法和色谱-质谱参数。鱼肉通过甲醇-乙腈(1∶1,v/v)混合溶剂提取,低温高速离心,上清液经氮吹浓缩后转溶于乙酸乙酯-环己烷(1∶1,v/v)混合溶剂,过滤后由凝胶渗透色谱净化,洗脱液经氮吹浓缩后复溶,进样分析。液相色谱流动相为含2 mmol/L乙酸铵的水溶液和乙腈,通过梯度洗脱,离子源为电喷雾电离源,负离子模式,质谱数据采集方式为全扫描和数据依赖采集,同位素内标法定量。结果显示,12种HOPs均具有良好的线性关系,定量限为0.5 ng/g。以混合鱼肉为基质,在4、40和400 ng/g加标水平下,12种HOPs的加标回收率为67.6%~133.8%,RSD为0.5%~15.6%。应用本方法对27份实际鱼肉样品进行检测,发现鱼肉中均含有HOPs,含量为未检出~4.52 ng/g。该方法灵敏度好,准确度高,可作为鱼肉中HOPs的高通量筛查和定量检测方法。

基于无人机多光谱数据的水体有机污染高分辨率反演——以珠江三角洲为例

有机污染是珠江三角洲重要污染类型之一,有机污染精细监测对于水环境保护具有重要意义。该文从辐射传输过程视角,考虑有机污染物、叶绿素、悬浮泥沙的协同影响,建立基于无人机多光谱数据的有机污染遥感反演模型,选取珠江三角洲地区典型河涌、河道及水库库湾进行有机污染反演并分析空间分布情况。结果表明:(1)模型的决定系数R~2达0.859,RMSE为0.658 mg/L,精度满足反演要求;(2)研究选取的河涌、河道、水库库湾3类污染水体中,河涌的有机污染程度最高,主体COD_(Mn)浓度达10.0 mg/L以上,有机污染来源主要为生活污水和工业废水,河道、水库库湾的有机污染程度轻,大部分在4 mg/L以下,但部分缓流水体受附近净水厂、养殖场排污的影响,有机污染程度较严重。

新型半导体光催化材料降解水体有机污染物的研究进展

水体中有机污染物的积累给生态环境和人们的健康带来了巨大的危害。光催化技术作为高级氧化法的一种,通过活性物质对污染物进行氧化进而使水体污染物降解为小分子有机物,最终实现污染物的矿化,是一种低廉、高效、绿色环保可持续的治理技术。光催化材料的结构性质影响光催化效果,通过准确改性可提升半导体材料的光催化性能。本文对铋(Bi)基材料、石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))、金属有机框架材料(MOFs)等不同结构光催化材料降解水体中有机污染物的性能进行了综述,对形貌调控、构建异质结、元素掺杂、缺陷工程等改性手段提高其光催化活性的研究情况进行了总结。最后总结与展望了半导体光催化材料光催化降解有机污染物可能的研究方向和重点。

城市环境中化工废气挥发性有机污染物治理技术研究

为了开发新型的化工废气挥发性有机污染物治理技术,以降低成本、减少二次污染为目的,采用O_(2)+H_(2)O为自由基源物质实施化工废气挥发性有机污染物的降解脱除治理。基于直流电晕放电诱导自由基簇射VOCs治理技术搭建治理装置,采集某染料化工厂挥发性有机污染物。设计制备自由基源物质的设备,由流量计、干燥氧气、氧气恒温增湿装置、气压计构成,将经过恒温增湿处理后的氧气导入喷嘴电极,在电晕放电的作用下,实现治理目标。降解效率都会随着电压的升高而提高,在低电压下,降解效率差距较大,而当电压升高时,这种差距逐渐缩小。

微塑料的化学老化过程及吸附有机污染物的研究进展

微塑料的环境行为和生态影响如今备受瞩目,环境中微塑料受光照、化学物质、机械力和生物等因素而老化,影响其环境行为和归趋.化学老化可以产生具有强氧化能力的活性氧引起自由基链式反应,导致微塑料物理化学性质发生显著改变,进而影响其对污染物的吸附性能.高级氧化过程是常见的化学老化方法,用于模拟和加速微塑料的自然老化.此外,微塑料作为载体吸附环境中的有机污染物是近年来研究的热点.本文阐述了化学老化过程中微塑料的表面形貌、粒径、含氧官能团和亲疏水性等物理化学性质的变化,总结了微塑料化学老化的方法(例如芬顿、过氧化氢、过硫酸盐、臭氧和光复合老化)及机制;同时综述了化学老化微塑料吸附疏水性有机污染物和亲水性有机污染物的研究现状,并结合吸附动力学和吸附热力学模型,进一步明确化学老化对微塑料吸附有机污染物的影响.最后,基于此对微塑料化学老化存在的问题和后续研究方向提供了展望.

机器学习预测有机水污染物光催化降解速率

为了预测有机污染物的光催化降解速率,探究污染物分子结构与其降解速率之间的构效关系,设计了一种基于分子指纹的机器学习模型。该模型使用81种有机污染物的523条记录作为模型数据,将污染物MACCS分子指纹与5种实验条件(辐照度、温度、催化剂用量、污染物初始浓度和pH值)作为输入特征,采用10种机器学习算法进行建模。结果显示LightGBM算法性能最佳(R~2=0.909 4)。利用沙普利加法解释(Shapley additive explanations, SHAP)框架评估了各输入特征对光催化降解速率的贡献程度,探讨了各输入特征影响光催化降解速率的具体原因。分析表明,在光催化降解中污染物本身结构特征是影响光催化降解速率的主要原因。而且结构中含有卤素原子、N原子和不饱和碳的污染物分子降解速率最快,而结构中含有醚键或羰基的污染物分子降解速率最慢。

基于全二维气相色谱−飞行时间质谱技术对上海农田土壤中有机污染物的高通量筛查

为探究路边农田土壤中未知有机物赋存情况,利用全二维气相色谱−飞行时间质谱技术对上海不同道路等级路边农田土壤(n=8)中的有机物进行了非靶向定性筛查.通过空白过滤和谱库匹配(相似度大于700),在所有样品中均检出了1000多个质谱峰,其中,与谱库保留指数偏差在±2%以内的物质数有275~341种.所有采样点共同检出的有机物有66种,信噪比较高的前10种物质主要是多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类、苯酚类、噻吩类和四氯乙烷类.费雪比值(Fisher ratio,FR)法分析揭示出具有明显道路等级差异的化合物有29种(FR为22.6~60.3),而这些化合物主要来自化工产品、生物医药和个人护理品等产品,推断其差异主要受控于邻近区域工业活动、污水灌溉和居民生活源排放的影响.元素组成分析表明,在所有采样点中有机物组成主要以CHO和CH为主,峰面积占比分别为39.9%~59.1%和30.2%~45.8%.对人为源有机物进一步地分类分析,发现烷烃、多环芳烃和邻苯二甲酸酯类是上海路边农田土壤中含量较高的3类污染物,表明汽油柴油燃烧、轮胎磨损、润滑油挥发泄漏等交通源排放对路边农田土质的影响不容忽视.总的来说,全二维技术能够准确地定性筛查出农田土壤中大量未关注的有机污染物,为今后污染管控和治理提供了科学依据.

煤制兰炭过程中挥发性有机污染物和臭氧协同处理机理

为探究低温等离子体联合催化剂载体协同处理煤制兰炭过程中产生的挥发性有机污染物及臭氧,以二甲苯作为目标污染物,选取γ-氧化铝小球为催化剂载体,考察功率、氧通量、二甲苯初始浓度、催化剂载体用量等因素对挥发性有机污染物和臭氧协同处理效果的影响。结果表明:低温等离子体放电功率越大,二甲苯的脱除效果越好;在放电功率为70 W、氧通量为15%、初始浓度为600×10^(-6)时,二甲苯的去除率为64.41%,此时臭氧的产生量为125.21×10^(-6),综合考量在该性能下的协同处理效率最高;在最优低温等离子体性能的条件下,γ-氧化铝载体粒径越小,二甲苯的去除效率越高,协同处理效果最佳,二甲苯总去除率最高可达73.93%,臭氧抑制率最高为66.45%。γ-氧化铝载体对低温等离子体协同处理挥发性有机污染物与臭氧具有一定的促进作用。研究成果可为协同处理挥发性有机污染物提供有效的参考。

浏览器/服务器架构场地土-水系统中有机污染物多场耦合模拟与可视化系统

场地土壤—地下水系统(土—水系统)中有机污染驱动机制复杂,污染物时空分布的预测与可视化是科学、规范开展土水污染绿色低碳修复管控的前提。基于WebGIS地理信息系统基础平台,嵌入有机污染“多相流场—温度场—化学场”多场耦合模拟与Cesium可视化技术,自主开发浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)架构的场地土—水系统有机污染物时空分布模拟与可视化系统。本系统可应用于场地土—水系统中有机污染调查与监测数据的集成管理、有机污染物时空分布图形化建模和多场耦合污染过程的场景可视化表达,与场地污染物实测数据相比,系统模拟误差小于30%,可为场地进一步开展有机污染风险评估、精准防控和综合管理提供信息化平台。

某化工场地土壤有机污染及环境风险研究

为深入研究和探讨废弃化工场地的有机污染现状和环境风险问题,本文选择河北邯郸某化工场地,开展场地及周边区域的污染判别和分析,确定重点关注区、次重点关注区和一般关注区,进行针对性的不同深度土壤样品采集,分析土壤中重金属、挥发性有机化合物(VOCs)、半挥发性有机化合物(SVOCs)和总石油烃类等污染物质的含量,综合研究土壤污染的现状情况和空间分布特征,运用污染物苯、人体接触污染介质、污染物苯的迁移途径、污染物的接触方式等要素的污染评估模型,经污染物暴露计算模型、污染物毒性评估模型、风险计算模型进行综合建模研究,确定挥发性有机物(VOCs)苯存在较大的致癌环境风险,研究苯污染物环境传输模型和迁移规律。该研究为污染场地环境风险研究提供技术研究思路,也为污染场地开展风险评估、土壤治理和土地利用规划提供基础依据,实现污染土地的环境安全再利用。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

基于尖晶石型CoFe_(2)O_(4)高级氧化降解水中有机污染物研究进展

基于自由基反应的高级氧化技术(AOPs)作为一种简单、高效、清洁的有机污染物去除技术得到了广泛研究。尖晶石型钴铁氧体(CoFe_(2)O_(4))具有催化性能好、金属浸出率低和回收再利用率高等特点,被广泛用作高级氧化过程中驱动自由基生成的催化剂。本文以尖晶石型CoFe_(2)O_(4)为研究对象,概述了CoFe_(2)O_(4)的结构与性质;归纳总结了包括形貌调控、元素掺杂、耦合复合材料在内的CoFe_(2)O_(4)改性方法;重点综述了CoFe_(2)O_(4)及其复合材料光催化氧化、非均相类芬顿氧化、过一硫酸盐氧化与臭氧催化氧化降解水中有机污染物的基本原理及研究进展;最后指出当前研究存在的问题,并对其后续研究方向进行展望。

水中有机污染物与臭氧反应速率常数的可解释性机器学习模型

运用多元线性回归(MLR)、非线性支持向量回归(SVR)以及投影寻踪回归(PPR)方法构建了定量结构-活性关系(QSAR)模型,以预测水相有机物与臭氧的反应速率常数(logK_(O_(3))).采用内检验和外检验方法,对模型的拟合性能、稳健性以及预测能力进行了比较.结果表明,非线性模型结果优于线性模型;PPR模型的性能最佳.采用SHAP方法对PPR进行可视化表征及分析,以提高模型预测结果的可靠性,增强模型的透明度,从而弥补了机器学习模型的“黑箱”缺陷.最后,利用Williams图法表征了PPR模型的应用域范围(AD).

有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术

化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复技术的研究进展,重点介绍了土壤氧化还原电位精准预测、土著微生物优化或工程菌强化方法,阐述了基于机器学习的土壤污染修复调控策略,以期提升化学氧化耦合微生物修复效率,为有机污染场地土壤绿色、经济、安全、高效修复的工程应用提供参考.

芬顿催化技术降解有机污染物的应用研究进展

随着工业化进程的不断加快,环境污染和能源短缺问题日益凸显。研究证实,高级氧化技术是解决污染问题的有效措施。本文主要论述了芬顿催化技术的降解机理,系统研究了pH、Fe^(2+)投加量、H_(2)O_(2)投加量、温度等影响因素对催化降解效率的影响;为了改善芬顿试剂存在的不足,进一步研究了类芬顿催化体系和光催化-芬顿催化协同反应体系在降解有机污染物方面的应用,为新能源利用和环境修复等方面的研究提供了理论支持。

城市周边流域有机污染物不同分布特征提取

由于河流图像中常常存在光学噪音,且水污染分布呈现出复杂和多变的特征,使得特征获取难度较大。为此,提出一种城市周边流域河流有机污染物分布特征提取方法。采用自适应边缘相似度非局部均值(Adaptive Non-local Means Denoising with Edge Similarity, ANLM-ES)图像去噪方法,利用两个像素之间的高斯加权距离,获取复合图像块相似性权重函数,通过加权平均,经过计算确定中心像素,将图像去噪处理。分割城市周边流域河流图像,通过最小二乘法确定偏析线方向,采用拟合直线投影图像像素点,根据城市周边流域河流有机污染物分布特征,实现不同特征提取。通过仿真分析表明,所提方法去噪均方误差仅为0.025,可以获取良好的城市周边流域河流有机污染物分布特征提取结果。

基于3DEEMs-PARAFAC的长荡湖溶解性有机物(DOM)来源及分布特征研究

湖泊水质直接影响周边生态、人类健康和经济,而现代工业、城市化带来的压力使得湖泊面临着严峻挑战,需要深入了解变化、寻找污染源,并采取有效措施维护生态健康和人民生活水质安全。因此,基于三维荧光(3DEEMs)和平行因子(PARAFAC)方法,对2022年长荡湖及其周边面源的水质溶解性有机物(DOM)的荧光光谱进行分析,探讨了长荡湖DOM的荧光组分来源及时空分布,同时对比周边面源荧光与湖体荧光的相似性。结果表明,长荡湖水体的溶解有机质(DOM)荧光主要由两类荧光组分构成:类蛋白荧光组分(C1)和类腐殖质组分(C2、C3、C4)。这些组分与周边印染、生活排放以及水产养殖等源头的荧光组分相似度较高。长荡湖在不同水期各类荧光分布存在差异,特别是丰水期,荧光强度主要集中于下游出湖口。长荡湖荧光特征参数FI的值为(1.68~1.75),BIX的值在(0.92~0.93),HIX的值在(0.56~0.7),表明长荡湖DOM的增量以内源为主。综合分析显示,长荡湖的有机质主要来自水生动植物和藻类的腐解等内源增量。冗余分析结果表明,与湖体DOM相关性较大的环境因子主要包括Chl-a和COD。本研究不仅对解决当地生态环境问题具有积极作用,同时也为其他湖泊生态系统的研究提供了有价值的实践经验。

金属有机框架材料MIL-101在吸附去除水中有机污染物中的应用进展

金属有机框架材料(MOFs)是一种极具前景的水中污染物吸附材料,其中,拉瓦锡研究所材料(MIL)凭借较好的稳定性和较多的可调节位点在众多MOFs中脱颖而出。与其他MILs相比,MIL-101具有比表面积较大和表面活性位点多的特点,在水中的稳定性高,已成为一种新兴的吸附材料。鉴于此,该文对近年来MIL-101在水中有机污染物去除领域的应用研究进行了综述,主要对MIL-101结构、改性修饰及其在水污染物吸附去除方面的应用及吸附机理进行了介绍。最后对MIL-101吸附材料的应用前景进行了分析和展望。

工业热过程中无意生成持久性有机污染物的自由基转化机制

掌握无意生成持久性有机污染物(unintentionally produced persistent organic pollutants,UPOPs)的生成机制对于其在典型工业热过程中的源头控制具有重要意义,现有对二噁英等UPOPs生成机制的研究主要是基于反应后稳定化合物和目标同类物分布的检测,缺乏对自由基中间体的研究.环境持久性自由基(environmentally persistent free radicals,EPFRs)是一类新的环境污染物,其半衰期可达数月,可在环境样品以及二噁英生成过程中检出.近年来EPFRs被认为是UPOPs生成的重要自由基中间体.本文对UPOPs生成过程中前驱体种类、金属化合物、温度、反应气氛等对EPFRs生成特性的影响作用进行了综述,分析了前驱体生成UPOPs过程中同种或不同种EPFRs的转化路径.此外,基于现有UPOPs源头阻滞技术,提出了UPOPs与EPFRs协同控制的潜在方法.

生物质炭材料活化过硫酸盐降解有机污染物的研究进展

作为经济、易得的含碳材料,生物质炭已应用于高级氧化领域。以硫酸根自由基为基础的高级氧化工艺是降解有机污染物的有效方法之一。本文综述了过硫酸盐的特点及其氧化降解有机污染物的反应原理,重点分析了生物质炭材料的非金属改性(氮掺杂、硼掺杂和硫掺杂)、金属改性、表面修饰等改性方式对其活化过硫酸盐降解有机污染物的影响,讨论了生物质炭基催化剂对典型有机污染物的降解效果与机理,并展望了生物质炭基材料在活化过硫酸盐降解有机污染物领域的技术挑战和发展前景。