蚯蚓对2,4-DCP污染土壤的毒性响应及微生物群落影响

2.4-二氯苯酚(2.4-DCP)作为合成农药、医药的中间体,在我国广泛生产和使用,其生态危害性已引起广泛关注.然而,关于土壤动物、微生物对2.4-DCP的毒性响应知之尚少.基于此,本研究以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,从致死浓度、抗氧化系统、病理学和行为特征角度评价2.4-DCP对蚯蚓的毒性,通过高通量测序分析土壤微生物群落变化.此外,还探讨了蚯蚓对土壤中2.4-DCP的降解动力学和微生物多样性影响.结果表明,2.4-DCP对蚯蚓7 d半致死浓度(LC_(50))值为29.55 mg·kg^(-1),14 d为28.76 mg·kg^(-1);蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)随暴露时间、浓度增加总体呈下降趋势(P<0.01),而过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)呈缓慢上升趋势(P<0.01);当2.4-DCP暴露浓度为15 mg·kg^(-1)时,14 d可使蚯蚓表皮细胞发生凹陷并破裂,浓度达到25 mg·kg^(-1)时,蚯蚓表皮细胞丧失规则细胞排列结构,肠上皮细胞发生细胞间隙扩大和破裂现象;2.4-DCP浓度越高,对蚯蚓的行为特征影响越明显;2.4-DCP在添加蚯蚓和未添加蚯蚓土壤中的降解动力学均符合一级动力学模型,在添加蚯蚓土壤中的降解速率(0.20 d^(-1))明显高于未添加(0.08 d^(-1));2.4-DCP可抑制土壤微生物群落多样性,但蚯蚓活动、蚓粪的产生可分别增加土壤中一些具有降解有机物功能的好氧、厌氧菌属丰度.本研究旨在揭示2.4-DCP与土壤动物及微生物的相互作用关系,为综合评价2.4-DCP的毒性和风险提供理论参考.

Sb掺杂Li_(2)SnO_(3)增加氧化电势提升2,4-DCP光催化降解的研究

本文通过固相法制备Sb掺杂Li_(2)SnO_(3)光催化剂并将其用于光催化降解2,4-DCP。通过粉末X射线多晶衍射技术(PXRD)、高分辨透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)对合成的光催化剂分别进行了物相结构和表面形貌表征。光催化实验表明,Sb掺杂之后的样品具有较为优越的光催化性能,其在紫外光下12 min内,其降解率可达100%。然而母体Li_(2)SnO_(3)在同样的条件下,12 min内光催化降解率仅有58.20%。紫外漫反射吸收光谱表明,Sb掺杂之后,光学吸收带宽增加;时间分辨光谱测试表明,Sb掺杂后样品的光生载流子寿命下降。综合以上分析,光催化效率提升的原因,来自于其价带氧化电势的增强。自由基捕获实验表明,空穴(h+)和超氧阴离子自由基(O_(2)·-)是2,4-DCP降解过程中的主要活性自由基。本文的研究为半导体掺杂对光催化效率的提升提供重要的指导。

“虾壳生物质炭活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚”创新实验设计

将科研成果与创新创业实践教学相结合,设计实施创新综合探究实验,以虾壳为原料制备虾壳生物质炭,用于活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚。实验结果表明,虾壳生物质炭在酸性和中性条件下可以有效活化过硫酸盐去除2,4-二氯酚,去除率可达96%。通过该实验,学生能够掌握纳米材料的制备、表征等基本实验技能,能够对数据进行处理和分析,树立“以废治废”理念,增强解决实际问题的能力,提高创新意识。

单原子Mn-N-C催化活化过一硫酸盐降解2,4-二氯苯酚

针对2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)对环境污染的危害,急需开发一种清洁高效的处理方式。研究采用模板蚀刻法制备了锚定在氮掺杂碳上的Mn单原子催化剂(Mn-N-C),Mn原子以Mn—N_(x)的形式均匀地稳定在载体上,该结构增强了Mn-N-C材料的极化和电子传递。当Mn-N-C和PMS的投加量分别为50 mg/L和0.8 mmol/L时,在温度为25℃,pH=7.0的条件下,2,4-DCP在60 min内降解率为99.6%,拟一级反应速率常数k_(obs)=0.0786 min^(-1)。通过分析计算,Mn-N-C中Mn—N_(x)和N—(C)3结构活化PMS产生^(1)O_(2)和·O_(2)^(-),而后2,4-DCP主要由^(1)O_(2)通过羟基化、脱氯和开环反应降解,降解产物的毒性大幅降低。试验结果表明:Mn-N-C在活化PMS降解2,4-DCP显现出优异的催化活性;Mn-N-C/PMS体系具有一定抗干扰能力、优异的稳定性和可重复使用性,为实际废水中2,4-DCP的处理提供了一种有效方法。

蔗渣纤维素基Zn_(3)In_(2)S_(6)光催化降解2,4-二氯苯酚的研究

文章研究采用蔗渣纤维素和Zn_(3)In_(2)S_(6)为原料,通过化学交联法成功制备了蔗渣纤维素基Zn_(3)In_(2)S_(6)(SBC@ZIS)光催化剂,并利用SBC@ZIS光催化降解2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)。运用FT-IR、紫外可见漫反射、SEM-EDS、XPS和XRD对SBC@ZIS物理特性进行表征,并运用高效液相色谱和TOC分析SBC@ZIS降解2,4-DCP的性能。FT-IR和XRD结果证实了SBC与ZIS的结合未显著改变ZIS的结构。通过SEM-EDS表征发现,SBC载体上具有O、C、Zn、In和S元素,在XPS表征中,SBC@ZIS表现出与ZIS同样的衍射峰,两者表征均证明了ZIS很好地负载在SBC上。紫外可见漫反射表明ZIS固定于SBC后,其光吸收范围发生了红移,即从524 nm红移至600 nm,表明SBC@ZIS有利于提高ZIS在可见光下的吸收范围。通过单因素实验可知,在最优条件下,SBC@ZIS对2,4-DCP(50 mg/L)的降解率可达87%,相较于单独ZIS光催化提高了10个百分点。并且总有机碳的去除率达到了71%,相较于ZIS提高了17个百分点。将Zn_(3)In_(2)S_(6)负载于蔗渣纤维素上,有利于提高回收利用性和光催化性能,为2,4-DCP的高效降解提供一种新的思路。

漂珠负载纳米铁镍去除水中2,4-DCP的试验研究

利用碱水热处理的粉煤灰漂珠,通过超声辅助液相还原法制备了漂珠负载纳米铁镍(CFA-nZVI/Ni)并进行表征。同时探究了2,4-DCP初始浓度、pH值、反应温度、材料投加量等因素对2,4-DCP去除的影响并考察复合材料的易回收能力。结果表明,纳米铁镍成功负载于漂珠表面且分散性良好,并且复合材料具备漂浮性,可减少回收纳米材料的难度;CFA-nZVI/Ni增强了nZVI/Ni对2,4-DCP的去除能力,当2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,初始pH值为6,温度为25℃,材料投加量为3.0 g/L时,2,4-DCP可在180 min内完全去除;反应过程符合修正的一级反应动力学方程。

Co_(3)O_(4)@碳纤维诱导贫/富电子中心活化PMS高效降解2,4-二氯酚

【目的】工业快速发展导致水体中氯酚类污染物含量上升,对生态系统和人类生存发展造成影响,高效降解工业废水中难降解污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP)成为。【方法】通过一步浸渍法制备了具有贫/富电子活性中心的Co_(3)O_(4)包覆碳纤维催化剂(Co_(3)O_(4)@CF),并应用于活化过硫酸盐降解2,4-DCP研究中。【结果】研究结果表明,Co_(3)O_(4)被均匀的涂覆在具有规则骨架结构的碳纤维表面,在Co(Ⅱ)-π的相互作用下形成了富电子钴中心和贫电子碳中心。在pH值为3.0~7.8,2,4-DCP的质量浓度为50mg/L,Co_(3)O_(4)@CF质量浓度为0.1g/L,PMS浓度为10mmol/L的初始条件下,Co_(3)O_(4)@CF在20min内可实现2,4-DCP的完全降解。在此过程中,Co_(3)O_(4)@CF可诱导反应体系中电子从贫电子中心向富电子中心转移,实现Co_(3+)的快速还原和PMS的快速活化。表征结果也进一步证明,碳纤维不仅可以作为载体,还可以通过其结构缺陷参与过硫酸盐活化的链式自由基反应,从而促进SO_(4)^(-)·转换为1O_(2)和O_(2)^(-)·,达到高效降解2,4-DCP的目的。

2,4-DCP对若蚓期、成蚓期赤子爱胜蚓毒性效应研究

广泛使用的2,4-二氯酚(2,4-DCP)是一种常见的难降解有机物,在土壤中有一定的残留。为研究其急性毒性效应,分别以生长阶段为若蚓期、成蚓期的赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,采用滤纸接触法和两室趋避试验探讨不同暴露剂量2,4-DCP对蚯蚓的急性毒性响应。结果表明,滤纸法测得若蚓期蚯蚓24 h、48 h和72 h-LC 50分别为80.71、76.20、73.64μg·cm^(-2),而成蚓期蚯蚓的分别为82.88、77.63、74.65μg·cm^(-2),略高于若蚓期;蚯蚓的中毒现象表现为部分环节肿大并渗血、躯体颜色变透明、躯体萎缩与断节等。两室趋避试验表明,当土壤中2,4-DCP浓度为10 mg·kg^(-1)时,清洁土壤中蚯蚓占比高于总数的80%,即表现出明显的趋避行为。蚯蚓组织切片显微观察结果表明,70.74μg·cm^(-2)浓度暴露下蚯蚓表皮结构受损,黄色细胞破裂,而88.42μg·cm^(-2)浓度暴露下蚯蚓表皮严重溃烂坏死,纵肌细胞间隙扩大,黄色细胞和肠上皮细胞发生破裂、变性并与肠壁分离;滤纸法暴露24 h时,蚯蚓体内蛋白质含量、SOD活性和CAT活性随2,4-DCP暴露剂量呈现先上升后降低趋势,表现出较明显的低剂量刺激和高剂量抑制效应;低浓度2,4-DCP胁迫下,若蚓体内的蛋白质含量、SOD活性和CAT活性显著高于成蚓;长时间高浓度暴露下的若蚓体内SOD活性、CAT活性几乎均低于成蚓。蚯蚓在若蚓期、成蚓期这2个生长阶段对2,4-DCP表现出不同的应激效应,其耐受能力也存在差异。

低浓度2,4-DCP对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统的影响

采用室内模拟方法,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)和小鲫鱼(Carassius auratus)为实验材料,研究了0.1mg/L 2,4-DCP在不同暴露期内对鲫鱼肝脏抗氧化防御系统的影响.结果表明,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及氧化型谷胱甘肽(GSSG)对2,4-DCP非常敏感,在暴露第2天就受到极显著的诱导或抑制(P<0.01);还原型谷胱甘肽(GSH)含量总体上被抑制;谷胱甘肽还原酶(GR)活性整体上呈现轻微诱导趋势谷胱甘肽过氧化物酶(Se-GPx)活性先受抑制后被诱导;谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性先被诱导,后降低到对照组水平.上述肝脏抗氧化酶指标可作为水生生态系统中2,4-DCP污染的生物监测指标.

纳米零价铁/过硫酸盐去除2,4-二氯酚的动力学研究

为更好地理解纳米零价铁(nZVI)激活过硫酸盐(PS)的机制和动力学,基于Langmuir-Hinshelwood机理,结合nZVI/PS体系中主要的反应步骤对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解过程建立动力学模型。使用不同影响因素下(包括nZVI投加量、初始PS浓度和初始2,4-DCP浓度)PS,2,4-DCP浓度变化数据拟合动力学模型并确定速率常数,通过对速率常数的敏感性分析得到:2,4-DCP降解的整体反应动力学是由前体表面复合物内部发生电子转移反应形成硫酸根自由基SO_(4)^(·-)以及2,4-DCP被羟基自由基OH·降解这两个过程来控制的。

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器 (CAS)受到 2 ,4 二氯酚 (2 ,4 DCP)间歇性负荷冲击时 ,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性 ,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化 .结果表明 ,投加 5 %和 1 5 % 2 ,4 DCP复合高效菌的强化CAS系统 ,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高 .当系统受到间歇性 2 ,4 DCP负荷冲击 [1 1 0 37～ 1 71 6 0mg/ (L·d) ]时 ,对于单次投菌后前 30日内发生的间歇性负荷冲击 ,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果 ;在无 2 ,4 DCP存在的情况下连续运行 70d ,当系统再次受到 2 ,4 DCP负荷冲击时 ,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降 ,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定 ,因此有必要再次投加高效菌 .

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.

改性TiO_2光催化膜的制备及其光催化降解2,4-DCP的研究

利用活性炭粉末对TiO2光催化剂进行改性,并对2,4-二氯苯酚进行光催化降解.结果表明,改性后TiO2光催化剂的光催化活性较之改性前有很大的提高.在pH=10,活性炭粉末掺杂量为10mg·ml-1时,300W高压汞灯下光催化降解120min,2,4DCP的去除率可达96.75%.

解聚凹凸棒土负载纳米Fe/Ni材料对水中2,4-二氯酚的脱氯降解性能

采用球磨-冷冻工艺对凹凸棒土进行解聚处理,分别以解聚前后的凹凸棒土为载体负载纳米Fe/Ni,对比研究了所制复合材料的微观结构及对水中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的脱氯降解性能,并考察了环境温度、溶液初始pH值对材料脱氯降解2,4-DCP性能的影响。结果表明,经解聚处理后,以棒晶束聚集体存在的凹凸棒土分散形成单独的纳米棒晶,纳米Fe/Ni颗粒团聚情况得到改善,复合材料比表面积增大,对水中2,4-DCP的脱氯降解性能显著提升,适当提升环境温度和合理的溶液pH值(3.0~9.0)均有利于复合材料对2,4-DCP的脱氯降解,其主要途径是直接脱除2个氯原子生成苯酚,次要途径为2,4-DCP先脱去1个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚,再脱去另一个氯原子生成苯酚。

羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料,并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率,考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响,并探讨了可能的作用机理。结果表明,在4种材料中,CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好,粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大,而随着2,4-DCP浓度的升高,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;但当溶液初始pH=11时,其表观去除率仅为51.28%,这主要是由于在碱性条件下,带负电的2,4-DCP与CMC的静电排斥作用远大于π-π共轭吸附作用,阻碍了CMC-Pd/Fe的电子向污染物传递,导致2,4-DCP表观去除率下降。

醇水体系制备纳米Pd/Fe颗粒去除水中2,4-DCP

为了提高纳米铁的活性和分散性,在醇水体系下制备出纳米钯铁(Pd/Fe)双金属颗粒并表征,将制得的纳米Pd/Fe颗粒应用于水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的去除,考察了材料投加量、反应温度、初始pH值、2,4-二氯苯酚初始浓度等因素对2,4-DCP去除的影响,分析了2,4-DCP的去除机理并进行动力学拟合。结果表明,在醇水体系中制备纳米铁有利于纳米颗粒的稳定分散;钯的加入将脱氯途径转变为催化加氢,极大改善了2,4-DCP的去除效果;当2,4-DCP初始浓度为20 mg/L、反应温度30℃、纳米Pd/Fe颗粒投加量为2 g/L时,2,4-DCP可在5 h内去除99.9%;反应过程符合修正的一级反应动力学方程。

基于纳米SnS/多壁碳纳米管复合物的2,4-二氯苯酚电化学传感器的制备及应用

采用均匀沉淀法制备纳米SnS/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合物,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和热重分析仪(TGA)对其形貌和组成进行表征。将纳米SnS/MWCNTs复合物10 mg超声分散在1.0 mL 5%(体积分数)全氟化树脂溶液中,分取8.0μL滴涂于处理好的玻碳电极(GCE)表面,得到修饰电极(纳米SnS/MWCNTs/GCE)。以纳米SnS/MWCNTs/GCE为工作电极,铂丝电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,采用循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱法(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)对纳米SnS/MWCNTs/GCE电化学性能进行考察,研究了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)在纳米SnS/MWCNTs/GCE上的电化学行为。结果表明:在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中,纳米SnS/MWCNTs/GCE对2,4-DCP有明显的电催化作用和较高的选择性;2,4-DCP的浓度在0.05~3.00μmol·L^(-1)内与DPV响应的氧化峰电流呈线性关系,检出限(3S/N)为2.3×10^(-8)mol·L^(-1);按照标准加入法对水样进行回收试验,2,4-DCP回收率为92.0%~101%。

石墨烯负载铁镍复合材料去除水中的2,4-二氯酚

通过液相还原法成功制备了石墨烯负载纳米铁镍复合材料,该材料可高效快速地吸附水中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)并对其进行脱氯.微观形貌分析结果表明,粒径为80~150nm的球形Fe/Ni纳米颗粒成功插入石墨烯片层,并主要分布在石墨烯片层边缘和褶皱处,Fe/Ni颗粒团聚现象明显减少,更多活性位点暴露出来.XRD分析和FTIR分析表明,纳米零价铁(nZVI)通过Fe-O键成功嵌入石墨烯(r GO)中,且Fe/Ni纳米颗粒结晶度较差,外围包覆有无定形的铁氧化物沉淀.探讨了不同制备条件如碳铁比、镍化率、氧化石墨烯(GO)还原程度对材料去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)性能的影响.综合考虑材料制备成本及对2,4-DCP的吸附脱氯性能,Fe/Ni@rGO复合材料的最优制备条件为:石墨烯与Fe质量比1:2,镍负载率5%,硼氢化钠与铁盐的物质的量比为5:1.研究表明5种材料对2,4-DCP的去除率遵循如下顺序:Fe/Ni@rGO复合材料>Fe/Ni>Fe@rGO复合材料>石墨烯>nZVI.储存稳定性试验和循环试验表明,与Fe/Ni双金属相比,Fe/Ni@rGO材料具有稳定的反应活性和较高的重复利用价值.研究结果表明Fe/Ni@rGO复合材料对2,4-DCP的去除为吸附和脱氯协同作用的结果.

改性纳米铁镍去除水中2,4-DCP的研究

采用Pluronic F-127改性纳米零价铁后负载镍,形成改性纳米铁镍(F-NZVI/Ni)。探讨了Ni的负载量、F-NZVI/Ni的投加量、2,4-DCP初始浓度、pH及反应温度对2,4-DCP去除率的影响。同时探究了F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的最佳条件下F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的反应过程。结果表明,F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的能力优于NZVI,当F-NZVI/Ni投加量为3 g/L,镍负载率为5%,2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,反应温度为35℃,初始pH值为7时,2,4-DCP的去除率为97%。F-NZVI/Ni去除2,4-DCP主要是先吸附,然后在镍催化剂作用下将2,4-DCP降解为苯酚。

无机阴离子对UV/PS降解水中2,4-DCP的影响

研究考察水中存在的阴离子(Cl^-、HCO_3^-/CO_3^(2-)、NO_3^-)对紫外/过硫酸氢钠(UV/PS)光解2,4-DCP的降解率、反应速率常数、反应动力学级数等的影响,同时选用3种实际水源水体和自来水做为水质背景来验证UV/PS光解2,4-DCP的降解效果。还考察UV/PS氧化2,4-DCP溶液在氯和氯胺消毒工艺过程中消毒副产物生成的种类和产量。结果表明溶液中分别存在Cl-、HCO_3^-/CO_3^(2-)、NO_3^-等常规离子时,低浓度的Cl^-抑制反应进行,高浓度的Cl-促进反应进行,HCO_3^-/CO_3^(2-)对反应有明显的抑制作用,NO_3^-对反应有促进作用。推测出了UV/PS光氧化工艺光解2,4-DCP的五种中间产物及可能的降解反应路径。溶液在氯和氯胺消毒过程中生成的含碳消毒副产物是三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸;生成的含氮消毒副产物主要是二氯乙腈和三氯硝基甲烷。UV/PS工艺降低了溶液中2,4-DCP做为前体物生成消毒副产物的量。