陶粒的FeCl3负载改性及对重金属的吸附行为

为提高多孔陶粒在高重金属离子含量环境中的吸附容量和稳定性,采用焙烧法对多孔陶粒负载改性,研究了陶粒在FeCl_3溶液中的浸渍次数、FeCl_3溶液浓度及焙烧温度对陶粒表面形貌和重金属离子去除率的影响,确定了负载制备改性陶粒的最优工艺参数:FeCl_3溶液浸渍3次、FeCl_3溶液浓度为1.5mol/L、焙烧温度为650℃.在高重金属离子含量条件下,改性前后陶粒对Cu~(2+)的吸附量由0.188mg/g增加至0.897mg/g,Cu~(2+)浸出率由3.52%降低至0.96%;改性陶粒对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的去除率分别为15.0%、22.4%、50.1%,较未改性时分别提高了6.7倍、7.9倍和8.7倍.     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。     

Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的急性毒性

以三疣梭子蟹幼蟹(体质量为:15.3±1.2 g)为实验动物,采用静水体外暴露法,开展了两种常见重金属离子(Cu~(2+)、Zn~(2+))的急性毒性和加和等毒性强度联合毒性实验。结果表明:(1)Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的96 h半致死质量浓度分别为3.934 mg/L和3.901 mg/L;三疣梭子蟹幼蟹对Cu~(2+)、Zn~(2+)的96 h安全质量浓度分别为0.039 34 mg/L和0.039 01 mg/L,表明两种重金属对梭子蟹幼蟹的毒性相近;(2)Cu~(2+)、Zn~(2+)离子在加和等毒性强度下对三疣梭子蟹幼蟹96 h联合毒性与其浓度配比相关,低毒性强度的Cu~(2+)对Zn~(2+)具有拮抗作用,低毒性强度的Zn~(2+)对Cu~(2+)具有协同作用,当Cu~(2+)、Zn~(2+)毒性强度相当时表现为相互独立作用。     

重构玉米叶片光谱的铜铅污染区分与其含量反演方法研究

利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)、自相关函数一阶导数比值差(ratio difference of autocorrelation function first-order derivative,_(RDA))和多重分形理论,结合玉米盆栽实验,研究了铜(Cu~(2+))、铅(Pb~(2+))离子不同胁迫梯度下玉米叶片光谱去噪、叶片重金属污染的Cu和Pb元素区分以及叶片中Cu、Pb元素含量预测方法。通过光谱数据的EMD去噪与重构处理,得到不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片重构光谱;利用光谱自相关函数一阶导数(autocorrelation function first derivative,AFFD)及其比值差(_(RDA)),建立了Cu~(2+)、Pb~(2+)不同胁迫梯度下玉米叶片重构光谱的_(RDA)变化量(Cu_(RDA)、Pb_(RDA))计算公式;依据_(RDA)变化量曲线中紫光、绿峰、红光、红边、近谷、近峰多个波谱特征区间的Cu_(RDA)和Pb_(RDA)计算值,可明显地区分出叶片的Cu、Pb污染类别;另外,根据实测的玉米叶片中叶绿素、Cu~(2+)、Pb~(2+)含量与叶片重构光谱的多重分形谱参量之间相关性,构建了叶片中Cu~(2+)、Pb~(2+)含量反演的线性回归预测模型,经验证模型精度较高。     

重构玉米叶片光谱的铜铅污染区分与其含量反演方法

利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)、自相关函数一阶导数比值差(ratio difference of autocorrelation function first-order derivative,_(RDA))和多重分形理论,结合玉米盆栽实验,研究了铜(Cu~(2+))、铅(Pb~(2+))离子不同胁迫梯度下玉米叶片光谱去噪、叶片重金属污染的Cu和Pb元素区分以及叶片中Cu、Pb元素含量预测方法。通过光谱数据的EMD去噪与重构处理,得到不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片重构光谱;利用光谱自相关函数一阶导数(autocorrelation function first derivative,AFFD)及其比值差(_(RDA)),建立了Cu~(2+)、Pb~(2+)不同胁迫梯度下玉米叶片重构光谱的_(RDA)变化量(Cu_(RDA)、Pb_(RDA))计算公式;依据_(RDA)变化量曲线中紫光、绿峰、红光、红边、近谷、近峰多个波谱特征区间的Cu_(RDA)和Pb_(RDA)计算值,可明显地区分出叶片的Cu、Pb污染类别;另外,根据实测的玉米叶片中叶绿素、Cu~(2+)、Pb~(2+)含量与叶片重构光谱的多重分形谱参量之间相关性,构建了叶片中Cu~(2+)、Pb~(2+)含量反演的线性回归预测模型,经验证模型精度较高。     

铅、镉、铜对4种入侵植物种子萌发及幼苗生长的影响

采用纸皿法以去离子水为对照,研究了不同质量浓度Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)胁迫对4种入侵植物假酸浆(Nicandra physaloides)、屋根草(Crepis tectorum)、繁穗苋(Amaranthus paniculatus)和长毛月见草(Oenothera villosa)种子萌发及幼苗生长的影响,以为入侵植物在重金属污染土壤治理与修复中的利用提供新思路.结果表明:随着Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)质量浓度的增大,4种入侵植物种子的发芽率、发芽指数、初生根长度、胚芽长度及幼苗的生物量呈下降趋势.其中,假酸浆种子的发芽率、发芽指数对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)胁迫不敏感(P0.05);不同重金属胁迫对4种入侵植物幼苗生长指标的抑制作用明显强于种子萌发特性.采用模糊数学隶属函数法对4种入侵植物进行了耐重金属胁迫评价,耐Pb~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cd~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cu~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋.综合分析假酸浆种子对重金属Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)的耐性较强,在土壤重金属污染治理中具有较大的应用潜力.     

冻融对固化重金属污染土强度特性的影响

通过室内试验模拟现场回填土受到的冻融循环作用,对冻融条件下水泥固化重金属Pb、Cu及Zn污染土的强度特性进行研究,并通过对比分析讨论了冻融循环、重金属掺量、重金属种类等因素对水泥固化重金属污染土的无侧限抗压强度影响。结果表明:冻融循环会降低水泥固化重金属污染土的强度,且随着冻融循环次数的增多及水泥掺量的减少,固化土的强度显著降低。此外,不同重金属离子对冻融条件下固化土强度影响不同,Pb~(2+)影响较小,Cu~(2+)次之,Zn~(2+)对水化反应阻碍最为显著。     

吸附剂浓度效应下高岭土对Cu~(2+)的吸附特性

选取重金属Cu~(2+)为吸附质,土壤中典型的黏土矿物高岭土为吸附剂,研究了吸附剂浓度效应对重金属Cu~(2+)在高岭土上吸附特性的影响,通过平衡吸附试验对几种经典等温吸附模型以及吸附剂浓度效应模型进行了验证.试验结果表明,吸附等温线以及平衡吸附量qe随着吸附剂浓度CS的增大而降低;在三种经典的等温吸附模型中,Freundlich模型最适于描述重金属Cu~(2+)在高岭土上的吸附规律,但仍无法解释吸附剂浓度效应;高岭土吸附Cu~(2+)以物理吸附为主,反应极易进行且几乎不具有可逆性;在三种吸附剂浓度效应模型中,幂函数模型的拟合效果较为理想.     

火焰原子吸收法间接测定硅酸盐材料中的铝

本文根据Al~(3+)与Cu—EDTA及PAN的定量交换反应(Cu~(2+)—EDTA+Al~(3+)+PAN■Cu~(2+)—PAN+Al~(3+)—EDTA以氯仿为萃取剂,分离出Cu~(2+)—PAN络合物。然后采用空气——乙炔火焰测定水相中剩余的Cu~(2+),从而间接测定铝的含量。     

有机质对河流沉积物吸附重金属的影响研究

研究了去除有机质前后河流沉积物(CK、QC)对重金属Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附行为影响.结果表明,沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量均随着加入重金属浓度的增加而增加;去除有机质后,河流沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的理论最大吸附量较原河流沉积物理论最大吸附量分别降低了36.60%、16.58%和25.52%;沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附过程适用Langmuir方程和Freundlich方程描述(P0.001);有机质的去除,可导致沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附率下降;伪二级动力学方程可适合用来描述Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)在沉积物上的吸附过程(P0.01),表明以化学吸附为主.原沉积物CK对重金属离子的吸附能力为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),去除有机质后沉积物对重金属的吸附能力降低.     

多组分重金属复合体系在高岭土中的吸附差异

重金属环境污染问题日趋严重。针对利用黏土矿物高岭土治理多组分重金属环境污染的问题,本文研究了三种重金属离子镉(Cd~(2+))、铅(Pb~(2+))和铜(Cu~(2+))在土壤中广泛存在的高岭土于不同理化条件下(包括吸附时间、pH值、离子强度、重金属离子初始浓度)的吸附行为特性,以及两相与三相多组分重金属之间的竞争吸附行为。研究结果表明:在恒温条件下吸附达平衡后,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附率均大于70%;当反应体系pH7.0时,高岭土对这三种离子的吸附率可达90%以上;而当离子强度大于0.05 mol/L时,吸附率降低近一半。在复合体系中,不同重金属离子在高岭土表面的竞争吸附作用使高岭土对各重金属离子的吸附量小于单一组分,其中,高岭土对三种重金属离子的吸附能力大小为Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。研究结果表明,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)都具有良好的吸附能力,其吸附量受pH值、离子强度和竞争吸附作用的影响较大。     

郴州柿竹园某尾矿区不同层次的土壤重金属含量及优势植物富集特征

采用火焰原子吸收分光光度法、富集系数法及转移系数法等方法测定了郴州市柿竹园矿区不同土层中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的含量以及分析优势植物富集特征,结果表明:不同层次同种重金属的条件下,Zn~(2+)和Cd~(2+)的土壤样本平均含量在4层中的第1层最高,分别达到358.40和907.13 mg/kg;Cu和Pb的样本平均含量为第4层最高,分别达到358.40和907.13 mg/kg;大多优势植物符合超富集植物的部分特征也符合规避型植物的部分特征。该矿区的污染状况较为严重,应按照每一层不同的污染情况及时建立保护及修复措施以减轻环境的污染。     

赤泥-粉煤灰-石灰协同固化Cu~(2+)污染高岭土的力学及电化学特性研究

重金属污染场地的修复一直是一个难题。为高效、便捷、低成本的修复重金属污染场地,运用固废、赤泥和粉煤灰作为固化剂,修复Cu~(2+)污染高岭土,并对修复后的固化体进行电化学阻抗谱测试、无侧限抗压强度检测以及浸出毒性测试。试验结果表明:当赤泥与粉煤灰的配比(质量比)为7∶3时,污染土中Cu~(2+)的固化效果最佳,且各项测试指标均达到了国家标准。该方法减少了固化成本且符合固废再利用的原则,适用于重金属污染场地的修复。同时本研究证明了电化学阻抗谱技术是评价Cu~(2+)固化效果的一种便捷、准确、无损的手段。     

中华山蓼对重金属Cu胁迫的生理响应

筛选对重金属具有耐受或者富集能力的植物类群对于矿区的生态恢复具有重要的指导意义.利用不同浓度的Cu~(2+)并结合不同处理时间,通过土培试验研究了采自矿区(东川)和非矿区(丽江)的中华山蓼(Oxyria sinensis)对重金属Cu胁迫的生理响应.结果表明:叶中超氧化物歧化酶含量显著高于根,处理一个月的植株的过氧化物酶含量显著高于处理两个月的植株,根和茎的过氧化物酶含量显著高于叶.根和茎的蛋白质含量显著高于叶,但丙二醛含量不存在显著性差异.此外,处理一个月植株的游离脯氨酸、叶绿素和Cu~(2+)含量均显著高于处理两个月的植株,而来自东川的植株的叶绿素含量显著高于来自丽江的植株,经过Cu~(2+)胁迫的样本体内的Cu~(2+)含量显著高于对照组.结果表明,中华山蓼对Cu胁迫具有一定的耐受性,且来自东川矿区的植株耐受性强于来自丽江非矿区的植株;抗氧化系统中的超氧化物歧化酶和过氧化物酶在实验结果中均出现显著变化,说明这两种酶在提高中华山蓼对重金属Cu的耐受能力方面具有重要的作用.     

铁细菌A生物修复铅铜污染土壤

为改善生物修复重金属污染土壤的方法,利用铁细菌A代谢作用形成的铁基络合物对Pb~(2+)、Cu~(2+)污染土进行生物修复。采用不同灌浆方式研究修复效果;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等方法对铁基络合物的组成和结构进行分析与表征,分析重金属的沉积机理。结果表明:1次生物灌浆后有效态Pb~(2+)、Cu~(2+)含量分别减少64.6%~70.4%和47.6%~49.2%,2次灌浆后分别减少75.1%~85.5%和73.3%~78.9%;微区分析显示,铁基络合物晶形较差,但含有具有优异絮凝效能、较大比表面积的施氏矿物及碱式磷酸铁等物质。铁基络合物通过吸附和共沉作用实现了对污染环境中重金属的固定。     

Cu~(2+)对微生物燃料电池产电性能的影响及其迁移转化过程

探讨了微生物燃料电池阳极中Cu~(2+)对其产电性能的影响以及Cu~(2+)的迁移转化过程。微生物燃料电池的阳极中加入质量浓度为5.54~88.64mg/L的Cu~(2+),使其最大功率密度增加到536.6mW/m2,此时Cu~(2+)去除率大于95%。大部分的Cu~(2+)(89.24%)被生物膜吸附或还原,6.15%的Cu~(2+)沉积在阳极室底部,3.12%的Cu~(2+)附着在石墨阳极表面,只有极少量Cu~(2+)(小于0.1%)迁移到了阴极,Cu~(2+)对微生物燃料电池的最低致毒质量浓度为22.16 mg/L。通过SEMEDS和XPS分析得出大部分Cu~(2+)(63.56%)在微生物燃料电池的生物膜表面被还原为Cu~+和Cu~0。这一发现将为去除和回收有机废水中的重金属提供新的思路。     

NaOH改性珍珠岩对重金属离子的吸附研究

以珍珠岩为吸附剂,经NaOH溶液改性后,进行Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附实验,研究吸附剂碱改性对重金属离子的吸附性能.结果表明,碱改性后珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附去除率明显高于未改性的珍珠岩.在重金属离子溶液初始质量浓度为100 mg/L时,改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为54.15%,96.34%和48.69%;未改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为18.41%、29.31%和15.98%.碱改性吸附剂对3种重金属离子的吸附,以对Cu~(2+)的去除最佳,吸附去除容量大小为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+).     

基于光谱参数和Cu2+吸收机理的玉米叶片铜污染预测研究

依据多个浓度梯度下Cu~(2+)胁迫的玉米盆栽实验,通过采用多种光谱特征参数、红边位置(REP)、红边一阶微分包围面积(FAR)和归一化植被指数(NDVI)等光谱参量;以及另五种植被指数(红边归一化植被指数NDVI_(705),改进红边比值植被指数mSR_(705),改进红边归一化植被指数mNDVI_(705),光化学植被指数PRI和结构不敏感色素指数SIPI);并结合Cu~(2+)的光谱吸收机理,同时基于玉米叶片的反射光谱和Cu~(2+)含量实验室实测数据,开展了玉米叶片光谱参数及植被指数与铜污染程度预测的相关性分析研究。实验结果表明:本文提到的大部分光谱参数及植被指数与叶片中Cu~(2+)含量具有一定的相关性;随着Cu~(2+)浓度增加,盆栽玉米在低于200μg/g浓度时仍可正常生长;而在高于浓度为200μg/g后生长受到抑制。玉米受Cu~(2+)污染时,在Cu~(2+)特征吸收峰810 nm处反射率有下降趋势,与无Cu~(2+)污染时反射率上升的趋势相反,说明Cu~(2+)光谱吸收机理可以用来区分和预测玉米是否受到Cu~(2+)污染。     

Cu2+在高岭土土柱中运移时的吸附特性研究

通过土柱实验对比,研究了Cu~(2+)在高岭土中单一离子运移、两种离子同时运移、两种离子顺序运移时Cu~(2+)的吸附特性,并与Batch试验的结果进行对比分析,结果表明,在初始浓度、pH相同的条件下,各土柱深度土样对Cu~(2+)的吸附量均比Batch试验小;运移试验中Cu~(2+)的单层饱和吸附量Q会随着土层深度的增大而逐渐减小;竞争运移会使高岭土对Cu~(2+)的吸附量减少;先用Pb2+后用Cu~(2+)进行顺序运移时,Cu~(2+)的吸附量显著减少,顺序运移同时运移单一离子运移.综合分析不同情况下运移时的Cu~(2+)在高岭土中吸附特性.     

铜对草鱼生长及肾脏中免疫相关基因表达的影响

为了探讨水体重金属铜对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的生长和免疫的毒性作用,分别将草鱼在不同质量浓度的Cu~(2+)溶液中暴露30、60和90 d,检测了草鱼的均重和增重率的变化,以及草鱼肾脏中6种免疫相关基因表达的变化.结果表明:与对照组相比,各质量浓度Cu~(2+)暴露均使草鱼在30、60和90 d后的均体质和增体质率下降;0.40和0.60 mg·L~(-1)质量浓度Cu~(2+)暴露60和90 d后,IL-1β,CCL4和TNF-α基因在草鱼肾脏中的表达量均极显著升高(P0.01),而IFN-γ和IgM基因在草鱼肾脏中的表达量均显著或极显著下降(P0.05或P0.01);Cu~(2+)暴露30、60和90 d后,草鱼肾脏中MT基因表达量均随着Cu~(2+)质量浓度的增加先升高后下降,在Cu~(2+)质量浓度为0.10 mg/L时达到最大值.综上,高质量浓度和长时间的Cu~(2+)暴露阻碍了草鱼的生长,引起了草鱼肾脏细胞的炎症反应,降低了草鱼的免疫功能.