生物炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的单一及竞争吸附研究

分别以玉米秸秆、牛粪为原料,在500oC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC),分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu~(2+),Pb~(2+),Ni~(2+)和Cd~(2+))的单一吸附效果,并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验,探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示,两种生物质原料具有不同的元素组成,BC具有较大的比表面积,DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中,BC对金属的吸附动力学过程具有相似性,而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合,吸附容量的顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Ni~(2+)。通过金属之间的竞争吸附实验,发现在生物炭上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Ni~(2+)和Cd~(2+)竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。     

硒对不同重金属胁迫处理的小麦幼苗生理特征的影响

近年研究表明,Se~(4+)对土壤重金属污染具有缓解作用.作者研究增施不同质量浓度Se~(4+)对经过Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)胁迫的小麦(蜀麦969和川农16)幼苗的生长、根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及丙二醛(MDA)等指标的影响.结果表明,当加入ρ(Se~(4+))=5 mg·L~(-1)时,受Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)胁迫后小麦幼苗的根长、苗高、根系活力和CAT含量能够得到有效恢复,SOD活性和MDA含量下降.但加入ρ(Se~(4+))=15 mg·L~(-1)时,Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)对小麦幼苗胁迫增强,且不同小麦品种间表现不一致,具有品种差异性.可见对于施用一定浓度的Se~(4+)可以缓解重金属对小麦幼苗的危害,但需要根据实验确定不同品种合适的施用量.这项研究结果进一步证实了适宜ρ(Se~(4+))对缓解重金属污染具有重要作用,为小麦种植过程中缓解重金属污染提供理论依据.     

玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能

利用玉米秸秆制备生物炭,进行吸附重金属Cd~(2+)和Pb~(2+)试验,分析生物炭吸附重金属的吸附量及吸附效率.试验结果表明:Cd~(2+)的最优吸附条件是pH为5,120 min吸附平衡.Pb~(2+)的最优吸附条件是pH为1,60 min吸附平衡;生物炭对养殖废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)具有较好的吸附效果,吸附去除率分别为85%和98%,生物炭对Pb~(2+)的吸附效果明显优于Cd~(2+);Cd~(2+)和Pb~(2+)在秸秆生物炭表面上的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型.     

重金属污染对花生和大豆种子萌发和幼苗生长的影响

为了探究油料作物花生(Arachis hypogaea)和大豆(Glycine max)在重金属铅(Pb~(2+))、镉(Cd~(2+))、铜(Cu~(2+))和铬(Cr~(6+))污染耕地综合利用上的可能性,采用水培试验研究了不同浓度重金属Pb~(2+)(0、5、10、20、50 mg·L~(-1)和80 mg·L~(-1))、Cd~(2+)(0、0.5、1、5、10 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1))、Cr~(6+)(0、3、5、8、12 mg·L~(-1)和14 mg·L~(-1))和Cu~(2+)(0、50、100、150、300 mg·L~(-1)和600 mg·L~(-1))对花生和大豆种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:在试验浓度范围内,大豆种子的萌发率显著高于花生种子(P0.05),当Cd~(2+)≤10 mg·L~(-1)、Cu~(2+)为150 mg·L~(-1)或Cr~(6+)为14 mg·L~(-1)时,大豆的根长和芽长抑制率均显著高于花生(P0.05),说明这几类重金属污染土壤更适合种植花生.而在试验浓度范围内,当Pb~(2+)≥50 mg·L~(-1)、Cu~(2+)为600 mg·L~(-1)或Cr~(6+)为5 mg·L~(-1)时,花生的根长和芽长抑制率均显著高于大豆(P0.05),说明这几类重金属污染土壤更适合种植大豆.     

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.     

胶质芽孢杆菌对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸特征

采用微生物絮凝方法高效净化重金属废水并回收重金属离子以便循环利用的研究正受到业界的广泛关注.本文研究胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)K02菌株制得的微生物吸附剂对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸作用.采用原子吸收法测定不同处理条件下各重金属离子的浓度,发现该吸附剂对单一金属离子的吸附可在2 h内达到平衡,10 min即可达到吸附平衡时吸附量的60%;对5种金属离子的吸附率均随吸附剂用量增加而呈现不同程度的升高趋势;对Zn~(2+)的吸附率在p H值4~7的范围内均较高,但对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附率受酸性影响较大;设置的起始离子浓度会显著影响吸附率.在对混合金属离子的吸附中,该吸附剂能同时吸附上述5种金属离子,并显示出对Pb~(2+)较强的选择性,吸附率能达到90%以上.采用草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和硝酸钠对吸附后的吸附剂进行解吸,发现草酸对Cu~(2+)解吸效果最好,解吸率能达到42.238%;EDTA-2Na对Pb~(2+)解吸率能达到64%以上.试验结果为该菌在处理重金属污染废水中的实际应用提供了基础资料.     

Pb~(2+)胁迫下生物炭对玉米种子萌发和幼苗早期生长的影响

为了探究重金属胁迫下生物炭对玉米幼苗生长的影响,通过水培盆栽玉米幼苗,在无Pb~(2+)和含Pb~(2+)对照下研究了不同裂解温度制备的生物炭对玉米幼苗生长的影响。结果表明:生物炭滤出液对玉米种子的萌发影响不显著,WS300(300℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了27%,WS500(500℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了35%。在Pb~(2+)胁迫下,不同裂解温度生物炭对培养液中的Pb~(2+)去除率达到了25%～30%,其中PWS300(含Pb~(2+)的300℃生物炭)促进玉米幼苗茎长增加了25%、干物质量增加了30%。可见,生物炭在Pb~(2+)胁迫下对玉米幼苗生长的促进作用有虽所减弱,但依然能明显促进玉米幼苗的早期生长。     

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+).     

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。     

香樟、君迁子实生苗对土壤Cd~(2+)污染的修复潜力研究

以香樟、君迁子一年生实生苗为材料,田间盆栽于含不同质量比Cd~(2+)的土壤中,胁迫处理后,有关生理指标10d测一次,共测5次,120d后测定生长指标及各器官对Cd~(2+)富集量,采用主成分分析和隶属函数法综合评价幼苗对土壤Cd~(2+)胁迫的耐受性以及对土壤Cd~(2+)污染的修复潜能.结果表明:2个树种耐Cd~(2+)性状表现和生理响应不尽相同.据综合得分值,2个树种耐Cd~(2+)性从大到小排序为:香樟(0.711),君迁子(0.396);2个树种所有处理组对Cd~(2+)的积累量从大到小排序均表现为:根,茎,叶,且各器官的富集量随着处理质量比的升高而增大;综合富集系数和转移系数平均值,2个树种地上部对Cd~(2+)富集和转移能力表现从大到小排序为:香樟(0.765,0.844),君迁子(0.357,0.237).香樟在修复Cd~(2+)污染严重土壤具有一定应用潜力,君迁子对土壤Cd~(2+)污染较为敏感,可作为土壤Cd~(2+)污染指示植物.     

膨化改性稻壳对核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)离子的吸附特性

研究了新型吸附剂膨化改性稻壳对放射性废水中的核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)的吸附特性,考察了pH值、吸附剂用量、温度、时间和初始浓度等影响吸附的因素,分析了吸附过程中各种离子在溶液中的反应动力学、热力学参数及等温吸附规律。通过实验证明稻壳经膨化改性后对核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)吸附效果明显,当pH值分别为3,5,5,吸附时间为40 min时,溶液中U~(6+),Cu~(2+),Pb~(2+)的去除率分别可达到89.10%,86.84%,96.58%;通过吸附理论拟合研究证明膨化改性稻壳对Cu~(2+),Pb~(2+)的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附模型理论,对U~(6+)的吸附行为符合Freundlich等温多分子层吸附模型理论。     

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.     

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。     

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。     

Cu~(2+)、Pb~(2+)在高岭土中的顺序竞争吸附动力学

以吸附动力学实验为基础,结合动力学模型对典型的重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)在高岭土中的顺序竞争吸附动力学特性进行了深入研究,重点考察了离子的初始浓度、两种重金属离子进入土壤的先后顺序及时间节点对吸附过程和结果的影响。结果表明:高岭土中存在两种类型的吸附位点;高岭土对同时竞争时两种重金属的吸附总量大于顺序竞争时的吸附总量,且进入高岭土的时间点对吸附结果也有很大的影响;此外伪一级动力学方程仅适用于反应的初始阶段,而伪二级动力学方程则可以较好地拟合整个竞争吸附过程;竞争性强的Pb~(2+)的分配系数与吸附反应时间不能够呈现出良好的LOGISTIC曲线关系。     

“微超酸”改性硅藻土对Pb~(2+),Cu~(2+),Cd~(2+)的吸附性能研究

以天然硅藻土为原料,通过微波、超声、酸化制备得到"微超酸"改性硅藻土.探讨了该改性硅藻土对水溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)3种重金属离子的吸附效果及影响因素.实验结果表明,在一定范围内,提高溶液pH值、延长吸附时间、升高吸附温度、增加吸附剂的用量均可提高3种金属离子的吸附去除效果;"微超酸"改性硅藻土对3种金属离子的等温吸附符合Langmuir方程.     

电位溶出分析法同时测定葡萄糖和琼脂中的铅、镉、铜(简报)

目前,国内对食品中的重金属元素普遍使用光度法和AAS法测定。前者操作繁杂,后者仪器昂贵。采用由D.Jagner建立的电位溶出分析法,对葡萄糖和琼脂中的pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)进行连续测定。结果表明,灵敏度和准确度与AAS法、分光光度法近似。     

萘降解菌的分离鉴定及在污染土壤生物修复中的应用

从大庆油田的土壤中筛选出了一株高效萘降解菌株DQ-1,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌接种到以3 g/L萘为唯一碳源的无机盐培养基中,30℃培养4 d,其降解率达到98.6%.研究了Cu~(~(2+))、Cr~(6+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)对菌株DQ-1生长的抑制情况,生长抑制效应由强到弱的顺序为Zn~(2+)Cr~(6+)Cu~(2+)Fe~(3+)Pb~(2+),并利用直读电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES,美国VARIAN公司)测定培养体系中重金属离子的含量,结果表明重金属离子最终吸附在菌株细胞壁上.将DQ-1菌株接种到含有2.5 mg/g萘的灭菌土壤中,经过11d室温培养之后,萘的去除率为97.9%.     

重金属离子Pb~(2+)胁迫对早熟禾品种润草1号生理特性的影响

采用盆栽的方法,研究了不同浓度Pb~(2+)胁迫对早熟禾品种"润草一号"生理活性的影响。通过检测"润草一号"叶片的叶绿素含量、脯氨酸含量和细胞膜透性以及根系活力的变化,我们发现,Pb~(2+)胁迫对"润草一号"叶片的生长影响不明显,较高浓度处理才会引起"润草一号"叶片叶绿素含量、脯氨酸含量和细胞膜透性的降低。但是,较低浓度的Pb~(2+)处理就能够显著地降低"润草一号"根系活力。     

硫对Ⅰ型玉米金属硫蛋白(Zea mays Metallothionein1)结合金属的影响研究

金属硫蛋白是一类富含半胱氨酸的低分子量重金属结合蛋白。文章使用紫外吸收光谱技术分析了S~(2-)存在条件下对Ⅰ型玉米金属硫蛋白(ZmMT1)结合Zn~(2+)/Cd~(2+)等金属离子的影响。结果表明ZmMT1对Zn~(2+)和Cd~(2+)的结合能力在S~(2-)存在时明显增强;同时适当增大S~(2-)浓度可以增强ZmMT1结合Cd~(2+)的能力。此外,通过改变组分添加顺序研究发现Cd~(2+)滴定之前,ZmMT1先与S~(2-)温育才可以使S~(2-)成功地掺入到金属巯基螯合簇中,同时最大程度增强ZmMT1的Cd~(2+)结合能力。研究结果显示,通过额外引入硫离子来增加金属硫蛋白的重金属清除特性可能是植物的经济且非常有效的解毒策略。