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苯多羧酸分子标志物揭示不同来源有机质稠环芳香碳组成与性质

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环境化学 2024年

作者：李宇轩谭智诚李炎梁妮周丹丹李芳芳昆明理工大学环境科学与工程学院云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明理工大学土壤环境与生态安全云南省创新团队

苯多羧酸（Benzene polycarboxylic acids,BPCAs）分子标志物技术作为表征土壤中缩合芳香碳含量及结构特征的重要技术手段被广为应用，然而，关于BPCAs是否仅产生于热源性缩合芳香碳仍然不够明确.本研究分别用超纯水和氢氟酸对微生物来... 详细信息

苯多羧酸（Benzene polycarboxylic acids,BPCAs）分子标志物技术作为表征土壤中缩合芳香碳含量及结构特征的重要技术手段被广为应用，然而，关于BPCAs是否仅产生于热源性缩合芳香碳仍然不够明确.本研究分别用超纯水和氢氟酸对微生物来源的市政活性污泥及植物来源的滇池泥炭土进行处理，并收集处理过程中的上清液，结合BPCAs分子生物标志物技术、元素分析、同位素质谱及傅里叶变换红外光谱对以上样品进行表征.结果表明，活性污泥相比于泥炭土有着更高比例的δ13C组分，这与微生物在碳循环过程中倾向于对δ13C的富集是一致的.尽管活性污泥中检测到BPCAs，但其含量仅为泥炭土BPCAs的2%—3%.此外，活性污泥中苯六羧酸/苯多羧酸（B6CA/BPCA）的比值低于泥炭土，并主要以苯三羧酸（B3CAs）和苯四羧酸（B4CAs）为主，表明活性污泥中微生物能产生少量的低缩合芳香碳.在氢氟酸处理后，泥炭土和活性污泥中的BPCAs含量变化不大，且处理过程中收集的上清液BPCAs含量极低，比固体样品低2—3个数量级，这表明缩合芳香碳在氢氟酸处理过程中损失非常少，并且缩合芳香碳与活性矿物相互作用不强.在酸处理后，活性污泥B6CA/BPCAs的比值有所增大，而泥炭土的该比值变化不大，说明高缩合芳香碳稳定性更强，受活性矿物影响更小.本研究证明微生物来源的有机质能够产生少量的缩合芳香碳，且缩合度相对较低.此外，缩合芳香碳在环境中的稳定性与自身缩合度有关，缩合度越高，保存时间可能越长.

关键词：土壤有机质炭黑苯多羧酸(BPCAs)分子标志物法氢氟酸处理稳定碳同位素

汞对低气压条件下污水处理系统脱氮性能的影响研究

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化工学报 2024年第5期75卷 2036-2046页

作者：高磊戴闻杨忠莲李淑萍闫刚印孙琪陆勇泽朱光灿东南大学能源与环境学院江苏南京210096 西藏自治区水质安全与水环境健康重点实验室陕西咸阳712082 西藏民族大学信息工程学院陕西咸阳712082 西藏水污染控制与生态修复国家民委重点实验室陕西咸阳712082

汞(Hg)在低气压地区污水处理系统中的存在可能会降低污水处理效率。在实验室规模下以SBR为例,通过研究Hg对低气压条件下污水处理系统的影响发现,Hg显著降低了氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除率,尤其是高浓度Hg的影响更显著,NH_(4)^(+)-N去除率... 详细信息

汞(Hg)在低气压地区污水处理系统中的存在可能会降低污水处理效率。在实验室规模下以SBR为例,通过研究Hg对低气压条件下污水处理系统的影响发现,Hg显著降低了氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除率,尤其是高浓度Hg的影响更显著,NH_(4)^(+)-N去除率从89.73%下降至38.71%。Hg对SBR周期内的氮转化过程产生了负面影响,当进水Hg浓度为250μg/L时,活性污泥氨氧化速率(SAOR)和亚硝酸盐还原速率(SNIR)分别下降96.74%和96.91%,与之相关的功能酶活性分别降低100.00%和97.87%。此外,Hg改变了活性污泥的形态和结构,导致污泥整体结构的瓦解和表面特征的变化,同时对EPS的生成产生抑制作用,特别是蛋白质含量受到影响。在微生物群落方面,Hg的加入使活性污泥群落结构发生了显著变化,尤其是和硝化过程相关的功能菌属Nitrosomonas和Nitrospira。因此,低气压条件下需对污水处理系统中Hg存在带来的影响给予关注。

关键词：汞低气压废水环境微生物群落生物过程

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基于ArcGIS土壤重金属迁移模型研究进展

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有色金属（冶炼部分） 2024年第4期 13-21,40页

作者：王明明贺秋华肖粤李星钟甜甜刘陈滑熠龙南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 衡阳市土壤污染控制与修复重点实验室湖南衡阳421001

工业生产活动的增加造成了土壤和地下水中的重金属污染不断加剧。由于重金属在土壤中滞留时间长、迁移性差,且难以生物降解,导致土壤中重金属元素含量超标。土壤重金属迁移规律复杂,治理难度大,修复费用高,研究土壤重金属迁移模型,以可... 详细信息

工业生产活动的增加造成了土壤和地下水中的重金属污染不断加剧。由于重金属在土壤中滞留时间长、迁移性差,且难以生物降解,导致土壤中重金属元素含量超标。土壤重金属迁移规律复杂,治理难度大,修复费用高,研究土壤重金属迁移模型,以可视化形式精准判定污染区域,可以为科学污染防治和土壤资源保护提供依据。全面阐述土壤重金属迁移扩散模型的研究进展,探讨基于ArcGIS二次开发的相关研究,包括土壤污染风险评估、修复及重金属迁移等。同时,分析现有研究不足之处,展望未来土壤重金属迁移模型的发展趋势。

关键词：土壤重金属污染 ArcGIS 迁移扩散模型模型应用

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土壤中多环芳烃衍生物污染特征及迁移转化

中国环境科学 2024年第3期44卷 1562-1574页

作者：程鹏飞王泽铭赵旭强高彦征江苏大学环境健康与生态安全研究院环境与安全工程学院江苏镇江212013 南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095 广东省科学院生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650

本文综述了氯代多环芳烃(ClPAHs)和硝基多环芳烃(NPAHs)在不同区域和不同利用类型土壤中的污染水平和赋存形态,采用EPISuite软件和密度泛函理论计算获得了ClPAHs和NPAHs的极性、土壤吸附系数、快速生物降解性、轨道能级等性质,并分析了... 详细信息

本文综述了氯代多环芳烃(ClPAHs)和硝基多环芳烃(NPAHs)在不同区域和不同利用类型土壤中的污染水平和赋存形态,采用EPISuite软件和密度泛函理论计算获得了ClPAHs和NPAHs的极性、土壤吸附系数、快速生物降解性、轨道能级等性质,并分析了取代基种类、数量以及位置对PAHs衍生物性质和环境归趋的影响.重点总结了ClPAHs和NPAHs在土壤中的吸附-解吸、光降解、氧化还原、生物降解等迁移转化行为.最后,基于现有研究现状,希望未来能够优化检测方法、建立土壤污染数据库、丰富迁移转化数据和机理,为土壤PAHs污染特征和迁移转化研究提供更准确、全面信息.

关键词：氯代多环芳烃硝基多环芳烃土壤污染特征迁移转化

沉积物中硫循环关键过程及其与重金属/磷耦合关系研究进展

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环境科学学报 2024年第1期44卷 1-14页

作者：唐文忠许清峰张洪张美一赵建伟中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 华中农业大学国家环境保护土壤健康诊断与绿色修复重点实验室生态与环境工程研究室武汉430070

沉积物是流域物质循环的储蓄库,而硫是控制沉积物氧化还原体系及其污染物迁移转化的重要因子,故系统梳理和总结沉积物中硫循环对于沉积物内源污染过程的认知和控制具有重要意义.本文首先阐述沉积物中硫赋存形态及其分析方法,综述了沉积... 详细信息

沉积物是流域物质循环的储蓄库,而硫是控制沉积物氧化还原体系及其污染物迁移转化的重要因子,故系统梳理和总结沉积物中硫循环对于沉积物内源污染过程的认知和控制具有重要意义.本文首先阐述沉积物中硫赋存形态及其分析方法,综述了沉积物中硫循环关键过程,着重介绍了沉积物中微生物驱动的硫氧化过程和硫还原过程,以及硫循环的关键地球化学过程;其次,深入论述沉积物中硫-重金属-磷耦合循环过程,解析了硫循环对沉积物中重金属和磷迁移转化的影响,以及其可能引起的水生态环境效应;最后,系统归纳沉积物中硫循环在水体污染治理方面的一些应用,并从方法学构建、机理认识、技术研发等方面对未来沉积物中硫循环的研究方向进行了展望.

关键词：沉积物硫循环赋存形态迁移转化水污染

磁性生物炭合成及其对重金属吸附机制的研究进展

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 11-18页

作者：周丹丹陶欢杨万鑫刘洋马芷萱贺环昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明650500

磁性生物炭(Magnetic biochar,MBC)因其磁分离能力和广阔应用前景而受到研究者广泛关注。MBC中碳基结构特征(如形貌、比表面积、官能团等)和铁氧化物形态及分布受多因素影响,如原料来源、热解温度、合成方法等。然而,MBC特性与合成条件... 详细信息

磁性生物炭(Magnetic biochar,MBC)因其磁分离能力和广阔应用前景而受到研究者广泛关注。MBC中碳基结构特征(如形貌、比表面积、官能团等)和铁氧化物形态及分布受多因素影响,如原料来源、热解温度、合成方法等。然而,MBC特性与合成条件的关联性以及MBC对重金属的吸附机制有待进一步研究。本文通过阐述合成条件对MBC特性的影响及其吸附重金属机制,提出关于未来MBC吸附重金属研究的一些科学问题,这将为认识MBC的环境效应提供重要的基础信息。

关键词：磁性生物炭合成条件铁氧化物重金属吸附

ZIF-62(Co)玻璃催化活化过一硫酸盐降解水中微污染物

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 118-125页

作者：李可欣王茀学张紫晨刘正星马宇辉王崇臣王鹏北京建筑大学环境与能源工程学院建筑结构与环境修复功能材料北京重点实验室北京100044 中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室北京100049

近年来,在水处理领域中,利用高级氧化技术去除水中有机污染物引起了研究者的广泛关注.双氧水、过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)等氧化剂可以被含Fe,Mn,Cu和Co等过渡金属的催化剂活化,并通过产生的活性氧物质、高价金属或直接电子转移... 详细信息

近年来,在水处理领域中,利用高级氧化技术去除水中有机污染物引起了研究者的广泛关注.双氧水、过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)等氧化剂可以被含Fe,Mn,Cu和Co等过渡金属的催化剂活化,并通过产生的活性氧物质、高价金属或直接电子转移等途径实现污染物高效降解.其中,Co被认为是活化过硫酸盐最有效的物种之一.粉体ZIF-67和ZIF-9等Co基金属有机框架(Co-MOFs)在水体污染物去除方面得到了广泛关注,但面临稳定性差及回收困难等问题.经熔融-淬火工艺所制备的无定形MOF玻璃颗粒克服了粉体材料难以回收再利用的缺点,同时保持了其中催化位点的高活性.本文利用MOF玻璃作为非均相催化剂实现高级氧化降解水体微污染物,研究了其催化活化性能及反应机理.本文采用熔融-淬火方式将ZIF-62(Co)晶体转化成ZIF-62(Co)玻璃(ag-ZIF-62(Co)),并研究了ag-ZIF-62(Co)活化PMS降解磺胺甲恶唑(SMX)等微污染物的性能.粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,熔融-淬火过程使结构有序的ZIF-62(Co)晶体变成无定形的玻璃态ag-ZIF-62(Co),但并未破坏其中的有机配体和Co-N键.ag-ZIF-62(Co)可以在较宽的溶液pH范围(3.0-9.0)内高效催化活化PMS降解SMX等污染物.由于ag-ZIF-62(Co)玻璃活化PMS产生的SO_(4^(•-))自由基有可能被溶液中碳酸氢根消耗,所以溶液中的碳酸氢根浓度越高,SMX的降解效率越差.水中的氯离子会诱导产生HClO,从而提高ag-ZIF-62(Co)活化PMS降解SMX的效率.其他阴离子(如硝酸根、硫酸根与磷酸二氢根等)对ag-ZIF-62(Co)活化PMS降解SMX的效率无明显抑制或促进作用.利用自来水配制模拟含SMX废水,研究其中存在的多重阴离子和阳离子对ag-ZIF-62(Co)活化PMS降解SMX性能的影响.结果表明,ag-ZIF-62(Co)在30 min内对低浓度(1.0 mg/L)和高浓度(5.0 mg/L)SMX的降解效率均保持较高的水平.捕捉实验、电子自旋共振和自由基定量等实验证明了硫酸根自由基与单线态氧是降解SMX的主要活性物种.结合电喷雾质谱结果提出了SMX的降解路径,并评估了中间产物的毒性.利用XPS分析了ag-ZIF-62(Co)反应前后Co的价态变化,并结合其他实验结果阐明了硫酸根自由基与单线态氧的产生路径.为探究ag-ZIF-62(Co)在实际应用中的潜在价值,搭建了固定床反应器并填充ag-ZIF-62(Co).结果表明,ag-ZIF-62(Co)在反应器中能连续120 h活化PMS并高效降解SMX.此外,ag-ZIF-62(Co)还可以高效降解多种微污染物(如阿特拉津、双酚A、磷酸氯喹、氧氟沙星和罗丹明B等).ag-ZIF-62(Co)玻璃在水体系中活化PMS时,Co离子溶出低于GB 25467-20标准要求,有效地避免了Co离子带来的环境压力.综上所述,本文报道了ag-ZIF-62(Co)活化PMS降解水中SMX的性能,分析了不同因素对SMX降解效率的影响,并探究了活化PMS降解SMX的机理.通过搭建了固定床反应器,实现了对SMX的长时间高效降解,显示了ag-ZIF-62(Co)在AOPs中的应用潜力.本研究不仅为MOF玻璃在环境污染控制中的应用提供了新思路,也为后续MOF玻璃作为催化剂在环境催化领域的发展提供参考.

关键词： MOF玻璃磺胺甲恶唑降解高级氧化过程降解机理固定床反应器

结合生态网络解析白洋淀浮游生物生态位和种间联结性特征

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环境科学 2024年第9期45卷 5298-5307页

作者：霍笑康王永刚周灵同王书航姜霞陈珂王鹏飞中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012 兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 青海省生态环境监测中心西宁810002

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Le... 详细信息

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Levins公式和Petraitis指数评估了浮游生物优势种的生态位宽度和生态位重叠度,通过卡方检验和种间联结性系数判断总体和优势种种间联结度.结果表明,浮游生物在整个淀区的生态位宽度较窄.浮游动物以轮虫为主,浮游植物主要是硅藻门、蓝藻门和绿藻门.浮游生物的群落变化具有明显的季节性特征.与夏秋季相比,春季浮游生物种类较少,种间联通度较低.夏季浮游动物优势种重叠度高,种间竞争加剧,而浮游植物的种间重叠在3个季节均处于较低水平.夏秋季节浮游植物各优势种种间的联结性均呈显著正联结关系(W>χ20.05),群落结构稳定.浮游动物和浮游植物的跨域生态网络在秋季表现出较高的负相关性比例,尤其在浮游动物的桡足类和枝角类与浮游植物的绿藻门和蓝藻门之间.白洋淀浮游生物的物种丰富,季节性差异明显,优势种以窄生态位为主,浮游生物群落总体处于较稳定的状态,桡足类和枝角类与绿藻和蓝藻之间存在较强的捕食关系.

关键词：白洋淀浮游生物生态网络生态位种间联结

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不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1250-1259页

作者：陈诗奇刘杰蒋旭升韩庆坤王路洋桂林理工大学环境污染控制理论与技术广西重点实验室广西桂林541004

为了优化李氏禾(Leersia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态... 详细信息

为了优化李氏禾(Leersia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍(P土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。

关键词：氮肥形态铬污染李氏禾根系特征修复效率