河口硅酸盐物理化学过程研究——Ⅳ、河口活性硅转移机理的分析

河水带下较多量的溶解硅酸盐(用“硅钼黄法”测出量称为“活性硅”),在河口处与海水混合过程中,溶解硅酸盐有没有一部分转移到非溶解相?是生物吸收转移为主还是无机化学转移为主?最后转移形成什么物质并归宿到何处?有多大部分重新参加硅的地球化学循环?如何循环?这些过程搞清楚,对研究硅在海洋中的地球化学、河口及近海海底沉积的形成与性质、港湾的淤积与变迁、生物的初级生产力以及河口各种水化学特征(进而涉及到河口各种污染物质的分布转移机理),都会有所帮助.它们一直是近十几年来国际上海洋化学工作者所注意的问题之一,然而直到现在仍然争论不休,没有取得一致见解.     

河口硅酸盐物理化学过程研究——Ⅲ、河口活性硅转移机理的现场验证初步研究—悬浮物中硅、铁和铝的含量分布

在本研究第二篇中,我们通过实验室模拟研究,发现海水中Fe+++或Al+++离子在适当pH条件下生成Fe(OH)₃或Al(OH)₃胶体沉淀后,对活性硅有相当大的吸附能力;同时还通过吸附热计算、淋洗脱附实验和重溶解实验,判断上述吸附并不是一般可逆的离子交换吸附,而比较可能是化学吸附,吸附后基本上不转化为高聚硅酸结构,而比较可能进行结构重排转入内部结构中去.根据这些结果,我们提出一个关于河口活性硅地球化学转移的理论图象:即活性硅主要通过由于pH和盐度提高而生成的铁、铝等元素氢氧化物胶体沉淀的吸附而转移,再进一步转化为比较稳定的铁、铝的硅酸盐化合物形式,沉积到海底.为了进一步验证这个理论图象的现实性,我们再度在九龙江口进行了一些现场取样分析研究,试图通过河口各处海水悬浮物中各化合形式硅、铁、铝的分布变化资料,加以初步归纳总结,并和理论图象相对照.     

河口硅酸盐物理化学过程研究--Ⅴ.河口硅酸盐吸附形成自生矿的模拟实验

在本研究系列的前四篇中,我们就河水中溶解硅酸盐在河口转移机理问题,提出了我们的观点和研究结果,指出河口溶解硅酸盐在一定的水文与地理条件下是有明显转移的,不仅通过生物转移,且包含有相当程度的化学转移,因而,提出了“溶解硅酸盐在河口区水体中有一部分是通过河、海水混合时新生成的Al(OH)₃与Fe(OH)₃等水合氧化物对它的吸附,再逐步经过结构重排转化为不溶性的自生硅酸盐矿物,下沉海底”这一地球化学图象.在测定这一过程的吸附热时,我们又发现在氯化镁溶液介质中吸附热特别高,说明镁离子可能参与了这一化学吸附过程,而成为新自生硅酸盐中的一个主要成分.     

河口硅酸盐物理化学过程研究——Ⅰ.活性硅含量分布变化及其影响因素的初步探讨

河水中所合“活性硅”量(郎用硅钼黄法能测出的硅酸根量,主要是单体和二聚体硅酸离子)较海水高得多;在河口滨海区附近一带,活性硅合量的水平梯度往往很大。究竟河水入海时,其中所合的大部分活性硅经过什么变化?向何处转移?各种物理、化学与生物条件对这种变化的影响如何?这些都是目前国际上一些海洋化学家和海岸地貭学家所注     

氢氧化铝-氢氧化铁复合吸附剂对海水吸铀量的研究

本文研究了制备Al(OH)_3-Fe(OH)_3复合吸附剂的最佳条件,在常温和一定浓度下吸附剂沉淀终点pH值的选择,以及在同样条件下纯Al(OH)_3纯Fe(OH)_3、与Al(OH)_3-Fe(OH)_3复合吸附剂对海水中吸铀量的比较。这种吸附剂的吸铀量已达到459μg/g,接近同样条件(40—60目通海水15天)下,以TiCl_4为原料制得的TiO_2吸附剂的最高吸附量。     

钛胶海水提铀动力学研究Ⅱ——吸附机理的推断

海水提铀机理的研究,已逐渐受到重视,然而,至今研究还不是很深入,观点也各有差别.例如,Keen等[1]认为钛胶从海水中吸附铀是阳离子交换过程,即海水中的铀是UO₂2+离子的形式与钛胶进行交换;尾方升等[2]则倾向于阴离子吸着,即铀是以UO₂(CO₃)₃4-的形式被吸附.我们曾于1973年在海洋局系统的一次会议上提出阳离子给合交换的看法,并在后来的两次专业会议上予以补充发展.张正斌[3]认为是阳离子交换或一价阳离子失水络合.最近崔清晨[4]提出可能是UO₂(OH)₃-的络合吸附.根据几年来的工作,我们仍认为,钛胶从海水中的吸铀机理可能是一种阳离子形式的络合交换过程.     

长江口海域有害重金属转移机理——Ⅱ.粘土矿物对重金属吸附作用的热力学和动力学的实验室模拟研究

关于控制水体中重金属含量的因素,六十年代以来文献陆续有所报导.在海水体系中粘土矿物对重金属的固定作用的研究,较早期的有Chester(1965)的伊利石吸附海水中钴和锌的研究.近五年来又见有Rermers[1]、Murray[2]、Meyers[3]、O'conner[4]、Weijden[5]以及Robin[6]等进一步分别探讨了粘土矿物对重金属吸附作用的影响因素、吸附能力及吸附动力学等问题,其中有的还提出了吸附作用的模式.     

海水中氨基酸对Cu（Ⅱ）在r—MnOOH上吸附的影响

实验测定了海水中氨基酸存在下Ｃｕ（Ⅱ）在ｒ－ＭｎＯＯＨ上吸附的等温线、Ｃｕ（Ⅱ）％－－ｐＨ曲线和Ｃｕ（Ⅱ）％－氨基酸深度曲线。结果表明，较低浓度氨基酸对Ｃｕ（Ⅱ）在ｒ－ＭｎＯＯＨ上吸附没有影响，而较高浓度氨基酸却起抑制作用，这主要是由于海水中Ｃｕ（Ⅱ）－氨基酸络合反应与ｒ－ＭｎＯＯＨ竞争Ｃｕ（Ⅱ）所致。此外，海水中较高浓度氨基酸只使Ｃｕ（Ⅱ）在ｒ－ＭｎＯＯＨ上吸附的表面分级离子交换稳定常数Ｋｉ（ｉ     

城市污水与海水混合过程中有机污染物的转移

以３种不同混合体系模拟研究了城市污水与海水混合过程中有机污染物的转移。在“污水颗粒物－过滤海水”体系中，颗粒态有机物有一定的释放，释放率约在０．０２－０．０４ｄ－１之间。释放过程可用交换平衡动力学模式描述。在“天然海水－过滤污水”和“海水－污水”给 体系中，未发现有机污染和有明显的吸附或释放。在这３种混合体系中均发现化学耗氧量（ＣＯＤ）的降解现象，降解过程符合一级动力学方程，降解速率常数在０．０４     

模拟研究沙海蜇消亡过程中海水pH 变化及对海水酸化的影响

通过室内模拟实验,研究了不同pH、盐度、温度和氮磷比控制条件下沙海蜇(Nemopilema nomurai)消亡过程中水体pH的变化特征及对海水酸化的影响.结果表明,沙海蜇块体分解会造成pH的显著降低,水体出现明显酸化.随着沙海蜇的分解,本底海水组(本底海水+实验用沙海蜇)水体pH呈现先下降,后缓慢回升直至稳定的趋势,并在第2天形成最小值,且水体pH下降0.5～1.3.沙海蜇块体在不同pH、盐度、氮磷比、温度控制条件下分解时,水体pH变化趋势相似,均表现为先下降,达到最小值后再缓慢回升,但不同控制条件下水体pH出现最小值的时间并不一致,从先到后的顺序是温度组(第3天)、pH和盐度组(第4天)及氮磷比组(第5天),这与沙海蜇块体分解速率顺序一致.沙海蜇分解过程中,这4个实验组水体pH下降0.5～1.8,水体发生明显的酸化,这其中海水盐度、pH的变化及温度的降低所导致的沙海蜇消亡过程中海水酸化程度比较严重;因此,在当今海水富营养化及海水温度升高的情况下,沙海蜇的暴发及其消亡会造成海洋生态系统遭受更严重的破坏.     

海水中铀的富集研究——Ⅱ.氢氧化铝-二氧化锰复合富集剂制备条件与富集铀的关系

在以前工作的基础上,我们又研究了氢氧化铝-二氧化锰复合富集剂(以下简称铝-锰复合富集剂)。实验表明,这种复合富集剂从海水中富集铀的回收率比过去研究的几种有所改进,每克铝-锰复合富集剂富集铀量在200微克左右。本文旨在报道氢氧化铝-二氧化锰复合富集剂的制备条件对富集铀的影响。     

海水中挥发性酚的吸附富集—光度测定法的研究

众所周知,酚类化合物是芳烃的含羟基衍生物,其羟基的原子直接与苯环相连。依据联在苯环上羟基的数目分为一元酚、二元酚、三元酚等。酚类化合物又可依据其能否与水蒸气一起挥发,又分为挥发性酚与不挥发性酚。沸点在230℃以下的一元酚称为挥发性酚,沸点在230℃以上的酚类(如多元酚)称为不挥发性酚。目前水环境中酚的污染主要是指酚类化合物对水体的污染,往往是以毒性最大的苯酚、甲酚等挥发性酚为污染指标。产生含酚废水的工业企业很多,并且在种类与数量上日趋增加。由于生产工艺,使用原料等因素的不同,各     

纳污海水中CDO生化降解过程的模拟试验研究

１９９５年５￣１１月期间,采取渤海湾海水,控制不同的试验水温和不同的有机物起始浓度,采用试验室模拟方法,测定ＣＯＤ生化降解曲线,依据ＣＣＤ降解动力学理论,得出了不同环境条件下的ＣＯＤ生化降解动力学参数,经过归纳综合,建立了纳污海水中ＣＯＤ的生化降解动力学参数方程式,试验结果显示,渤海湾天津近岸排海污水ＣＯＤ生化降解过程符合一级反应动力学模型,其降解速率系数ｋ值介于０．０２３￣０．０７６ｄ＾－１之间     

纳污海水中COD生化降解过程的模拟试验研究

1995年5－11月期间,采取渤海湾海水,控制不同的试验水温和不同的有机物起始浓度,采用试验室模拟方法,测定COD生化降解曲线。依据COD降解动力学理论,得出不同环境条件下的COD生化降解动力学参数。经过归纳综合,建立了纳污海水中COD的生化降解动力学参数方程式。试验结果显示,渤海湾天津近岸排海污水COD生化降解过程符合一级反应动力学模型,其降解速率系数足值介于0．023－O．076d-1之间。k值受温度变化的影响较大,温度越高,k值越大。     

钛胶海水提铀动力学研究Ⅲ——交换过程的扩散机理

水合氧化钛是一种无机离子交换剂.它对海水中铀的吸附是一种较为复杂的离子交换过程.除了一般的离子交换外,可能还伴随有络合[螯合][1]过程.在一般的情况下,离子交换的决定步骤是离子扩散.根据体系的性质不同,可以是离子在交换剂粒子内部的扩散(粒子扩散),或是在围绕粒子周围的液膜内部的扩散(液膜扩散).     

粘土矿物对海水中主要营养盐的吸附研究

对海水中磷盐和硝酸盐在粘土矿物上的吸附行为的研究发现，海水体系中高岭土对磷酸盐的吸附能力大于蒙脱土，其原因为，粘土颗粒的表层铝／硅结构比是控制磷酸盐吸附的主要因素，其中铝含量越高，肿附能力越大。考察ＰＨ、粘土酸改性处理等因素对吸附作用的影响，结果表明，ＰＨ＜８．５的磷酸盐吸附ＰＨ曲线呈峰形，其吸附作用以阴离子交换为主；ＰＨ＞８．５时磷酸盐的吸附作用以沉淀吸附为主。酸改性蒙脱土可提高吸附磷酸盐的能力     

海洋环境地球化学——Ⅱ.海水中汞的存在形态及其在海水—底质间相互交换研究

研究和测定海水中汞的存在形态和在海水—底质间的相互交换,对于探明汞在海洋中的转移变化及其最后归宿,评价海区汞的自净能力,以及防治汞对海洋的污染等均具有重要意义。 这一工作目前在国外虽有报导,但进行的还不多。Anfalt(1968)应用前人有关稳定常数的数据计算了汞在天然水中的化学态。认为海水中的无机汞80%是以HgCl_4~=形式存在。Smith(1971)分析了泰晤士河有潮河段水样中的可溶性汞和悬浮态汞。水     

海水中大分子有机质对铂族元素的吸附动力学研究

Adsorption kinetics of the interaction between Pt, Pd and Rh(defined here as platinum group elements, PGEs)ions and macromolecular organic compounds(MOCs, 10 kDa), including humic acid, carrageenan and bovine serum albumin, and different cutoff fractions of natural organic matter(1 kDa and 3 kDa) obtained from seawater using centrifugal ultrafiltration devices were investigated. For a given element, all the adsorption kinetics did not reach equilibrium except the interaction between Pt and 1 kDa cutoff, and between Pd and humic acid.For all the tested MOCs, the adsorption kinetics could be divided into two stages, a rapid adsorption process in the first 8 h and the desorption stage after the first 8 h until the equilibrium. The change trend of partition coefficient(log_(10)K_d) values with experiment time was consistent with that of the kinetic curves. However, in the interaction between PGE ions and natural dissolved organic matter(NDOM), an obvious difference in the change trends of log_(10)K_d and kinetic curves was observed. It indicated that the partition behavior of PGE ions interacting with NDOM in seawater was a combined effect of different organic constituents. The adsorption and log_(10)K_d of PGEs in the 1 kDa NDOM fraction were higher and more stable than those in the 3 kDa NDOM fraction. The results also indicated that the 1–3 kDa NDOM may dominate the interaction between PGEs ions and NDOM. Moreover, no kinetic model could perfectly simulate the adsorption process. It indicated that the colloidal struction and morphology of MOCs or NDOM in seawater might be inhomogeneous. Hence, the interaction between PGE ions and organic matter in seawater was a complicated process and needs further research.     

海水中酚类有机物在粘土或沉积物上吸附特性的模拟研究

研究了海水中７种酚类有机污染物在粘土矿物及海洋沉积物上的吸附特征;发现了酚在粘土或沉积物上的吸附平衡常数与其水溶解度之间的线性自由能关系,。     

pH对SPE-HPLC-ESI-Q-TOF-MS检测海水中小分子活性物质的影响研究

海水溶解有机物(dissolvedorganicmatter,DOM)中含有的生物活性物质在海洋生态系统中作用巨大,但因缺乏适合的分离提取方法而严重阻碍了对其不同组分在生态系统中作用的探索。固相萃取法对富集提取海水DOM十分有效,在用其提取海水DOM时,海水pH对活性物质提取效果的影响很大,但目前针对海水的这种影响尚存在很大争议。本文以天然近海海水作为基质,探究不同pH条件下用亲水-疏水平衡(hydrophilic-lipophilicbalanced,HLB)固相萃取小柱萃取海水中活性分子的提取效率,并使用高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF-MS)在负离子(ESI-)模式下检测解析提取物的组成。研究结果表明,当海水样品pH为中性和强酸性时都能获得较好的提取效率,随着pH的降低,提取物质谱的整体响应值降低,但可识别的谱峰数目增加,提取出有机物的分子量和性质差异都更广泛。分析提取物分子在范克雷维伦(van Krevelen)图和质荷比-氢碳比(m/z-H/C)图上的分布发现,中性条件适合提取饱和度较高的小分子化合物,而具有生物活性的带有不饱和基团的化合物及蛋白质、糖类等生物大分子在强酸性提取条件时提取效果和分辨率更好。综合提取效率、有效峰数目和分子组成特征考虑,用HLB固相萃取小柱提取近海海水中的小分子活性物质时,将海水样品pH调节为2较为适宜。