矿物粉尘对人体血清物质的吸附行为研究

通过测定吸附后人体血清的成分,并利用红外光谱研究了几种矿物粉尘对血清中物质的吸附作用,结果表明,矿物粉尘对血清中物质的吸附具有选择性,主要是吸附了血清中的蛋白质和脂类等生物大分子。不同矿物吸附生物大分子的选择性不同,这主要与矿物的结构和表面海性等因素有关。红外光谱研究表明,吸附机理主要是物理吸附,可能也存在化学吸附。另一方面,矿物粉尘在血清中发生了一定程度的阳离子交换和溶解作用。     

铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质表面吸附的初步研究

文中以铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质(DOM)的吸附研究为例开展生态矿物学研究。铁氧化物矿物的吸附作用存在多种机制,这些吸附机制发生作用的条件主要取决于溶液化学性质和吸附质的理化性质。批处理实验研究表明,苯酚吸附在酸性微酸性条件下不强,吸附等温线符合Langmuir方程,属于表面分子吸附模型;DOM的吸附强并发生吸附分异,配体交换、憎水键和范氏力等多种模式并存,在酸性中性条件下对DOM在针铁矿上的吸附起着重要贡献。本文实验条件下DOM吸附等温线近于线性,不能采用Langmuir方程拟合,可能原因是DOM浓度较低。矿物表面荷电性对吸附影响显著,例如,当矿物表面净电荷为零(pH=pHpzc)时,矿物表面水化膜减薄甚至消失,苯酚分子、憎水DOM分子或片断都会倾向于在矿物表面上吸附。由于苯酚吸附机制单一,其受到的影响很明显,所以苯酚在pH值7～8范围内出现吸附最大值;由于配体交换作用主要发生在酸性微酸性条件下,所以在本文pH值约7.5的实验条件下,尽管配体交换仍在发生作用,但它不是主要吸附机制,针铁矿对DOM吸附的主要贡献应是憎水键和范氏力作用,此外,DOM吸附等温方程近于线性还可能与此有关。显然,铁矿物表面作用在对有机质含量低而铁矿物含量高的红壤中污染物和DOM的固定与归宿控制中扮演着重要的角色。     

有机组分土-水分配系数的确定(英文)

有机组分的土水分配系数(Kd)是描述有机组分在地下系统中吸附特征的重要参数。同时,它也是物质运移模拟和环境评价中的主要参数之一。影响Kd的因素可概括为三个方面:土壤性质、有机组分本身特征及水相的物理化学性质。一般而言,对于非极性和弱极性有机组分,土壤中的有机质含量(foc )是影响Kd的最主要因素。但是,对于极性有机组分(POCs), 特别是在土壤有机质含量较低的情况下,土壤中矿物的种类和含量、水化学组分特征(pH、离子力等)经常在吸附过程中起重要作用。实验室内测定Kd的方法包括批实验和柱实验方法。批实验法适用于研究Kd较高情况下的吸附。在Kd较低的情况下,如低有机质土壤对极性有机污染物的吸附,土柱色谱法(SCC)是更适宜的选择。另外,可用土柱色谱法快速了解各种因素对吸附过程的影响,并获取详细的吸附和解吸信息。应用土柱色谱法时应当注意非平衡吸附和可能的柱堵塞问题。很多文献中提到结合柱实验和已有的吸附数据来预测土壤有机碳标准化的分配系数Koc(=Kd/foc)。但是,如果没有考虑吸附中特定的作用过程(如矿物吸附),对极性有机组分Koc的预测将会产生很大的误差。在环境评价中,将从一种土壤测定的Koc 应用到不同性质的土壤中,可能会导致错误的认识。在进行室内实验时,应把标准土(如Eurosoi     

超滤分级研究腐殖酸的结构组成

利用切面流超滤技术将Pahokee泥炭腐殖酸分为相对分子质量不同的8个级分,并综合应用元素分析和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、固体13C核磁共振(13C NMR)和裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)技术详细研究了分级前后腐殖酸分子的结构组成特征.研究表明,随相对分子质量的增加,腐殖酸分子中的元素碳、元素氢含量增加;而元素氧和含氧官能团含量减少;并且低相对分子质量级分中含有相对较多的木本植物来源的芳香结构,而高相对分子质量级分中含相对较多微生物和植物来源的聚脂肪结构.本研究结果不仅说明环境中的腐殖酸分子是由许多相对分子质量不同、结构性质各异的腐殖酸分子组成,而且这些腐殖酸分子可能与腐殖酸形成过程中各种来源的物质在不同阶段的腐殖化产物有关,表明了腐殖酸类地质大分子物质的非均一性和复杂性.     

天然有机质与矿物间的吸附及其环境效应的研究进展

本文综述了天然有机质与矿物间吸附行为的研究进展.具体介绍了天然有机质与矿物间的吸附机理,包括配位交换、范德华力、静电引力、疏水作用、离子交换及阳离子桥;阐述了不同分子大小及亲疏水性组分的天然有机质在矿物上的吸附行为;讨论了影响吸附行为的环境条件（pH,离子强度）及天然有机-矿物体系对全球碳循环、重金属和有机污染物产生的环境效应,并提出了研究展望.     

FeS胶体对三价铁吸附态As(Ⅴ)的解吸作用

地下水中的含铁胶体颗粒会携带污染物如砷等运移,但人们对该过程中的机理缺乏认识.通过群组静态吸附解吸模拟实验, 探究FeS胶体对吸附在覆Fe₂O₃石英砂上As(Ⅴ)的解吸作用, 以及腐殖酸(HA)、H₂PO₄-和HCO₃-对解吸的影响.实验结果表明,室内合成的FeS胶体具有纳米级粒径和较大的比表面积,且能均匀稳定存在于水溶液中.低浓度的FeS胶体主要通过竞争覆Fe₂O₃石英砂表面的吸附点位将As(Ⅴ)解吸,而高浓度的FeS胶体主要通过与覆Fe₂O₃石英砂竞争对As(Ⅴ)的吸附而导致解吸.HA、H₂PO₄-和HCO₃-对As(Ⅴ)的竞争解吸作用降低了FeS胶体导致的解吸效率.      

离子强度对苝与溶解有机质疏水性组分相互作用的影响

自然界水体(如地下水、湖泊、河流及海洋)中的溶解有机质(DOM)因具有显著的生态及环境功能而受到人们的广泛关注:DOM能够影响环境中污染物的命运,比如疏水性有机污染物(HOCs)与天然有机质结合后,其迁移途径、生物可利用性和毒性受到明显的控制,其对环境中生物的危害性减弱。本文运用荧光猝灭法测定了多环芳烃苝(perylene)与提取自红枫湖天然水体的DOM有机组分,计算了苝与DOM有机组分相互作用的分配系数(KDOC),探讨了影响相互作用的因素以及水体离子强度对分配系数的影响。研究认为,红枫湖DOM有机组分对多环芳烃苝的吸附能力与其芳香结构单元有很强的相关性,log KDOC值与有机组分在280 nm处的摩尔吸收(ε280)和分子质量有线性度较高的正比关系。一般而言,离子强度对分配系数的影响比较复杂,就总体趋势而言,增加离子强度有利于对PAHs吸附能力的提高。     

菲和萘的非线性吸附过程研究

分配模型认为疏水性有机物在土壤上的吸附过程是一种分配的过程[1,2],平衡分配系数与土壤有机碳的含量存在线性相关关系.Weber和Huang[3,4]提出土壤吸附有机污染物的三端员模式.认为无机矿物表面和无定形有机质对有机污染物的吸附以相分配为主,而凝聚态有机质对有机污染物吸附则表现为非线性的.Pignatello和Xing[5,6]指出双模式吸附模型可将土壤有机质分为溶解相和孔隙填充相两个部分;认为有机污染物在溶解相上的吸附是一个分配过程,而在孔隙填充相中的吸附则服从兰格缪尔吸附等温模型,表现为非线性.可以肯定土壤有机质是引起疏水性有机物非线性吸附过程的主要组分.因此,本研究利用现代分析方法表征土壤有机质的化学组成和结构;定量研究多环芳技烃化合物菲和萘在吸附剂上的等温吸附过程;探讨疏水性有机污染物的非线性等温吸附与吸附剂中有机质化学组成和结构之间的关系.     

黏土矿物污染控制材料及其高效利用

黏土矿物具有特殊的纳米片层结构、含可交换性层间阳离子、微观结构及表面物理化学性质易调控;因此,黏土矿物及其改性产物对多种环境污染物有良好的吸附/催化性能,在污染控制领域有良好的应用前景。近年来,课题组以蒙脱石和层状双金属氢氧化物(LDH)为代表,研究了它们在污染控制领域的资源利用:1)研究了蒙脱石、LDH、LDO(LDH煅烧产物)对染料分子的吸附特征,发现它们对染料分子的吸附性能可优于活性炭;通过碳化处理废弃黏土矿物的方法,制备了系列类石墨烯纳米碳材料及多孔碳材料,所得碳材料显示了良好的电催化性能或吸附性能。2)研究了蒙脱石对重金属离子的吸附特征,并通过热处理实现了重金属离子的层间域/片层结构内的原位锁定。3)研究了羟基金属改性蒙脱石对重金属离子和含氧酸根的协同吸附机制,并发现吸附产物(如吸附了磷酸根和Cu2+的羟基铁柱撑蒙脱石)可用于光催化降解有机污染物。4)综合运用实验研究和分子模拟技术,研究了有机改性蒙脱石对疏水性有机污染物的吸附机制,发现表面活性剂堆垛密度是决定有机黏土吸附性能的关键因素,并采用阳离子聚合物来调控层间域表面活性剂堆垛密度,优化了有机黏土吸附性能。5)采用阳离子表面活性剂和羟基金属共同插层的方法,制备了有机-无机复合蒙脱石,发现了其能同时吸附有机物和含氧酸根离子。课题组的研究工作综合运用了实验研究和分子模拟,包括了基础理论研究和应用研究,涉及了黏土矿物及其改性产物的吸附、催化性能,并探讨多种废弃黏土矿物的资源回用技术。研究结果对实现黏土矿物在污染控制领域的高效资源利用提供了新信息。     

CTMA-蒙脱石吸附苯分子的分子动力学模拟研究

有机粘土对疏水性有机污染物吸附性能良好,在环境有机污染控制中有广阔的应用前景。明确有机污染物在有机粘土上吸附的微观结构特征是探明其吸附机理,提高其污染控制效率的关键。论文以十六烷基三甲基铵阳离子改性蒙脱石(CTMA-Mont)为有机粘土代表,采用分子动力学模拟技术,模拟研究了水环境条件下CTMA-蒙脱石对典型疏水性有机污染物苯的吸附特征,得到了CTMA-Mont层间域内原子尺度微观结构。研究发现苯分子主要吸附在CTMA烷基链聚集体内,而蒙脱石硅氧烷表面由于受到烷基链的竞争而对苯分子的吸附能力较弱。随着CTMA负载量的增加,层间域内烷基链聚集体的体积增大,因而能为苯分子提供更多的吸附位点,CTMA-Mont吸附性能相应增强。     

Effects of water chemistry and concentrations of dissolved organic matter on its fluorescence characteristics and molecular conformation

Previous studies showed that water chemistry and concentrations of dissolved organic matter (DOM) could affect its molecular conformation and binding characteristics with hydrophobic organic contaminants (HOCs). However, the conformational change of DOM resultant from water chemistry and concentrations of DOM was not extensively investigated; therefore, the contradictory reports regarding the binding property with HOCs were available in literature. In this study, the effects of ionic strength, pH and DOM concentrations on the fluorescence properties of two humic acids (HA), namely Fluka HA and Amherst HA, were investigated by three-dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy (3DEEM) and steady-state fluorescence polarization (FP) techniques. The results not only corroborated previous observations obtained by other investigators, but revealed some new information about the fluorescence properties and molecular conformation of the humic acids under different water chemistry and DOM concentration conditions, which could shed light on its binding mechanisms and binding properties with HOCs.     

Effects of photoirradiation on the adsorption of dissolved organic matter to goethite

The effects of photoirradiation of dissolved organic matter (DOM) on its subsequent adsorption to the Fe(III)oxyhydroxide mineral goethite were investigated at 22°C in 0.10 mol L⁻¹ NaClO₄ solutions at pH 3.5 and 5.5, Photoirradiation of DOM decreased the abundance of high molecular-weight components and formed new lower molecular-weight components, including low molecular weight carboxylic acids (i.e., formic, malonic, and acetic acids). Adsorption of non-irradiated DOM decreased from pH 3.5 to 5.5 and was dominated by the intermediate molecular weight (1251-3750 Da) fraction, although the 451-1250 and 3751-11350 Da fractions also contributed to adsorption at pH 3.5. Irradiation resulted in a substantial decrease in DOM adsorption affinity at pH 3.5, primarily due to loss of components in the 1251-3750 and 3751-11350 Da fractions. Irradiation resulted in only a small decrease in DOM adsorption affinity at pH 5.5; the loss of components in the 3751-11350 Da fraction upon irradiation had little effect on adsorption because they played little or no role in the non-irradiated sample at this pH. Irradiation of DOM also affected its interactions with Fe in solution and the solution iron(II)/iron(III) speciation. The combined effects of irradiation followed by adsorption produced DOM that was lower in molecular weight and had a decreased UV-Vis absorptivity than either process, alone. Together, these two processes are likely to have important environmental consequences in terms of UV penetration of surface waters, contaminant mobility, and DOM bioavailability.     

铁在含水层介质中的沉积行为研究

为分析铁在含水层介质中的沉积行为,以石英砂为实验材料,研究了铁在石英砂表面的吸附规律,并对接触时间、铁浓度、腐植酸、钙离子等对沉积过程的影响进行了探讨。结果表明:铁在石英砂上的沉积是单分子层沉积,且沉积过程符合准一级动力学模型。低浓度腐殖酸会促进铁在石英砂上的沉积,但受络合作用影响,增加腐植酸浓度会减少铁在石英砂上的沉积。当水中存在阳离子Ca2+和阴离子SO42-时,会促进铁的沉积,NO3-离子的影响较小,而高浓度F-离子会阻碍铁的沉积。     

不同温度条件下氨氮在砂土中的吸附实验研究

温度的变化能够改变水体的环境,引起周围环境中的离子吸附解吸作用的变化。不同于其他土壤,砂土的保水保肥能力更差,砂土地区一旦发生氨氮(NH₄⁺-N)污染,情况会更加严重和突出。为防治砂土地区N H₄⁺-N污染提供理论依据与技术支持,通过N H₄⁺-N的静态吸附试验,研究不同温度条件下N H₄⁺N在粗砂、中砂、细砂中的吸附转化特征,得到如下结论: 在试验设置的温度区间内,总的趋势是温度越低,砂土对N H₄⁺-N的吸附量越高,表明温度升高对N H₄⁺-N的吸附有抑制作用,这主要是因为吸附过程中会产生弱放热效应,进而降低渗滤介质对N H₄⁺N的平衡吸附量; 在25~30 ℃区间内存在硝化与反硝化作用的临界温度,当温度低于临界温度时,N H₄⁺-N吸附量的减少主要是由于发生了硝化反应,当温度高于临界温度时,N H₄⁺-N的吸附量减少主要是由于发生了反硝化反应。     

垃圾渗滤液中溶解有机质与内分泌干扰物的吸附机理

为了调查垃圾渗滤液中的溶解有机质(DOM) 及内分泌干扰物(EEDs) 的相互作用机理, 在实验室条件下研究了DOM对EEDs如双酚A (BPA)、雌二醇(E₂)和雌酮(E₁) 的吸附等温线, 并通过FTIR、1HNMR和ESR技术, 分析了DOM与EEDs的吸附机理.结果表明, 垃圾渗滤液中DOM对3种EEDs的吸附等温线符合Freundlich方程, 并且可用DOM与EEDs的吸附常数Kf预测EEDs的辛醇/水分配系数(K_ow) 或有机碳分配系数(K_doc), 其中直线回归方程为: lgK_doc=2.062K_f-5.065 (R₂=0.9958, P=0.041 < 0.05).分析也表明DOM吸附EEDs的吸附过程至少存在离子键、共价键和电荷转移等多种吸附机制的协同作用.      

Kinetics and mechanisms of kaolinite dissolution: effects of organic ligands

The effect of protons, low molecular weight organic ligands, soil humic acid (HA), and stream water dissolved organic matter (DOM) on the rate of dissolution of kaolinite was examined. In acid solution (no ligands present) the rate of dissolution increased with increasing [H⁺] and the rate of Si dissolution was generally faster than Al. Low molecular weight organic ligands markedly increased the dissolution rates of both Al and Si in the following order: oxalate > malonate ≈ salicylate > o-phthalate. In the presence of organic ligands, the rate of Al dissolution was generally much greater than Si. Soil HA and stream water DOM did not promote the dissolution of kaolinite under the experimental conditions examined in this study.

The dissolution kinetics of Al were interpreted in terms of a surface complexation model and the rate equations described in terms of the concentrations of specific (i.e. inner sphere) surface complexes.     

Marine Dissolved Organic Phosphorus Composition: Insights from Samples Recovered Using Combined Electrodialysis/Reverse Osmosis

The dominant phosphorus compound classes were characterized in marine samples using a new, high recovery method for isolating and concentrating bulk dissolved organic matter (DOM) called combined electrodialysis + reverse osmosis (ED/RO). In contrast to earlier studies that use ultrafiltration (UF) to recover only the high molecular weight DOM, ED/RO is capable of isolating both low molecular weight (LMW) and high molecular weight (HMW) DOM. Samples were collected from a broad range of marine environments: along a transect incorporating coastal and offshore waters off the Southeastern United States, in Effingham Inlet, a Pacific fjord located on Vancouver Island, British Columbia and in the Amundsen Sea, Antarctica. Results from phosphorus nuclear magnetic resonance (³¹P NMR) analysis reveal a similar abundance of P compound classes among samples, phosphate esters (80–85%), phosphonates (5–10%) and polyphosphates (8–13%). These samples contain significantly higher proportions of polyphosphate P and P esters and lower proportions of phosphonates than measured in previous studies using the UF method. The much higher levels of polyphosphate detected in our samples suggests that polyphosphate is present mainly in the LMW dissolved matter fraction. Polyphosphates in dissolved matter may be present as (or derived from) dissolved nucleotides or organismal polyphosphate bodies, or both. Low molecular weight P esters are possibly composed of phosphoamino acids and small carbohydrates, like simple sugar phosphates and/or dissolved nucleotides. Phosphonates in DOM are more prevalent as HMW phosphonate compounds, which suggests that LMW phosphonates are more readily utilized in marine ecosystems. Overall, the investigation of DOM across a size spectrum that includes both the HMW and the LMW fractions reveals a new picture of phosphorus distribution, cycling and bioavailability.     

Molecular Weight Distribution of Dissolved Organic Matter in Lake Hongfeng Determined by High Performance Size Exclusion Chromatography （HPSEC） With On-Line UV-Vis Absorbance and Fluorescence Detection

1IntroductionDissolvedorganicmatter (DOM)isamixtureoforganicsubstancesconsistingmainlyofhighmolecularweightpolymericcompounds (KenandLee,1 974) .Itplaysanimportantroleincarboncyclingandbiogeochemicalmobilizationoftracemetalsandorganiccompoundsintheaquaticenvi ronment (BeffleandLeppard ,1 995) .InrecentyearsmanyresearchershavepaidattentiontothesecomplexesbasedontheMWDofDOM ,sincethefateandtransportoftracechemicalsareinfluencedbyitsmolecularsize (Chiouetal.,1 986) .Themolecularweightorfrac…     

天然有机质和不同pH环境对纳米黑炭的迁移行为影响及作用机制

作为典型的黑炭,近年来生物炭的应用发展受到人们广泛关注。由于生物炭施加在土壤中,在表生地球化学长期作用下,会有部分逐渐破碎变小,直至微米、纳米级别,在土壤或水体中迁移,因此,对生物炭、特别是活性更强的纳米级生物炭的迁移性研究具有十分重要的意义,而关于纳米级生物炭的迁移性研究目前十分匮乏。通过石英砂柱中纳米生物炭的柱迁移实验,获得天然有机质和不同pH值(4、7、10)条件下的穿透曲线和空间滞留曲线,研究影响作用机制。结果表明：天然有机质(腐殖酸)能增强纳米生物炭的迁移性,中碱性pH环境也有助于其迁移。一方面纳米炭的分散性得到改善,另一方面腐殖酸和碱性环境有助于增加纳米炭和石英砂介质的颗粒表面负电荷,增大Zeta电位值(负值),从而使颗粒间静电排斥力增强,有助于纳米炭的迁移。研究结果对深入理解生物炭在自然界中地球化学迁移行为及其吸附污染物后的潜在迁移风险具有重要意义。