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[硕士论文] 郑琦
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:有机磷是生物有效性磷库的重要组成部分,有机磷在不同界面的吸附和水解是影响其形态转化及再循环的关键机制与过程。本论文以针铁矿和赤铁矿两种结晶度不同的铁氧化物作为吸附剂,选取ATP、AMP、AEP、2NaG6P和NaG6P等5种不同相对分子质量的有机磷作为吸附质,描述了有机磷在铁氧化物表面的吸附动力学和热力学过程,探讨了低分子有机酸和微生物对有机磷在铁氧化物表面的吸附、铁氧化物溶解和有机磷水解的影响机制,重新理解了伴随吸附反应同时发生的有机磷的水解过程及影响机制,为深入理解磷-铁的界面行为机制,丰富营养元素再循环理论积累了大量基础数据。取得的主要结论如下:
  1.吸附动力学实验结果表明,有机磷在铁氧化物上的吸附包括快速和慢速两个阶段,有机磷在铁氧化物上的吸附量和吸附速率均随有机磷相对分子质量的增加而减小,随铁氧化物结晶度的升高而降低;热力学实验结果表明,不同有机磷在同种铁氧化物上的最大吸附量随有机磷相对分子质量的增加而减小,同种有机磷在不同铁氧化物上的最大吸附量随铁氧化物结晶度的升高而降低。
  2.低分子有机酸会通过有机酸根与磷酸基团之间的竞争吸附作用从而抑制有机磷的吸附,且低分子有机酸浓度越大,吸附抑制作用越强;但低分子有机酸会通过络合反应来提高铁氧化物中铁的活性从而促进铁氧化物中铁的释放。
  3.实验结果表明,微生物能够通过增大铁氧化物的比表面积来增强铁氧化物-微生物复合物质对铁的吸附能力;同时,微生物能够通过异化还原作用来促进铁氧化物的溶解。
  4.水解实验揭示了金属离子和低分子有机酸都能够通过对亲核取代反应的催化作用而促进有机磷的水解;此外,微生物能够通过生长过程中产生的碱性磷酸酶来水解有机磷分子的磷脂键从而促进其水解过程。
[硕士论文] 李卓明
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:用连续碱提法获得乌梁素海龙须眼子菜植物类型区沉积物中3个富里酸(fulvic acid,FA)分组,开展了不同环境因子影响下各分组FA与Cu2+结合的实验研究,综合各种表征手段及模型模拟结果,揭示FA与Cu2+的结合特征,以期为湖泊生态系统中Cu2+的污染防控积累基础数据.主要研究结果如下:
  (1)结合前3个分组FA的组成和结构存在显著差异,先提取的FA脂肪化程度和分子量均较后提取的FA小,含氧官能团、芳香化程度和分子极性较大.与本小组前期关于芦苇区FA的研究结果比较,本区FA羟基含量较芦苇区少,羧基和含氮官能团含量较多.
  (2)设定的实验条件范围内,不同分组FA与Cu2+的结合量逐渐增大直至饱和,F1与Cu2+的结合量最大;随分组FA与Cu2+的结合量逐渐降低,揭示先提取的FA含有更多的羧基和酚羟基.静电结合和表面络合是FA结合Cu2+主要方式且弱点位是主要的结合点位,羧基和酚羟基是各分组FA与Cu2+结合的主导官能团.
  (3)在设定的pH范围内,羟基和羧基的峰面积与Cu2+的结合贡献表现出较好的响应关系.pH≤5时,随pH增加,FA与Cu2+的结合量增大;pH>5时,随pH增加,FA与Cu2+的结合量减小;随pH增加,结合后FA的脂肪性增大,不饱和度和芳香性均减小.结合前各分组FA只出现峰A(Ex/Em=380-400/450-500nm)和峰B(Ex/Em=330-370/450-500nm).随pH增大,结合后峰A荧光强度逐渐减弱直至淬灭,峰B荧光强度逐渐减弱;pH≥6时,结合后出现新峰C(Ex/Em=300-350/400-440nm);当pH≤5时,随pH增加,酚羟基、羧基和含氮官能团逐渐水解,官能团去质子化程度增加,产生大量负电荷使得更多的酚羟基、羧基和含氮官能团参与结合反应;当pH>5时,虽然酚羟基、羧基和含氮官能团的水解作用依然存在,但OH—含量增多,FA与Cu2+水解络合能力增强,水解沉淀作用占据主导地位,溶液中可以与结合点位结合的Cu2+数量急剧下降,从而使得参与结合反应的酚羟基、羧基和含氮官能团数量减少.
  (4)在设定实验条件范围内,Cu2+对FA与Pb2+的结合影响甚微,而Pb2+对Cu2+表现出较强的竞争效应.
  (5)酚羟基和羧基是各分组FA与Cu2+结合的主导官能团,且羧基的贡献明显大于酚羟基,含氮官能团也参与了结合反应.芦苇区中FA与Cu2+结合过程中酚羟基的贡献远大于羧基.两个植物类型区中FA与Cu2+结合的主导官能团存在一定差异.
[硕士论文] 庞敬文
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:抗生素和重金属污染一直是人们关注的焦点,近年来,各国学者对抗生素和重金属在环境介质上的吸附进行了大量的研究,但大多数集中在土壤、水体、沉积物等环境介质对抗生素和重金属的吸附上。有报道称环境中大量存在的塑料会吸附有机污染物和重金属,对污染物的迁移转化产生不可忽视的影响。目前针对塑料对污染物的吸附机制研究尚不成体系。因此,本论文研究了泰乐菌素(TYL)和Cd2+分别在聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)上的吸附机制以及Cd2+对TYL在PS上吸附的影响,得出以下几个成果:
  1.TYL在四种微塑料上的吸附可以用二级动力学模型和颗粒扩散模型较好的拟合,吸附36h后吸附达到动态平衡。吸附等温线可以用Henry模型和Freundlich模型很好的拟合。Freundlich模型中n的值都小于1,吸附具有非线性,四种微塑料的吸附能力依次为PVC>PP>PS>PE,吸附过程受疏水性分配和静电引力的主导。应用吸附热力学模型表明吸附吸热过程,并具有自发性,且随着温度的升高自发趋势越大。溶液中pH值的升高会降低对TYL的吸附量,K+浓度的升高会使吸附量先提高后降低,吸附伴随着静电引力和络合作用。
  2.Cd2+在四种微塑料上的吸附数据可以用二级动力学模型和颗粒扩散较好的拟合,吸附36h达到平衡。Cd2+在PE、PP、PS、PVC上的吸附数据可以用三种模型较好的拟合,其中Freundlich模型拟合效果最好,n小于1,吸附具有非线性,四种微塑料的吸附能力遵循PE<PP<PS<PVC,吸附主要受静电作用主导。溶液的pH和K+浓度的升高会降低微塑料对Cd2+的吸附吸附量,溶液中富里酸(FA)浓度的升高可提高吸附量,吸附主要受静电引力、螯合作用、络合作用和离子交换作用主导。
  3.TYL在复合体系中的吸附可以用Henry模型和Freundlich模型拟合,n接近于1,吸附具有非线性,复合体系中Cd2+会降低PS对TYL的吸附。TYL在复合体系中的吸附会随pH的增大而增大,随K+强度的增大而减小,吸附主要受固液两相的分配系数主导,同时吸附存在静电引力。微塑料先吸附Cd2+后吸附TYL,其对TYL的吸附数据可以用用Henry模型和Freundlich模型较好的拟合。n的值小于1,说明吸附是一个多分子层主导的物理吸附,同时伴有化学吸附。TYL的吸附随pH的增大而增大,随K+强度的增大而减小,吸附主要受疏水性分配、键桥作用、静电作用和络合作用的主导。
农药学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:在环境化学领域,手性农药的环境行为是研究的热点。超过30%的农药属于手性化合物。研究手性农药的环境行为有助于我们理解手性农药在环境中的进程以及更加全面的评价。
  本研究选取来自中国不同地区的三种土壤(北京的碱性土壤,长春的中性土壤,武汉的酸性土壤)来研究手性农药三唑酮在这三种不同类型土壤中对映体转化及选择性降解的分子生态机制。主要结果如下:
  1)手性农药三唑酮对土壤微生物群落的影响。
  本文将手性农药三唑酮的外消旋体(Rac),光学纯异构体R(R)和S(S)三种不同形式的化合物添加于三种土壤中并评价微生物群体结构的变化。利用宏基因组学(高通量测序技术)检查和确定微生物群落结构的变化。结果表明三种空白处理的土壤微生物群落结构不同,土壤微生物的物种丰富度和多样性大小为:北京>长春>武汉。此外,长春土壤的主要微生物属于Firmicutes,北京土壤的优势微生物种群是Actinobacteria,Proteobacteria和Acidobacteria是武汉土壤的优势微生物种群。经过R,S和Rac处理的土壤中鉴定到的大部分优势细菌种群(从门到属)表现出明显的降低。大部分Proteobacteria的微生物对于目标化合物表现出抵抗性,尤其是对S及Rac的抵抗性。北京的弱碱性土壤以及长春的中性土壤的微生物优势种群与土壤pH值正相关,与土壤水份含量负相关。相反,武汉的酸性土壤与土壤水份含量正相关,与土壤pH值负相关。此外土壤所含的有机质会影响微生物的活性。
  2)土壤微生物群落对三唑酮对映体转化的影响
  将光学纯的三唑酮R体和S体添加到三种土壤中培养。通过色谱分析(HPLC)与高通量测序技术的联用对目标分析物进行定量分析并且探索与转换过程相关的细菌类别。结果表明不同土壤中三唑酮对映体的转化率明显不同。北京弱碱性土壤中三唑酮对映体转化率比长春的中性土壤快,这与北京土壤中Arthrobacter和Halomonas的丰度更高保持一致。然而武汉酸性土壤没有三唑酮对映体转化的现象,这可能与武汉土壤中缺少Arthrobacter和Halomonas有关。此外,北京土壤中Arthrobacter的存在可能是S体转化成R体的原因,而长春土壤中R体转化成S体可能是由于Halomonas的作用。Arthrobacter和Halomonas与土壤pH值和存在正相关的关系,与水分含量存在负相关的关系。
  3)土壤中三唑酮外消旋体的立体选择性降解及生态机制
  将三唑酮的外消旋体添加到三种土壤中进行培养实验。通过色谱分析(HPLC)与高通量测序技术的联用对目标分析物进行定量分析并且探索与转换过程相关的细菌类别。结果表明不同地区土壤中三唑酮外消旋体的降解速率:北京>长春>武汉。此外,三唑酮外消旋体在三种土壤中的降解存在立体选择性,S体的反应(转化)比R体的快。这些差异可能与Arthrobacter oxydans sp在三种土壤中的丰度有关(丰度比较:北京>长春>武汉)。此外,Arthrobacter oxydans sp与土壤pH值呈正相关,与水分含量呈负相关。
  本文对三唑酮的R体,S体与外消旋体在中国三种类型土壤中的残留降解行为及微生物群落进行了研究,研究结果对进一步阐明土壤微生物群落对手性农药的选择性降解行为具有重要的理论意义和实践价值。
[硕士论文] 石宁宁
无机化学 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着人类对生活质量的不断提高,水体中的有机农药与偶氮染料对环境生态与生物健康有巨大影响。有机氯农药因其高毒性、难降解以及对水体生态影响巨大而逐渐被淘汰,取而代之的是新型低毒性降解周期短的拟除虫菊酯类生物农药,但有研究显示短期残留的微量拟除虫菊酯类农药也会影响人体的身体健康,且当前对微量农药残留的检测研究一直是一个挑战,同时,随着工业印染技术的发展,低残留的偶氮染料对人体的影响也是不容忽视的,所以,基于当前对拟除虫菊酯类农药与水体中偶氮染料的检测方法与手段,本论文的工作将致力于开发一种新型磁性固相萃取技术(MSPE),MSPE技术力求更有效的对低残留的拟除虫菊酯类农药与偶氮染料进行检测。
  样品预处理是样品检测分析过程中的关键步骤,然而基于磁性材料或具有磁响应性材料而发展起来的磁性固相萃取(MSPE)分析技术是一种新型的样品预处理技术。磁性固相萃取(MSPE)技术仅仅通过施加一个永久磁场或电磁场等额外的外部磁场就可以实现磁性固相萃取技术的相的分离,操作过程简单易行。该样品预处理技术操作简单、选择性好、实现自动化、有机溶剂用量少、易磁性分离、选择性好等优越性,在富集预分离等方面有广泛的应用。
  四氧化三铁磁性纳米粒子是一种具有磁响应性的纳米粒子,通过对四氧化三铁磁性纳米粒子表面进行修饰不同基团来达到不同的目标用途;利用长链烷基对有机化合物的亲和性,通过硅烷化试剂将长链烷基修饰于四氧化三铁粒子表面,同时,为了避免烷基化后的四氧化三铁磁性纳米粒子具有疏水性而导致功能化的四氧化三铁磁性纳米粒子不易分散在水中,再对四氧化三铁磁性纳米粒子进行壳聚糖修饰来增加对水的分散性。
  本论文通过共沉淀法制备出具有超顺磁性的四氧化三铁磁性纳米粒子,通过多巴胺良好的仿生修饰性能对四氧化三铁粒子表面修饰活性羟基,再用硅烷化试剂乙烯基三乙氧基硅烷对四氧化三铁表面修饰的活性羟基进行衍生,同时,用10-十一烯酰氯对壳聚糖的活性羟基进行衍生使其带有乙烯基,最后通过自由基引发剂偶氮二异丁腈将乙烯基修饰过的四氧化三铁与10-十一烯酰氯衍生过的壳聚糖在加热条件下进行自由基聚合反应,生成最终产物。用磁性固相萃取剂对氯菊酯、胺菊酯与氰戊菊酯三种拟除虫菊酯与罗丹明B与亚甲蓝两种染料废水进行固相萃取过程,分别研究讨论了影响拟除虫菊酯与染料水溶液的多种影响因素并得出最佳条件。
[硕士论文] 陈凯颖
农药学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:进入环境中的农药会受到化学和生物因素的影响,给农业环境安全带来威胁。研究农药在环境中的降解规律和降解产物,对于农药的科学合理使用和环境风险准确评价具有重要意义。本论文以噻虫啉为研究对象,运用超高效液相色谱串联飞行时间质谱,明确了噻虫啉在环境中的降解特性、降解产物及途径。主要结果如下:
  1、建立了土壤和不同水溶液中噻虫啉的残留分析检测方法。采用1%甲酸乙腈作为水溶液中和土壤中噻虫啉的提取溶剂,以PSA作为净化剂,UHPLC-QTOF/MS检测。噻虫啉在001-10mg/L浓度范围内呈现出良好的线性关系,回归方程为y=50836x+99234(R2=0999)。在001、01、10和100mg/kg四个添加水平下,土壤基质中的平均回收率为796%-1012%,变异系数为20%-49%,在水溶液中的回收率为871%-1133%,变异系数为01%-78%,满足农药残留检测的要求。
  2、噻虫啉好氧条件下的半衰期分别为.东北黑土240d,河北潮土110d,湖南红土93d。在厌氧条件下东北黑土中噻虫啉稳定,96d的降解率为195%;河北潮土396d,湖南红土961d。噻虫啉在好氧条件下的土壤里降解速率快于其在厌氧条件下的降解速率。土壤微生物种类以及数量、土壤有机质的含量在很大程度上影响噻虫啉的土壤降解。在25℃下,噻虫啉在pH=4、pH=7、pH=9的缓冲溶液中水解存在较小差异,半衰期分别为1386d、17325d、17325d。在超纯水中,培养124d后降解率仅为246%。处理温度为25℃,噻虫啉在在pH=7光解半衰期为1195h,pH=9条件下1175h,超纯水中1195h。但在pH=4的缓冲溶液中,168h时降解率仅为334%。
  3、采用UHPLC-QTOF/MS检测噻虫啉的降解产物,Masslynx采集数据,运用UNIFI软件解析质谱数据并做降解产物分析与鉴定。共鉴定出噻虫啉在环境中的样品共有6种,分别为M271、M287、M269、M295、M279、M267。研究发现噻虫啉在环境中主要发生氧化反应、还原反应、水解反应和氧化脱氯反应。对噻虫啉生成M279的过渡态和活化能计算表明该反应是放热反应。
[博士论文] 郭志光
岩土工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:多孔介质中热(thermal)、水(hydraulic)、力(mechanical)以及污染物运移(contaminant migration)多场耦合响应特征的研究在评价和预测各类工程对环境的影响方面有重要的研究意义,是当前环境岩土工程迫切需要解决的问题。本研究以国内外相关研究为基础,推导出热-水-力-运移多场问题的基本控制方程。并通过与已有研究成果的对比,验证控制方程的可行性及正确性。利用设计的多场耦合室内试验装置,对黏土在不同初始饱和度情形下升温-降温过程中温度及含水率的动态耦合响应特性进行研究。主要研究内容包括:
  (1)针对污染物运移问题,首先根据Freundlich线性等温吸附模型的物理含义,提出了一个非均衡吸附的理论模型;依据累计质量分数及相对浓度,有效地对污染物运移中的吸附程度进行评价。其次,采用离散化方法,将渗流速度及污染物浓度随时间变化的非稳态情形近似为较短时间内的稳态问题,继而利用稳态情形的解析解,得到了均衡吸附时非稳态情形下污染物运移问题的近似解;并推导出了非稳态情形下非均衡吸附问题的近似解。最后,基于上述模型提出了一个描述污染物运移中非线性吸附解吸情形的理论模型,并以悬浮颗粒穿透土柱试验为依托,对试验数据进行拟合。
  (2)利用普遍采用的土水特征曲线VG模型中饱和度与孔隙水压力及孔隙气压力之间的关系,并基于热力学和热弹性以及非饱和多孔介质渗流理论,推导出了热-水-力三场耦合作用的控制方程,并给出相应的状态方程。且与已有研究成果对比,验证了其可行性及正确性。基于非饱和情形时热-水-力三场耦合作用的控制方程,得到了饱和情形下耦合的控制方程。综合考虑温度及孔隙水压力对排水弹性模量的影响,对弹性模量进行修正,并给出其表达式。同时利用已有的热固结试验,验证上述理论模型的可行性及正确性。讨论不同固结过程中孔隙水压力、平均体应变及体应变的演化特征。
  (3)另,针对饱和度沿土层深度分布不同的现象,进一步分析了热驱动作用下不同初始饱和度对渗流场、温度场和位移场间耦合响应的影响,并对其影响过程进行简单阐述。利用室内试验,研究分析黏土在不同初始饱和度情形下升温降温过程中,温度场及渗流场的动态响应特征。通过上述理论模型对试验数据进行拟合。数值分析核废料处置库中水-热作用效应下,近场围岩中温度场、应力场、孔隙水压力场及核素浓度的分布及变化。并针对缓冲层在不同初始饱和度、固化体在不同释热强度情形下,热-水-力及污染物运移耦合响应特征分析。
[硕士论文] 何虹燕
地质学 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:环境样品的痕量及超痕量元素的分析对环境科学以及环境地球化学方面的研究具有积极作用。但是,目前环境科学和环境地球化学研究中,缺乏准确、可靠及灵敏的痕量及超痕量元素分析方法常常制约相关研究的深入进行。因此,开发新型、高效和简单的元素分析法并应用于环境中痕量及超痕量元素的分析测定具有重要意义。紫外光诱导化学蒸气发生(UV-PVG)是利用低分子质量有机酸在紫外光辐射下光解产生强还原性/强氧化性自由基将目标分析物转化成蒸气形式引入原子光谱进行检测的进样方法,该方法不但具有进样效率高、基体干扰小等优点,还拥有操作简单、绿色环保以及经济节约等优势。
  碲(Te)是一种对人体有害的元素,可以造成人体内不同器官的衰竭。Te因其光电性能和热导性等优异性质,被广泛的应用于工业生产中。碲的广泛应用增加了人类接触到碲的可能性,从而可能对人类的健康造成威胁。砷(As)是一种有毒、具有致癌性的元素,可以导致人体皮肤、肺部、肝脏以及膀胱等部位的癌变。1993年,世界卫生组织(WHO)规定饮用水中As的含量不能超过10μg L-1。因此,环境样品中的Te和As的准确分析测试具有很重要的意义。本论文的研究工作将建立使用过渡金属离子/光催化剂作为增敏剂的新型光诱导化学蒸气发生体系,用于测定环境样品中的碲元素和砷元素。具体工作包括以下两个部分:
  (1)由于在传统的光诱导蒸气发声体系中Te的蒸气发生效率低,限制了紫外光诱导化学蒸气发生对环境样品中痕量及超痕量Te的分析应用。过渡金属离子可以大大提高紫外光诱导化学蒸气发生的效率。光催化剂nano-TiO2也可以有效提高Se(Ⅵ)的蒸气发生效率,在紫外光辐射下,nano-TiO2可以产生光生电子,将Se(Ⅵ)还原后转化为其挥发性形态。而采用短波长紫外光(254nm和185nm)辐射可以有效提高nano-TiO2的光催化效率,增加挥发性有机化合物的生成效率。因此,本研究发展了一种基于铁离子和nano-TiO2协同作用的Te的高效紫外光诱导化学蒸气发生方法。在该体系中铁离子可大大增加Te(Ⅳ)的光化学还原效率,而nano-TiO2则可在进一步提高Te(Ⅳ)的光诱导化学蒸气发生效率的同时并将Te(Ⅵ)还原为Te(Ⅳ)。相比传统的Te氢化发生方法,该技术可以直接应用于Te的总量分析,有效降低样品预还原过程中分析物的损失和污染的可能性。该方法成功的应用于水系沉积物、自来水、湖水以及河水中Te的测定。本研究首次报道了过渡金属离子和nano-TiO2在光诱导化学蒸气发生法中的协同增敏作用,这一技术有望应用于其他元素的光有道化学蒸气发生及其分析应用。
  (2)过渡金属离子可效提高元素的紫外光诱导化学蒸气发生效率。但是,目前对于过渡金属离子作为增敏剂提高紫外光诱导化学蒸气发生体系效率的研究还比较少,而相关的研究对了解元素在自然环境中的光化学还原过程及其在分析中的相关应用具有积极的意义。因此,本研究发展了新型的基于钴离子增敏的As的光诱导化学蒸气发生体系。该紫外光诱导化学蒸气发生体系中,加入30μg mL-1Co(Ⅱ)可有效提高As挥发物的生成效率,增敏可达72倍,Co(Ⅱ)的加入还可以加快As的反应动力学过程。在该体系中溶液的pH对As的挥发物的生成效率影响较大,当溶液pH为3时As的光诱导蒸气发生效率最高。在最优条件下,该方法的检出限可达4ng L-1,具有灵敏度高和精密度高等优点。该方法有望用于环境样品中痕量/超痕量As的测定。
[硕士论文] 曾煜轩
环境科学与工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:石墨烯衍生物如:氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)在工业领域的广泛应用,必然增加其在环境中暴露风险。环境中存在的天然还原性物质能在特定条件下将GO还原为RGO,这一过程改变GO表面化学特征,从而影响GO在环境中的迁移和归趋。本研究通过天然还原性物质抗坏血酸(L-AA)将GO还原为RGO,并通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线光电子能谱(XPS)表征确认了还原产物RGO表面羟基和环氧基成分的大幅下降。拉曼光谱表明RGO比GO具有更低的ID/IG值,表明C-O键的还原导致表面电子共轭结构和表面缺陷的恢复。本论文研究了GO与RGO在颗粒团聚、界面沉积、在孔隙介质中滞留等方面的特征。
  1.颗粒团聚。GO/RGO的团聚直接影响到分散液的胶体稳定性及后续的界面沉积与孔隙介质滞留过程。实验证明GO和RGO的电泳迁移率(EPM)均为负值,并随NaCl和CaCl2浓度的升高而逐渐升高。因此纳米颗粒间的静电排斥作用减弱,GO/RGO水动力学粒径增长速率增加,最终达到最大团聚速率,此时两者的团聚效率常数为1。在NaCl溶液中,GO和RGO的临界团聚浓度(CCC)分别为230mM和45mM,说明NaCl在较低浓度条件下即可导致RGO团聚。CaCl2溶液中的CCCGO和CCCRGO为1.1mM和1.3mM,这是由于Ca2+与GO/RGO表面含氧官能团的交联作用,促进了颗粒物的团聚,因此表面羧基和羟基含量高的GO能形成更大的水动力学粒径。
  2.界面沉积。GO/RGO在自然界中迁移可能由于界面相互作用沉积在矿物基质表面。通过耗散型石英晶体微天平(QCM-D)技术检测GO/RGO在矿物基质中常见氧化物SiO2和Al2O3表面的沉积动力学发现:SiO2表面带负电荷,对GO/RGO具有静电排斥作用,因此DLVO理论计算得出的颗粒-SiO2表面势能具有较高能垒,阻碍沉积扩散的速率。电解质会降低颗粒-SiO2表面能垒,导致沉积速率的上升。高浓度电解质会导致GO/RGO的团聚,颗粒的布朗运动减弱,因而沉积扩散速率。因此在NaCl影响下RGO具有比GO更低的临界沉积浓度(CDC)和沉积速率(rf)。在CaCl2溶液中,由于DLVO能垒较高,因此两者rf较低。Al2O3表面正电荷对负电GO/RGO颗粒具有静电吸引作用,处于有利沉积条件,因此rf比SiO2表面更高。由于GO在低浓度电解质中分散稳定,因此rf(GO)整体高于rf(RGO)。
  3.孔隙滞留。分散在水体中的GO/RGO穿过孔隙介质时的滞留过程影响着颗粒迁移行为。本研究制作微模型模拟的GO/RGO分散液在二维孔隙中的滞留过程。GO和RGO的团聚体在孔隙中的迁移受到截留、布朗扩散和筛滤作用影响。Al2O3微模型还存在静电作用,导致在NaCl浓度较低时GO和RGO在收集器的下游区域和侧壁表面也存在少量附着。而SiO2微模型孔隙中的静电排斥作用,促使通过布朗扩散运动至收集器的团聚物无法附着在收集器表面,因而滞留主要通过截留机制分布于上游区域。相比GO,RGO形成更大的絮状团聚物(一般大于5μm),在低NaCl浓度(40mM)下,就能够发生筛滤并最终导致RGO在孔隙中的不规则分布和孔喉处的物理阻塞,因此RGO具有较低的迁移性能和穿透效果。GO的滞留效率(αT4和αT2)随NaCl浓度升高而增加,100mM时Al2O3孔隙中的静电作用导致αT4明显高于SiO2孔隙中的αT4。在200,300mM时,由于GO团聚体尺寸的增大,在Al2O3和SiO2孔隙中的αT4则相差不大。RGO由于本身的团聚尺寸较大,导致在孔隙中的滞留效率呈现先上升后下降的趋势,高浓度NaCl往往会使RGO迅速团聚并截留和筛滤在孔隙的入口处。
  本研究证明了GO的自然转化产物RGO拥有与GO不同的物理化学性质,团聚、沉积动力学和迁移性能,使得GO/RGO的生态影响机制更为复杂,因此本研究为GO/RGO对环境潜在危害提供了间接的实验证据,为GO自然转化过程中生态影响机制的变化提供相关理论基础。
[硕士论文] 董立宽
公共管理;土地资源管理 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:优质农地生产优质农产品,土壤环境质量是关键,只有保持稳定、健康的土壤环境才能确保农产品优质。目前中国农地土壤环境质量总体不容乐观,开展研究可进一步摸清中国农地土壤环境现状,为科学构建农地质量保护体系和管理策略提供理论依据,也为科学构建切实保障农地质量的土地利用格局提供理论指导和实践借鉴。
  本文基于前人研究成果,以江浙优质名茶种植区为例,在实地现状调查及质量检测分析的基础上,结合描述性统计分析、污染指数评价模型以及Kriging空间插值等方法,对茶园土壤重金属的实际状况进行初步判定,并通过引入Copula函数模型、耦合度模型以及标准差椭圆模型等对茶园重金属含量从“数量”和“空间”两个维度进行拟合,探寻其格局原因,并根据研究结果提出改善茶园土壤环境质量、提高茶园土地利用效率和管理水平的相关建议。
  主要结论如下:
  (1)江浙两省研究区茶园土壤重金属整体水平基本达标,污染指数处于清洁状态,不存在污染。而局部地区如天目湖、东山镇、龙井村土壤Zn含量出现超标现象,尽管超标倍数仅为4.30%、11.21%、2.41%,但超标率均大于50%,为避免园地土壤环境污染面和程度加大,应加强预警,建立防范措施。
  (2)茶园土壤Cu-Zn、Cd-Se、As-Se呈显著正相关,表现出一定的协同效应,并具有正向增强趋势;同时,茶园土壤重金属与茶叶重金属在数量上和空间上均表现出较强的耦合性。因此,加强茶园土壤重金属的定期检测与管控,改善茶园土壤环境质量,有利于提升茶叶品质。
  (3)江浙两省研究区茶园土壤重金属均表现出较强的空间自相关性,并具有相连成片及沿一定方向的趋势性特征。此外,受结构性因子和随机性因子共同作用的影响,茶园土壤重金属的空间分布既具有整体上的相似性,又具有局部上的差异性。因此,在构建茶园土壤质量改善方案时,既要考虑空间全域的共性和局部的特性。
  (4)为改善茶园土壤环境质量、提高园地利用效率,研究认为要科学管控茶园土壤环境,强化预警,并从改善种植模式,加大政府扶持,培养专业人才等方面强化茶园土壤环境的监管与质量提升。
[硕士论文] 张静
化学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:虽然抗生素的发现和使用是人类历史上的一次重大变革,但是近几年在自然环境中残留的药物已经引起了很严重的环境问题。赤铁矿和针铁矿是土壤环境中含量丰富且非常重要的铁(氢)氧化物。本文主要研究了赤铁矿和针铁矿对三种不同类型和结构的环境抗生素氧四环素(OTC)、链霉素(STR)和磺胺甲基嘧啶(SMR)的吸附行为和机理,并比较了它们之间的异同点。同时还研究了针铁矿和改性针铁矿与H2O2组成的非均相Fenton体系对OTC的氧化降解行为。
  考察了pH、离子强度和竞争物质对三种不同类型和结构的环境抗生素OTC、STR和SMR在赤铁矿和针铁矿表面吸附行为的影响,并探究了吸附机理。结果表明三种抗生素在赤铁矿和针铁矿中吸附量大小顺序都遵循OTC>STR>SMR,三种抗生素的吸附行为都有pH依赖性,此外,它们对离子强度的敏感程度不同。三种抗生素与铁氧化物之间的相互作用有很大的差别。OTC主要通过内层络合作用吸附到赤铁矿上,静电作用对吸附也有一定的贡献;STR的吸附主要通过静电作用;而疏水作用在赤铁矿吸附SMR时发挥了非常重要的作用。在针铁矿吸附这三种抗生素时,除了上述的相互作用外,在强酸条件下,针铁矿溶解到溶液中的Fe3+可以通过阳离子桥键作用促进OTC、STR和SMR在针铁矿上的吸附。此外,针铁矿上的-OH对吸附具有非常重要的作用。
  针铁矿与H2O2组成的非均相Fenton体系还可以有效地氧化降解OTC,降解主要发生在针铁矿表面与吸附之间有密不可分的关系。该体系对OTC的降解速率在中性条件下最快,克服了均相Fenton反应工作pH较低且范围较窄的缺点,实验确定了·OH自由基是主要活性基团。环境中少量的HA和抗坏血酸盐会促进针铁矿表面Fe2+/Fe3+之间的循环而加快对OTC的降解。用Ce改性针铁矿证明,Ce3+同晶取代针铁矿化合物Ce0.2Fe0.8OOH可以显著提高针铁矿对OTC的降解速率和矿化程度。Ce3+的添加可以有效促进催化剂表面上Fe2+/Fe3+和Ce3+/Ce4+之间循环,提高H2O2的利用率。
[硕士论文] 陈琢
化学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术的进步,重金属污染俨然成为了破坏生态环境和威胁人类健康的严重问题,因此对于重金属含量的研究成为了许多学者研究的热点问题.由于重金属具有容易转移,毒性大等特点,因此精确的测定出环境样品中的重金属含量具有非常大的意义.但是在对实际样品进行分析检测时,通常样品中的重金属的含量都在ng/L,虽然火焰原子吸收法有较高的灵敏度,但是测定痕量的重金属元素含量却很难达到要求,这就需要借助分离富集的手段提高仪器的灵敏度和检出限,因此本文采用了浊点萃取分离富集这一方法.
  浊点萃取(CPE)是一种不会对环境造成污染的液液萃取方法,它利用表面活性剂的浊点现象,通过改变温度、酸碱度、离子强度等参数来引发相的分离,使亲水基与疏水基分离.浊点萃取因为有着富集效率高、绿色无污染、操作简单方便等特点,所以已被大量的应用于环境科学与生命科学领域,并成功地与分析仪器联用检测重金属离子.本文采用火焰原子吸收法与浊点萃取技术联用,以性价比高的钙羧酸(CCA)为络合剂,TritonX-114为表面活性剂,溴代十六烷基吡啶(CPB)和氯代十六烷基吡啶(CPC)与金属Mn、Cu、Co形成三元络合物测定环境样品中锰、铜、钴的含量.实验分别从pH值、CCA的用量、TritonX-114的用量、离子强度的影响、离子表面活性剂的选择、加热温度的影响、加热时间的选择、离心时间和冰浴时间、共存离子的影响、黏度对测定信号影响等方面对体系进行了一系列的优化,并进一步做了方法的检出限、线性范围、精密度等实验.
  本文研究了如下三个体系探讨浊点萃取分离富集测定痕量重金属:
  一、Mn-CCA-CPC浊点萃取测定水样中的Mn.实验测得该方法的线性范围为0.3mg/L-1.5mg/L,精密度为0.39%,检出限为0.39μg/L.
  二、Cu-CCA-CPB浊点萃取测定烟草中的Cu.实验测得该方法的线性范围为0.2mg/L-2mg/L,精密度为0.18%,检出限为0.38μg/L.
  三、Co-CCA-CPC浊点萃取测定土壤中的有效Co和总Co.实验测得该方法的线性范围为0.5mg/L-2mg/L,精密度为1.63%,检出限为0.66μg/L.
[硕士论文] 徐琪
化学工艺 山东大学 2018(学位年度)
摘要:汞(Hg)是全球环境包括岩石圈、水圈、大气和生物圈中,最常见的有毒重金属,其毒性早已为人熟知。汞因其易挥发性、迁移性、生物富集性往往造成难以控制的严重污染问题。汞以多种形态存在于环境中,常见的有无机汞、甲基汞、乙基汞、硫柳汞等,其中有机汞毒性更大。针对不同汞形态其检测要求不同。生活中涉及使用到的汞形态也多种多样,样品基质也较复杂,因此研究或针对性或全面性的检测方法都是必要的。另外,汞及其化合物具有生物放大性,即使含量在痕量水平其毒性也不可小觑,这对检测方法的灵敏度、准确度也提出了较高要求,研究检出限低、精确度高的检测方法也是目前的研究重点。
  本研究针对环境中不同的样品体系开发了两种不同的检测方法。一种是利用纳米金复合材料对环境水样中各种形态的汞全面检测,另一种是利用Fe3+的催化降解作用针对疫苗中硫柳汞的特定检测。研究结果如下:
  1、利用Fe3O4@PDA-Au NPs磁性固相萃取并检测汞。通过多巴胺的自动聚合在四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒表面形成具有良好稳定性的聚多巴胺(PDA)层。Au3+扩散到PDA层中,然后被PDA中的邻苯二酚集团将其还原为Au0原子,而邻苯二酚同时被氧化为相应的醌。邻近的Au0原子簇合在一起形成Au NP,进而合成为Fe3O4@PDA-Au NPs。本实验利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和能量色散X射线光谱(EDS)等表征手段,对合成材料的表面形态、内部结构、元素构成、磁性强度等进行了表征。纳米金可将有机汞降解为无机汞,为样品中汞的检测省去了复杂的消解过程。检测方法更简单、环保。本研究对影响萃取效果的实验参数,如pH值、吸附剂的量、萃取时间、洗脱液的类型和浓度、干扰离子进行了一系列的优化。在最优的实验条件下,离子汞(IHg)与甲基汞(MMHg)的检出限均为0.75ng L-1。IHg的线性相关系数为0.9987,MMHg的线性相关系数为0.9980。
  2、利用Fe3+催化降解作用结合(原子荧光光谱仪)CVAFS对疫苗中硫柳汞的非色谱分离测定。铁离子对硼氢化物与有机汞的反应具有催化效果,通过将Fe3+引入到冷原子荧光光谱仪(CVAFS)中,建立了高效、快速、廉价、环境友好的中汞的形态分析方法。本研究针对影响仪器检测灵敏度的实验参数进行了优化。在最优实验条件下,对于IHg和硫柳汞(THM),检出限分别为0.02μg L-1和0.03μg L-1。精密度IHg为1.6%,THM为3.9%。
  以上两种方法分别针对环境水样以及疫苗样品中汞的检测,既有针对性又有全面性,灵敏度较高。实验的操作过程无需复杂的消解过程,简单易行、绿色环保。
[硕士论文] 张毅琳
环境科学 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:随着人民生活水平的逐步提升和工业生产近几年来迅猛地发展,水体环境污染问题与人们日渐提高的生活水平和各行业之间矛盾也日渐突出。水体污染主要来源于城市的生活污水的排放和工业废水。染料废水量大并且处理工艺复杂,成为水体环境主要污染源之一。染料废水大多数体现出抗氧化性、抗光解性的特性,使得染料脱色加大,不易降解。各行业的迅速发展造成的过量染料废水的排放,对环境造成了不可逆转的危害,因而研究一种高效和高选择性的染料检测方法具有十分重要的现实意义。本文通过选用无机层状纳米材料水滑石有选择性吸附阴离子型染料茜素红S(ARS)整体猝灭化学发光信号强度的现象,建立了一种速度快、具有较高工作效率的检测染料的分析方法。本论文的主要内容简述如下:
  (1)选用恒pH值法合成镁铝比为3∶1的镁铝碳酸根水滑石,发现制得的水滑石可以很有效地催化luminol-H2O2化学发光体系,吸附ARS后的水滑石增敏效果降低,并对luminol-H2O2发光体系起到了猝灭的作用。依据此现象构建了ARS化学发光分析方法,ARS浓度在0.5μM-30μM与化学发光强度呈较好的线性关系。将上述建立的分析方法,运用在实际样品中,成功地检测了实际样品染料废水中ARS的含量。
  (2)在进一步研究ARS影响化学发光的机理过程中,发现蒽醌结构中酚羟基的位置对化学发光信号强度影响较大,因此成功地运用了化学发光有效地鉴别了不同取代基位置的羟基蒽醌,通过荧光发射光谱,紫外吸收光谱,以及不同取代基位置的羟基蒽醌的量子产率,解释了反应机理。
[博士论文] 杨猛
材料物理与化学 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:水环境中砷的污染给人类健康及生态平衡带来严重的危害。无机砷的毒性远远大于有机砷,而无机砷中的As(Ⅲ)的毒性更强,危害性更大,因此,地下水中As(Ⅲ)的去除及分析已成为科研工作者的首要任务之一。近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米材料修饰的电极在As(Ⅲ)的电化学分析检测方面取得了一些实质性的研究成果。然而,利用纳米材料构筑的工作电极对As(Ⅲ)进行分析检测时仍存在一些亟待解决的问题,比如纳米材料构筑的电化学界面敏感机制不清楚;修饰在电极上的纳米材料容易团聚,使得检测的重现性与稳定性较差;修饰电极需要在强酸性的介质中才能获得优异的电化学性能,而大部分地下水呈弱碱性,其存在形态会发生变化(离子态的H2AsO3-转变为非离子态的H3AsO3),从而不利于准确、可靠的分析检测;另外,实际水样中常见的共存物质对As(Ⅲ)检测的干扰也比较严重;此外,检测实际水样中的As(Ⅲ)时存在灵敏度和准确性不高等问题。
  基于上述所存在的一些主要问题,本论文旨在利用金基纳米复合材料构筑电化学敏感界面,并研究其对实际水样中As(Ⅲ)分析的电化学性能,同时结合吸附实验、光谱技术等进一步探究其增强电化学性能的敏感机理,进而发展在接近实际水环境条件下能够实现对As(Ⅲ)灵敏、准确及可靠检测的纳米电化学分析方法,本论文主要工作包括以下内容:
  (1)原位化学腐蚀AuCu纳米颗粒构筑纳米多孔金(np-Au)均匀修饰的玻碳电极(GCE),利用方波阳极溶出伏安法(SWASV)研究了所构筑的电极对As(Ⅲ)分析检测的电化学性能。结果表明np-Au修饰的GCE能够灵敏检测As(Ⅲ)且几乎不受来自常见共存离子的干扰,同时表现出良好的稳定性。np-Au修饰的GCE表现出增强电化学性能可能原因是其均匀修饰的电极不易团聚、具有大的比表面积、三维的、相互关联韧带的多孔结构及电子在电极界面快速传输。研究结果可以指导进一步构筑纳米多孔材料均匀修饰的电极分析有毒物质。
  (2)首先合成不同组成成分的Au-Cu双金属纳米粒子,并对其结构进行了详细的表征。不同组成成分的Au-Cu双金属纳米粒子与其检测As(Ⅲ)表现出来的不同电化学性能之间的关系利用SWASV进行了研究。研究发现不同组成成分的Au-Cu双金属纳米颗粒具有不同的结构,Au-Au键的键长受到Cu含量的影响。随着Au-Cu双金属纳米颗粒中的Cu含量的增加,Au-Au键的键长有逐渐变短的趋势。而Au-Au键的键长可能是影响Au-Cu双金属纳米颗粒电化学催化活性的主要因素。因此,通过调节Au与Cu含量的比例,使Au-Cu双金属纳米颗粒的电化学催化活性达到最大,从而使其对As(Ⅲ)的检测表现出更优异的电化学性能,获得更高的灵敏度。这个工作从原子层面上揭示了不同组成成分的双金属纳米颗粒电化学行为差异的机制,为设计高活性的双金属纳米结构催化剂提供了新的思路,进一步促进它们在分析有毒有害毒物质中的应用。
  (3)考虑到As(Ⅲ)在不同pH条件下赋存形态会发生变化,因此,在不同pH的介质中,利用AuNPs/α-MnO2修饰电极对As(Ⅲ)分析的溶出行为与抗干扰性能进行了详细研究。研究发现在pH为9.0的弱碱性介质中表现出优异的电化学性能且常见的共存物质对As(Ⅲ)的检测无明显的干扰。研究结果表明在pH为9.0的弱碱性介质中AuNPs/α-MnO2复合物对As(Ⅲ)的吸附为多分子层吸附,且具有大的吸附容量。因此,吸附在α-MnO2表面的As(Ⅲ)易于扩散到AuNPs表面在原位发生氧化还原反应,从而获得增强的电化学性能。此项研究成果对于实际水样中As(Ⅲ)原始存在形态的准确及可靠分析具有重要的科学意义,并提出了吸附辅助原位电催化的概念。
  (4)电化学分析方法已经被广泛应用于As(Ⅲ)的分析,并且也取得了一些可观的研究成果。然而,在自然水体的原始pH值范围内,有效和高抗干扰地分析As(Ⅲ)的方法仍然迫切需要。为此,在该工作中,利用AuNPs/CeO2-ZrO2纳米复合物修饰GCE构筑电化学敏感界面,并在pH为8.0的介质中(接近自然水体pH)中实现了对As(Ⅲ)的准确、可靠分析。通过对内蒙古托克托县官地营村As(Ⅲ)污染的地下水的分析,初步验证了该方法的实用性。这项工作的研究结果为指导构筑有效的敏感界面,促进实现在自然水体原始pH的条件下对其他有害重金属离子灵敏、准确及无干扰的分析。
  (5)基于NH2-GO对As(Ⅲ)有强的吸附能力及Au微电极优异的电催化能力,利用NH2-GO修饰的Au微电极实现了对As(Ⅲ)的灵敏检测,并且来自常见共存离子的干扰很小。研究表明NH2-GO对As(Ⅲ)的吸附容量比NH2-RGO强;另外,在NH2-GO表面As(Ⅲ)能够保持原有的价态,而在NH2-RGO表面As(Ⅲ)容易被氧化成As(Ⅴ)。因此,在NH2-GO修饰的Au微电极表面富集的As(Ⅲ)较多,在某一电位下被还原得到更多的As(0),从而在溶出过程中获得增强的溶出信号。这项工作的成果为探究污染物的赋存形态对电化学行为的影响及开发新型微电极分析污染物提供了新的见解。
[硕士论文] 程静
环境科学与工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:土壤重金属的生物毒性取决于重金属的有效态,薄膜梯度扩散技术(DGT)作为一种土壤重金属有效态提取技术,成为近年来的研究热点。但目前的DGT技术存在吸附量小,解吸率低,痕量元素吸附效果较差,适用范围较窄的问题。本文通过对比分析锌铝水滑石(ZnAl-LDH)、乙二胺四乙酸插层锌铝水滑石(ZnAl-EDTA-LDHs)、聚谷氨酸(PGA)、聚谷氨酸—海藻酸钠树脂(SA-PGA)结合相凝胶对铬、镍、铜、镉和铅的吸附性能,优选SA-PGA结合相凝胶组装SA-PGA-DGT,研究SA-PGA-DGT对铬、镍、铜、镉和铅的吸附性能,分析其吸附机理,探究新型SA-PGA-DGT的实际应用效果,主要结果如下:
  (1)SA-PGA-DGT中铬、镍、铜、镉和铅的扩散系数(25℃)依次为7.38×10-6cm2s-1、6.04×10-6cm2s-1、6.15×10-6cm2s-1、6.76×10-6cm2s-1、8.51×10-6cm2s-1。SA-PGA-DGT对铬、镍、铜、镉和铅吸附2h即可达到平衡,符合准二级动力学吸附特征。3mol/L的硝酸对SA-PGA-DGT中铬、镍、铜、镉和铅的洗脱效率均在91%以上。
  (2)SA-PGA-DGT对Cr、Ni、Cu、Cd和Pb的吸附适用条件为pH在5~9之间,离子强度在1~50mmol/L之间,五种重金属的吸附顺序为铅>镉>镍>铜>铬,且吸附4h即可实现对镉和铅的准确测定(R在0.90~1.10之间)。
  (3)SA-PGA-DGT对铬、镍、铜、镉和铅的吸附容量依次为:5.02μg/cm2、11.38μg/cm2、8.16μg/cm2、17.11μg/cm2、89.43μg/cm2,经价态换算SA-PGA-DGT的吸附容量为0.60meg/g。SA-PGA-DGT在低浓度(十分之一于分光光度法检出限)重金属的混合溶液中放置24h即可实现对重金属有效态的准确测定,该方法检出限低,适用于痕量重金属有效态的测定。
  (5)pH在7.7~8.9之间的微污染土壤中,DGT技术与传统法化学法提取土壤中铬、镍、铜、镉和铅有效态含量的相关性系数依次为0.64**、0.63**、0.59**、0.72**、0.64**,P值均小于0.01,两种方法提取的重金属有效态含量之间呈极正线性相关,DGT技术可以用来预测重金属的生物有效性。且DGT技术较少受土壤理化性质的影响,比传统化学提取法更适用于土壤重金属有效态的富集。
[硕士论文] 方刘兵
环境科学与工程;环境工程 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:单一裂隙是构成复杂裂隙系统最基本单元结构,自然裂隙被砂、泥等介质充填是普遍的现象。研究充填裂隙溶质运移规律对探究污染物质在地下介质中的迁移扩散具有重要的意义。本文在总结国内外相关学者研究成果的基础上,综合运用理论分析、室内模拟研究等方法,采用光滑平行有机玻璃板,充填河砂介质构建充填单裂隙物理模型,开展了充填单裂隙水流及溶质运移模拟试验,绘制了溶质运移的穿透曲线(BTC),应用对流弥散方程(ADE)对其进行拟合,并对溶质运移过程中自然电位变化进行实时动态监测,获得自然电位响应特征。论文的主要成果如下:
  (1)在低流速状态下,充填单裂隙内水渗流的水力梯度与单宽流量之间均符合Darcy公式、Forchheimer公式及Izbas公式。随着流速的增大,此时水流的水力梯度与单宽流量的关系开始呈现非线性状态。
  (2)在充填砂样组成相同时,水力梯度越大,溶质到达峰值浓度时间越短,穿透曲线开口越小,拖尾持续时间越短;水力梯度相同时,充填砂粒的粒径越小,裂隙的孔隙度越小,水流流速越小,穿透曲线到达峰值的时间越长,曲线的开口也就越大。
  (3)通过拟合可以看出,无论是垂直还是水平充填单裂隙,溶质运移的穿透曲线均可以用水动力弥散方程(ADE)进行模拟,且拟合效果良好。
  (4)当溶液到达各电极时该电极测得的自然电位值发生突变。可以根据自然电位历时曲线得到地下水污染物运移的位置、运移速度、浓度。根据各个测量.电极自然电位跃升的时间点计算污染物运移的速度,通过自然电位历时响应的曲线的峰值、开口方向可以判断出污染物浓度、扩散的时间等信息。
[硕士论文] 王铒
化学 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:孔雀石绿(MG)是一种三苯甲烷类杀菌剂,因在防治水产品疾病中具有高效且价格低廉的特点,故曾在水产养殖业中被广泛的使用。但其分子中与苯基相连的亚甲基和次甲基受苯环影响,具有较高的反应活性,可以生成三苯甲基自由基,这类化合物代谢产物进入人体细胞核中后,破坏DNA而引起细胞癌变。虽然孔雀石绿使用具有如此大的安全风险,并且国内、外早已将其列入禁用药物,但由于没有低廉有效的替代药品,仍然在水产养殖中屡禁不止。孔雀石绿的进入人体的主要途径是通过食用含有孔雀石绿的鱼、虾等水产品以及饮用水,出于对健康的考虑,以及对水产品质量的监督,建立一个水体中孔雀石绿的快速、便捷的检测方法具有重要的意义。
  电化学分析方法,因为其分析测试成本低,检测原理简单,仪器操作便捷而在污染物检测领域被广泛应用。利用分子印迹技术制备的具有与模板分子在空间结构和结合位点上完全匹配的电化学传感器,经修饰后的分子印迹在电化学分析方法已成为快速环境检测的研究热点;而极谱法有着固体电极所不能比拟的较宽的电势窗口,优良的稳定性和分析成本低,分析操作简单,而适于基层单位检测使用。基于上述因素,本研究建立了新的检测孔雀石绿的极谱法和分子印迹修饰电极检测法。研究的主要内容如下:
  1.基于荧光素在pH=7.0的BR缓冲溶液中可以产生一灵敏的还原峰,而MG的存在会与荧光素结合而使其极谱峰电流降低,降低值与MG浓度呈显著的线性关系,建立了一种间接检测水体中MG含量的新方法。在此体系中,于起始电位-0.40V,峰电位-0.85V(vs.SCE)MG含量在20.0μg/L~120.0μg/L范围内与峰电流成线性关系,检出限7.5μg/L。该方法用环境水样中孔雀石绿的检测,回收率为90.4%~105.6%。
  2.采用恒电位沉积纳米金于玻碳电极上,再以吡咯(Py)为单体,MG为模板分子,采用循环伏安法电聚合制备纳米金-聚吡咯分子印迹修饰玻碳电极(MG-MIPPy/AuNPs/GCE),印迹分子洗脱后,以铁氰化钾为电化学探针,根据探针峰电流的变化值与MG含量的显著相关性,间接测定MG的含量。在最佳实验条件下,MG浓度的负对数值与差分脉冲峰电流的差值在1.0~1000.0μg/L的范围内呈良好线性关系,线性相关性R2=0.9923,检出限为0.0130μg/L,将该方法对实际样品进行检测,加标回收率为98.82%~103.1%,结果满足分析要求。
[硕士论文] 王晓龙
土木工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:重金属镉离子在饱和多孔介质中的渗透迁移特性受温度、渗流速度、浓度以及悬浮颗粒的影响很大,本文利用研究重金属离子渗透试验装置,开展在酸性环境下(pH=5.4)饱和多孔介质中重金属镉离子的迁移特性进行试验研究。
  (1)研究温度、渗流速度、离子浓度对单一镉离子在饱和多孔介质中的迁移特性的影响,开展在3种渗流速度(0.087,0.173,0.260cm/s)、3种镉离子浓度(100,300,500ng/mL)、3种试验温度(20,40,60℃)下,探究单一镉离子的渗透试验规律。结果表明:在相同试验条件下,随着温度的变化,出流液中镉离子相对浓度峰值几乎无太大变化,甚至可以忽略不计。表明温度对单一镉离子迁移无太大影响;同样的方法研究渗流速度和注入离子浓度对单一镉离子在饱和多孔介质中的迁移特性的影响,将渗流速度和离子浓度作为变量,其它量作为控制量,结果表明:在相同试验条件下,随着渗流速度的变化,出流液中镉离子相对浓度峰值亦无太大变化,可以忽略不计,表明渗流速度对单一镉离子迁移无太大影响;而出流液中镉离子浓度随着离子浓度的增大而增大,说明注入液离子浓度的变化能显著改变渗滤液中镉离子浓度大小。
  (2)研究悬浮颗粒影响下温度、渗流速度、离子浓度和硅粉粒径对镉离子在饱和多孔介质中的迁移特性的影响,开展3种试验温度(20,40,60℃)、3种渗流速度(0.087,0.173,0.260cm/s)、3种镉离子浓度(100,300,500ng/mL)、3种硅粉粒径(2.8,10.9,,18.7μm)时悬浮颗粒影响下镉离子的土柱渗透试验规律。结果表明:在相同试验条件下,随着温度的升高,出流液中镉离子相对浓度峰值逐渐降低,表明悬浮颗粒影响下温度抑制镉离子的迁移;同样的方法研究渗流速度、注入离子浓度和硅粉粒径在悬浮颗粒影响下对镉离子在饱和多孔介质中的迁移特性的影响,结果表明:在相同试验条件下,随着渗流速度的变化,出流液中镉离子相对浓度峰值无太大变化,可以忽略不计,表明在悬浮颗粒影响下渗流速度对镉离子迁移无太大影响;出流液中镉离子浓度随着离子浓度的增大而增大,这和单一镉离子试验规律一致,说明注入液离子浓度的变化能显著改变渗滤液镉离子浓度大小;随着硅粉粒径的增大,出流液中镉离子相对峰值浓度逐渐降低;但仍然高于单一镉离子的浓度峰值,说明多孔介质中悬浮颗粒能够显著的促进镉离子的迁移,但随着硅粉颗粒的增大而有减弱的趋势。
  (3)根据一阶沉积系数的对流扩散方程在相应初始和边界条件下的解析解,利用软件拟合在悬浮颗粒影响下重金属镉离子的试验穿透曲线,并确定土柱渗流试验中的相关运动参数(沉积速率Kdep、弥散系数DL、平均运动速度u),并通过对比上述参数得出Kdep、DL、u随渗流速度的增大而增大。通过计算回收率得出重金属镉离子的回收率大于单一镉离子的回收率,且随着悬浮颗粒粒径的增大有减弱的趋势。
[硕士论文] 韩礼敬
环境工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:干涸湖床是受自然条件及人类活动等因素影响而形成的具有表层高盐分含量的且高动态变化的次生荒漠景观。其对区域生态环境、人类福祉造成严重的影响。了解干涸湖床盐分空间分布特征及表层土壤水盐运移规律对生态环境修复及防治自然灾害等具有重要意义。
  本文的目的及方法是利用遥感影像(Landsat8OLI)建立盐分预测模型,估算查干淖尔湖干涸湖床土壤盐分空间分布,并分析盐分的可能来源;讨论地表温度和水分对盐分分布的影响;利用HYDRUS模型对植被区与裸地区域植被根区范围(0-40cm)的水盐运移情况进行数值模拟,以明确干涸湖床表层土壤水盐运移规律。
  研究结果表明:土壤亮度指数(BI)与电导率(EC1:5)有很好的相关性,Pearson相关系数(R)=0.788。所建立的线性统计模型可以成功应用于反演土壤盐度,决定系数R2=0.62071,均方根误差RMSE=1.61702。利用HYDRUS模型模拟结果良好,水分模拟精度R2为0.7138至0.97254,RMSE为0.00395至0.01341(%),盐分模拟结果R2为0.67921至0.99352,RMSE为1.11094至24.28(dS/m)。模拟结果精度良好。
  进而,得到了查干淖尔湖干涸湖床的盐空间分布特征:干涸湖床主体为盐渍化土壤,其中湖床中部低盐,湖床周边高盐。强盐渍化区主要分布在湖床东部、西部和南部地区,在湖岸和植被带之间带状分布。这种盐分空间分布特征可能与地下水埋深及地形的控制有关。根据研究区地质地貌特征,盐分可能来源于北部的阿巴嘎熔岩台地和南部的浑善达克沙地及湖区地下水当中。地表盐分与地表水分呈中等程度负相关,与地表温度无显著相关性,地表水含量越高的地方盐分含量低。
  根区水分与盐分变化与降雨趋势高度一致,降雨事件发生后,土壤盐分迅速降低,之后会逐渐升高,升高速率可能与蒸发强度有关。湖床水分及盐分季节变化显著,夏秋交替时期,湖床表层水分逐渐降低,盐分逐渐升高,非饱和导水率逐渐降低。
  本研究的结果可为查干淖尔湖干涸湖床生态修复提供科学依据,为干旱区湿地盐分监测提供了理论支持及方案,为中国西北地区干涸湖床水盐运移变化过程提供科学参考。
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