生物介质萃取技术研究进展

生物介质萃取技术,即以生物(或仿生)材料如细胞、细菌和蛋白质等为萃取吸附固定相的样品制备技术。近年来该技术在多个领域得到了较为广泛的应用,例如利用生物材料对金属的吸附性质用于分析环境样品中微量金属元素;利用生物材料(免疫蛋白)的抗原–抗体结合性质用于食品和药品中毒素的检测等。主要针对近年来生物材料作为样品预处理介质用于微量重金属离子富集及霉菌毒素纯化富集两个方面的应用进行概述,为生物介质萃取技术的进一步推广应用提供参考。     

基于离子液体的磁性富集技术及其在分析化学中的应用进展

磁固相萃取是一种基于磁性材料而发展起来的新型样品前处理技术,是目前样品预处理领域的研究热点,其中有关磁性吸附材料的研究是该技术的关键。离子液体是一种由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的液态有机盐类,因挥发性低,化学及热稳定性好以及对有机物、无机物具有良好的溶解性而成为富集水溶液中有机污染物和重金属离子的新型吸附材料,但将其用于磁固相萃取的研究尚处于起步阶段。本文总结了磁性富集技术中所用的离子液体,并将目前基于离子液体的磁性富集技术归纳为基于离子液体功能化磁性微球的磁固相萃取、混合半胶束磁固相萃取、离子液体参与的双磁微萃取3类。并综述了基于离子液体的磁性富集技术在环境、食品及生物样品前处理方面的应用研究,简要总结了根据待测物质选择基于离子液体的磁性富集技术的原则,并对基于离子液体的磁性富集技术未来的发展方向进行了展望。     

聚苯胺及其复合物对重金属离子的高效吸附性能

基于国外最新文献,系统总结了近年来聚苯胺及其复合物的制备方法及其重金属离子吸附性能,重点分析了吸附性能特征,指出聚苯胺及其复合物具有吸附下限浓度低、达到吸附平衡快以及解吸附性能优异等特点.填充有聚苯胺颗粒的吸附柱在动态处理初始浓度为83 ng/L的汞离子溶液时,经一次吸附与解吸循环操作后,汞离子的富集倍数可达120倍.应用于冷原子吸收光谱的待测样品的浓缩与富集,可以将汞的测试下限拓展到0.05 ng/L.聚苯胺及其复合物在痕量重金属离子的高效富集与灵敏探测等方面展示了广阔的应用前景.     

改性皮革胶原纤维对水体中Cd2+、Cr3+、Pb2+、Ni2+、Co2+等痕量重金属离子的富集与测定

利用改性皮革胶原纤维作为水体中重金属离子的富集材料，研究了该材料对水体中Cd^2＋、Cr^3＋、Pb^2＋、Ni^2＋、Co^2＋等重金属离子的分离富集能力。实验表明，在pH4～7的酸性和中性的条件下，该材料对重金属离子的富集量最大。其中，Cr^3＋在pH4～5时富集率达到100％；Co^2＋、Ni^2＋在pH6～7时富集率达到100％左右；Cd^2＋和Pb^2＋在pH8～9时富集率达到100％左右；在混和溶液中和存在络合配位体时，可以通过控制待测液的酸度对水体中的重金属离子进行选择性吸附。通过样品的分析，可以利用改性皮革胶原纤维作为测定水体中的重金属离子的吸附剂，对水体中的重金属离子进行分析测定。     

金属的生物甲基化作用和环境输送

讨论了生命体与重金属间的相互关系、重金属生物甲基化作用的环境输送及生物富集，评述了重金属的生态危害么及微生物在其环境输送过程中所起的作用。     

微塑料富集金属铅元素的能力与特征分析

以微塑料为载体,考察了其对溶液中铅离子的富集能力。首先利用2%HNO_3为解吸溶液,并用超声波仪进行辅助解吸,然后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定其吸附的铅含量,从而研究微塑料吸附铅离子的能力。对微塑料的材质、吸附时间、粒径、离子浓度、选择性以及共存离子等进行了考察,分析了微塑料吸附铅离子的特征。实验结果表明:不同材质的微塑料对铅离子的吸附能力不同,其中聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)吸附量最高,分别达到1.32μg/g和0.63μg/g。微塑料粒径越大,其对铅离子的吸附量越低。随着吸附时间和铅离子浓度的增加,微塑料对铅离子的吸附效率出现先升后降的趋势。共存离子实验表明,当溶液中存在其他离子时,不同材质的微塑料对铅离子的吸附能力受到不同程度的影响,当铅离子和铜离子共存时,2种离子存在竞争性吸附现象。该文探索了微塑料对铅离子的吸附特性,可为深入研究海洋中微塑料富集重金属及其环境行为提供理论基础。     

新型海绵状吸附材料对水中铜离子和镉离子的吸附研究

铜离子与镉离子具有较大生物毒性,是重金属水污染控制重要目标污染物。论文以聚乙烯醇缩甲醛海绵为骨架,通过与丙烯酸甲酯接枝聚合反应、与盐酸羟胺的化学修饰反应,制备新型海绵状吸附材料P(VFM-MA-HH),用于吸附去除水中铜离子与镉离子。研究表明,最佳接枝聚合反应条件为90℃温度下,丙烯酸甲酯单体浓度15%,聚合反应6h,所制备的海绵状吸附材料含异羟肟酸基团3.57mmol/g。P(VFM-MA-HH)对铜离子、镉离子有较高的吸附容量与吸附速率,可在15min内达到平衡吸附量的50%,吸附动力学过程同时受控于膜扩散与颗粒内扩散过程。在搅拌混合吸附过程中,P(VFM-MA-HH)对重金属离子的吸附符合全混流式反应模型,且钙离子、镁离子与天然有机酸的存在并未干扰吸附性能。     

巯基活性碳富集剂对重金属离子的吸附特性

从热力学、动力学及XPS3个方面讨论了巯基活性碳富集剂对重金属离子的吸附机理。结果表明富集剂的吸附过程以化学吸附为主。外表面,内表面对Cu~(2+)的吸附率分别为19%,81%;Pb~(2+)为6%,94%,对Zn~(2+)为17%,83%,而吸附Cd~(2+)完全由内扩散所控制。被吸附的Cu~(2+)还将进一步还原为Cu~o。     

重金属生物吸附的研究进展

本文综述了重金属生物吸附的机理、影响生物吸附的物理化学因素和生理条件、生物吸附动力学、生物吸附过程的数学模型化、生物细胞的固定化和从生物量上回收被吸附的重金属等方面的研究进展。     

纳米钛富集水样重金属镉-胶体金免疫层析法快速检测方法的建立

研究了纳米TiO2分离富集水样中痕量镉的最佳反应条件,应用自制抗Cd(Ⅱ)-iEDTA(Isothiocya-nobenzyi-EDTA)螯合物的单克隆抗体,建立了快速检测环境水样中重金属镉残留的胶体金免疫层析法。采用纳米钛富集水样中的痕量镉,用洗脱剂将吸附的镉离子洗脱后,再采用胶体金免疫层析法快速判断镉离子浓度,进而分析水样中的重金属镉含量。结果表明,pH 9.0时,Cd可被纳米TiO2定量富集,吸附于纳米TiO2上的镉离子可用0.1 mol/L的EDTA.2Na(乙二胺四乙酸二钠)溶液定量脱附。在优化实验条件下,纳米TiO2对Cd的吸附容量为14.7 mg/g,富集倍数可达50倍。制备了比色法判定结果的胶体金试纸条,并建立了纳米TiO2富集-胶体金试纸条联用检测方法。对实测样品的检测耗时约90 min,该方法对Cd的定量下限可达5μg/L,适用于环境水样的检测。     

330 MW燃煤机组异相凝并对重金属排放控制的实验研究

湖北某电厂1号机组容量为330 MW，配备双室四电场静电除尘器，为了考察异相凝并技术对细颗粒物以及重金属脱除效率的影响，对1号机组除尘器前后，脱硫塔后进行颗粒物与重金属采样测试。结果表明，在烟道中喷射凝并吸附剂后，ESP入口颗粒态重金属占比增加，其中，Se元素在PM_2.5和PM₁₀上增加尤为明显，而气态的重金属含量有所降低，表明凝并吸附剂增强了颗粒态重金属的凝并效果，小颗粒态与气态重金属通过异相凝并过程转移至大颗粒态。喷入凝并吸附剂后，石膏中重金属含量显著降低，说明能够进入脱硫石膏的重金属含量减少，异相凝并提升了ESP对重金属的脱除作用；在尾部烟道末端烟囱排放口采样点，重金属含量相较于未喷入凝并吸附剂的工况，有着明显的降低，表明了经过异相凝并之后，排放至大气中的重金属显著减少，异相凝并对于重金属的控制起到关键作用。     

土壤重金属污染评价指标的研究进展

土壤重金属污染评价指标主要有：土壤重金属总含量，有效含量，土壤酶活性以及植物中毒临界含量等。由于受重金属污染的土壤中往往伴有多种重金属元素以及元素之间的交互作用，使得临界值的确定更为复杂，目前评价土壤重金属复合污染的方法主要是综合指数法。     

燃烧过程中碱/碱土金属对重金属迁移转化影响的研究进展

碱/碱土金属广泛存在于各种固体燃料中，在燃烧过程中碱/碱土金属与燃料中重金属及其他矿物发生复杂的物理化学反应，从而影响重金属的迁移和转化。本研究主要介绍了碱/碱土金属对As、Se、Pb和Cr四种重金属迁移转化的影响规律，包括碱金属和碱土金属对重金属迁移转化的影响，颗粒物团聚与黏结对重金属排放的影响三个方面。碱/碱土金属能够抑制重金属的挥发：碱金属与Cl元素的结合，降低了PbCl₂的生成；碱金属的存在有利于提升高岭土对Pb的吸附效率；碱/碱土金属可以与As和Se形成稳定的化合物。但同时需要注意碱/碱土金属与Cr的部分结合产物中，Cr以六价态存在，具有较高的毒性。碱/碱土金属对于团聚现象发生，分别起到了促进和抑制作用，适当含量的碱金属有利于减少重金属的释放。通过总结碱/碱土金属对重金属迁移转化的影响规律，以期为降低重金属的危害提供思路。     

西南山地煤矿区耕地土壤-农作物重金属富集及健康风险评价

为了解西南某典型山地煤矿区周边农田土壤、农作物重金属的富集情况及对当地人群健康的影响程度,采集矿区周边农田土壤样品和对应的农作物样品,测定重金属Cr、Mn、Zn、As、Pb的含量。运用Nemero指数法、潜在风险指数法对土壤重金属的污染程度进行评价;采用靶标危害系数法(THQ)评价农作物重金属对人体的健康风险。结果显示,Cr、Mn、Zn、As、Pb分别是背景值的1.81、1.90、2.89、1.30、0.86倍,处于轻度污染级别,轻微危害程度。农作物重金属Cr、Pb和As含量的超标情况较严重,Zn的含量超标相对较小。各农作物富集的重金属对人体的健康风险大小为：高粱>玉米>白菜>葱>辣椒。农作物重金属对儿童健康的危害均达到了慢性中毒;对成人健康的影响,高粱处于慢性中毒,其它农作物重金属处于产生较大影响的危害程度。农作物重金属与土壤重金属的相关性分析表明,农作物重金属的含量与土壤重金属全量并无线性关系;各重金属在农作物中的转移能力不同;Pb,As在农作物中的转移能力较大,而Cr相对较小。鉴于矿区重金属的富集情况,应尽快采取修复治理措施,为保证当地人群健康,建议当地居民不再食用和种植富集重金属严重的高粱、玉米农作物。     

Thermodynamic Characteristics and Mechanisms of Heavy Metals Adsorbed onto Urban Soil

The thermodynamic characteristics of heavy metals adsorbed onto urban soil and the relative adsorption mechanisms were studied by the batch experiment. The results show that there existed dynamic adsorption-desorption equilibrium processes of cationic and anionic ions of heavy metals onto urban soil, which may have an impact on the pH of the adsorption system. The amounts of heavy metals adsorbed onto urban soil increased with the increase of the equilibrium concentration, but their adsorption amounts were not the maximum adsorption amounts. The higher the pH was, the greater the adsorption capacity of the urban soil at the same equilibrium concentration was, and the adsorption amounts of heavy metals onto urban soil followed the order of Pb>Cu>Cd>Zn>Ni. There were coordination reaction, hydrolysis reaction, exchange reaction in the adsorption processes of heavy metals onto urban soil. With the increase of pH, the influencing degree of pH on the different reactions of heavy metals in the soil increased, meanwhile the effects of other physicochemical properties of soil on the adsorption of heavy metals were weakened.     

细菌介导重金属转化过程及金属组学研究方法

重金属污染依然是我国严重的环境问题之一。在重金属胁迫下，微生物可通过复杂的过程，对重金属进行转化，降低重金属的毒性，其中转化涉及的分子机制广受关注。目前，在上述机制相关研究中，对转化过程中重金属的衡量多局限于总量的测定，而对其赋存形态的研究不足，导致难以取得有效进展。对细菌介导重金属的转化过程及金属在其中的赋存形态进行综述，探讨了金属组学研究方法在其中的应用，重点针对重金属的颗粒态与蛋白质结合态进行分析、表征和鉴定，为微生物介导重金属的转化研究提供新视角。     

长沙市公园土壤重金属调查与评价

根据对长沙市公园土壤的重金属含量测定结果,采用内梅罗综合污染指数对其进行了评价,并运用相关分析、聚类分析进行了统计分析。研究结果表明,岳麓山公园、烈士公园土壤重金属含量较低,月亮岛土壤重金属含量较高。通过内梅罗综合污染指数评价,认为岳麓山公园土壤属于安全级别,未发生重金属污染;烈士公园土壤中Cr、Hg、Cd属轻污染,其余重金属无污染;月亮岛中土壤重金属污染相对严重,其中Zn、Cd属重污染。通过相关分析表明,与pH值呈正相关的为Cr、Zn、Pb、As;聚类分析研究表明,在距离为20分为两大类Cr、Zn;Hg、Cd、Cu、As、Pb、pH。     

重金属对重油热转化过程生焦特性的影响

以委内瑞拉减渣、辽河减渣、克拉玛依减渣三种劣质减压渣油为原料,在微型反应釜中进行反应,研究重金属等因素对重油热转化过程生焦特性的影响。结果表明,重油中重金属含量越高,其在热转化过程中的生焦诱导期越短。随着重金属总含量的增加,重油的生焦量明显增多,生成的焦颗粒也逐渐变大。延迟焦化产物分析结果进一步表明,重金属含量越高的重油,焦产率越高,导致液体产物收率下降。     

成都市大气颗粒物的特性研究

以成都市东区为研究区域，研究了该区总悬浮颗粒物（哪）含量及其中重金属的含量随季节变化的特征，通过粉煤灰与哪中重金属含量的关系、富集因子分析来判断颗粒物中重金属的来源。研究表明，TSP及其中重金属的含量随季节变化明显且特征相似；哪的含量严重超标；由监测结果大致推断出了该区域哪及其中重金属的主要来源。     

垃圾焚烧氯对重金属迁移特性的影响

在管式反应炉上，通过加入有机氯（PVC）和无机氯（NaCl）研究了垃圾焚烧时氯对重金属迁移特性的影响。结果表明，在低温下，氯对重金属的挥发几乎没有影响，只有在较高的反应温度下氯才会对重金属的挥发特性产生影响，且垃圾焚烧过程中氯的存在使重金属更易向飞灰或烟气中迁移，垃圾中有机氯对重金属迁移特性的影响要大于无机氯。氯的存在会显著改变分布在飞灰和烟气或底渣和飞灰之间的重金属的分布特性。