【摘 要】
:
塑料作为最常用的人工合成材料,以其耐酸、耐碱、化学稳定等性能广泛的应用于人们的生产生活中,但是由于塑料的自身结构和化学稳定性,在自然环境中难以降解不断累积导致全球塑料污染一直是一个很严峻的环境问题。塑料存于世界各地的海洋和水生系统中。其中大部分塑料会在环境中不断受到风干、氧化等物理化学作用或者生物的作用下成为直径小于5 mm的微塑料。这些微塑料体积小,容易被人类和其他生物摄入体内危害组织器官,并且
论文部分内容阅读
塑料作为最常用的人工合成材料,以其耐酸、耐碱、化学稳定等性能广泛的应用于人们的生产生活中,但是由于塑料的自身结构和化学稳定性,在自然环境中难以降解不断累积导致全球塑料污染一直是一个很严峻的环境问题。塑料存于世界各地的海洋和水生系统中。其中大部分塑料会在环境中不断受到风干、氧化等物理化学作用或者生物的作用下成为直径小于5 mm的微塑料。这些微塑料体积小,容易被人类和其他生物摄入体内危害组织器官,并且微塑料拥有大的比表面积,可以作为重金属和有机污染物的载体,对整个生态圈产生巨大的潜在危害。因此,对微塑料的检测显得尤为重要。目前对微塑料的检测大多采用仪器检测的方法,例如傅里叶变换红外光谱,拉曼光谱和扫描电子显微镜等已被广泛的应用于微塑料的识别和量化,但是单一的仪器识别准确性低。为了提高检测的准确性,现在一般采用多仪器联用的方法,如扫描电镜与X射线能谱的方法联用(SEM-EDS),热萃取热脱附气相色谱-质谱法(TED-GC-MS)和热解气相色谱-质谱法(Pyro-GC-MS),这些仪器检测的方法对样品的处理步骤复杂、检测时间长、不具备便携性、并且对于直径小于1μm的小尺寸微塑料检测准确性较差,有一定的局限性。因此有必要开发一种廉价且方便的方法来检测微塑料。与仪器检测相比,电化学检测技术具有检测成本低、检测步骤简单、灵敏度高、准确度高的优点,已经广泛的应用于检测水中的有机污染物和重金属。然而,通过电化学方法检测微塑料仍然很少见。鉴于大多数微塑料具有电化学惰性导电性差,可以采用电化学阻断的方法来检测微塑料,即电极区域被惰性颗粒覆盖,会阻碍电极的氧化还原反应,通过分析峰值电流变化与惰性颗粒浓度之间的关系来研究检测性能。聚苯乙烯是世界上最常用的塑料之一,因此本文采用电化学的方法对直径为200 nm的聚苯乙烯微塑料(PSMPs)进行检测,具体内容如下:(1)聚苯乙烯微塑料表面存在大量的苯基堆砌,基于π-π相互作用,提出了一种含有苯基且可电聚合的双亲大分子构建聚合物薄层,以N-乙烯基咔唑(NVC),丙烯酸(AA),丙烯酸乙基己酯(EA)通过自由基聚合的方法合成双亲聚合分子Poly(NVC-EHA-AA)(PNEA),PNEA聚合物中含有大量的咔唑单元不仅可以与聚苯乙烯微塑料(PSMPs)在水溶液中通过π-π相互作用自组装形成PNEA包裹聚苯乙烯微塑料的PSMPs@PNEA颗粒,而且可以进行电聚合在电极表面形成聚合物薄膜,之后洗去PSMPs留下识别位点,以铁氰化钾为分子探针,探究电化学传感器对PSMPs的检测性能。通过核磁氢谱和红外光谱的表征证明了 PNEA双亲聚合物分子的成功合成,结合Zeta电位、粒径分析、循环伏安曲线和扫描电子图像的结果证明PNEA与PSMPs成功自组装并形成包裹结构,并且在电聚合之后形成致密的聚合物薄层,洗脱PSMPs后留下尺寸与200 nm聚苯乙烯微塑料相同的识别位点。检测结果表明该电化学传感器能对10 ppb-1000 ppb范围内的200 nm聚苯乙烯微塑料具有良好的检测能力,除此之外,制备的电化学传感器在海水中也有优异的检测性能以及很好的稳定性和抗干扰能力。(2)为了进一步提高对聚苯乙烯的检测灵敏度,我们选取石墨烯作为修饰材料,为了防止石墨烯发生聚集,我们利用多巴胺的弱还原性和在碱性条件下自聚合的性质,将盐酸多巴胺与氧化石墨烯进行一步法合成聚多巴胺功能化的石墨烯材料(PDA-rGO),通过X射线衍射图谱,红外光谱,扫描电镜和透射电镜进行表征。PDA-rGO不仅具有优异的导电性能,而且含有大量的苯环结构可与PSMPs产生π-π相互作用,之后利用滴涂的方法修饰在玻碳电极上制备PDA-rGO电极。将修饰了聚苯乙烯的PDA-rGO电极放置于含有一定浓度邻苯二胺的ABS缓冲液中,再进行电聚合形成分子印迹聚合物薄层,洗脱PSMPs后留下识别位点,以铁氰化钾为分子探针研究PDA-rGO电化学传感器对PSMPs的检测性能。从检测结果可以看出该电化学传感器对1 ppb-600ppb范围内的200nm聚苯乙烯微塑料有很好的灵敏度,实现了更低浓度的检测,并且有一定的抗干扰能力和稳定性,在海水的真实水样中也有良好的检测性能。
其他文献
作为输配电系统的重要电气设备,高压开关柜承担着开合电力线路、控制和保护电力设备的重要任务,我国每年投入运行的开关柜高达数百万台。开关柜内各元器件结构紧凑,且常处于高温和高湿环境,易形成电弧击穿乃至引燃着火事故,危及电力的稳定输送与人员的安全。本文针对高压开关柜内的典型阻燃环氧树脂型绝缘件,对其开展了热解实验、外部沿面电弧及内部击穿电弧作用下的系列引燃实验研究,从而揭示电弧与阻燃绝缘件的不同相互作用
气溶胶广泛分布在大气环境中,对空气质量和环境气候等领域有着深远的影响。新粒子形成是大气气溶胶的重要来源,成核是新粒子形成的关键步骤。深入探究气溶胶的成核机制对空气污染防治方案的制定和环境气候的预测具有重要的指导作用。针对气溶胶成分复杂、数密度低的特点,本文结合串联质谱技术和可调谐红外激光系统,搭建了一套红外光解离光谱仪。为了解析实验光谱,本文基于机器学习势场和红外光谱模拟方法,设计并实现了一种红外
无人水面航行器作为一种自主水上运载平台,在海洋监测、环境保护以及应急救援中发挥着至关重要的作用,而不同的任务需要部署水面航行器到不同环境,因此需要准确、可靠的导航技术引导水面航行器顺利执行任务。目前一个完整的自主导航系统通常划分为建图、规划和控制,需要针对每一环节设计相应的算法,并建立各模块之间的联系。其中局部路径规划算法和运动控制算法是自主导航系统的重要组成部分,直接决定了导航系统的性能。为进一
多相多组分物质运移问题广泛存在于地下系统中,比如地下爆炸试验、非水相流体地下输运、油气藏开采、雨水下渗等。目前,我国在地下爆炸实验研究方面积累了大量实验数据,而数值模拟研究基本是采用已有的商业软件,较少使用自主研发的计算程序。因计算涉及到力学和热力学建模、数值计算方法和基于软件应用后数学模型和数值方法改进,研发可实际使用的应用软件十分重要和迫切。本文针对空腔高温高压气体在含水地介质中多相多组分物质
交通数字孪生是未来交通系统智能化、数字化建设的重要技术,在线仿真是其中的关键环节,在线仿真系统中的车辆建模对整体的仿真效果有着很大影响。本文研究在线交通仿真系统中微观交通建模的关键技术,包括基于数据驱动的微观车辆跟驰模型、换道决策模型、在线交通仿真引擎架构等,论文的主要工作如下:1.基于残差拟合的跟驰模型为了提高微观交通仿真中车辆跟驰建模的准确性与泛化能力,将物理类模型与深度学习结合,提出一种基于
由浮力驱动的热对流现象在自然界和工业中广泛存在,例如,太阳、木星等天体内部的流动,地球表面海洋和大气的流动,热交换器和被动式冷却装置等工业生产设备中的流动。目前,热对流问题的研究多数基于Oberbeck-Boussinesq(OB)近似,即假设粘性系数、热传导系数等物性参数为常数,仅在浮力项中考虑密度变化。然而,真实自然界和工业生产中的对流现象往往具有很大的温差,此时流体的密度变化不能被忽略,这种
随着社会机动车保有量的不断扩大,尾气污染问题日趋严重,如何做好污染防治工作的紧迫性日益凸显。当前,基于视觉的智能检测方法具有监视范围广、响应速度快和无需接触车辆等优势,极大地提高了防治工作的效率和效果,对保障人民身心健康、改善大气环境质量和提升城市形象具有重要的现实意义。虽然基于深度学习的汽车尾气检测研究取得了一定进展,但仍然存在一些挑战。首先,尾气黑烟作为非刚性目标,颜色、纹理、透明度和形态等特
近年来我国民航业发展迅速,机场场面飞机密度显著增加,这对机场的场面安全与高效运转提出了挑战。作为机器视觉领域中的重要研究方向,目标跟踪技术在视频安防、人机交互、自动驾驶等领域都有广阔的应用前景。目标跟踪任务是指是在视频中准确定位感兴趣的目标,并以一定的方式将其标注呈现出来。然而在应用于机场场面视频安防时,目标跟踪模型的效果受到各种客观因素的影响,例如天气变化、尺度变化、遮挡、长时间跟踪等。一个鲁棒
实现高分辨成像遥感探测一直是地形勘测、气候监测以及目标跟踪识别等诸多领域探索和追求的目标,当光学系统在大气环境中工作时,大气湍流效应使获得的图像质量下降,造成天文观测或空间探测困难。目前有关大气湍流对光学成像系统的影响多基于地基成像或者星载成像进行研究,国内外发展了一系列的成像技术并应用到克服大气湍流的影响中。空基遥感因其具有图像分辨率较高、监测范围较大的优势成为立体化综合观测手段之一,研究各类大
非常规油气潜力巨大,为推动能源结构改革,全世界范围内都在进行与其相关的勘探开发工作。非常规油气的基本特征与常规油气相比差别较大,具有低孔、低渗、应力敏感等特性。而现有的有关非常规油气的渗流性能研究主要基于室内实验或数值模拟,在非常规油气开发现场进行试验并总结相关规律较少。现场试验具有室内实验以及数值模拟无法比拟的优势,因此有必要建立一套符合非常规油气藏基本特征,考虑应力敏感效应的两相流的现场试验方