【摘 要】
：
阿特拉津是一种典型的三嗪类除草剂,长期使用已经导致其在环境中残留。尽管在一些国家和地区已经被禁用,然而在我国东北地区仍然应用广泛。作为一种典型的持久性有机污染物,阿特拉津以其中等水溶性、难降解、迁移性快等特点,对环境造成了严重的危害,威胁到人类的身体健康。近年来,基于纳米零价铁（nZVI）活化过硫酸盐的高级氧化技术的开发及其在有机污染修复领域的应用研究备受关注。然而纳米零价铁（nZVI）颗粒存在自
【基金项目】
：
东北农业大学“东农学者计划”青年才俊项目,功能生物炭材料的可控制备及其协同过硫酸钠降解阿特拉津作用机制（54981812）；
论文部分内容阅读
阿特拉津是一种典型的三嗪类除草剂,长期使用已经导致其在环境中残留。尽管在一些国家和地区已经被禁用,然而在我国东北地区仍然应用广泛。作为一种典型的持久性有机污染物,阿特拉津以其中等水溶性、难降解、迁移性快等特点,对环境造成了严重的危害,威胁到人类的身体健康。近年来,基于纳米零价铁（nZVI）活化过硫酸盐的高级氧化技术的开发及其在有机污染修复领域的应用研究备受关注。然而纳米零价铁（nZVI）颗粒存在自团聚、稳定性差等问题,限制其在实际应用中的催化效果。通过对nZVI进行硫化改性和生物炭（BC）的负载能有效提高其反应活性。在本研究中,通过一步法将生物炭在N2氛围下分散到Fe3+溶液中,随后以恒定速度滴加Na BH4和Na2S2O4溶液合成了生物炭负载的硫化纳米零价铁（S-nZVI@BC）,并测试其对过硫酸钠（PS）的活化机制,探究S-nZVI@BC-PS体系中阿特拉津的氧化降解效果与强化脱氯机制。本研究的主要结论如下:（1）制备了nZVI、S-nZVI和S-nZVI@BC,通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和X射线光电子能谱分析（XPS）对催化剂材料进行表征分析,明确了S-nZVI@BC的主要结构特征,分析了复合材料不同组分在阿特拉津氧化降解和脱氯过程中可能发挥的作用。通过SEM和TEM结果,清晰地观察到了S-nZVI的核壳结构;通过XRD结果确定了S-nZVI@BC中主要的活性物质为nZVI和Fe S;通过XPS结果再次证实了S-nZVI的核壳结构和不同组分的存在形式。（2）通过制备一系列不同硫铁摩尔比的S-nZVI并比较氧化降解阿特拉津效果,确定了S-nZVI最佳催化性能的硫铁摩尔比S/Fe=0.15;通过一系列氧化降解实验确定了本研究体系中相对最佳的S-nZVI@BC（0.1 g/L）和过硫酸盐（PS,1 m M）用量,在该反应体系内,阿特拉津的去除率可以达到100%;在连续循环实验中测试了nZVI、S-nZVI和S-nZVI@BC的可重复利用性,三轮循环后nZVI-PS、S-nZVI-PS和S-nZVI@BC-PS体系中阿特拉津的去除率分别保持在55.5%、87.1%和96.8%;对不同反应体系中铁离子浸出量进行检测,S-nZVI@BC-PS体系内铁离子浸出量仅为6 mg/L,明显低于nZVI-PS、S-nZVI-PS体系中铁的浸出量,表明S-nZVI@BC稳定性能较好,反应后仍能保持较高的催化活性;研究了不同反应温度、不同初始pH值、溶液中共存阴离子、不同水样对S-nZVI@BC-PS体系中阿特拉津降解的影响。结果表明S-nZVI@BC-PS体系受环境因素影响较小,能够有效降低反应活化能进而促进阿特拉津的降解。（3）通过电子自旋共振谱（ESR）检测了S-nZVI@BC-PS体系中主要活性物质,包括羟基自由基（˙OH）和硫酸根自由基（SO4˙-）,单线态氧（~1O2）和持久性自由基（PFRs）;检测了反应后溶液中的氯离子浓度,约为1.65 mg/L,根据氯元素守恒定律,阿特拉津分子中的氯元素被完全去除,表明S-nZVI@BC-PS体系中阿特拉津脱氯彻底;通过液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析了S-nZVI@BC-PS体系中阿特拉津的主要降解产物,发现阿特拉津降解迅速,中间产物较少,降解比较彻底。综合以上研究结果,提出S-nZVI@BC-PS体系阿特拉津氧化降解和强化脱氯降解的主要机制:S-nZVI在溶液中释放Fe2+,Fe2+和S2O82-反应产生SO4˙-和SO42-,SO42-和OH-产生˙OH,BC中的PFRs提供电子给O2,产生~1O2,S2-失去电子促进Fe3+向Fe2+转化,Fe2+又能和S2O82-反应产生SO4˙-,持续攻击阿特拉津污染物,实现阿特拉津氧化降解。阿特拉津的氧化降解主要途径包括脱氯羟基化、烷基氧化、脱烷基、脱氢和烯烃化。本研究结果对于开发高效稳定的过硫酸盐活化剂具有一定的指导意义,对S-nZVI@BC-PS体系氧化降解有机污染物的反应机制提出了较为深入的见解,对于有机污染水体修复具有重要的指导意义。
其他文献
低温胁迫不仅影响水稻种子萌发,导致出芽不齐,同时严重影响水稻根系生长发育,抑制养分吸收,最终造成水稻减产。硒能促进水稻生长发育,增强植物的抗氧化作用和对环境胁迫的抵抗能力,因此硒可能是促进低温下水稻种子萌发,提高水稻根系低温抗性的有效途径。本论文采用浸种试验与水培试验,通过分析水稻种子发芽率、淀粉酶活性与可溶性蛋白等指标,研究低温下水稻种子萌发在不同硒浸种浓度下的变化特征,明确低温下适宜的硒浸种浓
东北酿酒葡萄在中国占有重要地位。在气候变化背景下,降水资源的时空分布发生了变化,导致的旱涝灾害在一定程度上制约着葡萄的产量与品质。本研究基于1981-2020年东北酿酒葡萄产区15个气象站点逐日气象资料,利用作物水分盈亏指数（CWSDI）等指标,采用数理统计、Mann-Kendall检验、概率密度函数风险评估等方法,分析了东北地区酿酒葡萄种植的降、需水量、以及旱涝灾害的时空分布特征。主要结论如下:
犊牛阶段的饲养管理,对奶牛生产潜力的发挥至关重要。液体饲料是断奶前犊牛的主要营养来源,对犊牛生长发育及免疫功能的建立发挥重要作用。我国每年废弃奶产量约占牛奶总产量的2%～4%,即80～160万吨,若将其直接废弃,不仅是对生物资源的浪费,还会污染环境,并带来一定的经济损失。因此,本试验通过研究废弃奶对奶公犊生长性能、免疫功能、瘤胃发酵及胃肠道菌群的影响,旨在为合理利用废弃奶提供基础数据。本试验选取2
磷是植物生长过程中必不可少的营养元素,参与生物大分子的合成及物质能量转化。因此,为了促进作物生长发育以及提高作物产量,农业生产中常长期大量施用磷肥,造成土壤磷素的大量累积,不仅造成磷矿资源的浪费,同时还对环境造成了不可逆的伤害。探究土壤累积磷素的合理利用,在植物营养和环境科学中均具有重大理论和实践意义,而对磷耗竭的研究,正是探究磷素有效性的基础。本研究基于文献数据分析、实验室模拟分析和盆栽试验分析
青藏高原平均海拔4000 m以上,植被稀疏,空气稀薄,天然草地的牧草生长缓慢产草量低,牧草供给不足,草畜供给不平衡的现状抑制了当地畜牧业的发展。因此,青藏高原发展优质高产的人工草地是缓解草畜矛盾,保持当地经济发展和生态建设可持续发展的有效途径。目前西藏地区的人工草地种植品种较为单一,多为禾本科牧草,蛋白质含量较高的豆科牧草种类很少。秣食豆（Glycine max）是豆科一年生草本植物,是大豆属的一
硒（Se）是动物和人类必需的微量营养素,同时也是植物的有益元素。当生物体缺硒时会出现克山病等病症,由于人类只能通过食物链摄入硒,因此采用人工施硒获得富硒植物产品,是人畜安全摄硒的根本途径之一。油莎豆（Cyperus esculentus）是莎草科植物,其抗逆性强、适应性广,其地上茎叶是良好饲草,地下球茎可以榨油。本试验以油莎豆为材料分别在分蘖期（T1）、结粒期（T2）、块茎膨大期（T3）三个时期,
微塑料体积小、污染范围广,对动植物的健康和环境的稳定有直接影响。同时,抗生素作为环境污染物,会对动植物产生负面影响,产生抗药性、抑制生长发育,甚至有毒害作用。微塑料在水环境中会为抗生素提供载体,抗生素在环境中会附着在微塑料的表面,与微塑料形成复合污染,在环境中迁移转化,最终进入生物体内,引发环境污染和生物毒性,造成严重危害。微塑料受到学者们受到广泛的关注,但对于其载体效应引发的复合污染的研究较少,
随着工矿企业的发展和生产过程中“三废”排放及污水灌溉,全国耕地土壤重金属污染形势总体不容乐观,特别是土壤镉污染问题尤为突出。镉（Cd）,一种生物毒性强、化学活性大、难降解的重金属,可通过食物链在人体内富集,长期积累可严重损害人类健康。水稻对土壤Cd有较强的富集能力和向稻米转运的能力。因此,Cd已成为威胁粮食安全生产的主要无机污染物。本文选取云南昆明和楚雄、江西新余、福建南平和三明,五个不同Cd污染
土壤污染防治是全球范围内亟待解决的科学问题,其中重金属铅（Pb）和雌激素双酚A（BPA）是土壤污染中常见的两种污染物,其存在会对土壤和人类健康造成严重的威胁,因而探索修复Pb及BPA污染的方法迫在眉睫。在众多修复材料中,生物炭和海藻酸钠因其绿色环保的特性被广泛应用于Pb及BPA污染的修复过程。然而,未经改性的生物炭和海藻酸钠对于污染物的去除效果并不理想。β-环糊精由于其特殊的空腔结构被视为理想的改
断奶犊牛的腹泻在奶牛养殖业中广泛存在,这不仅会影响犊牛的生长性能,而且会带来严重的经济损失。在我国全面禁抗的环境下,开发高效、安全、无污染、无药物残留的新型添加剂以促进犊牛健康养殖将是畜牧业研究的热点。酚类化合物具有抗氧化和抗菌特性,并能够改善健康,因此其具有应用于奶牛生产中替代抗生素的潜力。没食子酸（Gallic acid,GA）是一种天然存在于植物中的含酚有机酸,从植物提纯的没食子酸具有抗氧化