九游会品牌环境最新科研动态(2022-01)

2022-01-01 17:11:59 0 九游会品牌环境

1.中文标题：源头河流中渗透性砂基质中的微生物群落是由水化学而非粒度和异质性形成的
引自： Wang W , Hu M , Shu X , et al. Microbiome of permeable sandy substrate in headwater river is shaped by water chemistry rather than grain size and heterogeneity[J]. Science of The Total Environment, 2021, 780:146552.
土壤和沉积物中的微生物群落库具有许多生态和生态系统服务功能。有人认为它的多样性和群落结构可以由粒度的不同和异质性决定。然而，这些结论大多来自于在限制性土壤、不渗透的海洋和淡水沉积物（基质）中进行的研究。这些结论是否适用于渗透性基底，尤其是上游河流生态系统，还有待观察。为了解决这个问题，我们进行了一项野外实验，旨在评估中等粒径与不均匀分布和微生物多样性之间的关系。在中国中部的一条源头河流中接种了具有梯度粒度和异质性的渗透性基质，三个月后通过高通量测序对整个微生物群落和三个反硝化菌群落的多样性和群落组成进行了调查。利用16S rRNA（一种多样性分类标记）对整个微生物群落进行测序。使用三种功能基因标记三个反硝化菌群落：nirK、nirS和nosZ对这些基因进行测序。结果表明，总微生物群落和三个反硝化菌群落的多样性和群落结构都是由水化学决定的，而不是由粒度和粒度分布异质性决定的，尽管粒度和异质性对基质的营养浓度有积极影响。与整个微生物群落相比，反硝化功能群具有更独特的物种比例，这表明功能基因对环境的改变比16S rRNA更敏感。我们的补充了源头河流中渗透性沉积物中的微生物群落，并强调了在mm尺度上的粒度和异质性在构建微生物群落的多样性和结构上并不那么重要。

图1 实验图

2.将P25粉末设计成定制的珠粒以实现高效的水质净化
引自：George V. Theodorakopoulos,Fotios K. Katsaros,Sergios K. Papageorgiou,etc.Engineering Commercial TiO₂ Powder into Tailored Beads for Efficient Water Purification.Applied Materials 2022, 15(1), 326.

图2 同轴气流珠发生器原理
在这项研究中，高效的商业光催化剂 (Degussa P25) 纳米粒子在藻酸盐（一种金属结合的生物聚合物）中被有效地分散和固定。利用海藻酸盐优异的金属螯合性能，经过热解或煅烧烧结程序开发了铜纳米颗粒装饰的光催化剂，与粉末光催化剂相比，产生的陶瓷珠具有增强的光催化和机械性能、优异的耐磨性和优化的光催化能力。利用液氮孔隙率测定、扫描电镜和X射线衍射研究了其形貌和结构特征。通过重复实验在黑暗和紫外线照射下探索了有机污染物（甲基橙）的减排。光催化珠的最终性能由合成过程和热处理条件决定，可以被进一步优化。研究发现，热解碳残留物使TiO₂纳米颗粒能够粘附，起到粘合剂的作用，并增加了甲基橙吸附容量，导致光催化剂附近的局部浓度增加。分散良好的铜纳米颗粒也能提高光催化活性。所制备的光催化剂表现出增加的甲基橙吸附容量（高达3.0 mg/g），并且在短接触时间（3 h）下，从水溶液中去除约50%甲基橙，达到约80%的甲基橙截留率。最后，制备的光催化剂在至少四个连续的光催化循环中没有显著降低光催化效率。

3.中文标题：石墨状氮化碳掺杂CuO纳米粒子恢复其光催化抑藻活性
引自：Cao Xuesong; Yue Le; Lian Fei, et al. CuO nanoparticles doping recovered the photocatalytic antialgal activity of graphitic carbon nitride. Journal of Hazardous Materials. 2021 403, 123621.
本工作合成了石墨状碳氮化物（g-C₃N₄）和掺杂g-C₃N₄（Cu-g-C₃N₄）的CuO纳米颗粒，并研究了腐殖酸（HA）对g-C₃N₄和Cu-g-C₃N₄光催化抗藻活性的影响机制。g-C₃N₄和Cu-g-C₃N₄对两种藻类（铜绿微囊藻、普通小球藻）72小时的平均有效浓度分别为（56.4, 89.6 mg/L）和（12.5, 20.6 mg/L）。Cu-g-C₃N₄比g-C₃N₄具有更高的光催化抑藻活性，因为：1) Cu-g-C₃N₄比g-C₃N₄具有更低的表面电位和更高的疏水性，更容易与藻细胞团聚；2)与g-C₃N₄相比，Cu-g-C₃N₄具有更高的全波长光利用效率和更高的电子-空穴对分离效率，因此产生更多的O₂^-、·OH和h⁺。10 mg/L HA抑制了g-C₃N₄的光催化抑藻活性，而HA对Cu-g-C₃N₄没有影响。其机理为：1)掺杂CuO纳米颗粒占据了HA在g-C₃N₄上的吸附位点，缓解了HA对g-C₃N₄-藻聚集体的抑制作用；2) HA吸附在CuO纳米颗粒上提高了Cu-g-C₃N₄的氧还原速率。本工作为天然有机物对g-C₃N₄光催化抑藻活性的抑制机制提供了新的见解，并解决了g-C₃N₄在环境应用中的优化问题。

图3 不同浓度的g-C₃N₄（A）和Cu-g-C₃N₄（B）对铜绿微囊藻的抑藻活性随时间的变化

4.中文标题：沉积物养分、生态状况及湖泊恢复状况
引自：Jukka Horppila, Sediment nutrients, ecological status and restoration of lakes： Water Research 160 (2019) 206e208.
磷是导致淡水富营养化的主要营养物质。湖泊生态系统中的大部分磷通常储存在底部沉积物中，因此，磷从沉积物中循环到水体中会对水质产生显着的负面影响。然而，在《欧洲水框架指令》确定的生态状况评估中，并未将沉积物养分考虑在内。这会鼓励湖泊管理者以牺牲沉积物为代价来改善水质。例如，为了快速改善水质，磷的化学灭活已应用于许多湖泊的沉积物中。虽然这可能产生立竿见影的效果，但沉积物磷的失活实际上可能会延缓湖泊生态系统的长期恢复，抑制营养物质的再利用。在某些特定情况下，这些损害沉积物质量的快速恢复工作是合理的。然而，我们应该制定一个总体战略，促进湖泊生态系统的永久恢复包括它们的沉积物。由于验证这一事实需要在很长一段时间后才能反映出切实的结果，因此目前我们可能很难找到对此类恢复活动的支持。

5.中文标题：光催化和生物技术消除水中微塑料的研究现状引自：[1]Ebrahimbabaie P, Yousefi K, Pichtel J. Photocatalytic and biological technologies for elimination of microplastics in water: Current status[J]. Science of The Total Environment, 2022, 806: 150603.塑料微粒污染水体已成为重要的环境和公共卫生问题。饮用水和废水处理设施中的一些传统技术能够从地表水中捕获大量的塑料微粒；然而可用于实际破坏微塑料的方法是有限的，成功率也不稳定，其破坏MP的实际机制也只了解到部分。光催化和微生物降解技术在实验室规模上显示了将微塑料转化为水溶性碳氢化合物、二氧化碳，以及在有限情况下转化为有用燃料的应用前景。光催化技术和微生物技术都拥有保持水安全和生态稳定的潜力，值得科学家进一步关注。然而，在确定更加有效的光催化半导体和优化微塑料生物降解的最佳有效微生物联合体和环境条件方面，还需要进一步的研究。除了聚乙烯以外，还需要研究更多的聚合物类型用于降解，实验室规模的研究必须扩大到现场规模。本文综述了光催化和微生物技术去除多金属蛋白酶的过程和机理，为改进从地表水中去除Microplastics（mps）的研究提供了有用的数据。

图 4

6.中文标题：制备H2O2增强ZnO负载Ag量子点对海洋微生物的光催化失活
引自：[1] Zhang C , Zhou F , Zhan S , et al. The enhanced photocatalytic inactivation of marine microorganisms over ZnO supported Ag quantum dots by the synthesis of H2O2[J]. Environmental Research, 2021.
羟基自由基的产生已被证明可以通过光催化策略改善海洋的防污性能。然而，仅依靠光催化剂的价带产生羟基自由基效率低下，限制了光催化技术在海洋防污涂料领域的应用。在此，我们报道了一种新的策略，其中Ag量子点用于通过光催化在海水中合成过氧化氢 (H2O2)。生成的H2O2分解成羟基自由基提高了防污能力。有趣的是，Ag量子点突出的尺寸效应与H2O2的产率密切相关。我们合成了负载在ZnO上的Ag量子点，发现粒径约为4 nm的Ag量子点具有最高的H2O2生成活性，并且经过1 h的光催化反应，H2O2的浓度可以达到124μg/mL。ZnO在海水中灭活海洋微生物的效率从72.3%提高到99.4%。以海水为介质通过光催化合成H2O2可以拓展光催化技术在海洋防污领域的应用。

7．中文标题：水热法在石墨烯上可控生长TiO₂纳米颗粒用于可见光催化
引自：Thanh-Lieu T. Le ^{a, b, **}, Thanh-Hiep T. Le^b , Kim Nguyen Van ^b , Hao Van Bui ^{c, d, *} , Truong Giang Le ^e , Vien Vo ^b
Controlled growth of TiO₂ nanoparticles on graphene by hydrothermal method for visible-light photocatalysis. Journal of Science: Advanced Materials and Devices.
本研究介绍了使用TiCl₄作为前驱体，采用水热法可控合成TiO₂/石墨烯光催化剂。研究了前驱体浓度和反应时间对TiO₂纳米颗粒在石墨烯上生长的影响，表明催化剂能够获得所需的TiO₂负载量和分散度。通过XPS、拉曼和UV-VIS漫反射光谱，研究了光催化剂的化学成分、TiO₂与石墨烯之间的相互作用以及光学性质。结果表明，与石墨烯的耦合显著缩小了TiO₂的带隙，从而激发了 TiO₂/石墨烯在可见光照射下的光催化活性。光催化实验对TiO₂负载量在5-84%范围内的TiO₂/石墨烯的光催化剂进行RhB的降解性能测试。石墨烯表面含有负载量在16.5%到26%之间分散良好的TiO₂纳米颗粒的催化剂的性能最高。通过使用载体和自由基捕获剂进一步阐明了RhB的降解机制，揭示了空穴和OH*自由基的主要作用。