采用超声波萃取结合超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)法, 研究珠江口(珠海和大亚湾)海水养殖区的水样、沉积物以及水产品(鱼类和贝类)中22种抗生素的污染状况。结果表明, 珠江口海水养殖区的主要污染物是喹诺酮类的诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星和氟甲喹等。珠海沉积物和水样中抗生素污染程度略高于大亚湾。水样中抗生素的浓度范围为0.13 (磺胺甲恶唑)~4.68 (奇霉素) ng/L, 浓度水平受降水影响显著。沉积物中抗生素的浓度范围为0.02 (金霉素)~8.77 (奇霉素) ng/g (干重), 表现出时间累积性。水产品中抗生素浓度范围为0.06 (磺胺甲基嘧啶)~46.75 (诺氟沙星) ng/g (干重), 贝类和鱼类样品中抗生素污染程度接近, 差异性不显著。相关性分析结果表明, 沉积物样品间的污染程度类似, 水产品样品间污染的相似性也较显著, 而不同水样间的污染成分及污染水平差异性较大。
建立一种简单、快速的超声波萃取–固相萃取净化–超高效液相色谱串联质谱分析方法, 可以同时测定淡水贝类软组织中磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、β-内酰胺类和氨基糖苷类中15种抗生素。采取超声波萃取法, 对贝类体内的抗生素进行萃取, 用固相萃取方法净化提取液, 最后用超高效液相色谱–三重四级杆质谱对目标物进行分析检测。主要比较两种固相萃取柱Oasis HLB和Oasis PRiME HLB对污染物的净化效率, 后者展现出较好的结果。15种抗生素加标回收率实验结果表明: 当加标浓度为50 ng/g时, 回收率为64%~121%, 相对标准偏差为0.5%~19% (n=3); 添加高浓度(100 ng/g)样品时, 回收率为67%~117%, 相对标准偏差为1%~9%(n=3)。方法检测限(LOD)为0.004~0.5 ng/g (干重), 定量限(LOQ)为0.013~1.67 ng/g (干重)。该方法具有回收率高、检测限低的特点。使用该方法对鄱阳湖3个采样点三角帆蚌中的抗生素进行分析, 结果显示, 在15种抗生素中, 有9种均不同程度地检出, 检出频率和浓度最高的是甲氧苄胺嘧啶, 最高浓度达到78.8 ng/g, 其次是奇霉素(41.2 ng/g)和环丙沙星(39.8 ng/g)。
分别以玉米秸秆、牛粪为原料, 在500ºC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC), 分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu2+, Pb2+, Ni2+和Cd2+)的单一吸附效果, 并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验, 探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示, 两种生物质原料具有不同的元素组成, BC具有较大的比表面积, DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中, BC对金属的吸附动力学过程具有相似性, 而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合, 吸附容量的顺序为: Pb2+>Cu2+>Cd2+>Ni2+。通过金属之间的竞争吸附实验, 发现在生物炭上Pb2+的竞争吸附能力最强, Cu2+次之, 而Ni2+和Cd2+竞争吸附能力较弱, 其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。
以褐铁矿粉为铁源, 用聚乙烯亚胺/多壁碳纳米管(polyethylenimine/multi-walled carbon nanotube, PEI/ MWCNT)修饰石墨毡为外层, 制备含铁电芬顿阴极。PEI/MWCNT修饰层可使石墨毡电还原产生H2O2的能力增强: 在阴极电位为-0.95 V(vs. SCE)、曝气速率为200 mL/min的条件下, 90分钟反应器内H2O2的积累量为66.5±2.4 mg/L, 比普通石墨毡阴极提高56.8%。PEI/MWCNT修饰层具有较好的稳定性, 连续使用20个周期, 修饰石墨毡电还原产生H2O2的能力未发生明显变化。采用以制备电极为阴极的电芬顿体系处理橙Ⅱ染料模拟废水, 结果表明: 橙Ⅱ染料初始浓度为20 mg/L, 在近中性(初始pH为6~7)条件下, 60分钟内降解效率为96.8%; 制备电极具备一定稳定性, 可重复使用多次。最后对以制备电极为阴极的电芬顿体系处理实际印染废水的能力进行测试, 在近中性条件下电解2小时后, 废水色度去除率为91.7%, COD去除率为69.4%, 氨氮去除率为56.2%。
采集汉江旱季和雨季的水样和沉积物, 应用超高效液相色谱-三重四级杆质谱, 对其中的 11 种全氟化合物(PFCs)进行检测, 研究该区域全氟化合物的污染状况。结果表明, 11 种全氟化合物都有不同程度的检出, 旱季和雨季水样中∑PFCs 浓度分别为 0.3~23.04 和 0.16~19.68 ng/L, 沉积物中∑PFCs 浓度分别为 0~55.1 和0.99~85.07 ng/g。水样总浓度的最高值出现在汉江汇入长江处的武汉, 且武汉采样点的全氟辛酸(PFOA)浓度最高, 旱、雨季分别达到22.52和12.52 ng/L。沉积物中总浓度最高值出现在陶岔, 且以全氟庚酸(PFHpA)和全氟己酸(PFHxA)为主, 沉积物中组分组成的季节差异不大。采用实际检测到的水样中 PFOA、全氟辛烷磺酸盐(PFOS)、全氟壬酸(PFNA)、PFHxA 和全氟葵酸(PFDA)的浓度以及沉积物中 PFOA 和 PFOS 的浓度, 运用熵值法, 对汉江流域进行全氟化合物污染的风险评估, 结果表明, 水体和沉积物中的浓度均未达到对生态环境具有风险的水平。
采用水培试验方法, 对比研究纳米银颗粒及其溶出的银离子对生菜(Lactuca sativa)镉的吸收以及生理生化特性的影响。将生菜分别置于含或不含50 μg/L镉离子的0, 10, 100 和1000 μg/L纳米银悬浊液或0.1, 1和10 μg/L银离子溶液中暴露35天, 测定生菜叶子和根部的镉浓度、干重和鲜重、叶绿素含量及丙二醛(MDA)含量。结果表明, 纳米银只在1000 μg/L的最高浓度组引起生菜根部镉含量的显著上升(约 200%, p<0.001), 其他浓度下, 无论是生菜叶子或根部镉含量变化都不显著。纳米银和镉对生菜生物量和含水率没有显著影响, 生菜中的叶绿素和丙二醛含量也没有统计学上的显著变化, 纳米银的影响不能完全由溶出的银离子解释。由此可见, 在农业生产实际应用的浓度水平下, 纳米银没有引起镉在生菜中积累的显著增加, 在可食用部分镉含量有所减少, 纳米银的存在未带来额外的食品安全风险。
在凹凸棒黏土(ATP)的存在下, 以羧甲基纤维素(CMC)为主链, 过硫酸铵(APS)作为引发剂, 以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作交联剂, 与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)进行接枝共聚, 合成羧甲基纤维素?接枝?聚丙烯酸/丙烯酰胺/凹凸棒黏土(CMC-g-PAA/AM/ATP)复合水凝胶。采用该种材料吸附去除水体中的 Cd(Ⅱ), 考察溶液初始pH、金属离子浓度、反应时间、反应温度、吸附剂投加量等因素对吸附反应的影响, 并借助傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附机理。结果表明, 初始pH 范围在4.0~8.0内吸附效果佳, 吸附反应在40分钟内达到平衡, 整个吸附过程更符合准二级动力学模型, 吸附过程中放热。CMC-g-PAA/AM/ATP可以快速、有效地去除水溶液中的 Cd(II), 吸附机理包括静电作用、络合作用和离子交换作用。
