有机污染物和重金属的复合污染及其协同去除机制获进展-陕西省污染暴露与生态环境健康国际联合研究中心
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有机污染物和重金属的复合污染及其协同去除机制获进展
发布时间:2020-06-04     作者:   分享到:

抗生素的大量使用带来了巨大的环境和人类健康风险,特别是抗生素产生的耐药性的全球传播是影响人类健康和生态安全最严重的问题之一。此外,我国六分之一的耕地收到重金属的污染,从而导致很多典型的地方病、癌症村的产生,对人体健康造成严重威胁。在自然环境水体或土壤中,有机无机复合污染是普遍共存的。不管是有机污染物(如抗生素),还是重金属(如Pb),即使在环境中有微量的浓度,它们也会对生物有害。但当它们在自然环境中共存时,多种污染物可能会相互影响化学、物理或生物特性,从而改变它们的环境行为和生物可利用性。很多研究表明,复合污染物的处理比单一化学污染物的处理更为困难。因此,复合污染物的联合污染修复一直是环境污染修复中的重点和难题。

近期,陕西师范大学地理科学与旅游学院污染暴露与风险调控团队利用碳纳米管和纳米二氧化硅矿物为吸附材料,通过氧化改性等处理技术增加纳米吸附材料表面含氧官能团数量,从而提高其对有机无机复合污染物的协同去除能力,进一步深入探讨了其静电辅助氢键(Charge assisted hydrogen bond)协同去除机制,为选择性高效去除有机无机复合污染物的材料制备提供新思路,也为复合污染物的绿色环保修复技术提供理论依据。具体工作包括:选用频繁使用的磺胺类抗生素磺胺甲嘧啶(SMR)和常见的食品添加剂苯甲酸(BA)作为有机污染物的研究对象,选用我国污染较严重的铅(Pb)作为重金属污染物的研究对象,分别研究了有机污染物单一存在体系,重金属单一存在体系以及有机污染物与重金属共存体系中,纳米二氧化硅和不同氧化程度的碳纳米管对不同污染物存在体系的去除效果及具体作用机制(图1),结果表明:CAHB在富氧纳米材料上对SMRBA的吸附起着重要作用,且共存PbSMR的吸附产生竞争作用,而共存BASMR的吸附产生协同作用(图2);纳米材料从水溶液中去除Pb(II)是一个离子交换、静电吸引、表面络合以及孔隙填充共同作用的结果,尤其是吸附在CNTs内通道中的Pb(II)组分不容忽视(图3);不同有机污染物共存时,协同吸附去除是普遍存在的现象,均达到极显著水平(p < 0.01)。这些研究结果对准确评估有机和无机复合污染物在自然环境中共存时的风险及其去除效果具有重要义。


图1

图2

 

图3

该研究成果以Adsorption, desorption and coadsorption behaviors of sulfamerazine, Pb(II) and benzoic acid on carbon nanotubes and nano-silica”为题发表在环境TOPSCI 期刊Science of the Total Environment上,硕士研究生张金龙为第一作者,李霄云副教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41703093),陕西省自然科学基金(2019JM-101),中央高校自由探索项目(GK201803057GK201701010)等课题的资助。

 

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