科研产出
壳聚糖-果胶凝胶珠吸附剂的改性及其去除藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的应用
《食品工业科技 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：壳聚糖-果胶凝胶珠(Chitosan-pectin gel beads,CPB)吸附去除食品中重金属具有较高的潜力,为提高其稳定性、再生利用性及吸附能力,本文采用明胶(Gel)和羧甲基纤维素钠(CMC)对CPB进行改性,利用扫描电镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、Zeta电位仪、X射线光电子能谱(XPS)及等技术表征其结构特性,优化吸附解析条件,并评估其对藻蓝蛋白中Pb(Ⅱ)的实际去除效果.结果显示,与CPB和Gel-CPB相比,CMC改性的CPB(CMC-CPB)热稳定性高、表面粗糙多孔、比表面积大(20.28±1.35 m2/g)及Zeta电位低,对金属离子吸附能力强,且解析再生利用率高.FTIR图谱分析显示改性前后CPB官能团结构未发生明显变化,其主要结构官能团为羧基、羟基和氨基.TG分析表明改性前后的CMC-CPB的热稳定性显著高于CPB和Gel-CPB(P<0.05).XPS光谱分析表明三种吸附剂成功吸附了Pb(Ⅱ),其中CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的吸收峰最强.三种吸附剂(CPB、Gel-CPB和CMC-CPB)去除Pb(Ⅱ)的最佳 pH和温度分别为 6.0和 60℃,对 Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合 Langmuir吸附等温模型(R2=0.9543~0.9811)和准二级动力学模型(R2=0.9963~0.9991),该吸附属于单分子层化学吸附,即-COO、-OH、-CO-NH与Pb(Ⅱ)之间的络合作用.根据Langmuir模型曲线评估,CMC-CPB对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量qmax为69.37 mg/g,显著高于Gel-CPB和CPB(P<0.05).综合在藻蓝蛋白中的应用效果,CMC-CPB低成本高效安全地去除藻类和藻蓝蛋白食品中Pb(Ⅱ)具有更广阔的前景.
关键词： 壳聚糖-果胶凝胶珠 改性 吸附 藻蓝蛋白 Pb(Ⅱ)
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粉葛对农田土壤镉的富集特征
《环境工程技术学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：选用生长速度快、生物量大、经济价值高的富集植物是重金属生物修复新的突破口.为研究粉葛对农田土壤镉(Cd)的富集特征,采用大田试验探讨3种污染程度下粉葛不同部位葛根(葛粉和葛渣)、葛头、主藤、侧枝和叶片中Cd浓度.结果表明:粉葛不同部位中Cd浓度表现为侧枝(8.96 mg/kg)>主藤(6.85 mg/kg)>叶片(5.22 mg/kg)>葛头(2.80 mg/kg)>葛渣(1.36 mg/kg)>葛根(1.21 mg/kg)>葛粉(0.16 mg/kg),且随土壤污染程度增加而增加,表现为中、高污染显著高于低污染(P<0.05).除葛根外,粉葛其他部位对土壤Cd的富集系数均大于1(1.09~8.65),转运系数为2.59~8.98.粉葛各部位中Cd的分配率表现为侧枝(35.64%~43.81%)>主藤(21.55%~25.49%)>叶片(15.40%~23.63%)>葛根(7.03%~9.94%)>葛头(5.99%~9.57%).粉葛各部位生物量表现为葛根>侧枝>叶片>主藤>葛头,粉葛对Cd移除量随土壤污染程度递增,具体为高污染(45.39 g/hm2)>中污染(39.96 g/hm2)>低污染(16.56 g/hm2).总体上,粉葛各部位中Cd浓度与土壤有机质、有效态Cd、总Cd浓度呈显著正相关,而与土壤pH均呈负相关.在Cd污染农田土壤治理中,粉葛(用作葛粉)对Cd污染农田土壤修复具有应用价值.
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长期施用猪粪和化肥对稻田土壤Cu、Zn和Cd含量及有效性的影响
《农业环境科学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为研究有机肥与化肥处理下稻田土壤Cu、Zn、Cd含量之间的差异,并探明关键影响因子,本研究利用持续了35 a的长期定位试验,分析了土壤重金属全量及有效态、土壤理化性质和水稻产量,并利用多种统计分析方法研究了猪粪组和化肥组土壤Cu、Zn和Cd与土壤理化指标之间的关系.结果表明:与对照(不施肥)相比,长期施用猪粪使土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量分别提高了134%~239%、57%~124%、58%~171%和191%~380%、285%~811%、61%~184%,并显著提升了土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)及氮磷养分含量;而化肥处理对土壤重金属全量及有效态含量无显著影响,对土壤理化指标的提升相对较小.冗余分析(RDA)发现,猪粪组土壤全氮(TN)、CEC和速效磷(AP)分别解释了重金属方差变异的89.1%、6.4%和2.0%,化肥组土壤pH和全磷(TP)分别解释了方差变异的45.0%和22.2%,达到显著水平.进一步通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析发现,猪粪对重金属有效态的贡献远大于化肥,主要通过影响土壤重金属全量和CEC从而影响重金属有效性,其路径系数分别为0.6217和0.2953,均达到显著水平.猪粪组土壤重金属与理化指标之间由于"同源"关系呈显著正相关,而化肥组两者的关系受水稻生长活动等因素影响较大.研究表明,长期施肥可以通过调控土壤理化指标等影响重金属有效性,施用猪粪进行稻田土壤培肥的同时,需要注意土壤重金属的累积风险.
关键词： 长期施肥 稻田 铜 锌 镉 有效性 偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析
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基于田块尺度上糙米镉含量差异性分析
《环境生态学 》 2021
摘要：通过对糙米镉含量的差异性分析和合理采样数量研究,为农用地污染效果评估提供依据和指导。将采样量设置了10个水平(依次为:10、20、30、40、50、60、70、80、90和100),在江西省新余市4 hm~2范围内镉污染农田进行稻谷采样,并分析不同采样量对糙米镉含量、超标率、变异系数等影响。结果表明:不同采样量下糙米镉含量为0.01～0.78 mg/kg,均值为0.20～0.29 mg/kg,标准差为0.10～0.13,变异系数为35.87%～63.88%,与采样量为10个相比,糙米镉含量随采样量的增加而递减,其降幅为7.14%～25.93%,研究区糙米镉含量均超过限量值(0.20 mg/kg)。相关性表明,糙米镉含量变异系数与采样量呈极显著正相关(y=29.45+0.35x,r=0.97,p<0.001);而糙米镉含量超标率与采样量呈显著负相关(y=80.76-0.46x,r=-0.98,p<0.001)。综合糙米镉含量、超标率、变异系数等因素,以及考虑人力、物力、时间等因素,采样量为50时,能较好地代表研究区糙米镉含量的整体水平。
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金属硫酸盐浸种对水稻种子萌发和秧苗镉吸收的影响
《浙江农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了解金属硫酸盐浸种对水稻种子萌发和秧苗吸收Cd等元素的影响,以水稻品种五丰优286为试验材料,选择多种浓度的硫酸亚铁（FeSO4）、硫酸锌（ZnSO4）和硫酸锰（MnSO4）作为浸种剂进行室内催芽和水培试验,测定水稻胚根长、胚芽长、发芽率,以及秧苗中的Cd、Mg、B、P、K含量。结果显示,FeSO4和MnSO4浸种均可提高水稻的发芽率,促进胚根和胚芽生长,且能有效降低秧苗中的Cd含量;而ZnSO4浸种对水稻胚根和胚芽的生长表现出明显的抑制作用,且会增加秧苗中的Cd含量。FeSO4和MnSO4浸种对水稻秧苗Mg、B、P、K的吸收无明显抑制作用,且FeSO4浸种对秧苗B的吸收有促进作用。总的来看,FeSO4和MnSO4浸种具有较好的降低水稻Cd吸收的应用潜力,值得进一步深入研究。
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江西省葛种植区中重金属镉调查及其富集特征
《土壤与作物 》 2021
摘要：为探明葛种植区域土壤和植株中重金属镉含量,对江西省18个葛种植区进行野外调查和室内分析,揭示葛对镉的富集特征及转运规律,为研究葛安全质量控制技术提供理论依据。结果表明:调查区域土壤有效态镉和全镉含量分别为0.002～0.21 mg·kg-1和0.05～0.25 mg·kg-1,葛根、葛头、主藤、侧枝和叶片中镉含量分别为0.002～0.28 mg·kg-1、0.14～1.38 mg·kg-1、0.07～1.83 mg·kg-1、0.04～1.80 mg·kg-1和0.05～1.91 mg·kg-1;葛根、葛头、主藤、侧枝和叶片/土壤富集系数分别为:0.97、5.30、5.84、4.14和2.05,葛头、主藤、侧枝和叶片/葛根转运系数分别为11.64、8.54、6.16和3.56;不同部位镉含量表现为主藤(0.71 mg·kg-1)>葛头(0.58 mg·kg-1)>侧枝>(0.51 mg·kg-1)>叶片(0.28 mg·kg-1)>葛根(0.11 mg·kg-1),且主藤镉含量显著高于叶片和葛根（P <0.05）;相关分析表明,土壤有效态镉和全镉与主藤、侧枝和叶片呈显著正相关,葛根与葛头、主藤和侧枝呈显著正相关。参考土壤镉含量、葛中镉含量、转运系数和富集特征等,并结合聚类分析表明江西省不同葛种植区中镉含量以渝水、兴国、德兴等地区较高,而永丰、南城、鄱阳、上高等地区较低;葛对重金属镉具有较强富集作用,种植过程中要选择土壤环境质量高的区域,避免高风险地区种植。
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不同用量土壤调理剂对镉污染农田土壤环境的影响
《长江流域资源与环境 》 2021 北大核心 CSCD CSSCI
摘要：采用大田试验,探讨不同用量土壤调理剂对镉污染农田土壤养分、质地、微团聚体、酶活性及微生物数量等影响。试验设置T0、T1、T2、T3、T4和T5共6个处理,对应添加土壤调理剂0、1 500、3 000、4 500、6 000和7 500 kg·hm-2。结果表明:施用土壤调理剂后增加了土壤pH值（0.66%～6.75%）、阳离子交换量（22.68%～64.45%）、碱解氮（7.94%～29.26%）和速效钾（0.28%～21.99%）,而对土壤质地、有效磷、微团聚体组成影响较小;影响了土壤微生物环境,抑制了脲酶、过氧化氢酶活性以及细菌和放线菌数量。土壤调理剂通过影响土壤理化性质及微生物环境,降低了土壤有效态镉（12.34%～24.78%）和糙米镉含量（7.69%～64.10%）。相关性表明:施用量与土壤pH值、阳离子交换量、碱解氮和速效钾呈显著正相关,而与有效磷、脲酶和过氧化氢酶呈显著负相关,但与土壤有效态镉和糙米镉相关性不明显。综上,从镉污染修复效果、土壤环境影响及经济成本考虑,以T2 (3 000 kg·hm-2)处理效果最佳。
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不同土壤钝化剂对农田土壤中镉的钝化效果研究
《江西农业大学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】农田土壤镉（Cd）污染影响着生态环境质量、农产品安全及人体健康,如何有效降低糙米镉含量是当前研究热点,研究不同类型土壤钝化剂对土壤-水稻系统重金属镉含量的影响,拟为镉污染土壤治理提供科学依据。【方法】在江西省典型稻田开展田间小区试验,比较了12种土壤钝化剂对土壤p H、有机质、阳离子交换量、土壤镉含量、水稻产量及稻米中镉含量的影响,并计算了糙米富集系数。【结果】与对照相比,施用钝化剂使土壤p H上升0.11～1.33,其增幅为2.91%～25.92%,有机质和阳离子交换量分别增加了1.02%～10.93%和0.05%～32.08%。土壤有效态Cd含量降低了19.97%～30.74%,其中麦饭石、森美思和石灰处理显著低于CK;水稻糙米中Cd含量降低了7.82%～69.44%,其中特贝钙、森美思、天象和石灰处理显著低于CK;糙米富集系数范围为0.22～0.74;稻谷产量增加1.28%～15.22%。相关性表明糙米Cd含量与土壤p H、阳离子交换量和总Cd呈显著负相关,而与土壤有效态Cd呈显著正相关。【结论】施用钝化材料对Cd在土壤-水稻系统的具有较好的阻控作用,且具有增产作用,较好的保障实现水稻安全生产的潜力,本试验条件下以特贝钙、森美思、天象和石灰处理修复效果最佳,其次为维地康、麦饭石、修复龙和颐和原壤。
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