双良环境最新科研动态(2021-03)

2021-03-01 15:00:45 0 双良环境

1.中文标题：碱性溶胶法制备多孔二氧化钛纳米颗粒以增强吸附性能

引自：Luigi Scrimieri. Luciano Velardi. Antonio Serra . Enhanced adsorption capacity of porous titanium dioxide nanoparticles synthetized in alkaline sol: Applied Physics A (2020) 126:926

图一
近年来，对自然资源的开发和工业发展导致了有害污染物的产生。这些污染物中的大部分最终都存在于水资源中，从而减少了饮用水的供应。因此，有必要找到针对这种情况的补救措施。解决的办法可能是吸附或通过光催化降解这些化合物。二氧化钛（TiO₂）由于其无毒，稳定和低成本，是种理想选择。在这项工作中，我们提出了一种在碱性低温环境下生产的具有高吸附能力的TiO₂纳米颗粒的新型合成方法。使用亚甲基蓝和双氯芬酸作为模型污染物进行吸附测试。此外，已通过拉曼光谱，扫描和透射电子显微镜以及热重分析对获得的样品进行了表征。结果显示该样品具有高表面积的多孔结构，能够有效地从水溶液中吸附大量染料。这些性质使得所获得的TiO₂粉适用于有害化合物的吸附和回收。

2、中文标题：吃什么就是什么：北京年轻人粪便中的微塑料
引自：You are what you eat: Microplastics in the feces of young men living in Beijing.Na Zhang, Yinbin Li, Hairong He, et al. Science of the Total Environment, 2021,767:144345
背景：微塑料广泛存在于环境中，甚至在水系统和食品中，已成为全球可持续发展的严重威胁。然而，很少有研究调查人体内是否存在微塑料。本研究确定并量化了人类粪便中的微塑料含量。
方法：从北京市招收26名18～25岁的青年男学生。收集体重、身高等人体数据。采用自填问卷的方式记录7天24小时的液体摄入，并记录粪便3天前的食物摄取情况。参与者使用无菌粪便收集器收集新排出的粪便。采用傅里叶变换微红外光谱法测定了预处理后残留粪便中的微塑料。对8种微塑料进行了鉴定和分析。
结果：23例（95.5%）受试者粪便微塑料检测呈阳性。在这23个样品中，微塑料的丰度为1 ~ 36粒/g（尺寸20 ~ 800 μm），微塑料的质量在0.01 ~ 14.6 mg范围内。对微塑料的定性分析表明，每个样品中都含有一到八种类型的微塑料，其中聚丙烯（PP）最为丰富；在95.8%的粪便样品中发现了这种微塑料。我们研究了他们的饮水习惯和粪便中丰富的微塑料之间的关系。包装水和饮料的摄入量与粪便中的微塑性丰度呈中度相关（r=0.445，P=0.029）。
结论：人体粪便中检出各种类型的微塑料，其中以聚丙烯所占比例最高。饮水习惯与粪便中的微塑性丰度之间可能存在关联。

3、中文标题：当微生物“遇到”光催化剂和光催化时，会发生什么？

引自：Yaocheng Deng, Zaiyun Li,Rongdi Tang，etc.What will happen when microorganisms “meet” photocatalysts and photocatalysis? Applied Environmental Science: Nano 2020 Issue 3.

图二光催化与微生物的三种主要关系

近年来，光催化技术已被广泛应用为环境修复技术和能源生产技术，以解决能源短缺和环境污染这两个危机。同时，随着光催化技术的不断研究和改进，发现微生物与光催化剂之间的相互作用具有良好的应用前景。本文综述了光催化剂与微生物的相互作用，其典型关系包括：光催化对微生物的损伤；光催化杀菌机理及应用；光催化与微生物的协同效应；光催化与微生物协同产生能量物质；光催化与微生物偶联（ICPB）系统降解有机污染物；光催化作为电极材料，与生物电化学系统相结合，增强有机污染物的降解和制氢发电；利用微生物制备光催化剂。光催化剂对微生物的影响是抑制或促进微生物的生长，决定了它们之间相互作用的方式。
光催化作用通过抑制或促进微生物的生长，与微生物的相互作用主要导致微生物或微生物系统活性的变化。通过合理的设计和优化，光催化对微生物生长的抑制作用可以应用于水、空气等环境的杀菌。光催化剂与微生物的相互作用在环境管理和能源生产中具有广阔的应用前景。几十年来，通过对光催化剂的不断研究和改进，光催化剂提高了可见光响应性、催化活性，促进了光催化剂在实际应用中的应用。虽然光催化与微生物的相互作用在其未来的广泛应用中显示出良好的杀菌性、生产力和降解性能，但它仍面临几个关键问题：
（一）光催化微生物之间相互作用的效果和潜在机制有待进一步了解。
（二）光催化对病毒微生物的灭活作用研究较少。另外，一些细菌孢子在休眠期的灭菌需要较长的消毒时间，而较长的光催化时间会导致昂贵的消毒过程，不利于其在实际中的广泛应用。
（三）光催化剂的光催化活性、可见光响应性和可回收性还有待进一步的提高和优化。
（四）目前，具有生物相容性的光催化剂很少。为了增强光催化与微生物之间的协同作用，有必要不断寻找成本低、光催化活性高、易于合成的生物相容性材料。
（五）在微生物与光催化剂的耦合体系中，载体内部光照不足，影响光催化效率。

4、中文标题：单晶和多晶石墨烯的光催化反应研究

引自：Yanqiu Wei, Chenxiao Jiang, Yiyuan Zhang, Xinjuan Li, Lisheng Zhang, Peijie Wang, Yan Fang. Investigation of photocatalysis reactions on the single-crystal and polycrystalline graphenes. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 251 (2021) 119441

图三
石墨烯在光催化领域得到了广泛的研究。在此，分别通过机械剥离和化学气相沉积（CVD）制备单晶和多晶石墨烯。以4-硝基苯硫醇（4-NBT）为探针分子，在532nm激光照射下对多晶石墨烯的光催化性能进行了研究。同样，在633nm激光照射下，研究了4-氨基硫酚（PATP）对单晶石墨烯的光催化性能。为了解决探针分子在石墨烯上分布不均匀的问题，本文采用内标法，以2-萘硫醇（2-NT）为内标分子。实验结果表明，在633nm激光辐照下，PATP可以被催化到单晶石墨烯表面，其催化性能随着石墨烯层数的减少而显著提高。另外，当单晶石墨烯作为表面增强拉曼散射（SERS）增强基底时，SERS增强也随着层数的减少而增强。

5、中文标题：新加坡饮用水分配系统生物膜阻力因素分析
引自：[1] Li Y , Wang Y , Xiao P , et al. Analysis of Biofilm-Resistance Factors in Singapore Drinking Water Distribution System[J]. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, 558(4):042004 (9pp).

图四新加坡饮用水分配系统(DWDS)生物膜污染
在饮用水分配系统(DWDS)中，生物膜为胞外聚合物(EPS)中的细菌群落提供了保护，使其免受周围环境、捕食性微生物和抗生素等外界刺激的影响。生物膜的生长可能增加饮用水净化的清洁和维护成本，并对人体免疫系统造成较高的风险。本文通过分析与生物膜抗性密切相关的颗粒活性炭(GAC)过滤和氯胺二次消毒两个阶段的领先和滞后性能，对新加坡目前的DWDS进行了批判性的回顾。此外，还对管道老化、材料、水力停留时间、季节性变化、原生紫外线消毒等外部因素进行了综述。最后，提出了自上向下的方法来解决生长和生物膜抗性的问题。本文讨论了实践和技术方法，如良好的消费者卫生、营养素去除、氯消毒、益生菌方法、抗生物污染涂层，以及它们带来的挑战和机遇。