张颖超
- 作品数：33 被引量：112H指数：6
- 供职机构：清华大学环境学院更多>>
- 发文基金：中国博士后科学基金陕西省教育厅科研计划项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学环境科学与工程化学工程农业科学更多>>
- 黄土区金盏菊幼苗对Pb/Cd次生非生物胁迫响应的红外光谱研究
- 2016年
- 植物修复法是重金属污染场地修复的重要手段,这种"绿色修复技术"得到了学者们的广泛关注和期待。在重金属胁迫条件下,植物自身会出现相应的响应反映,进而逐渐适应并有效减缓重金属的直接毒害作用。这种微尺度的调控行为往往多维度和不可见,需要借助精密仪器分析技术加以剖析。现阶段,相关方面的研究还略显欠缺。以黄土修复植物金盏菊幼苗为研究对象,分析Pb/Cd复合胁迫对其表观形貌的影响,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)识别其地下和地上部分样本的官能团性质,初步推断金盏菊对Pb/Cd胁迫的响应途径和耐受机制。研究表明:随着Pb/Cd胁迫程度的加剧,金盏菊根冠弯曲萎缩,根毛数量明显减少,而其地上部分形貌差异很小。Pb/Cd胁迫对金盏菊幼苗地下和地上部分的FTIR图谱影响较大:3 573cm^(-1)附近的—OH峰强减弱且发生移动,随着Pb/Cd胁迫浓度的增加,峰形更趋复杂化;这表明Pb/Cd与—OH间存在配位结合效应,Pb/Cd胁迫干扰了有机物的合成和分泌。饱和C—H振动峰整体红移,可能与细胞膜的膜脂氧化程度有关。1 631和1 574 cm^(-1)处吸收峰强下降,说明与之关联的蛋白质组分特性可能有异。1 385 cm^(-1)处峰位有所偏移,推测金盏菊通过改变果胶质和油脂的甲基化程度,完成细胞组织对Pb/Cd胁迫的"直接排斥→逐步适应→增强抗逆性"的过程转变。FTIR对于识别土壤重金属的植物修复机制具有重要指导意义。
- 范春辉常敏张颖超高雅琳
- 关键词：金盏菊
- 炭化玉米秸秆对水中Pb(Ⅱ)的去除行为研究被引量：3
- 2013年
- 以炭化玉米秸秆(CCS)为吸附剂去除水中Pb(Ⅱ),研究反应过程的动力学特性和等温线方程,考察溶液pH值和反应温度对Pb(Ⅱ)去除的影响,分析CCS的解吸行为。结果表明:吸附过程更好地符合准二级动力学方程和Langmuir等温线方程,拟合系数R2分别为0.9972和0.9959;由Langmuir方程计算可知,CCS对Pb(Ⅱ)的理论最大吸附量qm为30.3030mg/g。反应过程自发、吸热,反应后体系自由度略有增加。Pb(Ⅱ)去除的最适pH值为6,对于浓度为40mg/L、体积为100mL的Pb(Ⅱ)溶液,使用0.1g CCS能去除水中63.53%的Pb(Ⅱ)。反应温度对Pb(Ⅱ)去除效果的影响很小。蒸馏水和HCl都能实现Pb(Ⅱ)的有效解吸,再生后的CCS对Pb(Ⅱ)仍能取得15.69mg/g的二次吸附量。
- 范春辉张颖超陈先强
- 关键词：热力学解吸
- 复合污染黄土异位柱淋洗淋溶组分的光谱特性研究被引量：2
- 2015年
- 土壤污染已成为威胁全球人类生存的重大战略性问题。据统计,中国至少有1/5的耕地受到重金属污染,总面积达2 000万ha。由土壤污染引发的食品安全问题、人类健康问题、生态环境问题愈演愈烈,污染程度有逐年加重的趋势。及时有效地治理污染土壤已成为学者们关注的重点。化学淋洗法是较为有效的污染土壤修复方法,但土壤淋洗过程组分流失现象不可忽视,因为这可能在去除土壤污染物的同时,导致土壤肥力下降、理化属性改变或土壤生态功能的彻底丧失。土壤淋洗过程淋溶组分的光谱特性研究,可以为污染场地修复工程提供决策参考,对于恢复土壤生态功能具有重要的指导意义,但目前来看这方面的研究还略显欠缺。本研究以乙二胺四乙酸（EDTA）为淋洗液,通过异位柱淋洗实验研究铅/镉复合污染黄土淋洗过程中的组分淋失特性,主要包括黄土盐基离子、黄土养分、粘土矿物和有机质。借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析淋洗过程对黄土粘土矿物的影响,同时跟踪识别淋洗液中可溶性有机质（DOM）的三维荧光光谱（3D-EEM）特性。研究表明：EDTA对污染黄土的淋洗过程能够造成组分淋失。淋洗过程结束的240min时,EDTA对铅和镉最终淋洗率分别为49.86%和62.25%。盐基离子中的Na离子和黄土养分中的硝态氮最易淋失,淋洗过程对黄土粘土矿物的影响基本可以忽略。反应前期（10min）淋洗液中最先出现的是类富里酸类物质（Eex/em=240~250/320~340,Eex/em=260~290/450~470）;到淋洗中期（60min）类胡敏酸类物质荧光峰（Eex/em=290~320/430~490）开始出现,同时类富里酸荧光峰（Eex/em=240/320）有减弱趋势;反应后期（120和240min）荧光峰强度均明显降低,这反映了淋洗液中荧光组分组成特性差异。光谱联用技术可以有效表征污染黄土淋洗过程淋失组分特性差异。
- 范春辉张颖超杜波贺磊王家宏
- 关键词：复合污染光谱特性
- 粉煤灰基沸石对亚甲基蓝和Cr(Ⅲ)的共吸附行为——Ⅰ.吸附动力学和吸附热力学被引量：11
- 2012年
- 以粉煤灰为原料,采用优化改进的水热晶化一步法合成沸石。借助FTIR、XRD和SEM对沸石理化特性进行表征,分析水中双组分污染物亚甲基蓝(MB)和Cr(Ⅲ)的共吸附去除特性。结果表明,合成沸石产物呈菱形或多面体形,在XRD图谱中可见NaP1型沸石特征峰。共吸附过程为准二级反应,以化学吸附为速率控制步骤。Langmuir和Freundlich等温线方程都能有效地描述反应过程,298 K条件下,沸石对MB和Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为7.8186 mg/g和8.8889 mg/g。吸附过程自发、吸热,反应后体系自由度降低,推测吸附位点的直接竞争为MB和Cr(Ⅲ)去除的主导机制之一。
- 范春辉张颖超花莉
- 关键词：共吸附合成沸石亚甲基蓝
- 以光谱技术对旱田黄土复合污染的异位柱淋洗修复研究被引量：4
- 2014年
- 土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性的特点,其毒性危害要通过长时间的作物富集和食物链循环才能显现出来。现阶段,土壤污染多具有复合污染属性,如何对典型地区复合污染土壤进行修复和治理,具有重要的现实意义和理论价值。西北黄土区是我国重要的黄土分布区,以模拟Pb和氯吡硫磷复合污染旱田黄土为研究对象,通过异位柱淋洗实验考察乙二胺四乙酸(EDTA)对污染黄土的修复效果,采用紫外分光光度法(UV)、原子吸收(AAS)、扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等光谱手段揭示黄土淋洗特性和机制。实验结果表明:淋洗液流速和pH值能不同程度地影响淋洗曲线。在实验条件下,经过240 min的淋洗反应,能去除黄土中70%以上的Pb和90%以上的氯吡硫磷,淋洗后黄土Pb的有效性大幅度降低。黄土形貌从淋洗前的表面致密、凹凸不平变为淋洗后的轮廓不清、颗粒分散,EDS数据初步解释了淋洗过程Pb的去除和部分土壤元素的淋洗损失。淋洗过程导致FTIR图谱中部分波峰位移、消失或峰强减弱,体现出黄土体系化学环境的变化,推测淋洗过程对以物理吸附方式与土壤结合的污染物处理效果更好。应用EDTA异位柱淋洗修复Pb和氯吡硫磷复合污染黄土是可行的,具有一定实际应用潜力。
- 范春辉张颖超王晓娜王家宏
- 关键词：光谱技术
- 复合污染旱田黄土中还田秸秆动态腐解的光谱学特性被引量：5
- 2014年
- 秸秆是农业生产的重要副产物,其资源化再利用一直是国内外学者关注的热点。目前,秸秆还田已成为秸秆资源化利用的主要途径之一。还田秸秆能在合适的土壤环境和土壤微生物的作用下腐烂分解,将腐殖质和矿质元素等组分释放进入土壤体系。这不仅能改变土壤固有的肥力属性,对于土壤重金属污染物的环境化学行为也将产生一定影响。实验土壤采集于西部典型黄土区,采用SEM-EDS、元素分析、FTIR和^(13)C NMR等光谱联用技术,研究复合污染黄土中还田秸秆腐解残体的表面特性及生成胡敏酸性质差异。实验结果表明:在秸秆还田全程,秸秆腐解残体呈现出"结构致密→表面崩解→骨架破坏"的表面形貌动态变化特性,EDS检测结果揭示了腐解残体元素组成的变化行为。新生成的胡敏酸脂族性较高、芳香性较低,属于较"新鲜"和"年轻"的胡敏酸,有利于提高黄土有机质活性。秸秆腐解各阶段FTIR图谱具有很高的相似性,波峰的变化揭示了胡敏酸生成过程的复杂性。^(13)C NMR结果说明胡敏酸芳香性逐渐降低、脂族性不断增加,证实了胡敏酸分子结构的简单化趋势。光谱联用技术对于揭示黄土区秸秆还田过程胡敏酸的性质差异是可行的。
- 范春辉张颖超许吉婷王家宏
- 关键词：胡敏酸黄土光谱学
- 吸附——光催化氧化法处理模拟亚甲基蓝废水被引量：2
- 2012年
- 以粉煤灰基沸石为载体制备TiO_2/沸石光催化剂,采用SEM和XRD对产物进行表征,并考察其对模似废水中亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性及再生后的催化性能。实验结果表明:光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿晶型;MB降解过程遵循一级Langmuir-Hinshelwood动力学方程;当光照时间为3 h、MB质量浓度为10 mg/L、废水pH为7、TiO_2/沸石加入量为1.5 g/时,MB废水的脱色率可达96.46%;经200 W超声波、450℃热再生处理40 min后,再生催化剂对废水的脱色率为73.04%;再生催化剂重复使用8次后,废水脱色率仍可达43.27%。
- 范春辉张颖超马宏瑞
- 关键词：二氧化钛沸石光催化氧化亚甲基蓝
- 西部地区教学型高校环境工程专业教学改革探讨被引量：2
- 2012年
- 学科专业建设是高校发展永恒的话题。对于西部高校,环境工程专业应有其独特的办学方向和专业特色。本文简要回顾了环境工程专业的发展历程,针对西部地区教学型高校的特点,分析了环境工程专业的教学现状及存在的问题,并结合具体案例,从教学方法、教学手段、实践教学等三方面阐述了教学改革的具体途径。
- 范春辉张颖超苏红
- 关键词：教学型高校环境工程专业教学改革
- 西北旱作农田黄土指纹图谱的光谱学鉴定被引量：3
- 2013年
- 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对西北典型旱作农田黄土样品进行表征,Tessier连续提取法分析黄土Pb的赋存形态及含量。结果发现:黄土样品比表面积较大(291m2·g-1),粉粒土壤占到80.87%的比例。黄土表面轮廓清晰,可见颗粒聚集形成叠片状结构,晶片厚约3～5μm。黄土矿物相主要为石英和钾云母,同时含有少量钾长石和蛇纹石等。FTIR图谱表明高岭石和方解石也是构成黄土样品的重要组分,但有机质的特征峰不明显,说明土样中有机质含量较低。Tessier连续提取法表明:土样中Pb全量比陕西省和全国土壤Pb的平均含量要高,其中残渣态Pb占Pb全量的64.04%。黄土指纹图谱的鉴定可以为后续污染土壤修复研究提供参考。
- 范春辉贺磊张颖超王家宏马宏瑞
- 关键词：黄土指纹图谱
- 应用FTIR和^(13)C NMR表征制革废水处理过程的溶解性有机物特性被引量：4
- 2015年
- 制革业是我国重要的工业门类,年废水排放量2亿t以上。制革废水中油脂、皮屑、胶原蛋白等大分子有机物含量较高,同时兼具高盐、高碱、高负荷的特点,已被相关部门列为重点监控的工业污染源。在制革废水的处理方面,不仅要关注进出水的水质参数,同时也要监测废水处理过程污染物的转化规律,以便为废水处理工艺的优化和废水处理设备的研发提供基本数据。溶解性有机物(DOM)广泛存在于各类水体中,是表征废水理化性质和净化程度的重要参数。目前,对于制革废水处理过程DOM性质的研究尚很欠缺。以此为切入点,采用元素分析、热重分析、红外光谱和核磁共振表征制革废水不同处理工段的DOM样品。研究发现:制革废水处理时间的延长导致DOM中C元素含量升高,H/C原子比先增加后降低,说明大分子有机物首先被分解为小分子链状结构,最终存在于水体的是极难降解的终极结构组分。DOM脂肪族化合物和蛋白组分的热解发生在第二阶段(110~530℃),第三阶段(530~800℃)主要完成芳环的降解或C—C键的断裂。废水原水DOM主要含有—OH,—NH2,CO等官能团,FTIR图谱证明了废水处理中后期高聚合度芳香族物质的存在,这是微生物新陈代谢作用的结果。DOM中烷基C含量先增加后减少,含量最大值(25.25%)出现在二级生化池;芳香C含量的最小值(28.28%)出现在二级生化池,而后迅速上升,暗示了废水处理过程含C官能团种类和数量的交替变化规律。对制革废水DOM性质的跟踪识别有助于从总体上推断污染物的净化机制。
- 范春辉张颖超唐泽恒王家宏
- 关键词：制革废水溶解性有机物FTIR^13C热重分析
