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海洋生物膜上汞的吸附与转化行为研究

2020-12-10阅读(571)

海洋生物膜上汞的吸附与转化行为研究

论文摘要

汞是一种毒性很强的全球性污染物质,甲基汞更是众多汞形态中毒性最强的一种。自然水体生物膜是微生物的集合体,有机质含量丰富,能够在水体中任何裸露的表面附着,强烈地改变了这些表面的吸附行为,生物膜不仅能够吸附汞,而且能够对汞的甲基化过程产生重要影响。以生物膜为食的水生生物种类很多,水生生物摄入含有重金属汞的生物膜后经过食物链富集放大,最终作用于人类,对人类健康产生极大的影响,因此对于生物膜中汞的行为研究是非常重要的。以采集自海洋中的天然生物膜和采用天然海水人工培育的生物膜为研究对象,对生物膜中汞的吸附及转化行为进行了研究,研究结果如下:1.采集黄海海域大连近岸8个站位表层的海水、沉积物及生物膜样品,研究了这三种环境介质中THg(总汞)及MeHg(甲基汞)的含量及分布情况,并对这三种环境介质中汞的含量情况进行对比。结果表明:海水中THg和MeHg平均值分别为31.12 ng/L和0.43 ng/L,%MeHg(甲基化比率)平均值为1.10%。沉积物中THg和MeHg平均值分别为169 ng/g和0.41 ng/g,%MeHg平均值为0.63%。生物膜中THg和MeHg平均值为180 ng/g和1.0 ng/g,%MeHg平均值为1.83%。海水、沉积物和生物膜中汞含量最高值均出现在站位2,这与该站位长期受工业污染相关。通过比较,海水中总汞及甲基汞含量均远低于沉积物及生物膜,沉积物和生物膜中总汞含量相差不大,而生物膜中甲基汞含量及甲基化比率均大于沉积物。2.在实验室内人工培养海洋生物膜并开展对汞的吸附实验,目的是为了探究在天然海水中生物膜对汞的吸附特性。研究了生物膜对汞吸附的热力学及动力学过程,并探讨pH值及溶解氧对生物膜吸附汞的影响,结果表明:随着时间的推移,生物膜与汞的反应速率开始较快,之后趋于稳定;随着pH值的升高,生物膜对汞的吸附量先上升后下降,当pH为8时吸附量达到最大;随着溶解氧的升高,生物膜对汞的吸附量逐渐增大,当溶解氧为8 mg/L时,吸附量最大。Langmuir吸附等温式能够描述生物膜对汞的热力学吸附过程;吸附动力学符合准二级动力学模型,相关系数R~2=0.99042。3.采用人工培养的海洋生物膜对汞在低溶氧和高溶氧两种状态下的甲基化作用进行初步探究,结果表明:生物膜中的甲基汞主要通过汞的甲基化作用产生,表明生物膜对汞的甲基化具有积极作用。随着时间的推移,高溶氧状态下生物膜上甲基化比率先保持不变后逐渐下降,低溶氧状态下生物膜上甲基化比率先下降后逐渐上升。实验开始12天后,低溶氧状态下生物膜上甲基化比率大于高溶氧状态下生物膜上甲基化比率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 汞的概述
  •     1.1.1 汞的理化性质
  •     1.1.2 环境中汞的来源及循环
  •     1.1.3 汞对人类健康及生态系统的影响
  •     1.1.4 汞的甲基化影响因素
  •   1.2 生物膜概述
  •     1.2.1 生物膜的概念及组成
  •     1.2.2 生物膜的结构
  •     1.2.3 生物膜的生存机制
  •     1.2.4 生物膜对污染物的影响
  •     1.2.5 生物膜上汞的甲基化行为
  •   1.3 选题依据与研究内容
  • 2 仪器、试剂与质量控制
  •   2.1 主要仪器及试剂
  •     2.1.1 主要仪器
  •     2.1.2 主要试剂
  •   2.2 质量控制与保障
  • 3 黄海海域大连近岸环境介质中汞和甲基汞的含量及分布
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验方法
  •     3.2.1 样品的采集及处理
  •     3.2.2 样品的分析与检测
  •     3.2.3 统计分析
  •   3.3 结果与讨论
  •     3.3.1 海水中汞的含量及分布
  •     3.3.2 表层沉积物中汞的含量及分布
  •     3.3.3 生物膜中汞的含量及分布
  •     3.3.4 海水、沉积物及生物膜中汞含量的比较
  •   3.4 小结
  • 4 生物膜对汞的吸附
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验方法
  •     4.2.1 生物膜的获取
  •     4.2.2 生物膜对汞的吸附实验
  •     4.2.3 总汞含量的测定
  •     4.2.4 载玻片上生物膜含量的测定
  •     4.2.5 生物膜中有机质及铁锰的测定
  •     4.2.6 统计分析
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 生物膜中主要的特征参数
  •     4.3.2 热力学实验结果
  •     4.3.3 吸附动力学实验结果
  •     4.3.4 pH值对生物膜吸附效率的影响
  •     4.3.5 溶解氧对生物膜吸附效率的影响
  •   4.4 小结
  • 5 生物膜中汞的甲基化作用
  •   5.1 引言
  •   5.2 实验方法
  •     5.2.1 生物膜的获取
  •     5.2.2 生物膜对汞的甲基化的影响研究
  •     5.2.3 生物膜中总汞及甲基汞的测定
  •     5.2.4 溶液中总汞及甲基汞的测定
  •     5.2.5 生物膜中有机质及铁锰的测定
  •     5.2.6 统计分析
  •   5.3 实验结果
  •     5.3.1 生物膜中主要化学组分的含量
  •     5.3.2 生物膜中总汞及甲基汞的含量
  •     5.3.3 溶液中总汞及甲基汞的含量
  •   5.4 讨论
  •     5.4.1 生物膜中总汞含量变化及影响因素
  •     5.4.2 生物膜中甲基汞含量变化及影响因素
  •     5.4.3 生物膜中汞的甲基化作用及影响因素
  •   5.5 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 高亚倩

    导师: 许雪松,刘亮

    关键词: 生物膜,吸附,甲基化

    来源: 辽宁师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 海洋学,化学,环境科学与资源利用

    单位: 辽宁师范大学

    分类号: X55;O647.3

    总页数: 59

    文件大小: 3176K

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