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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
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    表面活性剂改性SiO2/FeS纳米复合材料对镉污染的修复研究

    刘鸿钰吕华港张闻江钧...
    1163-1177页
    查看更多>>摘要：本文以SiO2为载体和以CMC和SDBS及两者复配修饰得到硫化亚铁浆剂,发现CMC/SDBS 1:3质量比修饰SiO2/FeS(表活剂和FeS质量比为1:1)的分散性和抗氧化性的效果可双向提高.在研究材料中,CMC/SDBS 1:3复配修饰SiO2/FeS浆剂的粒径最小(D50=0.66 μm)、Zeta电位绝对值最大(值达到30 mV以上).SiO2/FeS-CMC/SDBS 1:3对镉污染溶液修复效果好,且Cd(Ⅱ)主要通过离子交换和化学沉淀作用形成CdS和CdSO4产物(产物形态稳定).在空气环境和氮气环境中,SiO2/FeS-CMC/SDBS 1:3对镉的吸附量差距不大,30 d达到158 mg/g左右.特别地,在修复低浓度镉污染时,SiO2/FeS-CMC/SDBS 1:3的吸附量比SiO2/FeS-CMC和SiO2/FeS-SDBS的吸附量大,且没有酸化风险.本研究揭示了CMC和SDBS复配修饰SiO2/FeS分散稳定性的提高及其在镉污染地下水修复中的应用,为Cd污染地下水原位修复提供科学依据.

    表面活性剂nFeS镉修复机理抗氧化

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    基于文献回顾的有色金属冶炼废渣的特征、资源化途径及其安全利用评价

    徐则林姚佳斌付融冰
    1178-1196页
    查看更多>>摘要：冶炼废渣作为冶炼过程中产生的工业副产物,由于其缺乏安全、合理的防护和管理措施可能导致环境问题.通过全面分析近年来发表的相关文献,本文对有色金属冶炼废渣的特性、资源化利用途径及安全利用评价等方面的最新研究进展进行了介绍.研究结果表明,不同的原生精矿、冶炼条件和冶炼类型决定了冶炼废渣的化学和矿物学特征.此外,冶炼废渣在各种资源化利用中表现出极高的灵活性,不仅可以用于金属回收和建筑材料,还可以作为农业肥料和修复剂.同时,本文强调了在各种利用情景下对废渣进行安全性评估的重要性,以降低其潜在环境风险.此外,本文还强调了未来的研究方向,包括建立一种综合且量化的土渣混合体中重金属环境风险评价方法,以及探索更多创新的冶炼废渣资源化利用方法.综上所述,本文对于推动冶炼废渣在环境保护和资源可持续利用方面的研究有重要意义.

    冶炼废渣有色金属废渣特征资源化利用途径安全利用评价

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    冻融及耦合酸化作用下土壤中重金属的浸出性及其机制解析

    付田雨李捷付融冰
    1197-1206页
    查看更多>>摘要：冻融与不同pH溶液的耦合作用下土壤中重金属浸出行为尚缺乏研究.本研究采用TCLP测试评估了冻融及耦合酸化处理前后土壤中重金属的浸出毒性,并采用孔隙(颗粒)与裂隙图像识别与分析系统(PCAS)和地球化学模拟软件(PHREEQC)分别探究土壤矿物颗粒的微观结构和矿物学演化特征.结果表明,经过30次冻融循环后,As、Cd、Cu、Mn、Pb和Zn的最大浸出浓度分别为0.22 mg/L、0.61 mg/L、2.46 mg/L、3.08 mg/L、29.36 mg/L和8.07 mg/L.在冻融和酸化的耦合作用下,土壤颗粒的孔隙度增加了4.79%.孔隙和裂缝的演化所引起的颗粒结构破坏证实了这一结果.在冻融作用下,土壤颗粒的各向异性增加,而在冻融与酸化的耦合作用下,土壤颗粒的各向异性降低.SEM-EDS、PCAS量化和PHREEQC模拟的结果表明,重金属的释放机制不仅与矿物颗粒的微观结构演化特征有关,还受质子腐蚀以及矿物的溶解和沉淀的影响.这些结果将为季节性冻土地区污染场地土壤修复评价提供重要参考.

    污染土壤重金属浸出性冻融循环酸化孔隙(颗粒)与裂隙图像识别与分析系统(PCAS)PHREEQC软件

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    某铅锌冶炼污染场地基于多源信息的重金属稳定化修复及其评价

    郭小品李业勋左小永徐业勤...
    1207-1216页
    查看更多>>摘要：冶炼污染场地土壤中多重金属复合污染的特征增大了对土壤的修复和最终利用的难度.本研究深入调查了某铅锌冶炼场地土壤重金属污染特征,针对性地制定多种联合稳定化修复方案,采用高精度混合装备添加药剂,实施稳定化修复工程.结果表明,Cd、Pb、Zn和As是场地土壤中最主要的重金属污染物,其中Cd、Pb、As的超标率分别为75.80%、76.43%、88.54%.重金属的分布模式与土壤理化性质、污染物迁移路径、水文地质条件、地层岩性、冶炼工艺、厂区功能布局等密切相关.土壤重金属污染主要来源于冶炼粉尘、废渣和废水排放等冶炼活动.稳定化工程效果显示,在药剂与土壤混匀程度不低于90%时,采用无机混合药剂与TJ400螯合剂的组合方案,对土壤稳定化处理7 d后,土壤中Cd、Pb和As同步稳定化效果最好.本研究结果可对多金属重污染场地土壤的稳定化修复提供实践指导.

    铅锌冶炼场地多金属污染土壤多源信息稳定化药剂稳定化工程

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    多硫化物修饰nZVI@BC对污染土壤中铬的稳定化:铬的生物可用性和稳定机制

    陈劲松王鑫晏鑫尧王晓科...
    1217-1232页
    查看更多>>摘要：土壤中铬(Cr)污染是最严重的环境问题之一,对人类健康构成了重大威胁.本研究探讨了多硫化物修饰的nZVI@BC(PS-nZVI@BC)对铬污染土壤的稳定化机制以及铬的生物可用性.经过30天的处理后,添加PS-nZVI@BC能够降低土壤中 92.0％的可浸出Cr(Ⅵ).根据序贯萃取分析,添加PS-nZVI@BC后,土壤中的可交换铬从20.8％急剧下降至4.0％,大部分转化为铁锰氧化物和有机物结合态.稳定机制包括静电吸附、氧化还原反应、表面络合和沉淀.此外,PS-nZVI@BC能有效改善铬污染土壤的肥力,降低土壤中的铬对玉米幼苗的毒性.这些结果表明采用PS-nZVI@BC对受铬污染的土壤进行修复具有巨大的潜力.

    铬污染土壤生物炭多硫化物修饰nZVI土壤修复土壤肥力

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    磷添加剂对Bacillus spp.修复铀尾矿过程中细菌群落演替的驱动作用

    唐垂云钟娟吕莹姚俊...
    1233-1247页
    查看更多>>摘要：铀尾矿库中堆积的铀尾矿会产生环境污染问题.生物矿化可以有效降低铀尾矿中铀的浸出,降低铀尾矿的环境风险.然而,目前尚不清楚磷添加剂如何影响生物矿化过程中铀尾矿的微生物群落结构.在本研究中,评估了羟基磷灰石(HS)和β-甘油磷酸五水合物(GP)作为添加剂对Bacillus spp.修复铀尾矿过程中的微生物群落演替的影响.结果表明,磷添加剂有效地改变铀尾矿浸出液的pH值和铀浸出浓度,显著提高了微生物多样性,促进了微生物群落中门类微生物从actinobacteria向firmicutes和proteobacteria的演替.两种添加剂对细菌群落演替模式的影响不同,其中GP的促进作用较大.GP促进了微生物群落结构中核心物种尤其是Firmicutes的生长,在GP处理中,Bacillus,Pseudomonas,Desulfotomaculum,和 Clostridium_sensu_stricto_12的丰度较高,表明这些属类微生物在微生物群落中发挥了重要作用.研究结果为磷添加剂参与生物修复和细菌群落演替提供了证据,从而为铀尾矿的生物矿化技术提供理论支撑.

    生物矿化羟基磷灰石微生物群落铀β-甘油磷酸五水合物

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    粉煤灰资源利用:无机矿物改良剂对CFA源蛋白石/沙粒团聚体形成的影响

    李为轮王一霖朱锋周秋生...
    1248-1264页
    查看更多>>摘要：粉煤灰碱法提铝的副产物-蛋白石(SiO2·nH2O,非晶质二氧化硅)具有很强的吸附性,是土壤中的次生/黏土矿物.将蛋白石与沙粒复配形成团聚体应用于沙漠化土壤修复,是一种前景广阔的大规模生态化处置方式.然而,由于无机矿物质的缺乏,该团聚体与自然土壤团聚体仍有差距.本文通过短期土培实验,研究了石灰石(CaCO3)、脱硫石膏(CaSO4·2H2O)、磷酸钙(Ca3(PO4)2)、赤铁矿(Fe2O3)、三水铝石(Al(OH)3)等无机矿物改良剂对团聚体形成、稳定以及孔隙特征的影响,并阐述了其内在的吸附机理.结果表明,五种改良剂中,只有石膏可有效降低团聚体的pH,且石膏对提升团聚体的保水效果最为显著,但石膏会增大电导率.改良剂均能促进团聚体的形成,提高机械稳定性,石膏、CaCO3、Fe2O3有利于提高团聚体的水稳性.XRD/SEM/FT-IR/XPS等分析表明,无机矿物与沙子/蛋白石发生吸附作用,团聚体表面形成了有利于团聚体生成的无机矿物界面层.与CK相比,改良后的大团聚体(>0.25 mm)以孔径<80 μm的孔隙和边界孔隙为主,孔隙率增加、孔隙数量和平均孔隙直径(MPD)减少、孔隙结构更致密、孔隙间的连通性提高以及孔隙网络更复杂.特别是经脱硫石膏改良后,微团聚体(<0.25 μm)的MPD和2～5 nm 中孔的数量增加,总孔隙体积和0～2 nm 微孔的数量降低;而Ca3(PO4)2和Al(OH)3增加了>15 nm介孔的数量.总之,作为土壤"骨架"的无机矿物有效改善了蛋白石/沙粒团聚体的物理结构,加速了团聚体的形成.因此,脱硫石膏优化了大聚集体的形成和稳定性.经脱硫石膏改良的团聚体可作为类土壤基质,加速退化的沙漠化土壤的生态重建.

    无机矿物改良剂蛋白石/沙粒团聚体脱硫石膏团聚体稳定性孔隙特征沙漠化土壤修复

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    金属螯合蛋白异源表达提高E.coli对镉的生物吸附能力:修复潜力和潜在机制

    武晨吴玉俊易盛炜李峰...
    1265-1275页
    查看更多>>摘要：镉(Cd)作为一种生物非必需的有毒重金属,通过自然排放或人类活动进入环境,对人类健康构成威胁.在微生物中高效表达金属螯合蛋白(MCP)可以增强生物对Cd的吸附能力.本研究构建了mcp基因编码的MCP的异源表达体系(GEM01),探究了其对Cd的吸附效果和潜在机制.结果表明,Cd2+调控GEM01中mcp基因丰度,mcp基因的表达增加了Cd2+的生物吸附能力(8.09 mg/g,比对照组高2.32倍).在GEM01自溶过程中Cd2+的保留率为87.87%.荧光光谱和分子动力学模拟表明了Cd2+与MCP之间存在较强的相互作用且Cd2+影响了MCP的二级结构.FT-IR证明了MCP中的官能团(如羧基、甲基和亚甲基)参与了MCP与Cd2+的相互作用.分子对接进一步表明MCP蛋白表面的一些极性和亲水残基(如天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和组氨酸)通过静电引力与Cd2+结合.本研究为MCP介导的Cd2+生物修复提供了新的见解,为微生物修复重金属污染提供了基因资源.

    镉mcp基因金属螯合蛋白相互作用微生物修复

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    柠檬酸协同黄铁矿对煤矸石硅缓释及土壤砷稳定性的影响研究

    吕鑫冯胜元占鸿志雷建兰...
    1276-1291页
    查看更多>>摘要：煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物,通常由硅酸盐组成.其在提升硅的生物可利用性方面具有显著潜力,因此可作为农业用硅肥的潜在来源.然而,煤矸石硅的缓释性不足与植物的慢吸收速率存在天然矛盾,限制了煤矸石作为硅肥的应用.本研究探讨了柠檬酸和黄铁矿对煤矸石中硅的缓释效果,以及由此制备的复合物(C@PC-10)对土壤中砷的固化与稳定化作用.研究结果显示,C@PC-10能有效减缓煤矸石中硅的释放速率,在30 d的实验周期内,土壤中水溶态砷和有效态砷的去除效率分别达到71.3%和55.9%.此外,酸溶态砷的比例降低,而残渣态砷的比例增加.模拟酸雨实验进一步表明C@PC-10能够抑制土壤中砷的溶出.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析,本研究证实了球磨过程中黄铁矿的氧化及其向黄钾铁矾和FeOOH的转化.这些发现揭示了氧化黄铁矿对砷的吸附能力显著增强,表明C@PC-10复合物是一种高效的修复材料,能够调控硅酸盐的释放并有效阻碍土壤中砷的迁移.

    砷煤矸石硅缓释固化稳定化

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    钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)对铅镉砷污染废水的吸附性能及机制研究

    侯金凤孙倩郝秀珍
    1292-1305页
    查看更多>>摘要：重金属污染普遍存在且日趋严重,解决阳离子和阴离子重金属共存的复合污染问题依然是一个严峻的挑战.本研究采用简便的原位共沉淀法制备了钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH),用于去除水中的重金属离子.通过XRD、SEM、FTIR和XPS等表征方法研究CaAl-LDH的制备及其对重金属离子的吸附机理.采用批吸附实验研究CaAl-LDH对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)三种金属离子的吸附能力.结果表明,准一级动力学模型可以很好地拟合CaAl-LDH对三种重金属的吸附.吸附等温线结果表明,与Freundlich模型(R2<0.67)相比,Cd的吸附过程更符合Langmuir模型(R2>0.92).Langmuir和Freundlich模型都能有效拟合Pb和As的吸附(R2>0.90).CaAl-LDH对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的最大吸附量分别为786.6、437.2和72.9 mg/g,并且在10 min内能够达到吸附平衡,反应快速高效.CaAl-LDH对铅、镉、砷的吸附机理各异.铅的吸附可能通过表面沉淀实现,而镉的吸附机理为同晶置换.至于As的吸附,可能涉及LDH层间的离子交换.该实验提供了一种对阴、阳离子重金属都具有高效吸附性能的LDH材料,并在重金属复合污染废水治理中显示出一定的应用潜力.

    钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)吸附重金属复合污染废水治理

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