Kim loại nặng là gì? Các công bố khoa học về Kim loại nặng

Các ống nano các bon được doping với liti hoặc kali có khả năng hấp thụ ∼20 hoặc ∼14 phần trăm trọng lượng của hydro ở nhiệt độ trung bình (200̐ đến 400°C) hoặc ở nhiệt độ phòng, tương ứng, dưới áp suất thường. Những giá trị này lớn hơn so với hệ thống kim loại hydride và hệ thống hấp phụ lạnh. Hydro lưu trữ trong các ống nano các bon được doping liti hoặc kali có thể được giải phóng ở nhiệt độ cao hơn, và chu trình hấp thụ-giải phóng có thể được lặp lại mà ít giảm khả năng hấp thụ. Khả năng hấp thụ hydro cao của các hệ thống này có thể được phát sinh từ cấu trúc xếp lớp mở đặc biệt của ống nano các bon được làm từ methan, cũng như tác dụng xúc tác của kim loại kiềm.

Các vật liệu điện cực hiệu suất cao là chìa khóa cho những tiến bộ trong các lĩnh vực chuyển đổi và lưu trữ năng lượng (ví dụ, pin nhiên liệu và pin). Trong bài tổng quan này, những tiến bộ gần đây trong việc tổng hợp và ứng dụng điện hóa của các carbua kim loại chuyển tiếp (TMCs) và nitrida (TMNs) cho lưu trữ và chuyển đổi năng lượng được tổng hợp. Các đặc tính điện hóa của chúng trong pin Li-ion và Na-ion cũng như trong siêu tụ điện và các phản ứng điện xúc tác (phản ứng giải phóng oxy và khử, và phản ứng giải phóng hydro) được thảo luận liên quan đến cấu trúc tinh thể/hình thái/thành phần của chúng. Những lợi ích và ưu điểm của việc cấu trúc nano (ví dụ, MXenes 2D) được nhấn mạnh. Triển vọng của các xu hướng nghiên cứu trong tương lai trong thiết kế hợp lý các điện cực TMCs và TMNs hiệu suất cao được cung cấp ở phần cuối.

Một thí nghiệm trong chậu được thực hiện để so sánh hai chiến lược xử lý ô nhiễm bằng thực vật: tích tụ tự nhiên sử dụng thực vật siêu tích tụ Zn và Cd là Thlaspi caerulescens J. Presl & C. Presl so với chiết xuất cải tiến hóa học sử dụng ngô (Zea mays L.) được xử lý bằng axit ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Nghiên cứu sử dụng đất bị ô nhiễm công nghiệp và đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại từ bùn thải. Ba vụ mùa của T. caerulescens trồng trong vòng 391 ngày đã loại bỏ hơn 8 mg kg⁻¹ Cd và 200 mg kg⁻¹ Zn từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, tương đương 43% và 7% các kim loại trong đất. Ngược lại, nồng độ Cu cao trong đất nông nghiệp đã làm giảm nghiêm trọng sự phát triển của T. caerulescens, do đó hạn chế tiềm năng chiết xuất của nó. Quá trình xử lý bằng EDTA đã tăng đáng kể tính hòa tan của kim loại nặng trong cả hai loại đất, nhưng không dẫn đến tăng lớn hàm lượng kim loại trong chồi ngô. Chiết xuất Cd và Zn bằng ngô + EDTA nhỏ hơn nhiều so với T. caerulescens từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, và nhỏ hơn (Cd) hoặc tương tự (Zn) so với đất nông nghiệp. Sau khi xử lý bằng EDTA, kim loại nặng hòa tan trong nước lỗ chân lông của đất chủ yếu tồn tại dưới dạng phức hợp EDTA-kim loại, duy trì trong vài tuần. Hàm lượng cao của kim loại nặng trong nước lỗ chân lông sau quá trình xử lý EDTA có thể gây nguy cơ môi trường dưới dạng ô nhiễm nước ngầm.

Sự hình thành của dendrite lithium gây ra vấn đề an toàn đáng chú ý và tuổi thọ chu kỳ kém của các thiết bị lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin lithium–sulfur và pin lithium–không khí. Chúng tôi đề xuất một mô hình năng lượng bề mặt để mô tả giao diện phức tạp giữa anot lithium và điện giải. Một chiến lược toàn cầu nhằm ức chế sự hình thành dendrite lithium thông qua việc điều chỉnh năng lượng bề mặt của sự phát triển màng mỏng liên quan được gợi ý. Ưu điểm của motif mới này không chỉ nằm ở việc thiết lập một mối liên hệ hoàn hảo giữa điện hóa và lĩnh vực màng mỏng mà còn thúc đẩy việc ứng dụng quy mô lớn hơn của pin lithium–sulfur và pin lithium–không khí, cũng như các pin kim loại khác (ví dụ: Zn, Na, K, Cu, Ag và Sn).

Tóm tắt. Tốc độ tiêu thụ dithiothreitol (DTT) ngày càng được sử dụng rộng rãi để đo khả năng oxy hóa của các hạt bụi (PM), một yếu tố đã được liên kết với các ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe. Trong khi một số quinone đã được biết đến là rất phản ứng trong phép thử DTT, vẫn chưa rõ các loại hóa chất nào khác có thể góp phần làm giảm DTT trong các chiết xuất từ PM. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi định lượng tốc độ hao hụt DTT từ các loại chất có khả năng oxy hóa riêng lẻ thường có trong bụi môi trường. Mặc dù nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng phép thử DTT không nhạy với kim loại, kết quả của chúng tôi cho thấy bảy trong số mười kim loại chuyển tiếp được thử nghiệm có khả năng oxy hóa DTT, cũng như ba trong số năm quinone được thử nghiệm. Mặc dù kim loại có hiệu suất oxy hóa DTT thấp hơn so với các quinone phản ứng mạnh nhất, nhưng nồng độ kim loại chuyển tiếp hòa tan trong bụi mịn thường cao hơn nhiều so với nồng độ quinone. Kết quả cuối cùng là kim loại dường như chiếm ưu thế trong phản ứng DTT đối với các mẫu PM2.5 môi trường điển hình. Dựa vào nồng độ các quinone và kim loại hòa tan từ tài liệu và phản ứng DTT được đo cho các chất này, chúng tôi ước tính rằng đối với các mẫu PM2.5 điển hình, khoảng 80% hao hụt DTT là do kim loại chuyển tiếp (đặc biệt là đồng và mangan), trong khi các quinone chiếm khoảng 20%. Chúng tôi tìm thấy kết quả tương tự cho sự hao hụt DTT được đo trong một tập nhỏ các mẫu PM2.5 từ Thung lũng San Joaquin của California. Vì đóng góp quan trọng từ kim loại, chúng tôi cũng đã thử nghiệm cách phản ứng DTT bị ảnh hưởng bởi EDTA, một chất che phủ đôi khi được sử dụng trong phép thử. EDTA ức chế đáng kể phản ứng từ cả kim loại và quinone; do đó, chúng tôi khuyến nghị không nên bao gồm EDTA trong phép thử DTT.

Cadmium (Cd) là một chất ô nhiễm môi trường gây ra nguy cơ sức khỏe cho các sinh vật sống. Melatonin (MT) đã nổi lên như một phân tử pleiotropic phổ biến có khả năng điều phối các căng thẳng do kim loại nặng (HM) ở thực vật. Tuy nhiên, cơ chế mà melatonin điều chỉnh trạng thái hoà tan và độc tính của Cd ở mức độ phiên mã và/hoặc sau phiên mã trong củ cải vẫn chưa rõ ràng. Trong nghiên cứu này, hoạt động của năm enzym chống oxy hóa chính đã tăng lên, trong khi nồng độ Cd trong rễ và thân củ cải đã giảm rõ rệt nhờ có melatonin. Phân tích sự sắp xếp trình tự RNA nhỏ và transcriptome cho thấy có 14 microRNA (DEMs) biểu hiện khác nhau và 966 gen (DEGs) biểu hiện khác nhau được chia sẻ giữa các điều kiện Cd và Cd + MT. Tổng cộng, 23 và mười cặp miRNA-DEG có tương quan đã được xác định trong các so sánh giữa Con với Cd và Con với Cd + MT, tương ứng. Một số DEGs mã hóa cho yellow stripe 1-like (YSL), heavy metal ATPases (HMA), và ATP-binding cassette (ABC) transporters đã tham gia vào việc vận chuyển và ngăn chặn Cd trong củ cải. Việc tiếp xúc với Cd²⁺ trong rễ đã kích thích một số phân tử tín hiệu cụ thể, từ đó kích hoạt một số chất chelat HM, các vận chuyển và các chất chống oxy hóa để thu hồi các gốc oxy tự do (ROS) và khử độc, loại bỏ độc tính Cd trong cây củ cải. Đặc biệt, phân tích biến đổi gen cho thấy việc quá biểu hiện của gen RsMT1 (Metallothionein 1) có thể tăng cường khả năng chịu đựng Cd của cây thuốc lá, cho thấy rằng melatonin ngoại sinh mang lại khả năng chịu đựng Cd, có thể là do việc nâng cao biểu hiện của gen RsMT1 do melatonin điều chỉnh trong cây củ cải. Các kết quả này có thể đóng góp vào việc phân tích cơ sở phân tử điều khiển phản ứng căng thẳng Cd được trung gian bởi melatonin ở thực vật và mở đường cho việc kỹ thuật di truyền hiệu quả cao về các giống củ cải có hàm lượng Cd thấp trong các chương trình nhân giống.

Sự tích lũy kim loại được xác định và so sánh cho hai quần thể ấu trùng chironomid thu thập từ các hồ axit khác nhau về mức độ ô nhiễm kim loại. Kết quả từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy ấu trùng chironomid từ hồ ô nhiễm nặng hơn có khả năng điều tiết hoặc kiểm soát sự tích lũy Cu, Ni và phần nào là Mn. Cả hai quần thể đều điều tiết Zn, và không có quần thể nào có thể điều tiết Pb hoặc Cd. Khi ấu trùng từ khu vực ít ô nhiễm hơn tiếp xúc với trầm tích từ hồ ô nhiễm hơn, sự phát triển của chúng bị chậm lại và kim loại tích lũy ở nồng độ cao hơn so với quần thể bản địa. Dữ liệu cho thấy việc tiếp xúc kéo dài với mức kim loại cao có thể dẫn đến sự phát triển của khả năng dung nạp kim loại.

Các mức độ của Cd, Pb, Cu và Zn đã được đo trong ấu trùng giai đoạn bốn của Chironomus gr. thummi và trong ba phân đoạn trầm tích của các dòng sông miền đồng bằng Bỉ, được chiết xuất bằng 1 M NH₄-acetate, 1 M HCl và hỗn hợp 70% HNO₃ - 30% H₂O₂. Tỷ lệ phần trăm ấu trùng bị biến dạng và độ nghiêm trọng trung bình của quần thể (MPS) cho các cấu trúc đầu đã được so sánh bằng phương pháp hồi quy Pearson và hồi quy tuyến tính và đa thức so với nồng độ kim loại trong các thành phần khác nhau. Tất cả các mối tương quan tìm thấy đều dương tính. Biến dạng mentum có mối tương quan với tất cả các phân đoạn chì (MPS) và phân đoạn đồng ở ấu trùng (tỷ lệ phần trăm biến dạng), trong khi biến dạng pecten epipharyngis có mối tương quan với các phân đoạn chì trong trầm tích và phân đoạn đồng HCl. Biến dạng premandible có mối tương quan với phân đoạn đồng HNO₃-H₂O₂ và với các giá trị cực trị của cadmium và kẽm. Nghiên cứu đã chỉ ra một loạt các đường phản ứng biến dạng đối với các kim loại vết. Ở một địa điểm, nồng độ chì cao hơn được tìm thấy trong ấu trùng có mentum bị biến dạng, so với ấu trùng bình thường. Biến dạng mentum dường như là các dự đoán tiềm năng về mức độ chì trong trầm tích và ấu trùng, trong khi biến dạng pecten epipharyngis có thể là một chỉ báo về chì và đồng trong trầm tích.

Ngày nay, công nghệ sản xuất bổ sung (AM) đang nổi lên và nhận được sự quan tâm lớn từ các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Phương pháp này bao gồm việc sản xuất sản phẩm theo kiểu lớp trên lớp dựa trên các mô hình CAD 3D của đối tượng. Trong số nhiều ứng dụng khác, AM có khả năng sản xuất các vật liệu composite ma trận kim loại (MMC). Do đó, nhiều công trình trong tài liệu đã được dành cho việc phát triển các loại MMC khác nhau thông qua các quy trình AM. Bài báo này cung cấp một cái nhìn tổng quát toàn diện về những nghiên cứu mới nhất đã được thực hiện về sự phát triển của MMC sản xuất từ bột bằng AM từ quan điểm khoa học và công nghệ, nhằm nêu bật các cơ hội và thách thức của quy trình sản xuất đổi mới này. Ví dụ, có tài liệu đã chỉ ra rằng AM không chỉ có khả năng giải quyết các vấn đề liên quan đến sự liên kết giữa gia cố và ma trận thường gặp khi sản xuất MMC truyền thống, mà còn có khả năng sản xuất các composite đồng chức năng và các đối tượng hình học phức tạp. Hơn nữa, nó cung cấp cơ hội cho việc phân phối đồng đều pha gia cố trong ma trận kim loại và có khả năng sản xuất các vật liệu composite sử dụng kim loại chịu lửa nhờ vào nguồn nhiệt cục bộ được áp dụng trong phương pháp này. Mặc dù có nhiều lợi thế nêu trên, vẫn còn một số thách thức cần sự quan tâm nhiều hơn từ các nhà nghiên cứu. Tính chất làm nguội nhanh của quy trình, hệ số giãn nở của ma trận và gia cố khác nhau đáng kể, khả năng xử lý, và sự thiếu hụt các tham số và tiêu chuẩn phù hợp để sản xuất các MMC AM không có khuyết tật dường như là một trong những vấn đề quan trọng nhất cần giải quyết trong các công trình nghiên cứu tương lai.