To determine the contents of heavy metal (Cu, Zn, As, Cr, Cd and Pb) in animal feeds and manures, 104 livestock feeds and 118 animal manure samples from farms of different herd size and located in northeast China were collected and their heavy metal concentrations were determined. The content of Cu, As and Cd ranged from 2.3-1,137.1 mg/kg dm, 0.02-13.03 mg/kg dm and non-detectable (nd)-31.65 mg/kg dm in pig feeds, 2.88-98.08 mg Cu/kg dm, 0.02-6.42 mg As/kg dm and non-detectable (nd)-8.00 mg Cd/kg dm in poultry feeds, and their content in cattle feeds was similar to that in poultry feeds. The typical content in pig manures was 642.1 mg Cu/kg dm, 8.6 mg As/kg dm, and 15.1 mg Cd/kg dm, which reflected the metal contents in feeds. The typical contents in poultry manures were 65.6 mg Cu/kg dm, 3.3 mg As/kg dm and 1.6 mg Cd/kg dm while the contents in cattle manures were 31.1 mg Cu/kg dm, 2.5 mg As/kg dm and 0.5 mg Cd/kg dm. Animal manure is an important source of heavy metals to the environment in Northeast China.

γ-Fe2O3 nanoplates were prepared by a simple solution process and could be transformed to Fe3O4 nanoplates while keeping the size and morphology unchanged after reduction in hydrazine solution. The crystal structure and surface organic groups of the nanoplates were characterized in detail. The nanoplates exhibited good dispersibility in polar solvents except water and strong dipolar interactions, which favored the formation of one-dimensional chainlike structure. The poly(vinylpyrrolidone) molecules in this system played a key role for the growth of nanoplates, and it was supposed that the formation of nanoplates was a kinetically controlled process. The γ-Fe2O3 and Fe3O4 nanoplates with strong dipolar interactions are ferromagnetic at room temperature.

The influence of crystallite size on the adsorption reactivity of phosphate on 2-line to 6-line ferrihydrites was investigated by combining adsorption experiments, structure and surface analysis, and spectroscopic analysis. X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) showed that the ferrihydrite samples possessed a similar fundamental structure with a crystallite size varying from 1.6 to 4.4 nm. N2 adsorption on freeze-dried samples revealed that the specific surface area (SSABET) decreased from 427 to 234 m(2) g(-1) with increasing crystallite size and micropore volume (Vmicro) from 0.137 to 0.079 cm(3) g(-1). Proton adsorption (QH) at pH 4.5 and 0.01 M KCl ranged from 0.73 to 0.55 mmol g(-1). Phosphate adsorption capacity at pH 4.5 and 0.01 M KCl for the ferrihydrites decreased from 1690 to 980 μmol g(-1) as crystallite size increased, while the adsorption density normalized to SSABET was similar. Phosphate adsorption on the ferrihydrites exhibited similar behavior with respect to both kinetics and the adsorption mechanism. The kinetics could be divided into three successive first-order stages: relatively fast adsorption, slow adsorption, and a very slow stage. With decreasing crystallite size, ferrihydrites exhibited increasing rate constants per mass for all stages. Analysis of OH(-) release and attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-IR) and differential pair distribution function (d-PDF) results indicated that initially phosphate preferentially bound to two Fe-OH2(1/2+) groups to form a binuclear bidentate surface complex without OH(-) release, with smaller size ferrihydrites exchanging more Fe-OH2(1/2+) per mass. Subsequently, phosphate exchanged with both Fe-OH2(1/2+) and Fe-OH(1/2-) with a constant amount of OH(-) released per phosphate adsorbed. Also in this stage binuclear bidentate surface complexes were formed with a P-Fe atomic pair distance of ~3.25 Å.

To improve the corrosion resistance and interfacial contact resistance (ICR) 316L stainless steel bipolar plates used in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), a series of three-layer amorphous carbon films were prepared by magnetron sputtering. The corrosion resistance and ICR of 316 L stainless steels are greatly improved by the Cr, N doped amorphous carbon and multilayer film structure. Ti and CrN were basement layer and transition layer, and amorphous carbon doping with Cr and N was the top layer. Nitrogen atoms, as the variable atoms, were added into the top layer, focusing on the relation between the N content and the film properties. First principles calculations were used to analyze the bond structure by Cr, N doping into amorphous carbon structure and to determine the reasons for the structural changes in the coating after doping the elements. The results revealed that the films are about 1.05 μm thick and without apparent defects. With increasing nitrogen flow rate, Cr–N bonds and C–N bonds appeared in the coating while promoting the graphitization of amorphous carbon. Compared with that of Cr-doped amorphous carbon coated steel, the corrosion current density of Cr, N co-doped amorphous carbon decreased to 8.1 × 10−9 A/cm2 in the +0.6 V (vs. SCE) potentiostatic polarization test, and as the ICR decreased to 1.3 mΩ cm2, the film exhibited outstanding corrosion resistance and conductivity properties. The Cr, N co-doped amorphous carbon/CrN/Ti composite film formed on 316L stainless steel might be appropriate used in PEMFCs.

It is known that selenium (Se) enhances plant growth and arsenic (As) accumulation in As-hyperaccumulator Pteris vittata, but the associated mechanisms are unclear. In this study, P. vittata was exposed to 50 μM arsenate (AsV) under hydroponics plus 25 or 50 μM foliar selenate. After 3-weeks of growth, the plant biomass, As and Se contents, As speciation, malondialdehyde (MDA) and glutathione (GSH and GSSG) levels, and important genes related to As-metabolism in P. vittata were determined. Foliar-Se increased plant biomass by 17 - 30 %, possibly due to 9.1 - 19 % reduction in MDA content compared to the As control. Further, foliar-Se enhanced the As contents by 1.9-3.5 folds and increased arsenite (AsIII) contents by 64 - 136 % in the fronds. The increased AsV reduction to AsIII was attributed to 60 - 131 % increase in glutathione peroxidase activity, which mediates GSH oxidation to GSSG (8.8 -29 % increase) in the fronds. Further, foliar-Se increased the expression of AsIII antiporters PvACR3;1-3;3 by 1.6 - 2.1 folds but had no impact on phosphate transporters PvPht1 or arsenate reductases PvHAC1/2. Our results indicate that foliar-Se effectively enhances plant growth and arsenic accumulation by promoting the GSH-GSSG cycle and upregulating gene expression of AsIII antiporters, which are responsible for AsIII translocation from the roots to fronds and AsIII sequestration into the fronds. The data indicate that foliar-Se can effectively improve phytoremediation efficiency of P. vittata in As-contaminated soils.

Cadmium (Cd) geochemical behavior is strongly influenced by its adsorption onto natural phyllomanganates, which contain both layer edge sites and vacancies; however, Cd isotope fractionation mechanisms at these sites have not yet been addressed. In the present work, Cd isotope fractionation during adsorption onto hexagonal (containing both types of sites) and triclinic birnessite (almost only edge sites) was investigated using a combination of batch adsorption experiments, extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy, surface complexation modeling, and density functional theory (DFT) calculations. Light Cd isotopes are preferentially enriched on solid surfaces, and the isotope fractionation induced by Cd

ABSTRACT Temperature in various scientific and industrial applications requires accurate detection and measurement. Herein, a range of novel isostructural lanthanide‐based metal–organic frameworks (Ln‐MOFs), [Eu x Tb 2−x (3,5‐pdc) 3 (phen) 2 (H 2 O) 2 ] n (x = 0, Tb‐MOF ; x = 2, Eu‐MOF ; x = 0.002, 0.010, 0.020, 0.040, 0.080, Eu x Tb 2−x ‐MOF ), were solvothermally synthesized using 3,5‐pyridinedicarboxylic acid (3,5‐H 2 pdc) and 1,10‐phenanthroline (phen) as ligands. Based on binuclear second building units, Ln‐MOFs exhibited 2D layered structure with sql topology. The luminescent properties of series Ln‐MOFs show systematic tuning shifted from green to red by adjusting the ratio of Eu 3+ to Tb 3+ . The temperature sensing experiments showed that Eu 0.020 Tb 1.980 ‐MOF exhibited self‐calibration temperature response in a range of 293–413 K, achieving maximum relative sensitivity ( S r ) 2.46%·K −1 at 413 K, outscoring many state‐of‐the‐art temperature sensors reported in literature. This study poses great promise of the newly designed Eu 0.020 Tb 1.980 ‐MOF for the ultra‐sensitive temperature sensing in diverse and large‐scale applications.

Soil microorganisms play a key role in nutrient cycling, carbon sequestration, and other important ecosystem processes, yet their response to seasonal dry-wet alternation remains poorly understood. Here, we collected 120 soil samples from dry-hot valleys (DHVs, ~ 1100 m a.s.l.), transition (~ 2000 m a.s.l.) and alpine zones (~ 3000 m a.s.l.) along the Jinsha River in southwest China during both wet and dry seasons. Our aims were to investigate the bacterial microbiome across these zones, with a specific focus on the difference between wet and dry seasons.

The underlying principles influencing bacteria community assembly have long been of interest in the field of microbial ecology. Environmental heterogeneity is believed to be important in controlling the uniqueness and variability of communities. However, little is known about the influence of the host macrophytes on epiphytic bacteria assembly processe. Here, we produced two contrasting artificial water environments (eutrophic and oligotrophic) for reciprocal transplant experiment of Myriophyllum spicatum, to recover the colonization of epiphytic bacteria accompanied with plants growth. Comparative analysis addressed a higher species diversity in epiphytic bacteria than in bacterioplankton, and the highest microbiome richness in sediment. Our data revealed that the organization of epiphytic bacterial community was interfered by both plant status (i.e. branch number, net photosynthesis rate etc.) and water bodies (i.e. total phosphate, total nitrogen, pH etc.) while plant status effected the assembly in priority to water. 16S rRNA sequencing further indicated that the epiphytic assemblies were motivated by functionalization and interplay with hosts as a whole. The results complemented new evidences for the 'lottery process' in the epiphytic bacteria assembly traits and shed insights into the assembly patterns referring to functional adaptation across epiphytic bacteria and macrophytes.