贵阳市阿哈湖水体和沉积物间隙水中汞的含量和形态分布初步研究

为了弄清楚酸性矿井废水的排放是否对阿哈湖造成了汞污染,研究了阿哈湖中汞的各种赋存形态(包括溶解气态汞、活性汞、颗粒态汞、溶解态汞、溶解态甲基汞、颗粒态甲基汞以及沉积物间隙水体的溶解态汞、溶解态甲基汞)及其在水体和沉积物间隙水中的剖面分布.结果显示,阿哈湖水体中溶解气态汞的浓度为0.04～0.09ng·L-1,活性汞浓度为0.2～1.1ng·L-1,总汞浓度为2.08～19.14 ng·L-1,甲基汞浓度为0.002～0.43 ng·L-1;在沉积物间隙水体中溶解态汞浓度为1.72～19.12 ng·L-1,溶解态甲基汞浓度为0.03～1.57 ng·L-1.实验数据表明,溶解态甲基汞浓度在沉积物下2～5 cm处最高,随着深度增加而逐渐降低,其与硫酸盐还原菌(SRB)分布呈现较好的吻合,说明水体-沉积物界面是甲基汞的产生地点;并且在沉积物中高浓度硫酸根浓度高达1100 mg·L-1的条件下,硫酸根浓度与甲基汞浓度依然一致.     

红枫湖沉积物中汞的环境地球化学循环

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖沉积物及孔隙水中总汞、甲基汞浓度的时空分布特征及控制因素进行了分析.红枫湖沉积物总汞含量为(0.392±0.070)μg/g,高于世界其它背景区汞浓度,也高于处于同一流域的乌江渡水库和东风水库,表明红枫湖受到了一定程度的汞污染.2个采样点总汞无明显的季节变化,但其剖面分布都有在上层富集的趋势.沉积物甲基汞浓度在春季最高,其余季节则没有明显差异,甲基汞峰值出现在表层0～8cm以内,与红枫湖沉积物中硫酸盐还原菌活动区域一致.沉积物甲基汞浓度的季节变化和剖面最大峰值分布,主要受氧化还原带的季节性迁移所控制.红枫湖孔隙水中总汞的浓度及在固/液之间的分配系数主要和随季节变化的温度或氧化还原条件有关,与沉积物固相中总汞浓度和分布相关性不大,而孔隙水中甲基汞浓度则和沉积物甲基汞浓度存在着极显著的相关性(r=0.70, p<0.001).沉积物和孔隙水甲基汞浓度除受到固/液分配系数影响外,主要还受到甲基汞产生过程控制.     

微生物对汞矿区农田土壤汞甲基化的影响

为研究典型汞矿区农田土壤中汞的甲基化作用,实验以受汞污染的旱田土壤和稻田土壤为对象,分别进行灭菌,促进硫酸盐还原菌(SRB)活性处理,抑制SRB活性处理以及促进铁还原菌(FeRB)活性处理,分析非微生物作用和微生物作用对土壤甲基汞(MeHg)生成的影响.结果表明,促进SRB活性处理的土壤MeHg生成量最高,其中旱田土MeHg增量为0.15~0.38μg·kg~(-1),稻田土壤MeHg增量为1~2μg·kg~(-1);抑制SRB活性处理和促进FeRB活性处理的MeHg增量较小,最高值仅为0.025μg·kg~(-1).相比于旱田土壤,稻田土壤具有更高的汞甲基化能力,其MeHg生成量是旱田土壤的4~9倍.土壤SRB数量与MeHg生成量具有相同的变化趋势,二者具有显著的正相关性(R~2=0.57,P0.01).因此,该研究区土壤汞甲基化作用主要是微生物汞甲基化作用,且主要的汞甲基化细菌是SRB.此外,稻田是农田中MeHg生成的活跃地区,在评估和控制MeHg对人体健康危害时需要重点关注.     

长寿湖水库垂直剖面不同形态汞的季节变化特征及其影响因素

分别于2013年9月至2014年7月,在三峡库区长寿湖水库设置5个采样点,分季节、分层次对水样和沉积物间隙水进行了采集和分析,考察了水库水体和沉积物间隙水不同形态汞浓度及垂向分布特征,并研究了沉积物中汞向上覆水的扩散通量.结果表明,长寿湖水库水体总汞浓度平均值为(14.77±12.24)ng·L-1,总甲基汞浓度平均值为(0.41±0.47)ng·L-1.夏秋季采样点溶解态甲基汞浓度在表层下4~8 m出现峰值,随之其值降低近湖底部再次跃增.颗粒态甲基汞浓度峰值出现在表层下8~20 m而非在沉积物-水体界面处,主要与上层水体颗粒物吸附甲基汞的沉降有关.长寿湖水库垂直剖面间隙水甲基汞峰值出现在表层下16 cm和28 cm,可能硫酸盐还原细菌活动扩展到更深的区域,从而导致了沉积物深处甲基化率的提高.间隙水溶解态甲基汞在秋季和夏季向上覆水体扩散通量分别为28.2 ng·(m2·d)-1和30.0 ng·(m2·d)-1,远高于冬季3.8ng·(m2·d)-1,这与夏秋两季水温较高有关.夏季、春季水体DMe Hg浓度与DO相关关系(r=-0.482**,P0.05;r=-0.339*,P0.01),秋季和冬季不具有相关性.     

东海海域表层沉积物中硫酸盐还原菌分布特征研究

利用2011年4、7、8和10月对东海海域4个航次的调查资料,以表层沉积物中硫酸盐还原菌（SRB）为研究对象,针对于SRB所共有的异化型亚硫酸盐还原酶（DSR）中的β亚基基因（dsrB）,通过荧光定量PCR技术对SRB丰度的时空分布特征进行了描述.结果表明,SRB丰度变化范围为1.87×105~4.69×10⁸cells/g,平均值为1.15×10⁸cells/g,且4月SRB丰度最低,7月SRB丰度最高;SRB数量在总细菌中的比例介于0.0039%~1.6176%之间,说明SRB在东海表层沉积物的细菌总量中比例很小;SRB丰度的水平分布特征整体表现为南部海域高于北部海域,长江口及浙闽沿岸泥质区高于非泥质区.此外,SRB丰度与环境因子的相关性分析表明,温度和溶解氧是影响SRB丰度的重要因素.     

硫酸盐还原菌治理酸性矿山废水研究进展

利用微生物方法处理酸性废水具有良好的发展潜力。文章介绍了物理化学及生物技术处理酸性矿山废水的研究进展,重点对硫酸盐还原菌(SRB)的应用进行综述,总结了SRB改善水体pH、去除重金属的原理,提出了SRB处理酸性矿山废水的优势,并结合处理效果阐释其应用工艺包括厌氧反应器、固定化微生物技术及强化技术三部分。最后针对SRB的研究及应用进行展望,提出筛选兼性厌氧菌、提高细菌耐酸性和抗毒性、改良固定化技术、硫还原法的应用是今后重要的研究方向。     

四面山大洪湖底泥/水界面汞的迁移转化规律

森林生态系统的汞产量可以用森林湖泊或水库的动态变化来表征.而且,下游汞浓度的变化也可以在一定程度上反映森林生态系统汞的输出.通过对四面山大洪湖上游、中游、下游丰水期与枯水期汞的分布与沉积物剖面的分析发现:大洪湖上覆水中总汞浓度在丰水期显著增加(丰水期平均值4. 33 ng·L~(-1),枯水期1. 85 ng·L~(-1)),在下游尤为明显,其总汞和甲基汞的含量明显高于其他类型湖泊,但小于受到污染的湖泊,说明四面山常绿阔叶林具有一定"汞源"的特征,同时沉积物也是大洪湖上覆水中甲基汞和无机汞的输入源;甲基化过程主要发生在沉积物的表层,丰水期时甲基化过程更活跃;在丰水期时,更有利于汞和甲基汞从沉积物固相进入沉积物液相,从而进入上覆水中.     

贵州高原水库汞的分布特征及其对富营养化的响应

于2012年11~12月采集贵州不同营养状况的6座水库——三板溪水库、龙滩水库、万峰湖水库、百花湖水库、红枫湖水库和阿哈水库水样,分析水体中汞的形态分布及与水体富营养化之间的关系,探讨水体汞形态及其分布特征对水体富营养化的响应.结果表明:6座水库总汞浓度的平均值为(5.82±4.99)ng/L,其中在阿哈水库的库中和百花湖水库的岩脚寨采样点存在不同于其它点的局部污染源;MeHg浓度平均值为(0.08±0.07)ng/L,阿哈水库的MeHg浓度较高是其它水库的2~10倍,约为0.26ng/L.在枯水期,贵州6座水库的富营养化程度不同,其中三板溪水库和龙滩水库为表现为贫营养型;万峰湖水库表现为为贫中营养型;百花湖水库和红枫湖水库表现为为中富营养型;阿哈水库为富营养型.富营养化指数与总汞、甲基汞和溶解态甲基汞皆呈显著正相关(r=0.477,P<0.05; r=0.558, P<0.05;r =0.502, P< 0.05, n=19).富营养化对水库生态系统中形态汞之间的迁移和转化有着重要影响,为溶解态汞和甲基汞的生成提供了有利条件,对水体中汞的地球化学循环的影响不可忽视.     

中国主要红树林湿地中甲基汞的分布特征及影响因素初探

通过对海南、广东、广西、福建的8个主要红树林地区沉积物中甲基汞以及环境因子的研究,分析了红树林生态系统中甲基汞的分布及其汞的甲基化作用.结果表明:①沉积物中总汞和甲基汞的含量分布并不一致.中国主要红树林区海南(三亚、东寨港)、广东(特呈岛、雷州、高桥、福田)、广西(大冠沙)、福建(浮宫)表层沉积物中甲基汞含量分别为(0.24±0.04)、(0.58±0.27)、(0.52±0.23)、(1.56±0.49)、(0.50±0.25)、(1.21±0.36)、(1.86±1.04)和(0.47±0.16)ng.g-1.甲基汞含量有很明显的地域区别,其含量顺序为大冠沙雷州福田东寨港特呈岛高桥浮宫三亚.工业和养殖业输入的汞和有机质显著增加了沉积物中甲基汞水平.对比世界其他河口湿地,我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染较为严重.②红树林沉积物的甲基化比率介于0.11%～7.13%.甲基化比率顺序由大到小为大冠沙特呈岛雷州福田高桥东寨港三亚浮宫.甲基化比率与砂粒显著正相关(p0.05),与粉粒和黏粒显著负相关(p0.05).③沉积物中总细菌含量范围为2.44×1010～1.91×1011CFU/g(以干重计,下同),浮宫三亚高桥东寨福田大冠沙.各环境因子对微生物数量的影响无显著差异.沉积物中SRB的含量介于1.73×104～4.92×106CFU/g,福田浮宫东寨港三亚高桥大冠沙.高有机废水是导致沉积物中SRB含量增高的主要原因.沉积物类型对SRB在沉积物表层的分布也有较大影响.甲基汞和环境因子之间并没有明显的相关性,外源输入是我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染的主要原因.     

加拿大海盆与楚科奇海柱状沉积物中硫酸盐还原菌的分布状况

对取自北极楚科奇海及加拿大海盆的10个沉积物岩芯分别在4℃、25℃培养温度下进行硫酸盐还原菌(SRB)分析,结合首次北极科考海洋沉积物SRB的研究成果,探讨了研究区SRB的分布特点.研究结果表明,4℃与25℃温度培养的SRB含量均为0～2.4 ×106个·g-1(湿样);4℃时SRB的检出率与平均含量分别为45.5%和2.06×104个·g-1(湿样),25℃培养条件下分别为73.7%和4.70×104个·g-1(湿样);柱状沉积物中SRB的检出率、含量范围、平均含量都明显高于表层沉积物中SRB的相关指标;岩芯中SRB含量分布与采样点的纬度、深度有一定关系,但这种关系不如表层沉积物中SRB分布表现的那么明显;4℃培养时,各层位SRB含量的平均值范围为51～1.2×106个·g-1(湿样),25℃时为2.04×102～2.47×105个·g-1(湿样);在所研究的深度范围内,4℃时培养SRB的垂直变化较为明显,而25℃时SRB的垂直变化相对缓和;根据4℃、25℃2个不同培养温度时SRB的检出率、含量对比看,似乎25℃时更有利于某些SRB的繁衍.     

Methylmercury and sulfate-reducing bacteria in mangrove sediments from Jiulong River Estuary, China

Estuaries are important sites for mercury (Hg) methylation, with sulfate-reducing bacteria (SRB) thought to be the main Hg methylators. Distributions of total mercury (THg) and methylmercury (MeHg) in mangrove sediment and sediment core from Jiulong River Estuary Provincial Mangrove Reserve, China were determined and the possible mechanisms of Hg methylation and their controlling factors in mangrove sediments were investigated. Microbiological and geochemical parameters were also determined. Results showed that SRB constitute a small fraction of total bacteria (TB) in both surface sediments and the profile of sediments. The content of THg, MeHg, TB, and SRB were (350 150) ng/g, (0.47 0.11) ng/g, (1.4 1011 4.1 109) cfu/g dry weight (dw), and (5.0 106 2.7 106) cfu/g dw in surficial sediments, respectively, and (240 24) ng/g, (0.30 0.15) ng/g, (1.9 1011 4.2 1010) cfu/g dw, and (1.3 106 2.0 106) cfu/g dw in sediment core, respectively. Results showed that THg, MeHg, TB, MeHg/THg, salinity and total sulfur (TS) increased with depth, but total organic matter (TOM), SRB, and pH decreased with depth. Concentrations of MeHg in sediments showed significant positive correlation with THg, salinity, TS, and MeHg/THg, and significant negative correlation with SRB, TOM, and pH. It was concluded that other microbes, rather than SRB, may also act as main Hg methylators in mangrove sediments.     

Role of the rhizosphere of a flooding-tolerant herb in promoting mercury methylation in water-level fluctuation zones

The water-level fluctuation zone (WLFZ) has been considered as a hotspot for mercury (Hg) methylation. Flooding-tolerant herbs are gradually acclimated to this water-land ecotone, tending to form substantial root systems for improving erosion resistance. Accompanying rhizosphere microzone plays crucial but unclear roles in methylmercury (MeHg) formation in the WLFZ. Thus, we conducted this study in the WLFZ of the Three Gorges Reservoir, to explore effects of the rhizosphere of a dominant flooding-tolerant herb (bermudagrass) on MeHg production. The elevated Hg and MeHg in rhizosphere soils suggest that the rhizosphere environment provides favorable conditions for Hg accumulation and methylation. The increased bioavailable Hg and microbial activity in the rhizosphere probably serve as important factors driving MeHg formation in the presence of bermudagrass. Simultaneously, the rhizosphere environments changed the richness, diversity, and distribution of hgcA-containing microorganisms. Here, a typical iron-reducing bacterium (Geobacteraceae) has been screened, however, the majority of hgcA genes detected in rhizosphere, near-, and non-rhizosphere soils of the WLFZ were unclassified. Collectively, these results provide new insights into the elevated MeHg production as related to microbial processes in the rhizosphere of perennial herbs in the WLFZ, with general implications for Hg cycling in other ecosystems with water-level fluctuations.     

三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征

为了解三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征,在丰水期和枯水期对三门峡水库进行采样,分别采用冷原子荧光光谱法(CVAFS)和蒸馏-乙基化衍生-气相色谱-冷原子荧光法(GC-CVAFS)测定水样中总汞、总甲基汞、溶解态总汞和溶解态甲基汞的浓度.结果表明,三门峡水库水体中总汞、溶解态汞和颗粒态汞浓度范围分别为1.65~9.65、0.80~3.16和0.70~7.81 ng·L~(-1),符合国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)一类水汞浓度标准限值;总甲基汞、溶解态甲基汞和颗粒态甲基汞浓度分别为0.05~0.36、0.02~0.14和ND~0.26 ng·L~(-1).三门峡水库水体总汞和甲基汞在季节和空间分布上没有呈现出明显的变化规律.总汞和甲基汞与未受污染的天然水体差别不大,水库未受到明显的汞污染.丰、枯水期沉积物中总汞浓度分别为(92.96±10.65)ng·g~(-1)和(80.06±19.14)ng·g~(-1),甲基汞浓度分别为(0.33±0.14)ng·g~(-1)和(0.50±0.19)ng·g~(-1).较低的甲基汞浓度说明在三门峡水库汞的迁移转化过程中,甲基化作用可能并非主要的过程,这可能与水体底层溶解氧浓度较高以及沉积物中有机质浓度较低有关.     

三峡库区消落带沉积物对鱼体富集汞的影响

水体环境中的汞（Hg）容易被鱼体富集.为了研究三峡库区消落带沉积物对鱼体Hg含量的影响,采用不同Hg含量的消落带沉积物进行了为期90 d的模拟淹水实验.结果表明沉积物淹水后,水体总汞（THg）和甲基汞（MeHg）含量显著增加,鱼体肌肉中THg和MeHg含量不断增加,而内脏和头部中THg和MeHg含量前期不断增加,后期则有轻微减小的趋势.肌肉对Hg的富集量大于内脏和头部,后两者的富集量没有显著性差异.与对照组（无沉积物）相比沉积物的存在明显增加了鱼体富集Hg的量,而且当沉积物中Hg含量较高时,鱼体对Hg的富集量也显著增加.鱼体各部位THg和MeHg含量变化曲线高度相似,各部位对MeHg的富集系数（bioaccumulation factors,BCF）在1.93×10⁵~8.89×10⁵之间,对无机Hg的BCF在1.3×10³~12.8×10³之间,表明鱼体所富集的Hg形态上主要为MeHg.鱼体各部位MeHg和THg含量均为极显著相关,线性回归方程表明,在富集Hg的量中,MeHg占THg比例分别为：肌肉80.1%、内脏79.3%、头部66.7%.消落带沉积物再淹水后会发生一定程度的净甲基化现象产生MeHg,由于扩散作用使水体MeHg浓度在一段时间内升高,这导致了鱼体对Hg的富集量增加.因此对三峡库区大面积消落带可能存在的Hg污染风险不可忽视.     

太湖营养状态对沉积物中总汞和甲基汞分布特征的影响

为探讨营养状态对太湖沉积物汞的分布及其甲基化的影响,以太湖不同营养水平的湖区为研究对象,采用PSA和GC-CVAFS方法,分别测定了沉积物总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量;另测定了沉积物有机质含量和水体总氮、总磷浓度.结果显示,太湖表层沉积物THg含量为32.30~150.28ng/g,均值为62.94ng/g,含量高低与营养化程度一致,其垂向分布主要受到人为活动和有机质的影响;MeHg含量为0.32~1.01ng/g,均值为0.51ng/g,不同营养水平的湖湾区MeHg含量差别不大,其分布受有机质的影响,高含量富集在表层,随深度的增加逐渐降低并趋于稳定;甲基化比率比较低主要是太湖水体溶解氧含量高抑制了甲基化过程.     

Effects of sulfate-reducing bacteria on methylmercury at the sediment–water interface

Sediment cores(containing sediment and overlying water) from Baihua Reservoir(SW China)were cultured under different redox conditions with different microbial activities, to understand the effects of sulfate-reducing bacteria(SRB) on mercury(Hg) methylation at sediment–water interfaces. Concentrations of dissolved methyl mercury(DMe Hg) in the overlying water of the control cores with bioactivity maintained(BAC) and cores with only sulfate-reducing bacteria inhibited(SRBI) and bacteria fully inhibited(BACI) were measured at the anaerobic stage followed by the aerobic stage. For the BAC and SRBI cores, DMe Hg concentrations in waters were much higher at the anaerobic stage than those at the aerobic stage, and they were negatively correlated to the dissolved oxygen concentrations(r =- 0.5311 and r =- 0.4977 for BAC and SRBI, respectively). The water DMe Hg concentrations of the SRBI cores were 50% lower than those of the BAC cores, indicating that the SRB is of great importance in Hg methylation in sediment–water systems, but there should be other microbes such as iron-reducing bacteria and those containing specific gene cluster(hgc AB), besides SRB,causing Hg methylation in the sediment–water system.     

三峡库区消落带农业活动对土壤汞变化的影响

针对三峡库区消落带退水期农业生产是否会对库区环境带来不利影响的问题,以分布面积较大、农业活动较为频繁的重庆市开州区渠口镇消落带为研究区域,选择种植水稻、玉米、蔬菜和未农用的草地4类消落带地块为研究对象,调查了不同利用地块表层土壤汞(Hg)的变化特征.结果表明,研究区域内土壤THg、有效态Hg(Hg-wh)和甲基汞(MeHg)平均含量分别为25.80~68.74、0.44~0.88和0.08~0.85 ng·g-1.未耕作土地表层土壤THg、Hg-wh和MeHg含量均高于耕作土地表层土壤,说明耕作扰动能够加速土壤Hg的流失.未耕作土壤与耕作土地表层土壤MeHg含量随着落干时长的增加均呈现先升高后降低的趋势,峰值大约出现在落干后1~2个月内,约为淹水末期的4倍,之后逐渐降低至相对稳定的水平.MeHg占THg比例(%MeHg)也呈现类似规律,峰值出现在落干后1个月左右,降到稳定水平时与淹水末期含量无显著性差异(P0.05).土壤%MeHg与Hg-wh含量呈显著性正相关关系(r=0.642,P0.01),而与THg含量没有显著相关性(P0.05),说明消落带土壤Hg甲基化主要受生物可利用性Hg形态的影响.     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。