中国地区大气汞的数值模拟研究

结合中国地区的汞排放,利用引入大气汞化学反应机制和干沉降模型的区域大气环境模式系统(Regional Atmospheric Environment Model System,Reg AEMS),对中国地区大气汞化物浓度和干沉降通量的时空分布特征进行模拟研究。研究结果表明,中国地区年均气态零价汞Hg0、氧化汞Hg O、氢氧化汞Hg(OH)2、氯化汞Hg Cl2和颗粒态汞HgP的沉降量分布类似。除西部、西北部地区Hg0的浓度较低外(0.5 ng·m-3),其他地区均高于全球背景浓度。各类汞化物浓度的季节变化明显,8月最低,2、3月最高。一次汞源区附近汞浓度随高度递减,在离源较远的地区,高层汞浓度较高。气态零价汞的干沉降速度的季节变化最明显,其干沉降通量在夏季最高。模拟区域中气态零价汞、氧化汞和颗粒态汞的年干沉降量分别为163.9、7.43和32.2 t。     

大气汞氧化还原过程与机制的计算化学研究进展

大气中汞的氧化还原反应对于其全球生物地球化学循环起着极其重要的作用,它促进了汞在全球范围内的扩散.汞主要以气态元素汞的形态释放到大气中,并经历复杂的均相和非均相化学反应,被氧化为活性气态汞和颗粒态汞;同时,活性气态汞也可经过光致还原反应光解生成气态元素汞.计算化学是一种基于理论方法利用计算软件来对化学现象和本质进行解释...     

小麦根际土壤汞的分布和形态变化

采用根际箱试验和连续化学萃取法,结合氢化物原子吸收光谱法,研究了非根际和根际土壤汞形态分布特征及小麦(Triticum aestivum)生长期土壤汞形态变化.结果表明.非根际汞形态分布顺序为:残渣态>强有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>腐殖酸络合态>水溶态>交换态,根际汞形态分布为:残渣态>碳酸盐铁锰氧化态>强有机质结合态>交换态>腐殖酸络合态>水溶态.当外源汞进入土壤后,在小麦生长60 d内,植物吸收使残渣态汞和水溶态汞含量明显降低,交换态汞和碳酸盐铁锰氧化态汞含量增加.土壤汞污染程度越大,在小麦中积累的汞就越多.其生物毒性增强,环境危害加大.     

模拟铬鞣废水中铬的电化学沉积

制革鞣制废水含有高浓度的铬(Ⅲ)、氯化钠以及甲酸盐等组分,适宜通过电化学沉积方法回收废水中的Cr(Ⅲ).实验通过调整液体的pH值尝试在不同的电流密度下获得铬的沉积层.同时,对钛电极在溶液中的极化行为进行了研究,采用SEM与EDS对沉积层的表面形貌,组成元素进行分析,结果表明,在pH2.8和电流密度为60 A·dm-2条件下可得到致密沉积层且能耗较低.综合X射线光电子能谱对沉积层中铬的价态进行分析得到沉积层中主要成分为金属铬、氧化态铬和铬的氢氧化物.     

巯基棉富集分离—氢化物原子吸收法分别测定水中痕量的碲(Ⅳ)和碲(Ⅵ)

随着碲在工业上的广泛应用和对环境的污染,人们对它的生物学效应、地球化学特征以及与存在状态、价态的关系日趋关心。因此,环境样品中痕量的不同价态碲的分别测定,已为分析化学工作者所重视。其中氢化法原子吸收和无焰原子吸收法报导较多[1—9]。 我们在用巯基棉纤维富集多种微量元素[10—12]、分离有机汞与无机汞[13]、砷(Ⅲ)与砷(Ⅴ)[14]、锑(Ⅲ)与锑(Ⅴ)[15]、硒(Ⅳ)与硒(Ⅵ)(16)的基础上,提出利用巯基棉对碲(Ⅳ)和碲(Ⅵ)截然不同的吸附性能加以分离富集,然后用氢化法原子吸收分别测定的新方法。 本法与文献报导的数种方法相比,富集倍数大、测定灵敏度高、分离简便、选择性强,且有效地消除了多种共存元素干扰,可直接准确测定环境水样中痕量的碲(Ⅳ)和碲(Ⅵ)。     

中国地区大气汞沉降速度研究

借助箱模式对汞的干沉降过程进行敏感性分析,并利用区域大气环境模式系统Reg AEMS计算中国地区汞干沉降速度的时空分布特征。结果表明,森林下垫面下三类汞(气态零价汞、活性气态汞和颗粒态汞)的干沉降速度较大(0.13、4.5和0.45 cm·s-1),水体表面上的相对较小(0.0012,0.5和0.11 cm·s-1)。敏感性分析发现,三类汞的干沉降速度随着近地层风速增加;降水或者地表湿度降低会导致零价汞和活性气态汞干沉降速度增加;雪盖厚度会减小气态零价汞的干沉降速度而增加活性气态汞的干沉降速度。三类汞的干沉降速度在区域上分布类似,东北以及南部地区最高,华东地区最小。季节变化上,气态零价汞、活性气态汞的干沉降速度在多数下垫面都夏季最大,冬季最小;颗粒态汞季节变化不明显。     

几种汞的分析方法简介

原子吸收分光光度法 目前的文献中有各种有关汞的分析方法,其中尤以无火焰原子吸收法为多。Hatch和Off用氯化亚锡将汞离子还原为元素汞,而后将其以空气载入原子吸收池来测定溶液中汞是具有代表性的一种方法。Vaughn和Mccarthy将土壤、矿石、气体的含汞气流通过500℃以上的金丝捕样网而测定无机、有机汞。     

中国地区大气汞的干沉降速度

借助箱模式对汞的干沉降过程进行敏感性分析,并利用区域大气环境模式系统RegAEMS计算中国地区汞干沉降速度的时空分布特征。结果表明,森林下垫面下三类汞（气态零价汞、活性气态汞和颗粒态汞）的干沉降速度较大( 0.13、4.5和0.45 cm·s^-1),水体表面上的相对较小（0.0012,0.5和0.11 cm·s^-1）。敏感性分析发现,三类汞的干沉降速度随着近地层风速增加;降水或者地表湿度降低会导致零价汞和活性气态汞干沉降速度增加;雪盖厚度会减小气态零价汞的干沉降速度而增加活性气态汞的干沉降速度。三类汞的干沉降速度在区域上分布类似,东北以及南部地区最高,华东地区最小。季节变化上,气态零价汞、活性气态汞的干沉降速度在多数下垫面都夏季最大,冬季最小;颗粒态汞季节变化不明显。     

夹皮沟金矿区土壤汞的赋存形态及污染特征

使用改进的BCR连续提取法和电感耦合等离子质谱(ICP-MS),测定夹皮沟金矿区土壤样品中汞元素的赋存形态及含量。结果表明,三个深度的土壤汞元素形态分布趋势相似,均以残渣态为主,其次为可氧化态和可还原态,酸溶/可交换态和水溶态所占比例较少,各形态汞的分配系数依次为:残渣态(48.28%)可氧化态(25.68%)可还原态(13.35%)酸溶/可交换态(8.38%)水溶态(4.33%)。垂直方向上,20~40 cm的中层土壤中的汞含量略高于0~20 cm的表层土壤,40~60 cm的下层土壤则含量最低。不同深度土壤中的有效态汞与总汞的含量具有较高的相关性,但三层土壤不具有相同的相关趋势。     

重金属废水的转化法处理

本文分析了重金属废水的现行处理方法:中和法、硫化法和离子交换法的优点和存在问题,根据溶度积规则和沉淀转化原理,提出用难溶化合物的沉淀转化反应来处理重金属废水。转化法处理金属废水的原理认为,只要选择溶解度大的难溶化合物作沉淀转化剂,就有可能使废水中的重金属离子转化成更难溶的化合物沉淀而被除去。我们选择硫化铁作转化剂,对含Hg~(2 )、Cd~(2 )、Cu~(2 )、Pb~(2 )、Zn~(2 )、As~(3 )、Ag~ 等单一重金属离子的废水或含多种重金属离子的废水进行转化处理。实验结果表明,在比较宽的pH值(0.2—7.6)范围内,均取得较好的结果。此外,还研究了用硫铁矿(FeS_2)制硫化铁的原理和方法;以含汞废水的转化处理为例,研究了转化反应的机理,均取得了较为满意的结果。     

基于人工神经网络的燃煤汞排放预测模型

利用GA-BP的人工神经网络算法建立燃煤汞排放预测模型,确定煤中汞含量、煤的发热量、煤中硫含量、煤中氯含量、挥发份含量、排烟温度作为输入矢量,元素态汞、氧化态汞和颗粒态汞3个因素作为输出参数,通过对20个燃煤锅炉汞排放形态的测试数据进行模型训练,结合实际测试数据和预测数据对误差来源进行了分析.通过对3个样本进行验证,分析人工神经网络的实际预测效果.研究结果表明,训练与预测的精度都是符合汞排放预测实际要求的,预测精度达0.895,分析表明利用人工神经网络建立预测模型可对燃煤汞排放进行预测.     

深圳湾红树林沉积物-植物体系汞的分布规律和形态分配特征

为了解重金属汞在非根际沉积物-根际沉积物-红树植物连续体系中的分布特征和迁移规律,以及沉积物中汞的化学形态特征,于深圳湾福田红树林实地采集红树植物幼苗样品及其林下沉积物样品,采用连续提取法对沉积物中汞的各种化学形态进行提取,通过冷原子荧光光谱仪进行定量分析。研究对象包括福田红树林3种常见红树植物,包括白骨壤(Avicennia marina)、桐花树(Aegiceras corniculatum)2个本土种和海桑(Sonneratia caseolaris)1个引进种,并以无植被覆盖的光滩作为空白对照。结果表明,在沉积物-红树植物体系中,根际和非根际沉积物中的总汞含量均高于红树植物幼苗。进入植物体后,汞在茎中的含量均小于根和叶。本土种植株表现出较强的汞积累能力。白骨壤幼苗汞积累量最高,质量分数达到45.32 ng·g-1,其次为桐花树幼苗,汞质量分数为23.49 ng·g-1。3种红树植物对汞的生物积累因子在0.02~0.35范围内,迁移因子处于0.4~0.99范围内,均低于1,表明它们从土壤吸收、并向地上部分运输汞的能力较弱,倾向于采取金属排斥策略,以实现植物体的自我保护。非根际沉积物中汞的各个化学形态质量百分比表现为有机结合态可挥发态残渣态可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态,根际沉积物中汞表现为可挥发态机结合态残渣态铁锰氧化物结合态可交换态碳酸盐结合态,总体表现为生物可利用态和潜在可利用态质量分数较高,不可利用态较少。与本土种相比,引进种海桑能够将更多汞以稳定性相对较高的生物不可利用态和潜在可利用态形式固定于土壤中,表现出较好的治理汞污染能力。     

胶州湾贝类养殖区沉积物中汞分布与无机汞不同结合态的初步探究

为了研究贝类养殖对沉积物中汞的分布与不同结合态的影响,2012年5月至2013年5月在胶州湾的红岛、黄岛、胶南以及营海贝类养殖区采集55份沉积物样品,分别用冷原子吸收法和连续提取法测定其总汞及不同结合态汞的含量.研究结果表明,胶州湾贝类养殖区沉积物中总汞含量范围为0.037—0.228 mg·kg~(-1),其中红岛养殖区汞含量最高,超过环境背景值3.2倍.总汞含量在垂直方向上呈从底部到表层增加的趋势,且在沉积物表层富集.通过对比不同区域及不同年代胶州湾表层沉积物总汞含量,发现贝类养殖使得胶州湾养殖区沉积物汞污染程度加重.此外,沉积物中汞主要以残渣态为主,占总汞含量的31.46%,交换态与可溶态所占比例最少,仅占总汞含量的9.06%.几个养殖区域的汞污染程度依次为:红岛营海黄岛胶南,汞的潜在生态风险因子计算结果表明,胶州湾养殖区沉积物存在中等以上的生态风险.     

第二松花江哈达湾—哨口江段底质中汞形态分布规律的研究

本文采用连续化学浸提法将底质中汞分为水溶态、酸溶态、碱溶态、过氧化氢溶态和王水溶残渣态等部分。并对松花江哈达湾和哨口底质深度样品和哈达湾一组横断面样品进行了分析。实验发现,各溶态汞随深度及随与主河道的距离呈现出一定的规律,亦发现了底质有机质含量与总汞量、H_2O_2溶汞量和碱溶汞量的显著性直线相关;总汞与碱溶汞,H_2C_2溶汞和有机汞(包括酸溶有机汞和腐殖酸结合汞等)的显著性直线相关;腐殖酸汞与硫化汞之间的相关关系。     

一种新的真空冷原子吸收法测定汞

本文建立了真空冷原子吸收光谱技术测定汞的一种方法。在负压下用ＮａＢＨ４将酸性溶液中Ｈｇ（Ⅱ）离子还原成为金属汞。在室温下使用真空泵将基态汞原子直接吸入到真空石英炉内。本法给出了改善的灵敏度,检出限（３σ）是０．０６ｎｇ。重复１０次测定０．５ｎｇ汞,方法的相对标准偏差是３．０％,将本法应用到测定水系沉积物标准样品中汞的含量,分析结果是令人满意的。     

胶州湾不同类型湿地总汞含量与赋存形态的初步研究

为了研究和比较胶州湾贝类养殖区和周边湿地两种不同类型湿地总汞和形态汞分布规律及差异,2013年5月至2014年5月,分别在胶州湾周边湿地(大沽河河口、河套、南弓芦苇地、白沙河)和胶州湾贝类养殖区(红岛、胶南、黄岛、营海)采集了67份沉积物样品,用冷原子吸收法和连续提取法测定其总汞及不同形态汞的含量.研究结果表明,胶州湾周边湿地有机质含量显著高于养殖区沉积物(P0.01),最高值出现在白沙河,为28.72 g·kg~(-1);最低值出现在营海,为1.04 g·kg~(-1),贝类养殖区和周边湿地p H无显著差异性.胶州湾贝类养殖区(0.037—0.228 mg·kg~(-1))和周边湿地(0.027—0.088 mg·kg~(-1))总汞含量无显著性差异.胶州湾贝类养殖区和周边湿地沉积物中不同结合态汞有着相同的分布规律,残渣态汞所占比例最大,交换态和可溶态汞所占比例最小.周边湿地中交换态和可溶态、残渣态汞所占比例大于贝类养殖区.贝类养殖区中碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、易氧化有机结合态、难氧化有机结合态汞所占比例均大于周边湿地.研究区域汞污染潜在生态危害程度为:红岛营海黄岛河套白沙河大沽河河口胶南南弓芦苇地,汞的潜在生态风险因子计算结果表明,胶州湾周边湿地以及贝类养殖区沉积物均存在中等以上的生态风险.     

大气气溶胶中元素种态研究

应用化学逐级提取流程对国际原子能机构（简称IAEA）气溶胶、室内和室外气溶胶、煤飞灰中元素的组成和种态进行了分析，应用仪器中子活化法测定了各种态中元素的含量，计算出元素在各种态中的分配比例。按照气溶胶中元素不同种态的环境和生物活性以及主要来源来分类，评述了元素在环境和生态系统中的吸收和转化能力，并对气溶胶中元素对环境的影响作出了初步的探讨。实验数据表明，气溶胶中的不同元素在各种态中的分布是有差异的。地壳来源元素中，Sc,Al,Fe和Ti主要分布在不溶物态中，稀土元素主要分布在氧化物态和不溶物态；不溶物态沉降到地表后不易进行迁移和转化，对环境的影响较小；氧化物态性质比较活泼，可以在大气中发生化学反应。Mn在气溶胶中主要分布在水可溶态和氧化物态，环境可交换性要比Al,Fe,Ti等大得多。人为来源元素的环境可交换态的比例都比较高，这说明它们通过干、湿清除过程沉降到地表后，水可溶态可以直接进入水循环；碳酸盐、氧化物和有机物态可以在适当的条件下与环境中的其他物质发生化学反应，生成易溶于水的化合物进入生态环境中，对环境影响较大。     

采用离子色谱紫外检测法直接检测金属氰化物

金属氰化物络合物由一个或者数个氰根离子与一种单一过渡金属阳离子相结合而形成.这些络合物具有统一的结构式[M(CN)b]x-,其中,M代表一种过渡金属阳离子(如Ag , Au ,Cu , Ni2 , Fe2 , Co3 等),b是结合在络合物上氰根离子的数量,x代表此络合物的阴离子价态.由于金属氰化物络合物可以通过降解分裂而释放氰化物,所以它成为环境工作者普遍关心的一种化合物.在pH低于9.3的环境水样中,氰根离子转化为剧毒的HCN.另外,在矿业,贵金属回收工业以及金属表面精整工业中,金属氰化物络合物也被广泛关注.     

焦化废水处理厂活性污泥对硫氰化物的降解机制

用分光光度法和离子色谱法,研究了A/A/O工艺焦化废水处理厂的进出水质和活性污泥对硫氰化物(SCN-)的降解机制.研究结果表明,SCN-主要在A/A/O工艺的好氧单元中降解去除;在常温(25℃)下活性污泥对SCN-降解的动力学过程符合米氏方程,Vmax为11.15 mg SCN-·(g-1MLSS)·h-1,Km为44.96 mg·L-1;15℃低温显著降低SCN-的降解速率;在15℃下,92.62 mg·L-1SCN-能在24 h内完全降解,其中的N和S元素相应地生成了NH3、NO-2和S2-等中间代谢产物,并最终转化为产物NO-3和SO2-4;N和S元素的转化率分别为94.32%和99.08%,基本符合物料守恒定律,说明SCN-中N和S元素在好氧池中可以彻底降解转化NO-3和SO2-4.这些结果对于了解好氧池的功能和提高焦化废水中的SCN-去除率具有重要意义.     

Research progress on occurrence forms and microbial transformation of mercury北大核心CSCD

汞是一种高毒性且具有持久性的重金属污染物,汞污染的治理与修复在近几十年一直是国内外研究热点.了解微生物对汞赋存形态的转化作用,对汞污染的治理与修复具有重要意义.总结汞的不同赋存形态、毒性及对应的常用分析方法,其中甲基汞(methyl mercury,MeHg)是毒性最强的汞形态之一.环境中汞的化学形态能发生转化,尤其以微生物驱动的汞的甲基化、MeHg的去甲基化和汞的氧化还原最为常见.依据汞转化类型将汞转化相关微生物分为汞甲基化、MeHg去甲基化、汞还原、汞氧化等类群,将对应的汞转化作用机制分为基于hgcAB基因的汞甲基化、基于mer操纵子基因的MeHg去甲基化和Hg2+还原、胞内过氧化氢酶介导的Hg0氧化.微生物汞转化过程不仅受到pH和温度的显著影响,而且还受到汞的赋存形态和游离汞的浓度、微生物种/群结构与功能、矿物种类、中间体和次生产物及其交互作用的影响,基于此,提出正确客观表征汞的微生物转化过程需要综合分析微生物组和矿物组的变化规律及其交互作用的综合效应.针对酸性矿山废水(AMD)极端环境微生物汞转化研究的不足,未来的工作将聚焦结合多组学手段、同步辐射谱学和密度泛函理论(DFT)计算等分析技术研究汞赋存形态的微生物转化过程,分析和阐明汞转化中间体的键合作用方式和转化机制,从而为AMD汞污染的预防、治理和修复提供依据.(图2表2参107)