基于枯草芽孢杆菌的CellSense生物传感器的重金属联合毒性分析

采用聚碳酸醑膜直接固定法制备了基于枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis)的CellSense生物传感器,分别测定了Cd2+、Cu2+、Zn2+和Cr(Ⅵ)对Bacillus Subtilis的单一毒性,以及等毒性配比和等浓度配比下二元混合体系的联合毒性,并用相加指数法对其联合毒性效应进行了评价.结果表明,基于对数生长后期和稳定期的Bacillus Subtilis的CellSense生物传感器具有良好的毒性分析性能；2种联合毒性评价方法下4种重金属离子二元混合体系的联合作用结果一致,均表现出不同程度的拮抗作用.     

等毒性配比法研究甲醛与重金属的联合毒性效应

正分别测定甲醛与4种重金属的急性毒性EC50,并对等毒性配比条件下甲醛与4种重金属的二元混合体系的联合毒性进行研究,采用毒性单位法和相加指数法对其联合作用进行评价。结果表明,5种物质的急性毒性为Pb(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Cu(Ⅱ)甲醛Cd(Ⅱ)。联合毒性结果显示,4种二元混合体系的联合作用方式类似,其中毒性单位法的评价结果均为部分相加作用,相加指数法均为拮抗作用,这主要是由于2种评价方法的评价标准等级划分范围不同造成的。     

混合重金属对硝化颗粒污泥毒性作用的析因实验研究

分别测定了Cu2 、Zn2 和Cd2 对硝化颗粒污泥的单一毒性,采用析因实验研究了二元和三元重金属混合体系对硝化颗粒污泥的联合毒性.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 的2 h半抑制浓度EC50分别为95.23、62.11和12.48 mg/L,由析因实验所得的响应曲面模型具有较好的优度(其R2＞0.95),能够对混合体系的联合毒性很好地进行预测,析因实验可以用于环境领域混合体系联合毒性的研究.     

铜、镉对水螅的急性和联合毒性作用

试验研究重金属铜(Cu2 )、镉(Cd2 )对水螅的急性毒性和联合毒性作用,探索水螅(Hydra sp.)对Cu2 、Cd2 以及两者混合的毒性效应,为水产动物病害的防治中合理使用消毒、杀虫剂以及水体污染评价提供一些参考信息.结果表明,Cu2 对水螅的24 h半致死浓度(LC50)、48 hLC50、72 hLC50、96 hLC50分别为0.072、0.054、0.042、0.037 mg/L;Cd2 对水螅的24 hLC50、48hLC50、72 hLC50、96 hLC50分别为0.001 70、0.000 63、0.000 36、0.000 36 mg/L;Cu2 、Cd2 对水螅的安全浓度分别为3.7×10-4、3.6×10-6mg/L.水螅对两种重金属的毒性反应既快速又敏感,其中Cu2 对水螅的毒性较Cd2 快,但Cd2 的毒性比Cu2 的强.等毒性配比的两种重金属混合液对水螅的毒性大于单一毒性,为协同作用.两种重金属对水螅的LC50随试验时间的延长而减小,它们对水螅的安全浓度远低于渔业水质标准.     

重金属离子在钠基膨润土中的吸附特征与机理

膨润土是一种天然粘土矿物,比表面积大、吸附能力强。通过钠基膨润土对复合重金属离子Cu2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附实验研究,探讨了钠基膨润土对Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附特征。结果表明,钠基膨润土对Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附随离子浓度增加而增大。吸附具有选择性,Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附能力大小顺序为Cu2+>Zn2+>Cd2+。并通过XRD及IR等分析探讨了钠基膨润土的吸附机理主要表现为离子交换吸附。     

乙二胺二琥珀酸和柠檬酸对黑土中外源重金属的活化效应

通过解吸实验和小麦盆栽实验,研究了生物可降解有机配体乙二胺二琥珀酸(EDDS)、柠檬酸(CIT)对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的活化效应.不同浓度EDDS﹑CIT对黑土中外源重金属解吸实验表明,EDDS对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的解吸远高于CIT.重金属/EDDS摩尔比为1∶1时,4种重金属的解吸率在50.8%～69.2%.小麦盆栽实验表明,EDDS为5 mmol/kg时,对小麦幼苗茎叶和根系中重金属含量影响较大,明显导致小麦幼苗茎叶和根系中Cd、Cu、Pb和Zn的富集量增加.EDDS处理组Cd、Cu、Pb和Zn的茎叶富集系数远高于对照组和CIT处理组.随时间的增加,EDDS处理组和CIT处理组重金属的根系富集量均增加,但对照组和CIT处理组大部分重金属14 d茎叶富集量略低于7 d茎叶富集量.因此,EDDS对黑土中外源重金属有较强的解吸和活化能力,可以较大程度地强化小麦幼苗根系对黑土中外源Cd、Cu、Pb和Zn的吸收并诱导这些重金属由根系向茎叶迁移.     

Cu2+与草甘膦单一及复合污染对蚯蚓的急性毒性研究

含铜杀菌剂与除草剂草甘膦是农业生产中常见的农药.它们在土壤中共存可能造成复合污染.以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为例,通过滤纸接触法研究了Cu2+与草甘膦对赤子爱胜蚓的单一与复合急性毒性效应.单一急性毒性试验结果表明,两者对赤子爱胜蚓均有毒性,Cu2+的毒性大于草甘膦,Cu2+和草甘膦48 h半数有效浓度(EC50)分别为25.1、657.3 mg/L.同时通过观察可知,Cu2+以皮肤渗入赤子爱胜蚓体内的毒性效应高于草甘膦.复合急性毒性试验结果表明.草甘膦与Cu2+存在拮抗作用,草甘膦的存在能够在一定程度上降低Cu2+对土壤生态系统的潜在危害.     

污泥施入黄土后重金属Cu、Zn、Cd的淋滤迁移

污泥土地利用是目前国内外污泥处置的主要方式和鼓励方向,在中国西北黄土地区更有前景和意义.污泥富含有机质和营养元素可弥补黄土的贫瘠缺陷,改善黄土肥力、增加植物产量.污泥施入黄土后,灌溉水对污泥重金属的淋滤迁移和污染风险是值得研究的课题之一.研究旨在了解重金属Cu、Zn、Cd在黄土层中的淋滤迁移特征,为黄土地区污泥的土地利用及重金属污染控制提供实验依据.实验选择污泥中含量或毒性大的Cu、Zn、Cd 3种重金属作为研究对象,通过室内模拟土柱对表层堆肥污泥中2种源强的重金属进行1年灌溉用水量的淋滤对比实验,测定淋滤前后土柱中和渗出液的Cu、Zn、Cd总量、有机质及pH值,以期分析重金属在黄土中的淋滤、迁移特征.结果表明,淋滤作用可使堆肥污泥Cu、Zn、Cd发生少量迁移并富集于土柱中、上部,大部分或绝大部分重金属仍滞留于耕作层(0～20 cm);淋滤使堆肥污泥Cd与Cu向下迁移约30 cm,Zn向下迁移约20 cm;渗出液呈弱碱性,其中Cu、Zn、Cd 3种重金属的浓度较入渗水均有增多,但随渗出液从黄土柱中溶出的重金属量极少.实验表明,耕作层重金属源强对Cu、Zn、Cd在土柱剖面中的淋滤、迁移和滞留作用以及溶出量均有不同程度的影响,堆肥污泥土地利用可以明显改善黄土肥力,灌溉对耕作层污泥有机质的淋滤损失量较小.并得出,堆肥污泥在黄土地区的土地利用是可行的.     

复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

潮滩盐沼植物翅碱蓬对常见重金属的累积吸收及其机制

潮滩盐沼植物翅碱蓬对常见重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)的累积吸收研究表明,该植物对常见重金属有一定的累积且随潮滩变化不明显,其对Cu、Zn、Pb和Cd的累积吸收系数分别为4. 7、4. 6、3. 1和4. 9,而生物富集吸收系数则分别为0. 97、1. 73、0.41和2.23;植物体内不同部位的分布、迁移规律研究表明,植物的不同部位累积情况存在明显差异,Cu表现为根>茎>叶,Zn表现为叶>根>茎,Pb表现为根>叶>茎,Cd表现为根>茎≈叶。在此基础上初步探讨了翅碱蓬对常见重金属累积吸收机制。     

山东省城市污水处理厂污泥重金属污染特征及风险评价

采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子吸收光谱仪重点研究了山东省城市污水处理厂污泥中重金属Cu、Cd、Ni、Pb、Mn、Zn和Cr的污染特征,并对其做了潜在生态风险评价。结果表明:(1)山东省城市污水处理厂污泥呈现高有机质、高氮、高磷和高钾的特点,具有较好的利用价值。(2)污泥中的Mn占重金属总量的质量分数最高,Zn、Cu和Cr占重金属总量的质量分数较高,Cd占重金属总量的质量分数最低。不同城市的重金属浓度大体表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市。(3)污泥中生态危害指数最高的重金属为Cu、Cd和Ni;污泥中重金属的复合生态危害指数表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市,淄博市和枣庄市城市污水处理厂污泥的重金属潜在生态风险均为中等,其余城市的重金属潜在生态风险均为轻微。Cu和Cd是污泥重金属潜在生态风险的主要贡献因子。(4)对重金属进行主成分分析,第1主成分主要反映了Cu、Ni和Cd的富集程度;第2主成分主要反映了Pb的富集程度;第3主成分主要反映了Zn和Mn的富集程度。     

固定毒性配比法研究重金属与土霉素的联合毒性

为了研究重金属与药物二元混合体系的联合毒性,选择3种重金属盐CdCl_2、K2Cr_2O_7、CuSO_4与土霉素(OTC)为混合物组分,以固定毒性配比法构建3组二元混合物体系:CdCl_2-OTC、K2Cr_2O_7-OTC和CuSO4-OTC。固定的毒性配比分别为4∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶4。应用微板毒性分析法,测定单一物质及二元混合物对费氏弧菌(Vibrio.fishceri)的联合毒性,通过比较实验数据与浓度加和模型预测值,分析混合物的毒性作用方式。结果表明:依据单一物质EC50值,它们的毒性从大到小依次为:CuSO_4CdCl_2K_2Cr_2O_7OTC;重金属与OTC二元混合体系均表现出拮抗作用;在选取的毒性配比范围内,CdCl2-OTC和K_2Cr_2O_7-OTC混合物的拮抗作用强弱在一定范围内浮动,并不随毒性配比的变化而变化。然而,CuSO_4-OTC混合物中,联合毒性随着OTC比例的增大,作用方式由显著拮抗向加和趋近。这说明混合物中各组分的浓度组成影响CuSO_4-OTC混合物对V.fishceri的联合作用方式,但是CdCl_2-OTC和K_2Cr_2O_7-OTC并不受影响。     

灯心草部分生理生化指标对土壤复合重金属胁迫的响应

通过盆栽试验,以叶绿素含量和POD、SOD、CAT3种抗氧化酶活性作为观测指标,研究了Cu、Cd、Pb、Zn和As复合重金属胁迫下灯心草部分生理生化指标的变化趋势和机理.结果表明,灯心草的生理毒害效应呈明显的剂量-效应关系.表现为与对照相比,叶绿素含量减少,叶绿素a/b值降低,叶片失绿现象明显.随着复合重金属胁迫浓度的增加,灯心草3种酶活性均呈先升后降的变化趋势,但出现抗性酶活性高峰所对应的重金属浓度不同,表现出不同的特征变化趋势.总体来说,在接近土壤环境质量标准低浓度设计范围内,酶活性有逐渐被激活的趋势.但在高浓度水平下,酶活性普遍受到抑制.生长在铅锌尾矿和模拟矿毒水污染土壤中的灯心草叶绿素合成受到显著抑制(P＜0.05),但POD和CAT两种酶活性均高于对照.     

地钱对木油厂汞矿区重金属污染的指示潜力

对贵州木油厂汞矿区地钱及其基质中的Cu、Zn、Ca、Mg、Cd、Pb、Hg和As 8种元素进行测定分析,以揭示地钱指示基质中重金属污染的潜力。结果表明:(1)基质中Cu、Cd、Hg和As元素的含量分别是相应标准值的1.34、1.79、331.80、1.12倍,该汞矿区受到复合污染,且Hg污染最严重。(2)地钱对Pb的富集系数是所测重金属元素中最高的,可用于治理该汞矿区Pb污染。(3)地钱对Cu的富集是同一水平,说明可以指示其基质含Cu量;对Cd的富集系数多为同一水平,说明趋向于指示其基质含Cd量。(4)地钱对Hg和As的富集系数多为贫化,说明地钱对这2种元素有抵抗作用。(5)相关分析显示,Cu与Mg、Mg与Cd之间显著负相关(显著性概率水平为0.05),它们之间有拮抗作用;Zn与As之间显著正相关(显著性概率水平为0.05),它们之间有协同作用。     

水培翅碱蓬对重金属吸收的研究

由于人类活动以及工业化的迅速发展,滩涂湿地正在遭受前所未有的污染和破坏,其中重金属污染是主要污染问题之一。生物修复技术是近年发展起来的新型环境污染治理方法,它在去除污染的同时还具有较高的环保价值,因此受到人们的广泛关注。以中国北方滩涂湿地的优势种植物翅碱蓬(Suaeda heteroptera kitag)为研究对象,通过测定翅碱蓬体内重金属的含量,分别探讨了翅碱蓬对单一Cu、Zn、Pb、Cd及Cu和Zn、Pb和Cd混合重金属的吸收规律、翅碱蓬不同部位对Cu的积累特性。实验结果表明,翅碱蓬对Cu、Zn、Pb、Cd的最大吸收速率分别为31、101、34、62mg/(kg.d);Cu的存在,促进了翅碱蓬对Zn的吸收,翅碱蓬各部位对Cu的积累量大小为根>茎>叶。     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

环糊精及其衍生物对降低铅和菲的藻类毒性研究

研究了环糊精(CD)及其衍生物对重金属铅和有机物菲及其复合污染胁迫下斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的毒性影响。结果表明,天冬氨酸-β-CD(ACD)具有促进斜生栅藻生长的作用。在单一铅或菲胁迫下,低浓度时能促进斜生栅藻的生长作用,但当铅质量浓度≥0.10mg/L或菲质量浓度≥10μg/L时,斜生栅藻的生长都受到了不同程度的抑制。100 mg/L的ACD加入后,在相同浓度的铅或菲胁迫下,斜生栅藻抑制率明显降低。其中,铅对斜生栅藻96h的半数效应浓度(EC50)由0.96mg/L增加到了3.79mg/L,菲对斜生栅藻96h的EC50由40μg/L增加到了104μg/L,毒性明显降低。复合污染时,铅和菲对斜生栅藻的毒性表现出协同作用。不同CD(α-CD、β-CD和γ-CD)及其衍生物(ACD和羟丙基-β-CD)中,对降低斜生栅藻毒性效果最好的为ACD。     

丁草胺与镉复合污染对土壤呼吸强度的影响

研究了除草剂丁草胺和重金属镉(Cd)复合污染对两种土壤呼吸强度的影响及其随时间的动态变化.结果表明,单一污染中,丁草胺和Cd对土壤呼吸强度的影响,随土样不同而异,随农药浓度及培养时间的变化而变化;复合污染中,两种土样的复合污染对土壤呼吸强度的影响存在明显的交互作用,与单一污染相比,对土壤呼吸强度的影响依次表现为:丁草胺＞Cd与丁草胺复合污染＞Cd.建立了丁草胺和Cd在不同浓度配比下对土壤呼吸强度影响的多元回归分析模型.     

合肥市污水处理厂污泥重金属分布特征及其生态风险评价

为了解污泥中重金属污染状况,分析了合肥市5家污水处理厂污泥中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的总量、形态特征与生物毒性,并采用内梅罗指数法和潜在生态危害指数法对污泥中重金属生态风险进行了评价。结果表明,污泥中各重金属元素总量为Zn(639.00~2 094.50mg/kg)Cu(107.22~415.86mg/kg)Cr(48.06~388.24mg/kg)Pb(4.50~35.40mg/kg)As(11.72~47.51mg/kg)Cd(2.02~16.68mg/kg)。形态分布特征分析结果显示,Cr、Cu和Pb较稳定,As的稳定性相对较差,Zn在污泥中稳定性最差,而Cd在不同污泥样品中的形态分布差异较大;水平振荡法和毒性特征沥滤方法对污泥中重金属浸出浓度较低,未超过相应限值。内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对污泥中重金属总量评价结果表明,5家污水处理厂(分别命名为WT、WXY、JKQ、ZZJ、CTP)污泥样品表现为CTPJKQWXYZZJWT,各重金属元素污染顺序为CdCu(Zn)AsCrPb。     

重金属对活性污泥微生物毒性的比较研究

采用发光细菌毒性、活性污泥脱氢酶毒性、硝化抑制毒性3种方法测定Hg、Cd、Zn、Pb 4种重金属对活性污泥微生物的毒性,并对测定结果进行了比较.结果表明,发光细菌毒性测定方法的灵敏度最高,测得的重金属半数有效浓度(ECSO)最低,4种重金属对发光细菌发光强度的抑制程度由大到小顺序依次为Hg>Cd>Zn>Pb;活性污泥脱氢酶毒性和硝化抑制毒性的测定结果与发光细菌毒性测定结果相比,灵敏度相对较低,测得的重金属ECSO相对较高,测得的活性污泥脱氢酶活性的抑制程度由大到小顺序依次为Cd>Hg>Zn>Pb,与测得的活性污泥硝化速率抑制程度大小顺序一致.但2者测得的EC50有所差别.为了更准确的判定重金属对活性污泥微生物的毒性影响.至少应取不同的重金属毒性终点指示指标做一组毒性实验,而不能以发光细菌毒性测定结果作为唯一的判定依据,这可能会过分夸大重金属对污水处理工艺的冲击能力,导致污水处理成本无谓增加.