羟基磷灰石对沉积物中重金属释放特性的影响

以羟基磷灰石掺杂前后模拟重金属污染沉积物为研究对象,利用混匀释放实验及化学连续萃取法分析沉积物中重金属的释放特征及形态分布特性,考察了羟基磷灰石对重会属污染沉积物中Cu、zn、Pb、Cd稳定性的影响.结果表明不同来源模拟污染沉积物中松花江沉积物中的重金属最易重新释放,而伊通河沉积物中的重金属释放量最小;同时伊通河沉积物中残渣态重金属的比例较其它沉积物高很多,而可交换态和碳酸盐结合态的重金属比例较其它沉积物低很多,说明同时进入沉积物中的重金属,伊通河沉积物中的重金属相对稳定一些.羟基磷灰石的掺杂不同程度降低了沉积物中重金属的释放能力,促使沉积物中的重金属由较不稳定结合态向较稳定结合态转化,减小了沉积物中重金属的生物可利用性,增强了重金属的稳定性.     

湿地沉积物对铊、镉的吸附性能

为了研究广州大学城湾咀头湿地公园(D)和南沙湿地公园(N)表层沉积物对典型重金属铊(Tl)和镉(Cd)吸附性能的研究,采用静态批处理实验,探讨了pH、沉积物中有机质含量、反应时间、Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,溶液初始浓度为10 mg·L~(-1),随溶液初始pH值的升高,沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附量增大,在pH 3.0—9.0时,沉积物D和N对Tl(Ⅰ)均达到较大的吸附量,分别为159.5 mg·kg~(-1)和156.7 mg·kg~(-1);在pH值为2.0—6.0时,对Cd(Ⅱ)的吸附急剧增大,沉积物D的吸附量达到了220.1 mg·kg~(-1),沉积物N的值则达到247.8 mg·kg~(-1),当pH6.0时,吸附量呈下降趋势;沉积物中的有机质对Cd(Ⅱ)的吸附有显著影响,对Tl(Ⅰ)吸附影响程度小于Cd(Ⅱ).动力学实验显示,沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程迅速,分别在4 h和1 h达到平衡;沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附与准二级动力学拟合程度高(R20.99),由此可知该吸附过程为化学吸附.等温吸附实验表明,随Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)初始浓度增加,沉积物的吸附量也随之上升,当温度升高时,沉积物对Cd(Ⅱ)的吸附量增大,对Tl(Ⅰ)的吸附效果则相反;沉积物对Tl(Ⅰ)和Cd(Ⅱ)的吸附效果用Langmuir和Freundlich方程拟合均较好.     

人居生活废弃物生物黑炭对水溶液中Cd2+的吸附研究

以人居生活废弃物生物黑炭为材料,探讨生物黑炭对Cd2+的吸附动力学及热力学特性,通过平衡吸附法研究吸附时间、Cd2+初始质量浓度、吸附剂投加量、溶液pH值以及黑炭粒径对Cd2+吸附率的影响.结果表明,吸附时间为2h时基本达到吸附平衡,准二级动力学方程能很好地描述生物黑炭对Cd2+的吸附过程.Langmuir模型能较好地描述生物黑炭对Cd2+的等温吸附过程,根据该模型模拟得到25℃条件下Cd2+最大吸附量为6.22mg·g-1.Cd2+去除率随生物黑炭投加量的增加而增大;生物黑炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大;溶液初始pH值为4.0～7.5时,pH值变化对Cd2+吸附量的影响不显著.采用人居生活废弃物生物黑炭去除水溶液中Cd2+时,控制溶液Cd2+初始质量浓度30mg·L-1,粒径小于0.25 mm,投加水平8g·L-1,反应温度25℃,反应时间1～2h,Cd2+去除率可达80％.人居生活废弃物生物黑炭可以作为去除污染水体中Cd2+的吸附剂.     

膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2 在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2 .试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2 最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2 含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2 去除率为99%.动态吸附Cd2 试验结果表明:质量浓度为 200 mg·L-1的含Cd2 溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2 的残留量为0.7 mg(L-1.     

微生物对水-沉积物中苯并[a]芘-镉复合污染修复的研究

从广东汕头贵屿镇的沉积物中分离得到1株对PAHs有较好降解能力且有较强重金属耐受性的菌株（简称B4）,菌种鉴定表明该菌为氧化节杆菌属。以土著微生物、处理方式、沉积物、修复时间等为不同的影响因子对该菌修复水体/沉积物中苯并[a]芘（BaP）-镉（Cd）复合污染进行了初步研究。结果表明：该菌同时具有降解BaP和吸附Cd的性能;土著微生物对BaP有一定的降解能力,并能显著促进B4降解BaP,当体系中BaP质量浓度为1.00 mg.L-1时,降解率达到了68.3%;Cd的吸附却因土著微生物的存在发生一定程度的解吸。振荡培养对BaP的降解效果略优于静止培养修复,而静止修复却更有利于Cd的去除。沉积物促进体系Cd的吸附,却减弱了菌种对BaP的降解。在静止培养修复中,BaP的降解主要发生在7 d以前,降解率保持在35%左右,此时Cd的去除效果亦较好。     

不同类型土壤对重金属的吸附特性

为了解重金属在土壤中的迁移转化规律,为确定土壤环境容量和治理土壤重金属污染提供理论依据,采用室内试验方法研究了采自山东的棕壤、黑龙江的黑土、陕西的黄棕壤和山西的褐土吸附Cu2 、Pb2 和Cd2 的特性及溶液pH、外加腐殖酸、溶液中重金属初始含量对吸附的影响.由振荡平衡法进行吸附试验,原子吸收分光光度法测定平衡溶液中重金属的吸光度值.试验结果表明:随着溶液中Cu2 、Pb2 和Cd2 含量的增大,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量逐渐增大.溶液pH值对土壤吸附重金属的影响因土壤性质和重金属特性的不同而不同.加入腐殖酸,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量明显减少.不同吸附模型拟合结果表明,4种土壤对Pb2 的吸附等温线都符合 Langmuir 方程和Freundlich方程,对Cu2 吸附等温线拟合的Langmuir 方程和Freundlich方程的相关性不理想,对Cd2 吸附等温线拟合符合Freundlich方程.     

烟气脱硫石膏对滩涂围垦土壤重金属解吸及残留形态的影响

滩涂围垦土壤是重金属等难降解污染物的主要最终归宿场所之一,其重金属的解吸将影响重金属的迁移性、生物有效性和潜在毒性,研究重金属的解吸对土壤污染评价、修复及环境容量预测至关重要.研究了烟气脱硫石膏对广州市南沙滩涂围垦土壤重金属的解吸效果,并分析了烟气脱硫石膏对重金属形态的影响.在离心管中称取20.0 g过0.25mm筛土样,加入20 mL水和不同量的烟气脱硫石膏,在室温下于恒温振荡器振荡,风干研碎后用原子吸收分光光度法测定重金属全量,并用Tessier连续提取法研究了处理前后重金属形态变化.研究结果表明,随着脱硫石膏施用量的增加,经过振荡离心后的滩涂围垦土壤中重金属质量分数先急剧下降,之后变化趋于平缓.与原土相比各重金属最大解吸率分别为:Cd 30.38%,Cu17.73%,Ni 15.00%,Zn 14.19%,Pb 9.46%,Cr 8.89%.比较处理前后重金属的形态变化,发现各重金属的可交换态解吸率均达50%以上,并且重金属碳酸盐结合态质量分数也有减少.说明烟气脱硫石膏能降低土壤对重金属的吸附,经振荡离心后能降低土壤中重金属的毒性和生物可利用性.     

马铃薯秸秆生物炭对黄土吸附Cd(Ⅱ)的影响

为了探究来源于本地农业废弃物的生物炭对区域重金属污染黄土吸附固定化修复的可行性,本文采用批量平衡实验法,研究了马铃薯秸秆生物炭、黄土和生物炭与黄土混合物(加炭黄土)吸附重金属Cd(Ⅱ)的性能,考察了吸附时间、初始Cd(Ⅱ)浓度和溶液p H值对吸附过程的影响,并利用红外光谱、X-射线衍射分析等方法对吸附前后的生物炭和黄土分别进行表征.结果表明,生物炭、黄土、加炭黄土对Cd(Ⅱ)的吸附等温模式符合Langmuir模型,在25℃下的最大吸附量分别为15.60、7.87、12.40 mg·g~(-10,吸附动力学数据满足准二级动力学方程,溶液初始p H值对Cd(Ⅱ)的吸附过程影响较大,2p H4和6p H8时,吸附量增加速率很快,而4p H6时,吸附量平缓上升.表征结果说明离子交换和阳离子-π作用为生物炭对Cd(Ⅱ)的主要吸附机制,而黄土对Cd(Ⅱ)的吸附主要归因于石英、高岭石等黏土矿物以及有机质中的羧基基团.对比动力学和等温吸附数据可得,在实验研究范围内,生物炭的添加使黄土对Cd(Ⅱ)的吸附能力分别提高了41.50%和49.94%.因此,在一定条件下,生物炭的输入可有效提高黄土对Cd(Ⅱ)的吸附固定化能力.     

南运河重金属污染状况及生态风险评价

采集南运河的水样和沉积物样品,对其重金属污染状况和生态风险进行了分析评价。利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对水、沉积物中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)和镉(Cd)浓度进行分析。结果显示南运河水样中这5种重金属浓度均低于地表水环境质量标准I类水质标准,虽然运河上游沉积物中As和Cd浓度较高,但沉积物中重金属浓度总体上均处于较低水平。地累积指数法计算显示:As和Cd在部分河段达到重度和中度污染水平,Cu、Cr、Pb均处于无污染水平。各种重金属的潜在生态风险指数(Eir)从大到小的顺序为:CdAsCuPbCr,与地累积指数法结果相似。南运河总的潜在生态风险指数(RI)均值为128.85,潜在生态风险程度为"中",沉积物中Cd和As是南运河需要优先控制的重金属污染物。     

天津市路面雨水径流重金属污染特征

对天津市3条典型主要交通干线雨水径流中的Cr、Cd、Fe、Cu、Hg 5种重金属进行了取样监测,重点探讨了路面径流重金属的平均质量浓度、冲洗特征、重金属之间以及重金属与悬浮物之间的相关关系,并用聚类分析方法对降雨特征对重金属污染的影响进行了研究。结果表明,天津市路面雨水径流重金属污染严重,Fe、Cr和Cd质量浓度较高,污染贡献率大,为径流主要重金属污染物;重金属污染水平高于国内外城市研究结果,反映出天津市在道路路面环境维护和管理上与其他城市的差距。路面径流的重金属具有明显的径流初期冲洗效应,在径流的初始阶段,重金属质量浓度达到最大值,随着降雨和径流的延续,污染物质量浓度呈波浪性锯齿状下降,至降雨结束,重金属质量浓度最终趋于稳定。径流中不同种类重金属具有同源性,且与径流中的悬浮固体具有明显的相互依存关系,重金属主要以悬浮固体吸附的形式或重金属颗粒形式存在。通过聚类分析可知,重金属污染受降雨强度和前期晴天积累影响显著,其次是降雨量和降雨历时。     

Fractionation of heavy metals in surface sediments of Taihu Lake, East China

The BCR (European Communities Bureau of Reference) three-step sequential extraction procedure was applied to fractionate heavy metals in the sediment of Taihu Lake. For the determination of total metal concentration of the sediments, sample digestion was achieved by using HF/H2O2/HNO3 (2/1/1) acid mixture in a microwave-irradiated closed vessel system. The concentrations of Cd, Ni, Cr, Zn, Cu and Pb in various extracts solutions were analyzed by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). The results obtained from the BCR three-step sequential extraction indicated relatively high mobility of Zn, Cu, Pb and Ni in the sediments while Cd and Cr were poorly mobile. Enrichment of heavy metals was found in the sediments collected in the northern parts of Taihu Lake. In the sediments collected in the southern and western sides of the Lake, heavy metal concentrations were relatively low. The relationship between total organic carbon (TOC) and heavy metals concentrations in the sediments is discussed.     

Fractionation of Heavy Metals in Surface Sediments of Taihu Lake, East China

The BCR (European Communities Bureau of Reference) three-step sequential extraction procedure was applied to fractionate heavy metals in the sediment of Taihu Lake. For the determination of total metal concentration of the sediments, sample digestion was achieved by using HF/H₂O₂/HNO₃(2/1/1) acid mixture in a microwave-irradiated closed vessel system. The concentrations of Cd, Ni, Cr, Zn, Cu and Pb in various extracts solutions were analyzed by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). The results obtained from the BCR three-step sequential extraction indicated relatively high mobility of Zn, Cu, Pb and Ni in the sediments while Cd and Cr were poorly mobile. Enrichment of heavy metals was found in the sediments collected in the northern parts of Taihu Lake. In the sediments collected in the southern and western sides of the Lake, heavy metal concentrations were relatively low. The relationship between total organic carbon (TOC) and heavy metals concentrations in the sediments is discussed.     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

珠江三角洲养殖鱼塘水体中重金属污染特征和评估

为了解珠江三角洲主要养殖环境中重金属含量及潜在生态危害程度,用电感藕合等离子质谱法和原子荧光法测定了肇庆、广州、惠州和茂名4市14个样点沉积物中7种元素的水体及底泥总量,并对底泥中主要重金属污染状况及潜在生态风险进行了评价。结果表明：养殖鱼塘水体中Cr质量浓度范围是nd-0.1011 mg·L-1,超标率为7.1%,Cu质量浓度范围为nd-0.1438 mg·L-1,超标率为64.3%,As质量浓度范围是0.0112-0.0812 mg·L-1,超标率为24.1%,Hg质量浓度范围是0.00004-0.00458 mg·L^-1,超标率为35.7%,Pb质量浓度范围为nd-0.0973 mg·L^-1,超标率为6.8%,其余Ni、Zn和Cd质量浓度范围分别为nd-0.0218、nd-0.0232和nd-0.00319 mg·L^-1,均未超渔业水质标准;底泥中重金属元素Cr、Cu、Zn、As、Hg、Cd和Pb的平均值分别为83.86、46.19、242.16、32.38、0.64、1.00和60.06 mg·kg^-1,地积累指数评价结果显示,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cd＞Hg＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cr,其中,Cd污染程度为中-强,是底泥污染最严重的元素。潜在生态风险指数分析,单项潜在生态风险指数生态风险均值排列顺序为 Hg＞As＞Cd＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr。对区域综合潜在生态风险指数RI的贡献率最大的元素为Hg、As和Cd。4个市底泥潜在生态风险综合指数（RI）比较,惠州（290.13）＞广州（240.54）＞茂名（193.23）＞肇庆（116.40）。Hg和Cd是该水域污染和潜在生态风险最大的元素。     

Effects of organic acids on Cd adsorption and desorption by two anthropic soils

The objective of this experiment was to study the effects of malic, tartaric, oxalic, and citric acid on the adsorption and desorption characteristics of Cd by two typical anthropic soils (lou soil and irrigation-silted soil) in North-west China. Cadmium adsorption and desorption were studied under a range of temperatures (25°C, 30°C, 35°C, 40°C), organic acid concentrations (0.5–5.0 mmol·L^-1), and pH values (2–8). The results showed that the Cd adsorption capacity of the lou soil was significantly greater than that of the irrigation-silted soil. Generally, Cd adsorption increased as the temperature increased. In the presence of NaNO₃, the adsorption of Cd was endothermic with ΔH values of 31.365 kJ·mol^-1 for lou soil and 28.278?kJ·mol^-1 for irrigation-silted soil. The endothermic reaction indicated that H bonds were the main driving force for Cd adsorption in both soils. However, different concentrations of organic acids showed various influences on the two soils. In the presence of citric acid, chemical adsorption and van der Waals interactions were the main driving forces for Cd adsorption rather than H bonds. Although the types of organic acids and soil properties were different, the effects of the organic acids on the adsorption and desorption of Cd were similar in the two soils. The adsorption percentage of Cd generally decreased as organic acid concentrations increased. In contrast, the adsorption percentage increased as the pH of the initial solution increased. The exception was that adsorption percentage of Cd increased slightly as oxalic acid concentrations increased. In contrast, the desorption percentage of Cd increased with increasing concentrations of organic acids but decreased as the initial solution pH increased.     

典型城市污染水体底泥中重金属形态分布和相关性

采用Tessier五步连续提取法,研究了南京市莫愁湖、玄武湖、秦淮河13个底泥样品中的重金属的形态分布情况,分析了重金属浸出量与各形态间的相关性及有机质与有机结合态的相关性,并通过红外谱图分析了有机质与重金属结合的机理.结果表明:底泥中Pb,cu,zh,Ni,Cr主要以有机结合态和残渣态俘在,两种形态的含量占总量70%以上,Zn和Cd的可交换态和碳酸盐结合态含量相列较高,Zn约占20%,Cd约占30%;Zn,Cu,Cd,Ni,Cr的浸出量均与可交换离子态呈现显著的相关性,因此可通过减小可交换离子态含量控制底泥重金属污染的风险性;研究还表明,有机质与有机结合态呈现显著的正相关,因此增加底泥中有机质含量有助于重金属向有_棚结合态转化,有机质与重金属的结合主要是由于其中-些官能团和重金属形成稳定的络合物.     

淀山湖上覆水与沉积物孔隙水中重金属的分布特征

研究了淀山湖上覆水和沉积物孔隙水中Pb ,Cd,Cr,Cu ,Fe和Mn的浓度及Eh 分布 ,分析了孔隙水中重金属的扩散通量 .结果表明 ,淀山湖中重金属的浓度由高到低依次为 :Mn >Fe >Cr,Cu ,Pb >Cd ;Fe和Mn在孔隙水中的浓度远远大于它们在上覆水中的浓度 ,表层沉积物孔隙水中Pb ,Cd ,Cr,Cu的浓度稍大于它们在上覆水中的浓度 ;沉积物中的重金属可能按照浓度梯度经孔隙水从沉积物向上覆水中扩散而最终影响上覆水的水质     

The cadmium adsorption capacity of contaminated marine sediments from Hong Kong

The binding capacity of Cd to the sediment particles determines the potential of Cd release from the sediments. An experiment was performed to evaluate the adsorption of Cd by contaminated sediments collected from three different locations in Hong Kong, i.e. Kwun Tong, North Point and Nam Tam Wan, having different degrees of pollution. Langmuir and Freundlich equations were used to evaluate the adsorption of Cd by the sediments. Adsorption isotherms obtained from the Freudlich and Langmuir equations were generally linear and the adsorption of Cd by the sediments was significantly correlated with the adsorption maximum and binding energy constant of the Langmuir equation, and equilibrium partition constant of the Freundlich equation. All sediments had a high Cd adsorption capacity and the highly organic contaminated sediments from Kwun Tong had the highest adsorption capacity of 24,272 mg kg^‐1 at pH8. The adsorption of Cd for all sediments increased with a rise in pH of the equilibrium solution and the total organic carbon content of the sediments. Therefore, a change in the sediment chemical equilibrium is likely to reduce the binding capacity.