沉积物化学浸取与毒性有机物多组分吸附模式

以粘土矿物、金属氧化物、碳酸钙和腐殖酸为近海沉积物模拟样品进行了吸附γ－６６６的实验研究，根据模拟实验得到的吸附规律，将实际近海沉积物样品进行了化学浸取，分离掉其中的有机质，通过浸取与未浸取沉物对两种毒性有机物的吸附实验，建立了沉积物中无同和有机质组分吸附疏水性有机物的二级分地模式，用该模式解释了过去难以解释的实验现象。     

近海沉积物组份对有机物的吸附与吸附机理探讨

以大连近海沉积物主要组份碳酸钙、金属氧化物、腐殖酸和粘土矿物为沉积物模拟样品,测定该4种组份对硝基苯等4种毒性有机的吸附等温线,在此基础上建立了多组份吸附剂吸附等温模式。通过吸附热的测定,探付了4种沉积物组份吸附毒性有机物的机理,并比较了相对吸附能力大小     

大连近海沉积物对γ－666的吸附研究

用化学逐级分离法将天然沉积物进行逐级分离。通过γ－６６６与各分级样品间的吸附实验获得了沉积物中各单组分对γ－６６６的吸附等温方程。以单组分吸附等温式为基础，建立了沉积物吸附γ－６６６的多组分吸附等温式。用该多组分吸附等温式获得了沉积物中各组分对γ－６６６的吸附规律、吸附能力及吸附贡献大小等信息。结果表明，多组分吸附等温式具有合理、客观、信息丰富、物理意义明确等特点。     

逐级化学分离法对水体沉积物各组分吸附作用模式的研究

天然水体中悬浮物和沉积物的主要活性组分,通常是粘土矿物,铁、锰、铝水合氧化物,有机物和碳酸盐。本文研究它们在重金属吸附中各自所起的作用。提出了一种逐级化学分离程序和多组分吸附剂的吸附模式及计算方法。应用于湘江上、中、下游三种底质样品,进行了所有分级样品的镉吸附实验。吸附模式计算得到若干有益的结果。 不论颗粒物整体,或是其各种组分,在广泛的重金属浓度范围内,都得到Langmuir型吸附等温式,并由它们共同组成Langmuir型吸附模式。电子显微镜研究表明,粘土矿物表面只有局部被其他组分复盖。模式计算表明,在湘江沉积物样品总吸附量中,粘土矿物的吸附、贡献仍占主要地位(60—70%)。金属水合氧化物(15—25%)和有机物(11—22%)大致在同一水平而前者略高,碳酸盐的作用(0.1—5%)则较微小。各种组分在吸附中所起的作用评价应该同它们的相对含量联系起来,综合加以考虑。     

林丹的吸附解吸行为对其沉积物基准的影响

研究了林丹在3种沉积物上的吸附/解吸行为.结果表明,在3种沉积物上的吸附等温线都符合Freundlich模型,其吸附性能受有机碳含量和颗粒分布的影响.而解吸等温线明显地偏离吸附等温线,存在显著的解吸滞后现象,解吸用二元平衡解吸(DED)模型进行拟合,效果良好.解吸不可逆程度随着沉积物中林丹初始浓度增大而增大.由DED模型推算的沉积物基准值比用线性模型推算的基准值高46倍以上.     

黄石沿江土壤镉的形态特征及生物可利用性

为了解黄石市沿长江冲积土壤中重金属镉直接和潜在的危害程度,为重金属污染防治提供科学依据,采用总量测定、Tessier连续提取法,分析研究了湖北黄石市沿江冲积土壤中重金属镉的总量及不同形态含量,镉含量采用火焰原子吸收分光光度法测定。结果表明,研究区土壤Cd全量都大于2mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为残渣态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态有机物结合态离子交换态。其中残渣态占全量比例为58%,铁锰氧化物结合态为26%,碳酸盐结合态、有机物结合态、离子交换态分别为8%、4%和3%。可见研究区Cd的生物可利用态含量低,生物潜在可利用态较高,生物不可利用态含量最高;现有环境条件下的土壤Cd比较稳定,生物可利用性较低,对农作物的危害性较小。     

毗邻铁矿的景区土壤重金属形态及生物有效性

采用三酸联合消煮法和Tessier连续提取法研究了毗邻铁矿的千山景区土壤重金属的总量和形态分布,同时通过对植物中重金属含量的检测,研究了土壤重金属的生物有效性。结果表明土壤中镉、铜含量均超过了国家自然风景区所需达到的土壤环境质量一级标准的上限,两者分别是一级标准的2.45～4.65倍和1.1～1.95倍,个别区域铅、锌也有超标;土壤中镉以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的58.16%～83.17%和3.39%～22.91%,铜以残渣态和有机结合态为主,分别占总量的76.67%～88.82%和3.75%～20.38%,铅、锌以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;植物吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化物态和有机结合态。     

贵州百花湖沉积物重金属稳定性及潜在生态风险性研究

为研究贵州高原河道深水湖泊百花湖的重金属污染状况,以该湖泊10个采样点的表层沉积物为研究对象,测定了Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr7种重金属的含量,并对其中5种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr)的存在形态和稳定性进行了研究.结果表明,Cu、Zn、Cr在百花湖沉积物中各形态的平均含量变化趋势为:残渣态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态,Cd为残渣态>可交换态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态,Pb为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态,几种重金属平均浓度均在临界效应浓度值和必然效应浓度值之间.Cd、Pb、Cu、Zn和Cr5种重金属元素稳定度变化范围依次为:6%～35%、8%～23%、8%～11%、8%～18%、2%～14%,稳定性依次为:Cr>Zn>Cu>Cd=Pb,这些元素基本处于稳定-中等稳定状态.最后,分别以1990年贵州省土壤重金属背景平均值和本次采样周边土壤背景值为基本值,对百花湖沉积物进行生态风险性评价.结果发现,百花湖已经处于中等-很强水平的生态危害程度,说明百花湖水体可能已受到重金属的严重污染,但其稳定性可能推迟或减弱其有效生态危害性,但仍有必要加强该湖泊水体中重金属的监测工作.     

表层沉积物主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性与贡献

考察表层沉积物中主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性,能够更清楚地解释Mn(Ⅱ)在沉积物-水界面上的迁移转化机理. 以山东省即墨市王圈水库表层沉积物为例,采用化学选择性萃取方法将表层沉积物的主要矿化组分(Fe氧化物、Mn氧化物、有机质和黏土矿物)进行分离,研究这些矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性和贡献. 结果表明,表层沉积物中w(有机质)、w(TE-Fe)和w(TE-Mn)(TE-Fe、TE-Mn分别为总可萃取态Fe、Mn氧化物)分别为16.23、10.12和1.771 mg/g. Langmuir和Freundlich吸附等温方程均能较好地描述表层沉积物及其主要矿化组分吸附Mn(Ⅱ)的过程,Langmuir吸附等温方程拟合效果更好,相关系数达0.95以上. E-Mn、E-Fe(E-Mn、E-Fe分别为可萃取态、锰、铁氧化物)、有机质和黏土矿物对Mn(Ⅱ)的吸附能力分别为77 852.5、38 764.0、17 704.5和44.0 mg/g. 由于各主要矿化组分在表层沉积物中含量的差异,因此有机质的吸附贡献最大,为2.24 mg/g;其次是E-Fe和黏土矿物,分别为1.91和1.22 mg/g;E-Mn为0.62 mg/g.      

1,2,4,5-四氯苯在沉积物中的解吸动力学

采用批量实验,研究了沉积物有机质特性、溶质负载量和温度对1,2,4,5-四氯苯在沉积物上解吸动力学的影响.用4参数2室一级动力学模型描述了1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸过程.结果表明,在本研究中的每个解吸体系,1,2,4,5-四氯苯慢解吸速率常数k_s要比快解吸速率常数k_r低2个数量级以上,说明慢解吸是整个解吸过程中的速控步骤;1,2,4,5-四氯苯在不同沉积物上的k_s范围为1.19×10^-3～2.88×10^-3 h^-1,解吸过程显著受沉积物NOM特性的影响,沉积物NOM的聚合度越高,1,2,4,5-四氯苯的解吸速度和程度越低;随着在沉积物中的初始负载量由13.3 μg·g^-1增加至25.3 μg·g^-1,1,2,4,5-四氯苯的k_s由1.26×10^-3 h^-1增加至2.52×10^-3 h^-1;1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸速度随着温度的升高而显著加快,慢解吸活化能E_a在9.45～21.43 　kJ·mol^-1之间,这为沉积物中污染物生物降解的可行性提供了科学依据.     

稀土元素镧在底泥及底栖生物螺蛳中的积累

通过140La放射示踪技术,研究了稀土元素镧（La）在底泥及底栖生物螺蛳（梨形环棱螺,Belamyapurificata）中的分布和积累作用。结果表明,稀土元素镧在底泥中较易积累,并主要以碳酸盐结合态（36％左右）、铁锰结合态（26％左右）及有机结合态（14％左右）形态存在;螺蛳对镧也有一定的富集能力,其各部位镧的积累量依次为：内脏囊＞螺壳＞头足部;高浓度（10mg/L）处理组底泥及螺蛳中镧的积累量明显高于低浓度（2mg/L）处理组,但富集能力差异不大。     

沉积物中多环芳烃和有机氯农药赋存状态

对珠江广州河段高污染沉积物进行粒度分级,对不同粒径的样品重液分离,收集轻组分(有机质)和重组分(主要为无机矿物及无定型有机质).用显微镜对沉积物中不同粒径轻重组分的吸附剂进行鉴定,测定其中的多环芳烃(PAHs)和有机氯农药(OCPs).结果表明,沉积物样品中有机质占总重量9.1%,富集了81.5%的多环芳烃,77.2%的有机氯农药;无机矿物和无定型有机质占90.9%,富集了18.5%的多环芳烃,22.8%的有机氯农药;轻组分中的有机吸附剂对PAHs和OCPs的富集能力比重组分无机矿物和无定型有机质高1～2个数量级.     

煤中铁元素赋存状态的超声逐级化学提取研究

为了探讨铁元素在煤中的赋存状态,根据煤灰中三氧化二铁含量的不同选择了7个煤样,用硝酸-高氯酸-氢氟酸湿法消解-原子吸收分光光度计法测定了这7个煤样中的铁含量.采用超声波辅助逐级化学提取方法,研究了这7个煤样中铁元素的赋存状态,超声波独特的空化作用促进了提取试剂与煤粒子的接触,强化了溶解过程,使提取实验耗时大大缩短.逐级化学提取实验所得铁的分量和与湿法消解测定铁的结果接近,说明逐级化学提取实验设计合理;煤中的铁元素以碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物结合态、铝硅酸盐结合态、有机结合态这5种形式存在,其中碳酸盐结合态是5种存在形式中最少的,其质量分数不超过3.1%,硫化物结合态在40%以上,最多达到81.5%,是最主要的赋存状态.     

土壤环境中活性X-3B红染料的吸附行为及影响因素

对土壤吸附活性X-3B红染料的速率进行了测定,表明可以划分为高速吸附、减速吸附、缓慢吸附和0(平衡)吸附4个阶段;但各土类在各不同的阶段,其吸附速率差异较大.通过对活性X-3B红染料的土壤吸附等温线的研究,发现其吸附行为与Langmuir方程相吻合;在此基础上的计算表明,该染料在土壤上的最大吸附量为:水稻土>红壤>棕壤>褐土.从环境因素的影响而论,模拟结果显示:当土壤有机质较低或气温下降,当土壤处于中性状态或水分过多和过少,均能通过减少其吸附量达到降低活性X-3B红染料在土壤环境中的积累.     

Application of chemometrics methods for the estimation of heavy metals contamination in river sediments

The concentration and speciation of six heavy metals in sediments of eight sampling sites of Haihe River were investigated. The metals, namely Cd, Cu, Co, Ni, Mn and Pb were considered. By using sequential extraction(SE), the total metals were divided into five fractions: exchangeable, carbonate bound, iron/manganese oxide bound, sulfides and organic matter fraction and residual fraction. A multivariate statistical approach( principal component analysis, PCA) was used to evaluate the contamination of heavy metals by the total levels and chemical forms, respectively. The results showed that the total metals concentration(TMC) could not provide sufficient and accurate information because the mobility, bioavailabllity and toxicity of metals depend not only on their total concentration but also on the physicochemical form in which they occur.     

覆盖金属氧化物对湖泊沉积物溶解性有机质特征的影响

为揭示不同金属氧化物对湖泊沉积物DOM（溶解性有机质）影响机制,通过室内模拟试验,在沉积物表层分别覆盖Fe、Al、Mn氧化物及湖沙后培养1 a,并利用三维荧光和紫外光谱方法进行表征.结果表明:① 覆盖Al、Fe、Mn氧化物和湖沙主要降低了0~3 cm沉积物的w（DOC）,降幅分别为8.61%、6.27%、22.38%和0.44%. ② 沉积物中DOM的类络氨酸峰（peak B₁）和类色氨酸峰（peak T₂）均产生较大变化.其中三种氧化物均显著降低了上层沉积物中DOM的peak T₂,使底层DOM的peakT₂显著增加. Mn氧化物使DOM的peak B₁降低,Fe和Al氧化物使DOM的peak B₁增加,湖沙则使两类峰均降低. ③ 覆盖金属氧化物改变了沉积物DOM结构特征,其中覆盖Fe氧化物增强了其芳香性,而覆盖Mn氧化物和Al氧化却降低其芳香性,但三者均使DOM腐质化程度及官能团数量增加,并使FI（Fluorescence Index,荧光指数）增大,表明DOM向生物源转化.研究显示,沉积物表层覆盖金属氧化物影响了沉积物中DOM迁移和转化,并促进了其降解,导致其分子量和腐殖化程度增加.      

粘土矿物吸附镉污染物的基本特征

以我国各地典型粘土矿物制备标准样品,对镉进行吸附实验,得到蒙脱石、伊利石、高岭石三种矿物的吸附等温线,在广泛浓度范围内符合Langmuir型方程式。研究了温度、接触时间、PH值、粒径、矿种等对吸附的影响效应。提出了镉的溶解-吸附-沉淀区域图,吸附急剧增强和开始发生碳酸镉沉淀的PH值是一致的。发现对不同粒径和不同矿种都存在“饱和吸附值加和现象”。 对湘江中游及上游天然底质样品以化学分离法逐级除去碳酸盐、有机物、金属水合氧化物等组分,以各级样品进行镉的吸附实验。根据吸附等温线和饱和吸附值可以判断不同组分在吸附中的贡献,发现这与各组分相对含量直接有关。 应用本文提出的工作方法。有可能建立天然水体中吸附过程的定量化学模式。     

呼伦湖表层沉积物有机质的释放效应分析

沉积物有机质是湖泊物质循环的重要组成部分之一,研究沉积物有机质的赋存和迁移转化特征对于湖泊生态保护具有重要意义.以位于我国寒旱区的蒙新湖区典型代表湖泊——呼伦湖为例,利用连续提取法、三维荧光激发发射矩阵光谱-平行因子法（EEMs-PARAFAC）和碳稳定同位素（δ13C）、碳氮比值（C/N）指标测定,并结合室内模拟试验,研究了呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征、释放效应及影响因素.结果表明:①呼伦湖表层沉积物有机质含量在26.67~38.09 g/kg之间,其主要组分为胡敏素（HM）,HM占沉积物有机质的相对比例为74.1%.沉积物有机质主要来自于陆源,陆源相对贡献率在80%左右.②沉积物室内静态释放模拟试验结果表明,沉积物有机质释放会导致上覆水中溶解性有机质（DOM）浓度和组分均发生改变,上覆水中溶解性有机碳（DOC）浓度由30.85 mg/L升至37.57 mg/L,类腐殖质组分所占比例升高.沉积物有机质释放还导致上覆水中氮磷浓度升高,其中溶解性总氮（DTN）和溶解性总磷（DTP）的浓度分别升高了0.89和0.16 mg/L.③近年来,呼伦湖流域温度升高,导致呼伦湖沉积物有机质的释放效应增强.研究显示,虽然呼伦湖沉积物有机质主要以难降解组分为主,但是其释放效应对水体碳、氮、磷浓度的影响仍然不容忽视.      

钱塘江杭州段沉积物中铁锰的分布特征

针对钱塘江杭州段水污染现状,对钱塘江杭州段12个采样断面的沉积物进行了系统研究。结果表明,沉积物Fe、Mn的平均含量分别为2.05%,449 mg/kg,变异系数分别为16%、27%。主成分分析结果表明,Fe、Mn、K具有一定的同源性,代表沉积物的自然来源,Fe、Al的分布情况反映两者之间可能存在一定的同源性。相关性分析结果表明,Fe、Al、K均与粘粒显著或极显著相关,反映了地球化学作用和水文条件相互作用的结果;Mn与有机污染(OM)呈显著负相关,说明Mn的污染源与OM不存在同源性,相反,有机质污染导致沉积物锰含量有所降低,两者可能存在密切关系。     

烟台四十里湾潮间带表层沉积物中铁的形态研究

研究烟台四十里湾潮间带表层沉积物中铁形态,为潮间带沉积物中铁污染提供理论依据。应用Tessier连续提取法测定了表层沉积物中铁的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及残渣态含量,讨论并分析沉积物中总铁和各形态铁分布特征及相关性。研究结果表明各采样点沉积物中铁的含量相差不大,铁形态以残渣态为主,占总铁的比例范围为56.43%~85.92%,有效态铁占总铁的比例范围为14.08%~43.57%。相关性分析结果表明总铁含量主要受残渣态铁控制,可交换态铁与其他形态铁及总铁的相关性反映了铁在水体和沉积物中的迁移转化。