疏浚对大连湾生物可利用磷的水体浓度和沉积物-水界面交换通量的影响

利用FeO/CAM复合膜对大连湾已疏浚区与疏浚影响区海水水体中生物可利用磷(Bio-available phosphorus,BAP)浓度和水质指标进行调查,并通过实验室培养法、间隙水浓度梯度估算法和薄膜扩散梯度技术(Diffusivegradients in thin films technique,DGT)法分别测定沉积物-水界面间BAP交换通量.结果表明,由于受到调查海区附近正在进行的疏浚工程的影响,疏浚影响区水体中浊度和悬浮物含量平均值高于已疏浚区,且疏浚影响区水体中BAP的平均浓度(22.2μg L-1)高于已疏浚水体(19.5μg L-1);而疏浚影响区叶绿素a和溶解氧的浓度明显低于已疏浚区.沉积物-水界面间BAP交换通量研究结果显示,BAP主要由沉积物向上覆水中扩散,沉积物是BAP交换的源;间隙水浓度梯度估算法和DGT法测定的BAP交换通量相似,但远低于实验室培养法测定值;BAP在已疏浚区沉积物-水界面间的交换通量小于疏浚影响区,说明在一定时间内疏浚可以减弱沉积物内源磷的释放.     

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.     

南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算

采用"SOFIE"模拟装置,研究了南四湖污染程度不同的两个湖区(南阳湖及独山湖区)表层沉积物中重金属元素的形态组成,间隙水及界面上覆水中重金属浓度的变化特征.结果表明,南阳湖区沉积物间隙水及界面上覆水中Cr,Cu,Ni,Zn和Pb的浓度均高于独山湖区,这与沉积物中重金属元素的有效结合态含量变化一致,主要与人为污染有关.南阳湖及独山湖区沉积物-水界面±0.5 cm范围内重金属元素具有较高的浓度梯度,间隙水中Fe与Mn浓度明显高于界面上覆水;Cu,Ni,Zn,Pb的浓度均低于界面上覆水;独山湖区沉积物间隙水中Cr浓度与界面上覆水相似,而南阳湖区沉积物间隙水中Cr浓度略高于界面上覆水.采用Fick第一定律,计算得到南阳湖及独山湖区沉积物-水界面附近Cu,Ni,Zn,Pb的扩散通量,分别为-0.23,-1.47,-2.57,-0.04 mmol.m-.2d-1和-0.34,-0.67,-0.48,-0.01 mmol.m-.2d-1,沉积物表现为重金属元素的"汇";而Cr的扩散通量分别为0.03 mmol.m-.2d-1和-0.02 mmol.m-.2d-1,说明污染较重的南阳湖区沉积物中Cr已表现出向上覆水体扩散的特征.     

水稻根茬还田对土壤及稻米中镉累积的影响

当前中国红壤地区镉污染严重.水稻根茬还田一方面可以提高土壤肥力,另一方面会对土壤及作物中Cd产生影响.然而不同剂量根茬还田对土壤镉有效性及水稻镉吸收的影响尚不清楚.选取中国南方地区典型地带性土壤(红壤),通过水稻盆栽试验,对比了CaCl2提取法和薄膜梯度扩散技术(DGT法)两种土壤有效态Cd的测定方法,研究了不同剂量水...     

巢湖流域十五里河水体与表层沉积物生物可利用磷(BAP)研究

研究了巢湖十五里河水体与表层沉积物的氮磷分布,并采用传统化学分析法和梯度扩散膜技术(DGT)分析了沉积物中生物可利用磷(BAP)含量。结果表明,十五里河水体正磷酸盐(DIP)和总磷(TP)浓度自上游至下游呈现先上升后下降的趋势,且一直保持在富营养化水平〔ρ(DIP)≥0.343 mg·L-1,ρ(TP)≥0.676 mg·L-1〕,上游的污水汇入是导致水体磷浓度急剧升高的主要原因,中游污染源少而使磷浓度下降,下游农业面源与支流的汇入又使磷浓度有所增加。沉积物中4种BAP含量由高到低依次为藻类可利用磷(AAP)含量、NaHCO3提取磷(Olsen-P)含量、水溶性磷(WSP)含量和易解吸磷(RDP)含量,其中沉积物w(AAP)和w(Olsen-P)与沉积物w(TP)之间呈显著正相关(P0.01)。中下游河段沉积物孔隙水中磷具有向水体迁移的趋势,说明这些沉积物磷有自孔隙水向上覆水扩散的潜在风险。十五里河BAP含量检测结果表明,DGT技术与传统化学方法检测结果相关性显著,因此DGT技术可作为今后十五里河BAP分析研究的重要工具。     

滇池福保湾沉积物-水界面微量重金属扩散通量估算

对滇池福保湾沉积物间隙水及近界面上覆水中溶解性重金属含量进行分析,并根据Fick定律计算出沉积物-水界面微量重金属扩散通量.结果表明,福保湾水体中重金属含量的平均值(以μg·1-1计)分别为:Fe 25.53,Cu 30.58,Zn 221.67,Ni 15.93,Co 1.91,Cd 1.12,Cr 19.26,Pb 31.08,As 9.41,符合国家Ⅱ类地表水质标准.沉积物-上覆水界面附近水体微量重金属浓度一般都明显高于孔隙水的相应浓度(As除外),根据Fick扩散定律计算出沉积物对上覆水中重金属的年吸附量(以kg计)分别为:Fe 3.48,Cu 8.70,Zn 70.66,Ni 4.52,Co 0.16,Cd 0.31,Cr 1.55,Pb 12.03,As 0.38.     

聚丙烯酸钠为结合相的薄膜扩散梯度技术对水中重金属的选择性测量

以聚丙烯酸钠(PAAS)溶液为结合相,透析膜(CDM)为扩散相,使用改进的薄膜扩散梯度(DGT)装置(CDM-PAAS-DGT),研究其对水中重金属离子累积和测量的选择性.结果表明,队AS溶液的最佳使用浓度为0.0030 mol.1-1;PAAS能够选择性的定量累积和测量水中的Cu2+(回收率98.90%)和Cd2+(回收率103.3%);PAAS与Cu2+和Cd2+的条件配位稳定常数(lgK)分别为6.98和5.61;PAAS对Cu2+和Cd2+的累积容量分别为0.416μmol·ml-1和0.498umol·ml-1.     

桂林水系沉积物中重金属的生物有效性研究

沉积物中重金属污染物对生态系统潜在危害的影响,已经引起研究者的极大关注,但对沉积物中重金属的生物有效性的研究还很少。首次以桂林水系沉积物为研究对象,通过酸化-吹气-吸收装置,用对氨基二甲基苯胺光度法测定沉积物中AVS含量,用原子吸收分光光度法测定SEM和间隙水中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni含量,用原子荧光法测定Hg、As含量。以中华圆田螺(Cipangopaludian cathayensis)为受试物种,通过沉积物加标和长期暴露实验,分析田螺生长发育情况和体内重金属积累浓度。结果表明:[SEM]/[AVS]>1时,间隙水中七种元素总浓度大于3.0000μmol·L-1,重金属对田螺表现出毒性作用,且田螺的死亡率和体内重金属积累浓度随该比值的增大而增大;当[SEM]/[AVS]<1时,重金属对田螺无明显影响。[SEM]/[AVS]是判定沉积物重金属生物有效性的有效判据。该研究填补了桂林水系沉积物重金属数据的空白,为判定沉积物重金属污染程度提供了一种简便准确的方法。所研究水域沉积物重金属污染最严重的是桃花江,漓江次之,青狮潭水库污染最轻。     

聚丙烯酸钠为结合相的薄膜扩散梯度技术测定水中CU2+

利用液态结合相的薄膜扩散梯度(DGT)装置,研究了以不同聚合度的聚丙烯酸钠(PAAS)溶液为结合相的DGT装置(PAAS DGT)对Cu2+测量的有效性,测量了不同聚合度的PAAS DGT对Cu2+的饱和累积容量,考察了不同聚合度PAAS(Mw-5×104,PAAS-5E4;M-105,PAAS-E5;Mw-4×106...     

顾桥采煤沉陷积水区重金属分布与迁移特征

为了探讨上覆水-间隙水-沉积物层面微量元素的分布特征与潜在迁移趋势,系统采集淮南矿区顾桥采煤沉陷积水区上覆水和沉积物样品各10个,通过高速离心获得相应间隙水样品。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及原子荧光光谱法(AFS)测试分析了各样品中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn含量,并采用重金属污染指数法和地累积指数法评价上覆水体及沉积物中重金属污染程度。结果表明,(1)总体而言,顾桥采煤沉陷积水区上覆水水质较好,符合鱼类养殖的水质标准;间隙水中Cr、Cd和Zn的质量浓度分别达到193.11、2.14和176.18μg·L~(-1)。水质基准法生物毒性评价结果显示,间隙水中Cr、Cd和Zn对水生生物具有潜在生物毒性;沉积物中As、Cd、Cu、Cr、Ni的含量均值超过淮南土壤背景值和中国沉积物综合平均值,其中Cd平均质量分数高达1.114mg·kg~(-1),明显富集。(2)从垂直分布来看,水体中重金属的分布趋势表现为:沉积物间隙水上覆水。(3)分配系数结果表明,Cd、Zn、Sb易从沉积物中迁移进入上覆水中,具有较高的潜在环境危害。相关性分析结果显示,上覆水体中As与Mn、Cu与Cd具有相同污染源;间隙水中多种重金属之间的相关性较好,部分重金属具有同源性,沉积物中Ni与Zn、Mn的来源相似。(4)地累积指数结果表明,沉积物中Cd为偏重度污染,Cr为轻度污染,重金属总体污染程度为:CdCrSbCuAsNi=MnZn,顾桥采煤沉陷积水区水体沉积物中重金属Cd、Cr具有潜在生态危害,应引起管理者重视。     

生物炭对重金属污染沉积物的修复效果

采用1%、2%和5%的生物炭钝化污染沉积物中的重金属,并研究生物炭修复对水体的生态影响.结果表明,生物炭添加后水体的p H值显著增大,上覆水和间隙水中溶解态Cu、Zn和Cd浓度均显著降低.1%(W/W)生物炭添加量使上覆水中溶解态Cu比对照降低了82.4%;在不同添加量下间隙水溶解态Zn降低幅度为11.7%—62.8%.通过BCR重金属形态分级发现沉积物中酸溶态重金属均有向残渣态转化的趋势.在5%生物炭添加量时,酸溶态Cu降低了73.08 mg·kg-1,降低幅度达到32.1%,而可氧化态Pb增加幅度达到67.8%.通过生物可利用实验(PBET)发现,当生物炭添加量为5%时,生物可利用性Cu降低9.8%,Zn、Pb和Cd的生物可利用性也有不同程度降低.生物炭添加到沉积物后,用于植物毒性试验的家独行菜(Lepidium sativum)茎长呈现19.5%—25.7%的增加,根长也随之增加,说明生物炭降低了沉积物重金属的植物毒性.     

亚硝酸根离子在P(DMAEMA/HEMA)水凝胶中的吸附和扩散性能

研究亚硝酸根离子在P(DMAEMA/HEMA)水凝胶中的吸附和扩散行为.结果表明,P(DMAEMA/HEMA)水凝胶可以有效地除去水溶液中的亚硝酸根离子,且在pH 4—6的范围内具有较高的选择性和吸附容量.阴离子和季胺基团之间的吸附反应符合Langmuir吸附等温线.使用Fick第二定律计算出亚硝酸根离子的扩散系数.在pH 4.0时,扩散初期和晚期的扩散系数范围为(2-4)×10~(-6)cm~2·s~(-1).并考察了单体浓度、温度、HEMA/DMAEMA比率及溶液浓度对扩散系数的影响.     

夏、秋季长江口外海域沉积物-水界面溶解无机碳的交换通量

沉积物-海水界面是海洋中溶解无机碳(DIC)转移和储存的重要场所，长江口外海域拥有特定的沉积物-水界面交换的空间格局，研究其沉积物-水界面DIC的交换过程对于碳的循环和转化具有重要意义.本研究于2021年8月和2021年10月在长江口外海域采集沉积物样品及原位底层海水，通过实验室模拟培养法计算了该海域沉积物-水界面DIC的交换通量，并研究了沉积物间隙水-上覆水的DIC浓度差、温度、盐度和pH对DIC交换通量的影响.结果表明，夏季和秋季研究海域沉积物-水界面DIC交换通量平均值分别为(432.45±190.78)μmol·m^-2·h^-1和(223.05±110.39)μmol·m^-2·h^-1.夏季交换通量高于秋季，DIC扩散方向均由沉积物向上覆水释放，表明沉积物表现为DIC的“源”.此外，交换通量会随着DIC浓度差或温度升高而升高，随着盐度或pH升高而降低.     

武汉市南湖湖水和沉积物中氮的时空分布

沉积物中大量的有机态氮在水环境中大部分通过分解矿化作用转化为溶解的NH_4~ -N,再通过硝化、反硝化和Anammox作用等与其它溶解的无机态氮(DIN)联系起来.间隙水是沉积物中DIN(包括NH_4~ -N和NO_3~--N)释放进入上覆水的介质,进人间隙水中的DIN可以通过浓度差扩散、生物(微生物和底栖动物等)的扰动和风浪再悬浮作用等向上覆水迁移或交换,成为水体的"内源",使得在外源氮输入得到控制后,其内源氮的释放仍能维持水体的富营养化.本文对武汉市南湖湖水和沉积物中氮的时空分布进行研究,旨在探明氮在湖水和沉积物间的迁移转化规律.     

辽河表层沉积物重金属生态风险与综合毒性表征

采用ICP-MS测定了辽河26个支流表层沉积物间隙水中7种重金属(Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、As、Cd)的含量,并应用间隙水毒性基准单位(IWCTU)和Nemeraw指数(NI)对间隙水重金属生态风险进行了评价;同时利用摇蚊幼虫活体生物毒性测试方法评估了辽河流域26个支流表层沉积物的综合毒性。研究结果显示,辽河支流表层沉积物间隙水7种重金属平均含量为:Pb 3.92μg·L-1,Cu 5.73μg·L-1,Cr 7.21μg·L-1,Zn 4.33μg·L-1,Ni 4.48μg·L-1,As 5.89μg·L-1,Cd 0.29μg·L-1,根据IWCTU值和NI值,柴河、养息牧、亮子河、凡河、付家窝堡、接官厅具有潜在的生态风险;综合毒性表征结果表明,柴河、长沟子河、付家窝堡、柳河、一统河、潮沟河表层沉积物对摇蚊幼虫具有较高毒性。结合重金属毒性和综合毒性分析,认为辽河流域支流表层沉积物毒性应该是由复合污染形成,而不仅仅是重金属污染。     

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     

永定河上覆水、间隙水和沉积物中重金属的分布特征

采集了永定河及其支流清水河水样和表层沉积物各11个,并通过高速离心获得间隙水样10个.利用ICP-MS检测了上覆水中可溶性重金属(Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Zn)、间隙水中可溶性重金属(Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)的含量以及沉积物中重金属(Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Zn)的总量;检测了样品的理化性质;分析了水体及沉积物间重金属的分配系数.结果表明,上游采样点水化学类型主要为Ca~(2+)-Mg~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-),而下游采样点水化学类型则主要为Na~+-Mg~(2+)-Cl~--SO_4~(2-),上游和下游的水化学类型呈现明显的差异性;上覆水中Mn在位于下游的7号采样点含量超出生活饮用水卫生标准;间隙水中的重金属普遍高于上覆水含量;采用间隙水标准毒性单位(IWCTU)对间隙水重金属进行评价,发现Zn在大部分采样点(除2、5、11)及Pb在采样点6、7、8存在一定程度的毒性风险;Cd、Pb、Ni等3种重金属在附近有煤矿分布的采样点的上覆水和沉积物中含量都较高,需要特别注意的是Hg的分布也可能与煤矿开采有关.Pb、Cr、Mn等3种重金属在沉积物与上覆水中的分配系数比较大,而Hg、Cd、Zn则分配系数比较小;重金属在上覆水间隙水及沉积物中的分布关系为沉积物间隙水上覆水;分别对上覆水间隙水和沉积物中的重金属进行相关性分析及沉积物的主成分分析,发现Cd和Pb在间隙水和沉积物中均存在显著的相关性,沉积物中的Cd、Pb、Ni、Hg、Cu、Cr在第一主成分中具有较高的载荷值,推断这几种重金属具有相同的来源.     

小浪底水库沉积物中重金属污染及生态风险评价

重金属污染已经成为水环境污染防治的重要内容.研究表明,进入水体中的重金属大部分与悬浮物结合,在水流缓慢时,悬浮物逐渐沉积下来,大大降低了水中重金属元素的浓度.在特定的环境地球化学条件下,水库沉积物中重金属可通过一系列物理、化学和生物过程而释放出来,导致水环境"二次污染",严重威胁水库生态环境安全.因此,研究沉积物中重金属的含量变化规律,评价重金属污染的潜在生态风险,探讨其在水体中的迁移转化过程,对于保护区域水环境质量和防治重金属污染具有重要意义.本实验通过采集小浪底水库表层沉积物样品,对水库沉积物中重金属的含量与分布进行研究,并对其潜在的生态     

沉积物和土壤孔隙水中甲基汞的一种新型平衡被动采样装置的研制

在这项研究中,我们探索了利用疏水性有机化学品（HOCs）开发的策略对甲基汞（MeHg）进行平衡被动采样的概念。被动取样应允许基于平衡分配到取样器中的基础上预测沉积物孔隙水（MeHgCL）中MeHg的化学不稳定部分的浓度,而无需模拟通过取样器材料的扩散速率。我们的目标是确定具有模拟甲基汞在动物和沉积物中分配的潜力的取样器材料,并在适合于原位取样器的时间框架内提供可逆吸附。测试的候选材料包括一系列嵌有合适的甲基汞吸收剂的聚合物。最有潜力的是琼脂糖包埋的活性炭（AC）、琼脂糖包埋的巯基自组装膜（SMS）和半胱氨酸功能化聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,对MeHgOH和MeHg与溶解有机物（Suwannee河腐殖酸）的络合作用,测井采样器的水分配系数（Kpw）为2.8～5。沉积物中采样器的平衡时间约为1～2周。琼脂糖包埋AC对MeHg积累机制的研究表明,样品受MeHg与AC颗粒相互作用的动力学影响,而不受凝胶扩散的限制。AC显示Hg和MeHg的相对快速解吸,表明该吸附剂能够进行可逆的平衡测量。在沉积物:水的微观结构中,用等温线校准的被动取样器测得的孔隙水浓度与直接测得的浓度在2倍（未经修正的沉积物）或4倍（经修正的AC沉积物）内一致。这项工作为甲基汞的被动采样提供了一种潜在的新途径。     

沉积物中重金属Pb和Cd对河蚬的毒性效应研究

以河蚬为受试生物,以存活率、呼吸抑制率为测试终点,研究了沉积物和上覆水中重金属Pb、Cd对底栖生物的毒性效应,并探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同时提取金属(simultaneously extracted metals,SEM)对重金属生物有效性的影响。结果表明,沉积物中Pb、Cd对河蚬致死效应较低,当Pb、Cd浓度分别为400、100 mg獉kg-1,连续暴露21 d时,致死率低于20%;沉积物中Pb、Cd对河蚬14 d的呼吸抑制率EC50分别为519和151 mg獉kg-1;上覆水中Pb和Cd离子浓度较低,对生物毒性效应贡献可以忽略;SEM/AVS值和生物呼吸抑制率有着明显的线性相关性,当SEMPb/AVS1,SEMCd/AVS0.6时,重金属对河蚬有明显的毒性效应。