应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象,在分析其粒度分布和重金属总量的基础上,采用单一化学提取法（DWLP、TCLP）和多级化学提取法（SEP）研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性。结果表明：样品中96％以上颗粒小于100μm,其中10μm和2．5μm以下颗粒分别占33％和11％。大气颗粒物中重金属含量很高,Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362．43、1033．81、830．32和5．80mg／kg,是广东省环境土壤背景值的17～64倍。单一提取法中,TCLP的提取效率明显高于DWLP,表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素。SEP法结果显示,Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb。经DWLP和TCLP法提取后,颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低,生物可利用态所占比例明显增加。通过综合分析,发现SEP此其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性。     

九龙江表层沉积物重金属赋存形态及生态风险

分别用改进的BCR四步提取法和稀硝酸单级提取法分析九龙江17个表层沉积物中15种重金属元素的赋存形态特征.BCR四步提取法表明,九龙江表层沉积物中大部分重金属(Fe、Ni、V、Tl、Ba、Sb、Ga、Cr和Sr)以残渣态为主;Mn可提取态含量最高(占总量83.8%),其次为Cd、Pb、Zn、Co和Cu(分别占总量80.0%、75.5%、74.3%、70.8%和57.7%).稀硝酸提取法表明,Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu的稀硝酸可提取态具有较高比例(分别占总量70.4%、65.4%、58.7%、48.4%、44.5%和45.5%).次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果表明,九龙江表层沉积物中Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu具有较高生态风险.综合对比两种提取方式分析结果,各有优缺点.一般情况下,稀硝酸单级提取法已足以分析沉积物中重金属生物有效性及生态风险.     

2种连续提取法提取3种类型土壤中重金属研究

连续提取法作为一种重要的化学分析方法,是土壤中重金属元素形态分析的主要环节,但不同提取法对于不同的土壤类型及同类土壤中不同重金属形态的提取效果差异很大.本文采用Tessier法和Maiz法等2种不同的连续提取法对华中地区常见的3种类型土壤(红壤、黄棕壤和黄褐土)中的Pb、Cd、Cu和Zn分别进行重金属形态分析,同时对Tessier法和Maiz法获得的结果进行了对比和分析.     

生物可降解的螯合剂EDDS提取城市污泥中Cu，Zn，Pb和Cd

研究了生物可降解的螯合剂EDDS对城市污泥中的Cu,Zn,Cd和Pb的提取效应.EDDS提取动力学研究表明,Cu,Zn,Cd和Pb达到最大提取量的时间分别为12,24,36和36 h.EDDS提取液pH效应研究表明,pH对4种重金属元素的释放没有显著的影响.4种重金属元素的EDDS提取率:Cu为23%～39%,Zn为41%～42%,Cd为18%～24%,Pb为24%～44%.对比EDDS和EDTA对重金属的提取率:Cu为EDDS＞EDTA;Zn为EDDS≈EDTA;Cd和Pb为EDTA＞EDDS.提取之后,用BCR连续提取法研究污泥中残留的重金属元素的形态分布表明,酸溶/可交换态、可还原态和可氧化态金属浓度明显降低.综合考虑运行成本、提取率和城市污泥资源化利用价值,建议EDDS提取城市污泥条件为pH中性、提取时间24 h,从而可以有效地降低城市污泥中有效态重金属元素含量.     

富集因子法中参比元素的选取方法——以元江底泥中重金属污染评价为例

富集因子法中参比元素的选择对目标元素富集程度评价及源解析结果有至关重要的影响,盲目选用可能会导致偏颇或错误的结论,但目前鲜有针对参比元素的选择所进行的探讨.本文以元江沉积物中重金属元素污染水平评价及来源解析为例,详细介绍了运用顺序提取法、相关分析法、聚类分析法等化学分析和数理统计相结合并联系研究区域地球化学背景、产业分布及元素特性确定参比元素的方法.并采用所选出的参比元素进行富集因子法分析,将所得重金属污染等级评价结果及重金属来源的推论与地积累指数法对重金属污染等级评价的结果和以因子分析法对重金属溯源的推论相比较.结果表明,利用相关分析和顺序提取等方法选择参比元素是可靠可行的.     

简化连续提取法评价污染土壤中Zn、Cd的植物有效性

以0.01 mol·L^-1CaCl₂和0.005 mol·L^-1 DTPA作为提取剂,用简化的3步连续提取法对贵州省赫章县土法炼锌污染土壤中Zn、Cd的形态进行了分析.结果显示,污染土壤中Zn、Cd主要以残渣态的形式存在,CaCl₂提取态和DTPA提取态Zn、Cd平均仅占全量的0.63%、3.91%和10.94%、10.13%.土壤中不同形态Zn、Cd含量与玉米中Zn、Cd含量的相关分析结果显示,CaCl₂提取态金属与玉米中金属含量没有显著的相关关系,而DTPA提取态、残渣态以及总量Zn、Cd与玉米根、茎叶中Zn、Cd含量显著正相关.这些结果表明CaCl₂提取态Zn、Cd对土壤中该元素的植物有效态可能不具重要贡献,而DTPA提取态金属和金属总量在一定程度上能作为评价土壤中元素植物有效性的标准.     

两步连续提取法测定植物中重金属的形态

重金属在植物体内的迁移、转化很大程度上取决于它们的化学形态。文章提出了一种简化的两步连续提取法,根据元素在植物体内活动性的大小,将重金属依次分为乙醇提取态、盐酸提取态和残渣态。采用标准物质(茶叶)对连续提取方法的回收率和精密度进行验证。16次重复测定Cu、Pb、Zn、Cd、Fe和Mn六种重金属元素,3种形态含量之和占各元素总量的82%~116%之间,回收率满足形态分析的要求;各形态含量分析的相对标准偏差,除了Zn、Pb和Cd 3种元素的乙醇态和残渣态在32%~57%之间外,其余均小于20%,表明本方法具有较好的精密度,能满足分析要求。利用蔬菜基地采得的10份植物样品(黄瓜的根、茎、叶片和果实)考察了该方法对不同类型植物样分析的实际应用情况。结果表明,对于根、茎、叶和果实不同植物样品,各元素的3种形态之和占总量的84.6%~106%,回收率满足形态分析的要求。     

硒连续化学提取技术中的若干问题讨论

硒的生物可利用性、毒性、环境行为和生物效应等不仅仅与硒的总量有关,更取决于硒的形态。硒的连续化学提取技术是硒形态研究的一个重要手段。在硒七步连续提取方案的基础上,重点探讨了有机结合态、元素态、硫化物/硒化物结合态硒的提取技术细节,讨论了不同液固比和提取剂对硒提取的影响,并对不同结合态硒提取中存在的问题进行了相应讨论。研究结果表明:在硒的连续化学提取过程中,液固比为20:1到50:1时能够满足不同结合态硒提取的要求;在水浴加热条件下,NaOH浓度0.1～0.5mol/L时能有效提取有机结合态硒;1mol/LNa2SO3溶液是元素硒的较好提取剂;而对于硫化物/硒化物结合态硒,600～700ml/min的载气气流能保证其还原所产生HSe气体的完全吸收。     

活性污泥胞外多聚物提取方法的比较

活性污泥污水处理系统中胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)对污染物的去除及污泥的絮凝、沉降和脱水性能都有着重要作用,影响活性污泥工艺的运行稳定性,然而不同的提取方法可能导致EPS组分、数量有显著差异,直接影响相关实验结果.本文采用离心法提取溶解型和疏松型EPS后,采用文献经常报道的8种物理、化学方法提取紧密型EPS(tightly bound EPS,TB-EPS),研究TB-EPS数量及多糖、蛋白质、核酸等成分含量并进一步分析TB-EPS的基团组成,也分析了TB-EPS中15种元素含量.结果表明,8种方法中,加热法提取TB-EPS组分数量较多,对污泥微生物细胞破坏程度低,且在EPS提取过程不引入外源物质,是一种较为合适的EPS提取方法.阳离子树脂法对TB-EPS中芳香族蛋白质和腐殖酸类物质有较好的提取效果,Na OH法对富里酸类物质提取效果较好.物理法对TB-EPS红外光谱的官能团种类无明显影响,但化学法对TB-EPS官能团种类影响较显著,TB-EPS具有不同的特征吸附峰.总体上,化学法提取的TB-EPS中元素含量高于物理法.研究者应根据实验目的,选取适宜的EPS提取方法;或者建立EPS提取的标准方法,有助于实验结果间的比较.     

煤飞灰中铬铁元素的形态分析研究

用连续提取法将煤飞灰中的铬、铁元素依结合态区分为水溶态,交换态,表面氧化物和碳酸结合态,铁锰氧化物结合态,金属有机物和硫化物结合态,磁性四氧化三铁结合态和硅铝酸盐矿物态,用原子吸收法及X-衍射分析进行测定。并对煤飞灰化学形态分布进行了讨论。     

土壤中镉的赋存行为及迁移转化规律研究进展

综述了镉在环境中的分布、污染来源及其在土壤中的迁移转化规律，着重讨论了镉在土壤中的赋存形态、生物有效性以及提取方法的现状和进展。     

Potential bioavailability of mercury in humus-coated clay minerals

It is well-known that both clay and organic matter in soils play a key role in mercury biogeochemistry, while their combined effect is less studied. In this study, kaolinite, vermiculite, and montmorillonite were coated or not with humus, and spiked with inorganic mercury (IHg) or methylmercury (MeHg). The potential bioavailability of mercury to plants or deposit-feeders was assessed by CaCl₂ or bovine serum albumin (BSA) extraction. For uncoated clay, IHg or MeHg extraction was generally lower in montmorillonite, due to its greater number of functional groups. Humus coating increased partitioning of IHg (0.5%–13.7%) and MeHg (0.8%–52.9%) in clay, because clay-sorbed humus provided more strong binding sites for mercury. Furthermore, humus coating led to a decrease in IHg (3.0%–59.8% for CaCl₂ and 2.1%–5.0% for BSA) and MeHg (8.9%–74.6% for CaCl₂ and 0.5%–8.2% for BSA) extraction, due to strong binding between mercury and clay-sorbed humus. Among various humus-coated clay particles, mercury extraction by CaCl₂ (mainly through cation exchange) was lowest in humus-coated vermiculite, explained by the strong binding between humus and vermiculite. The inhibitory effect of humus on mercury bioavailability was also evidenced by the negative relationship between mercury extraction by CaCl₂ and mercury in the organo-complexed fraction. In contrast, extraction of mercury by BSA (principally through complexation) was lowest in humus-coated montmorillonite. This was because BSA itself could be extensively sorbed onto montmorillonite. Results suggested that humus-coated clay could substantially decrease the potential bioavailability of mercury in soils, which should be considered when assessing risk in mercury-contaminated soils.     

Determining cadmium bioavailability in sediment profiles using diffusive gradients in thin films

Cadmium(Cd) uptake by plants or benthic organisms largely depends on its bioavailability in sediments,so it is necessary to understand Cd bio availability for determining its ecological risks in riverine sediments.Pore water is easily disturbed during sample collection,indicating that there was a shortage of traditional methods for investigating Cd bio availability.Here,sediment cores were collected from rivers,after which sequential extraction and diffusive gradients in thin films(DGT) method were employed to determine Cd potential bio availability in the sediments and pore water.We found that Cd concentrations measured by DGT were lower than that in pore water profiles,and Cd distribution in various fractions changed remarkably.Pearson correlation analysis showed significant positive correlations between Cd concentrations measured by DGT and total Cd concentrations(r~2=0.76),exchangeable and weak acid soluble fraction(r~2=0.68),ferromanganese fraction(r~2=0.72) and bound organic matter or oxidizable fraction(r~2=0.54).However,the correlation was relatively low between Cd concentrations measured by DGT and that in pore water profiles(r~2=0.26).These results demonstrated that DGT method could provide more accurate information of Cd bio availability in sediment profiles than traditional methods.     

生物质炭对土壤中氯苯类物质生物有效性的影响及评价方法

通过室内培养实验,设定对照和添加1%小麦秸秆生物质炭处理,研究生物质炭对土壤中氯苯类物质老化残留的影响,并通过丁醇、HPCD和Tenax这3种化学提取方法以及蚯蚓富集实验评价土壤中氯苯类物质生物有效性的变化.老化4个月后,对照处理中六氯苯、五氯苯和1,2,4,5-四氯苯的残留率分别为29.87%、18.02%、5.16%,而添加1%生物质炭处理中六氯苯、五氯苯和1,2,4,5-四氯苯的残留率分别为68.25%、61.32%和58.02%,表明添加生物质炭能够抑制氯苯的消减.丁醇、HPCD和Tenax提取和蚯蚓富集实验结果表明,添加生物质炭显著降低土壤中氯苯的生物有效性(P<0.05),并随老化时间延长,降低效果更为显著.不同提取剂对氯苯的提取效率不同,丁醇和Tenax对氯苯的提取率为六氯苯>五氯苯>1,2,4,5-四氯苯,而HPCD对氯苯的提取率为1,2,4,5-四氯苯>五氯苯>六氯苯.添加生物质炭可显著降低蚯蚓对氯苯的生物富集因子(P<0.05).本研究表明,生物质炭能降低土壤中有机污染物的生物有效性,但高污染残留存在潜在的环境风险.     

Tenax提取预测老化土壤中多环芳烃的生物有效性

利用聚2,6-二苯基对苯醚(poly(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide),商品名Tenax-TA)提取来自9个老化农田土壤中的多环芳烃(PAHs),并应用Tenax-TA评价老化土壤中PAHs对赤子爱胜蚓(Eisenia Fetida)的生物有效性.结果表明,多年老化土壤中污染物的主要组成为4环以上的PAHs;蚯蚓较易富集低环PAHs,对高环PAHs富集能力较差;400h Tenax连续提取实验得出快速、慢速和极慢速吸附速率常数数量级分别为:10-1~10-2、10-2~10-3、10-4~10-6;而快速、慢速和极慢速解吸比率分别为0.02~0.27、0.01~0.33和0.40~0.95.Tenax 6h单点提取PAHs的量与蚯蚓体内PAHs富集量显著相关,表明6h Tenax对多年老化土壤中PAHs的提取量可以用来作为其生物有效性的评价方法.     

城市室内外灰尘重金属形态差异分析——以贵阳市为例

本文以贵阳市为研究对象,选取室内外对应的样点16个,采集灰尘样品,利用tessier五步提取法提取室内外灰尘中的重金属Cu、Zn、Pb、Ni和Cd,分析室内外灰尘中重金属的形态分布及差异,并通过生物活性和迁移能力的比较评价室内外灰尘中重金属的潜在危害。结果显示:室内外灰尘重金属主要以铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态形式存在。Cu、Zn、Pb、Ni和Cd在室内灰尘中的可交换态比例均远高于室外,而其在室外灰尘中有机结合态和碳酸盐结合态比例均高于室内,铁锰氧化物结合态除Cu外,其它元素均表现为室内所占比例高于室外。Cu、Ni和Cd在室内灰尘中的生物活性均高于室外,5种元素中,室内灰尘Cd的迁移性和生物活性最强。     

废弃线路板中重金属形态分布特征

通过BCR3态连续提取方法和Tessier 5步连续提取方法,对某废弃线路板中重金属的赋存形态进行研究.结果表明,BCR连续提取法对废弃线路板中重金属的提取率比Tessier连续提取方法高.废弃线路板中Cu、Pb、Zn和Ni各形态分布差别很大.BCR和Tessier连续提取方法结果均表明废弃线路板中Ni主要是以残渣态存在,对环境的污染风险小;而Pb和Zn主要以酸可提取态或者碳酸盐态和可交换态存在,在南方酸雨环境中容易溶出;BCR和Tessier连续提取方法对Cu的活性评价不一致,但是由于废弃线路板中Cu总量高,对环境的影响不可忽视.     

加速溶剂萃取法评价土壤中六氯苯和五氯苯对水稻根的生物有效性

采用温室盆栽实验,选择红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%有机肥的处理,评价水稻根系对土壤中六氯苯(HCB)及其主要降解产物五氯苯(PeCB)的吸收富集能力,并比较水稻根中富集的HCB或PeCB量与4种溶剂(体积比3/1的正己烷/丙酮、乙醇、正己烷、水)提取的土壤中HCB或PeCB量的相关性,以评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性.结果表明,红壤性水稻土和乌栅土中,水稻根富集的HCB浓度平均分别为364.1和306.0ng/g,水稻根中PeCB浓度平均分别为12.7和28.7ng/g,主要原因是HCB在红壤性水稻土中的降解效率低于乌栅土.2种土壤中添加1%和2%的有机肥抑制HCB降解,因此降低水稻根中PeCB的浓度.水稻根中HCB和PeCB与4种溶剂提取的土壤中HCB和PeCB量的相关系数大小次序均为:乙醇正己烷/丙酮正己烷水,表明采用乙醇提取的土壤中HCB和PeCB量对评价其对水稻根生物有效性的效果最佳.4种溶剂中,仅乙醇提取的土壤中HCB与水稻根中HCB量呈显著正相关,而除水以外的其它3种溶剂提取的土壤中PeCB与水稻根中PeCB量均显著正相关.本研究表明,采用加速溶剂萃取法,通过选择合适的提取溶剂,评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性具有可行性.     

逐级提取(SEE)技术及其在沉积物和土壤元素形态研究中的应用

概述了元素形态的研究方法,介绍了SEE技术及其在沉积物、土壤元素形态研究中的应用,并就该技术在元素形态研究中的作用、实现标准化的可能性及难度、未来发展趋势等问题进行了探讨,得出了以下三点认识:(1)SEE技术是目前沉积物、土壤元素形态研究的必要手段,但其在未来元素形态研究中的作用,在很大程度上取决于技术本身的标准化和新发展以及其它形态分析方法的发展;(2)根据研究目的,系统研究不同样品的采集和预处理方法、试剂种类和浓度以及操作条件等元素形态影响因素,对现有流程进行改进或提出新的更合理的流程,作为SEE技术的标准流程,是必要且可能的,但其任务也是艰巨的;(3)SEE技术可能向两个趋势发展,分别形成微波加热-连续流-逐级提取(MCSE)技术以及微波加热-超声波震荡-动力学-平行提取(MUKPE)技术。