土壤和沉积物中重金属的提取方法研究述评

总结了国内外常用的土壤及沉积物中重金属的方法,包括单级提取法和多级提取法。列举了最常用的单级提取剂,并就0.1 M醋酸、0.43 M醋酸、0.01 M EDTA、0.1 M氯化钙和0.1 M硝酸钠5种提取剂的金属提取量进行了对比。结合文献,分析了常用提取剂的提取效果,包括无机盐、无机酸或有机酸以及有机络合物。对Tessier法和BCR法进行比较,说明了现有顺序提取法已经能够较好地表现重金属元素在土壤和沉积物中的化学形态分布。最后就土壤和沉积物中重金属形态研究的选取方法提出了几点建议,并展望了未来土壤及沉积物中重金属形态分析方法的发展方向。     

探讨土壤和沉积物中元素形态分析的方法——顺序提取程序

对元素形态分析的顺序提取技术进行了概述,对BCR/Tessier流程、GB/T 25282-2010与HJ/T 166-2004等顺序提取方法进行了比较,对土壤中和沉淀物中元素的形态研究中所涉及到的各个流程的应用进行了介绍,并对元素形态分析的未来发展趋势进行了探讨。     

典型土壤和沉积物中多金属形态分布特征

土壤和沉积物作为地表矿物岩石风化过程的重要产物,对金属元素的地球化学循环起着至关重要的作用。由于土壤和沉积物记录了矿物溶解、吸附、沉淀及生物吸收等综合地质过程的叠加作用,如何准确判定某个单一过程对金属地球化学的影响和贡献仍是当前研究难题。土壤和沉积物中金属的形态分布特征研究可帮助判定元素在地表风化过程中经历的特定过程。本文选择我国广泛分布的五种典型土壤类型(砖红壤、黄棕壤、棕壤、红壤、水稻土)、一种水系沉积物和一个玄武岩自然风化剖面土壤样品,运用改进的BCR形态提取法开展典型金属形态分布特征研究,明确了具有潜在生理毒性的Cr和Pb、代表性过渡金属Ni、Cu、Zn、V、Co以及相关研究较少的碱金属Cs、碱土金属Sr和难溶元素Zr在不同土壤、沉积物中的分布特征,刻画了这些金属在典型砖红壤风化剖面上的连续变化规律,初步判定了不同地质环境金属形态分布不同的控制因素。V、Zr和Sr受自身性质控制,在不同的地质样品中都表现出相似的形态分布,均以残渣态为主,而其他金属则表现出不同的形态分布趋势,其中,Ni、Zn、Cs、Pb和Cu的形态分布受它们的理化特性和外部环境共同影响,Co形态则可能受到锰矿物、TOC含量的影响。研究结果为进一步认识流域金属地球化学行为及其环境效应提供了基础数据。     

我国土壤和沉积物中富里酸标准样品的提取和表征

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法,从北京鹫峰森林土壤和太湖竺山湖区表层沉积物中分别提取FA(富里酸)样品.采用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及13C NMR分析对FA样品进行了表征,并与IHSS FA进行比较.结果表明:土壤FA和沉积物FA与IHSS FA在元素组成、灰分含量及结构上基本相似,与IHSS FA具有一定的可比性,可以作为我国FA的标准样品.由于FA的来源及其形成环境的不同,各FA之间在组成和结构上存在一定的差异.IHSS FA和沉积物FA的芳香性均略高于土壤FA,这可能是由于水环境系统中含有大量的水生植物以及微生物降解作用所致.3种FA的极性排序为土壤FA>沉积物FA> IHSS FA.      

湖泊沉积物古DNA揭示气候环境变化和生态演化

广泛分布的湖泊为连续沉积和保存历史时期多样化生物核酸分子提供了绝佳的自然档案。随着近年来古DNA提取和测序技术的进步以及组学技术的发展,利用湖泊沉积物古DNA重建古生态演化及其对气候变化和人类活动的差异性响应得到广泛而深入的研究。本文回顾了古DNA研究的历史背景、理论基础,以及湖泊沉积物古DNA保存的影响因素和生物信息学分析流程;重点评述了湖泊沉积物古DNA在揭示气候环境变化、生物多样性及流域生态系统演化、物种定殖与外来物种入侵、人类活动影响、环境生态功能基因演化及其在细胞器基因组和古生态时间序列分析研究中的诸多应用和进展。同时还介绍了当前研究面临的局限和挑战以及组学技术在古DNA研究中的发展概况,分析了当前研究尚存的不足,并展望了未来可能的努力方向。     

单柱离子色谱法测定环境样品中的氯化物、硝酸盐、硫酸盐和全硫

本文报导了单柱离子色谱系统的分析特性。用电导率检测以及间接的紫外技术获得了数据。应用这种方法测定了雨水、阴沟水和土壤孔隙水三种样品中的Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)。还描述了离子色谱法分析能被CaSO_4提取土壤中的硝酸盐,土壤、海洋沉积物以及植物组织中全硫的两种方法。     

水体污染及其防治

X529703355外源稀土La在沉积物中的形态及其生物可利用性/王芹。。·(污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京大学环境科学与工程系)//环境化学/中科院生态环境研究中心一1997,16(2)一109~111环信X一87 将沉积物中的外源稀土La分为可溶解态,酸可提取态、有机质及硫化物结合态,研究了小球藻(ch一orella vu一gar‘5 Beijerinek)对这三种形态La的生物可利用性。研究结果表明;这三种形态的La在沉积物中的含量与其在藻中的含量有很好的相关关系,其中可溶解态La的生物可利用性最大,这说明,沉积物中La的释放对其生物可利用性至关重要。图2表2…     

利用μ-XRF和XANES研究铅锌矿区土壤铅形态及其生物有效性

土壤中铅的可迁移性和生物有效性受土壤中铅形态影响.本工作采用改进的BCR顺序提取法、植物栽培、微区X射线荧光(μ-XRF)和同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)研究了铅锌矿区土壤中铅生物有效性.结果表明:(1)铅在土壤中的分布规律为:可还原态酸溶态残渣态可氧化态;(2)植物组织中铅浓度与土壤中酸溶态铅浓度呈一定相关性;(3)微米水平上,铅在土壤中呈非均匀分布,与Fe和Mn存在一定相关性;(4)土壤中铅的分子形态主要以Pb-goethite(铅-针铁矿为41%~46%)、Pb3(PO4)2(36%~55%)和Pb-Mn O2(铅-锰氧化物为3%~24%)形式存在.研究表明BCR、μ-XRF和XANES分析方法结果可以相互印证,均表明土壤中铁锰氧化物吸附和磷酸铅沉淀是降低铅生物有效性的主要机制.     

工矿型绿洲城郊排污渠沉积物重金属的形态分布规律及风险评价

采用Tessier连续提取法、相关分析、富集因子法(EF)和风险评价编码法(RAC),研究了干旱区工矿型绿洲(以白银为例)城郊排污渠沉积物重金属Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Cr的形态分布规律及潜在环境风险.结果表明,东、西大沟沉积物中各重金属元素平均含量除Cr外,均明显高于甘肃省土壤背景值.富集因子法评价表明,东、西大沟沉积物中Cd富集较为严重,达极强污染水平.形态分析表明,东大沟沉积物中Zn、Ni、Cr以残渣态为主,Cu、Cd以有机结合态为主,Pb以铁锰氧化物结合态为主;西大沟沉积物中Pb以铁锰氧化物结合态为主,其余元素均以残渣态为主.风险评价编码法(RAC)结果显示,东大沟沉积物各重金属的风险等级为:NiCdPbCuZnCr,其中Ni的风险等级最高,处于高风险水平;西大沟沉积物各重金属的风险等级为:PbCdNiCuZnCr.其中Cd、Pb、Ni风险等级最高,处于高风险水平.     

水源水库沉积物中稀土元素含量及赋存形态分析——以汤峪水库为例

利用ICP-MS和BCR连续提取法分别研究了西安蓝田汤峪水库沉积物中稀土元素含量和形态分布特征,并与中国土壤、渭南黄土和洛川黄土稀土元素含量进行了比较.结果表明:样品平均值均高于中国土壤和洛川黄土稀土元素含量,除La、Ce外,其它稀土元素均低于渭南黄土稀土元素含量;其中,Ce的含量分别是中国土壤、渭南黄土、洛川黄土的1.49、1.28和1.63倍.汤峪水库沉积物中稀土元素总量(∑REE)达211.41 mg·kg-1,∑LREE/∑HREE为9.99,均高于中国土壤、渭南黄土、洛川黄土;Ce的异常系数值为1.28,表明存在Ce的富集.由BCR连续提取法分析可知,Gd的酸可提取态(F1)比例高于其它形态,Gd由沉积物中向上覆水体迁移的可能性较强,产生的潜在环境效应也最明显.物源指示分析表明,汤峪水库沉积物中的稀土元素物质来源与洛川黄土相似.     

孝妇河表层沉积物中重金属赋存形态与微生物群落组成

分别采用BCR法和磷酸脂肪酸(PLFAs)分析法测定了孝妇河表层沉积物中Cu、Cr、Pb、Ni的形态分布特征和微生物群落组成,并采用多种统计分析方法研究了2者之间的关系.结果表明,在孝妇河表层沉积物中,Cu、Cr、Pb、Ni均以结晶态为主,其次为可氧化态,酸溶态和可还原态所占的比例较低;孝妇河表层沉积物中微生物群落结构的空间差异性较大;重金属Cu、Cr、Pb、Ni的含量及其不同的化学形态对微生物群落组成的影响不同,其中重金属的总量对微生物量、真菌、总细菌及G+菌均具有抑制作用;而重金属的各化学形态对微生物各类群的影响则各不相同.     

A comparison of the compositional differences between humic fractions isolated by the IHSS and exhaustive extraction procedures

Humic substances (HSs), consisting, on the basis of solubilities in aqueous acid and basic media, of humic acids (HAs), fulvic acids (FAs), and humin (Hu), are the major components of soil organic matter (SOM). Most studies of soil/natural organic matter (SOM/NOM) have been carried out on extracts of soils in dilute sodium hydroxide solutions, the solvent used to extract the Standards of the International Humic Substances Society (IHSS). However, Hu, the major component in the classical definition of HSs, is insoluble in aqueous base and is not isolated by the traditional IHSS method. Recently, a sequential exhaustive extraction (SEE) process has been shown to be capable of isolating and separating the major components of the classically defined HSs from the soils of the temperate and tropical regions. The SEE system was used in the present study to isolate the HA/FA and Hu fractions from a subtropical volcanic Taiwanese soil. Chemical and compositional properties of these extracts were then compared with similarly obtained isolates from soils from the different climatic regions. Increases in the aliphatic relative to aromatic carbon contents were observed for both the HA and FA fractions when the pH values of the extraction media were increased. HAs and FAs isolated using the SEE method have spectroscopic profiles similar to those from the IHSS isolate; however, the cumulative extraction efficiency (%) of the SEE method (65 %) for the volcanic soil was much higher than for the traditional IHSS method (33 %). When the residual volcanic soil, following extractions once, three, and eight times with 0.1 M NaOH were then extracted with dimethyl sulphoxide (DMSO) plus concentrated sulphuric acid (the final solvent in the SEE sequence) it was seen that the content of crystalline polymethylene hydrocarbon (33 ppm ¹³C-NMR resonance in the Hu (or DMSO/acid)) extract increased relative to the amorphous methylene (30 ppm). That highlights the difficulty in dissolving the more highly ordered hydrocarbon structures that would be expected to have closer associations with the mineral colloids. Although the SEE procedure isolated all of the HAs and FAs from the Yangmingshan soil, extractability of the Hu from the volcanic soil in the DMSO/acid solvent was low (21 %), and contrasted with the much higher yields from temperate and tropical regions. The decreased Hu extraction may arise from its associations with the extensive iron and aluminium hydroxide mineral colloids in the soil. The Hu from this sub-tropical soil was different from the Hus isolated from other soil types, indicating the need to isolate and characterise these recalcitrant organic material in order to understand the organic carbon components in soils in greater detail. Such results would indicate that more attention should be given to mineral colloids in soils, and to the organo/mineral associations that will have an important role in the stabilities of OM in the soil environment.     

土壤重金属污染及其修复研究

土壤重金属污染是环境和土壤科学研究者近年来研究的热点问题。在此综述了土壤重金属污染的来源及其赋存形态,介绍了各种修复方法,提出生物修复是今后重金属污染治理技术的发展方向。     

土壤重金属生物有效性评价方法研究进展

介绍了土壤重金属的形态、生物有效性的概念以及生物有效性的主要评价方法,分析了不同萃取技术对生物有效性的影响,并对今后研究进行了展望,为土壤生态环境和人体健康风险评价提供了参考。     

土壤污染生物修复技术研究进展

土壤污染的生物修复技术是环境污染治理技术的一个新领域 ,同传统的土壤化学、物理处理技术相比具有经济、高效、无二次污染、适用范围广等优点 ,近年来受到广泛关注。土壤作为大气、水体、固废等环境污染物迁移、滞留和沉积的场所 ,将成为今后环境治理和生态建设的重要目标。本文就当前土壤生物修复技术的分类和修复方法进行了系统的阐述 ,就该技术的应用前景和研究方向进行了分析和展望     

岩溶山区表土中~7Be、~(137)Cs、~(226)Ra和~(228)Ra的地球化学相分配及其侵蚀示踪意义

岩溶山区表土中７Ｂｅ、１３７Ｃｓ、２２６Ｒａ和２２８Ｒａ地球化学相分配的实验研究表明，４种核素绝大部分（８５％以上）存在于ＦｅＭｎ氧化物、有机质及残渣相中．它们在表土的迁移过程中具微粒迁移性，能较好地随土粒般运，可作为土粒侵蚀或沉积的示踪剂．但其微粒示踪类型又各具特征：７Ｂｅ的化学形态与其季节性微粒迁移示踪一致；１３７Ｃｓ的化学形态适用于示踪土粒累计性迁移和沉积计年；２２６Ｒａ和２２８Ｒａ存在于粘土矿物结晶骨架中，在表土中主要以残渣相存在，由矿物化学风化作用而转入可溶解、可交换及碳酸盐结合相的比例很小，二者比活度的形态变化分异具有很好的侵蚀堆积示踪价值．     

基于土壤汞形态归趋的健康风险评估方法

土壤汞污染是一个全球性关注问题,矿产资源开采、化工生产和燃煤发电等均造成了不同程度的土壤汞污染,合理评估汞污染场地的健康风险是场地开发再利用的关键.对土壤中汞的形态归趋研究总结表明,由于汞的特殊物理化学性质,并受土壤等环境因素的影响,导致其在土壤中具有复杂的化学形态和变化过程.汞在土壤中的不同化学形态归趋对其毒性效应、生物有效性和暴露途径产生显著影响.基于土壤汞总量的风险评估方法忽略了土壤中不同化学形态汞对毒性、生物有效性和暴露途径的影响,导致高估土壤汞污染的健康风险.针对基于土壤汞总量的风险评估存在的问题,提出了基于土壤汞形态归趋的土壤汞污染健康风险评估理论,并构建基于土壤汞形态归趋-有效剂量-健康效应的土壤汞污染的精细化风险评估技术体系框架:①土壤不同形态汞的测定与表征方法;②汞形态归趋预测模型;③暴露分析与暴露量计算;④有效剂量（生物可给性或生物有效性）测定;⑤风险表征;⑥基于不同形态汞的场地土壤污染风险筛选值和修复目标制定.该方法体系从理论上解决了传统基于土壤汞总量的风险评估方法存在的问题,实际应用中面临的主要问题和今后重点发展方向:①研发可商业化的土壤汞化学物组分分析仪及土壤汞蒸气的原位测定方法;②结合中国场地土壤特点,开展土壤中汞的形态归趋模拟的模型研究,弥补现阶段土壤汞化合物形态分析方法的欠缺;③研发和建立土壤汞的生物可给性和有效性的标准测试方法技术;④本土化的土壤汞筛选值的确定.      

微波消解火焰原子吸收光谱法测定土壤中六价铬

目前用于土壤中六价铬检测的提取方法较为单一,一般是使用HJ 1082—2019《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》中提到的碱溶液提取法. 但该方法在进行大批量土壤检测时存在耗时长、试剂用量大、温度不易控制等问题. 因此,建立高效、准确的土壤中六价铬测试方法,对开展土壤中六价铬污染风险评价及修复工作具有十分重要的意义. 本研究提出了微波消解火焰原子吸收光谱法,用于快速、准确测试土壤中六价铬. 通过开展提取剂组成与用量、微波消解方式、消解液过滤及pH调整等参数优化研究,确定了土壤中六价铬提取与测试的优化条件:消解液组成为碱性提取液20 mL、氯化镁100 mg、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液0.2 mL,3次微波消解,消解液用中速定量滤纸过滤,待测液pH调节至7.0~8.0. 在优化条件下,土壤六价铬的有证标准样品的测量结果均在标准值范围内,土壤基体加标回收率为85.5%~88.7%,相对标准偏差为7.6%~8.0%. 与HJ 1082—2019相比,本文建立的微波消解火焰原子吸收光谱法更适用于大批量土壤样品的六价铬检测分析,所采用的微波消解技术,操作相对简单、提取效率较高,易于在不同种类实验室中普及和推广,可为土壤中六价铬的快速准确检测提供技术支持和方法补充.      

正渗透技术研究现状及进展

作为一种新型膜处理技术,正渗透技术自20世纪50年代建立以来,在环保、能源、海水淡化等领域受到越来越广泛的关注;其经历了从实验室研究,中试实验,到少量的商业化应用,技术日臻完善.本文综合了国内外相关文献的信息,从正渗透膜制备、浓差极化、汲取液及正渗透应用等四方面对正渗透技术的研究现状及进展进行了综述,并分析了其应用过程中存在的缺陷和未来发展趋势.正渗透技术的研发虽取得了显著进展,但仍存在应用瓶颈.正渗透膜仍存在对某些污染物的截留率不高、支撑层内浓差极化大、造价较贵等问题;影响浓差极化的因素尽管已经比较清楚,但至今尚无有效大幅度降低甚至消除内浓差极化的方法;汲取液存在反向渗透较重、回收过程能耗较大等问题;正渗透技术的应用范围,特别是在工业废水处理领域还需拓展.     

基于油提取的土壤与沉积物中微塑料的分离方法

微塑料作为一种全球性新兴污染物受到学界与社会的广泛关注.由于土壤和沉积物中的微塑料难以分离提取,目前关于微塑料的研究主要集中于水体中,而关于土壤与沉积物中微塑料的丰度、分布与环境行为尚不清楚,迫切需要一种经济、快速、可靠的前处理手段将微塑料从土壤或沉积物中分离出来进而开展检测与监测工作.油提取法不同于传统密度浮选法,其利用塑料的亲油性,使用植物油代替密度液分离土壤与沉积物中的微塑料.通过油提取法在砂土（二长花岗岩风化层残坡积物）、壤土（菜地黄棕壤）、黏土（稻田水稻土）、泥质湖泊沉积物中获得的总加标回收率分别为88.3%±6.29%、88.3%±3.82%、90.0%±2.50%、90.8%±1.44%.其中,对于密度浮选法较难提取的聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,其回收率分别为93.3%±11.6%（壤土）、96.7%±5.77%（壤土）.植物油的加入会对后续微塑料的光谱表征识别产生影响,但可通过无水乙醇冲洗去除,与拉曼光谱仍具有良好的兼容性.利用该方法开展的实地研究获得黄冈市残坡积物（砂土）、武汉市菜地（壤土）、武汉市水稻田（黏土）、武汉市东湖泥质湖泊沉积物中的微塑料丰度分别为1 679、1 612、1 766、7 629个/kg.研究显示,油提取是当下密度浮选技术的可替代方案.