采矿业污染河流底泥及河漫滩沉积物的粒径组成与砷形态分布特征

采用连续提取法分析了刁江底泥和河漫滩沉积物中砷的形态变化规律及其与沉积物粒径组成的关系.结果表明,刁江流域底泥和河漫滩沉积物中As含量分布存在差异,底泥中As主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,河漫滩沉积物中As主要赋存在63μm粒级颗粒中.底泥和河漫滩沉积物中砷主要以铁合态、钙合态和残渣态的形式存在,且残渣态比例相对较高,表现出典型的尾砂污染特征.底泥中残渣态砷(Res-As)组成比例总体较高,主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,而洪水水位河漫滩沉积物中Res-As组成比例相对较低,这与不同沉积物中硫化态砷的氧化反应差异有关.对于中下游河段,底泥和中水水位河漫滩沉积物中Res-As总体上呈逐渐降低的趋势,铁合态砷(Fe-As)组成比例的分布与Res-As呈相反的趋势.     

厌氧环境雌黄溶解产物形态的XAS研究

雌黄是砷的环境地球化学过程中的重要的次生矿物.雌黄的溶解性研究对于研究砷在水环境中的形态转化和环境归趋具有重要意义.环境中p H和硫化程度对于雌黄中的砷的形态变化及其稳定性有重要影响.通过室内模拟实验,结合同步辐射X射线近边吸收光谱(XANES)和扩展X射线吸收光谱(EXAFS)表征手段研究了近中性厌氧条件下,有硫和无硫体系中雌黄溶解产物中稳定存在的砷形态.结果表明,在p H中性条件下,雌黄在两种体系中均形成硫代砷和亚砷酸盐的混合物,有硫体系中硫代砷是以全硫代为主,而无硫体系中硫代亚砷酸盐是部分硫代为主.线性拟合分析确定在有硫体系中硫代亚砷酸盐形态占总砷形态的88.2%,亚砷酸盐形态占总砷形态的11.8%,而在无硫体系中,硫代三价砷形态占总砷形态的43.7%,亚砷酸盐形态占总砷形态的56.3%.可见亚砷酸盐的形成与砷硫比有关,提高硫砷比可以提高亚砷酸盐中硫取代的比例以及全硫代亚砷酸盐的形成.     

2006年春季长江口砷形态分析及其生物有效性

于2006年春季在长江河口开展野外调查.采集水和表层沉积物样品,并进行总砷、砷形态分析和生物有效性评估.将过滤水样用于测定溶解态砷含量,而未过滤水样经酸消解后用于测定总砷含量,两者之差则为颗粒态砷含量.结果表明.长江口青草沙水源地各层水体中总砷含量为0.88-1.35ug·L-1(涨憩),2.37-3.35ug·L-1(落憩).溶解态和颗粒态砷含量均随潮汐变化明显,各形态砷含量在落憩时均高于涨憩时,颗粒态砷所占总砷的比例也是落憩时明显高于涨憩时.以0.3 mol·L-1磷酸溶液为萃取剂.在微波辅助下可以有效地将沉积物中砷酸盐[As(V)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]、一甲基胂酸盐(MMA)和二甲基胂酸盐(DMA)提取出来,然后利用高效液相色谱一氢化物发生.原子吸收光谱(HPLC-HG-AAS)联用技术进行检测.结果表明,长江口表层沉积物中总砷含量为6.3-30.7 mg·kg-1,主要为无机砷形态,在江心沙洲及离岸沉积物中且以砷酸盐为主.而在近岸沉积物中以亚砷酸盐为主;利用醋酸纤维素/氧化铁复合膜方法(FeO/CAM)所得沉积物中有嫂砷含量占总砷含量0.6%-3.9%,平均约为2.1%.有效砷含量与总砷含量没有显著相关性,与亚砷酸盐含量呈显著正相关性,与砷酸盐含量呈显著负相关性.结果还表明,长江口南支沉积物中的砷形态分布特征及其生物有效性受城市支流输入和排污活动影响显著.     

硫代砷形态测试分析技术及环境行为特征

砷的形态分布是影响地下水环境中砷迁移转化行为的关键。最新研究发现硫代砷是富硫高砷地下水中砷的主要存在形态。然而,中国关于高砷地下水中硫代砷形态的定量检测成果有限,现有报道多是对水样进行酸化处理后进行砷酸盐和亚砷酸盐形态分析,这一处理导致砷和硫发生沉淀从而使得硫代砷形态被破坏或被忽略。该文系统对比分析了几种不同硫代砷形态的制备、分离和定量检测技术,总结了硫代砷的形态分布及环境行为特征。未来对高砷地下水污染的研究应着重发展硫代砷形态的测试分析技术,调查硫代砷形态在高砷地下水环境中的地球化学行为特征,并探讨其对传统意义上的(亚)砷酸盐地球化学行为的影响。     

贵州晴隆锑矿尾砂中锑和砷的生物有效性及生态风险评价

为探明锑矿尾砂中锑(Sb)和砷(As)的形态分布特征及生态风险,选取贵州省晴隆锑尾矿库为研究对象,在尾砂剖面上(0~330 cm)采集样品33件,基于物相表征分析、冗余分析(RDA)及生态风险评价等方法,阐明了锑和砷在尾砂剖面上的形态分布及变化特征,并对其生态风险进行评价。结果表明:尾砂中主要以石英(SiO₂)、辉锑矿(Sb₂S₃)及方解石(CaCO₃)3种矿物存在;尾砂浸出液重金属浓度远低于毒性浸出标准;尾砂中Sb含量明显随深度增加而增加,而As含量在剖面上分布相对均匀。Sb各形态含量顺序为残渣态(1196.17 mg/kg)>可还原态(131.46 mg/kg)>弱酸提取态(54.07 mg/kg)>可氧化态(41.59 mg/kg),而As各形态含量顺序为残渣态(282.27 mg/kg)>可还原态(71.1 mg/kg)>可氧化态(42.06 mg/kg)>弱酸提取态(5.12 mg/kg);Sb和As的有效态含量分别占总量的16.94%和30.34%,其主要形态是可还原态。基于重金属总量的内梅罗综合污染指数评价法和潜在生态危害指数法的评价结果为存在重度污染和严重环境生态风险;基于重金属形态含量的风险评估编码法(RAC)和次生相原生相分布比值法(RSP)评价结果为低污染和低生态风险。基于重金属形态含量的评价方法可更客观准确地评价其可能对环境产生的潜在生态风险。     

砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性

为研究高原砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性特征,探寻底泥砷含量及砷形态与微生物之间的联系,采集云南省阳宗海东、西、南、北岸湖滨湿地底泥样品,利用16S rRNA高通量测序技术,研究了砷污染湖滨湿地底泥微生物丰富度特征,探讨了不同砷形态差异对微生物群落的影响.结果显示,底泥砷含量对微生物丰富度影响显著,砷含量高的南岸区域微生物的丰富度较高,OTU为1286~1473.而砷含量较低的西岸区域微生物丰富度也随之较低,OTU为693~1339.阳宗海湖滨湿地底泥微生物群落结构稳定,主要优势类群为Proteobacteria（变形菌门,15.6%~59.6%）、Chloroflexi（绿弯菌门,10.1%~44.9%）及少量的Actinobacteria（放线菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）.底泥中砷形态主要以残渣态砷（F5）和无定型氧化物结合态砷（F3）为主,无定型氧化物结合态砷（F3）对底泥微生物类群影响最为显著.同时,底泥中生物有效态砷（非专性吸附态砷+专性吸附态砷+无定型氧化物结合态砷）占到19.3%~58.6%,存在环境释放风险.研究结果加深了对砷污染高原湖泊底泥中微生物群落的认识,为湖泊砷污染防治提供微生物治理的理论基础和科学依据.     

白钨矿尾矿库不同时段尾砂有毒有害元素的形态比较

采用欧共体标准局提出的BCR三步提取法和Rauret等提出的改进BCR连续提取法并联用ICP-AES光谱分析,对湖北金瓶山某矿业有限公司矽卡岩型白钨矿伴生的铅、锌、砷三种有毒有害元素在尾矿库中不同放置时间的尾砂,即新鲜尾砂、沉浸尾砂、陈放尾砂中的赋存形态进行了比较研究,并得出尾砂污染防治及其综合利用启示。结果表明:尾砂中三种有毒有害元素铅、锌、砷的含量都随着尾砂存放时间的延长而降低,体现尾矿库对有毒有害元素有一定的净化作用;尾砂中三种有毒有害元素都以新鲜尾砂中的可交换态居高,陈放尾砂中的可交换态最少;尾砂中三种有毒有害元素主要以稳定形态存在,正常的综合利用条件对于环境较为安全,其中最稳定的是砷元素,稳定性较差的是铅元素;可考虑通过对选矿废水净化处理、尾砂置放时间延长等方式尽可能使尾砂中的非稳定态元素释放,增大其残渣态的比例,从而确保尾砂的安全存放。     

一硫代砷在针铁矿上的吸附及影响因素

以一硫代砷酸盐(monothioarsenate, MTA)为研究对象,查明其在针铁矿上的吸附特征,分析砷酸盐、亚砷酸盐、胡敏酸(humic acid,HA)、硝酸盐和磷酸盐对针铁矿吸附MTA的影响并识别作用机制.结果发现:①当溶液中仅有一种砷形态时,MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的吸附平衡时间分别为8、 2和4 h,吸附过程均符合假二级动力学模型,平衡吸附量(q_e)分别为2 129.851、 3 291.838和1 788.767mg·kg~(-1);当溶液中两种砷形态(砷酸盐与MTA,或亚砷酸盐与MTA)共存时,MTA在针铁矿上的吸附过程仍符合假二级动力学模型,但q_e显著减少,分别为1 236.941mg·kg~(-1)和1 532.287mg·kg~(-1),主要原因是砷酸盐和亚砷酸盐均能与MTA竞争吸附位点.②MTA在针铁矿上的q_e随着HA浓度(10～50 mg·L~(-1))的增加而逐渐降低,因为HA大量的官能团抢占了针铁矿表面吸附点位,从而抑制了MTA的吸附;③当溶液中添加磷酸盐时, MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的q_e显著降低,分别为492.802、 815.782和303.714mg·kg~(-1),这是因为P与As存在竞争性吸附;当添加硝酸盐时,溶液中电子受体数量和Eh增加从而使得3种砷形态的q_e均增大,分别为2 211.030、 3 444.023和1 835.537mg·kg~(-1).     

东寨港海水及沉积物中Hg和As形态分布研究

文章调查了东寨港红树林湿地近岸海水及潮间带表层沉积物汞(Hg)和砷(As)化学形态组成及分布。采用改进BCR逐级提取法分析沉积物中2种元素的化学形态。结果表明,海水中Hg和As主要以溶解态存在,夏季2种元素悬浮颗粒态的比例明显高于冬季,海水中ρ(Hg)明显超过国家一类海水水质标准,且夏季污染水平高于冬季。潮间带沉积物中w(Hg)为0.141~0.331 mg/kg,w(As)为10.226~27.020 mg/kg,采样点S6沉积物中w(Hg)和w(As)较其他采样点高,表现出受陆源输入影响;沉积物中Hg和As的化学形态组成存在差异,Hg主要以残渣态和酸可提取态存在,酸可提取态Hg的比例为21.0%~47.6%,存在一定的潜在环境风险。As主要以残渣态存在,环境风险相对较小。     

矿业废弃地重金属形态分布特征与迁移转化影响机制分析

为探究矿业废弃地重金属形态分布特征和迁移转化的影响机制,在广东大宝山矿区矿业废弃地采集土壤和尾砂样品,分析重金属形态特征;采用Pb稳定同位素分析进行矿区污染源解析,并结合矿区典型矿物的X射线衍射分析(XRD)、透射电镜-能谱分析(TEM-EDS)和拉曼分析,以及室内模拟浸出实验,阐明矿区重金属迁移转化的特征和影响因素.结果表明,矿区土壤和沉积物样品中Cd、 Pb和As的赋存形态以残渣态为主,占总量的比例范围为85%～95%;其次为铁锰氧化物结合态(1%～15%).矿区土壤和尾砂中的主要矿物类型为黄铁矿(FeS₂)、黄铜矿(CuFeS₂)和金属氧化物,同时也存在少量的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS).酸性条件(pH=3.0)有利于Cd和Pb从土壤、尾砂和矿物(黄铁矿和黄铜矿)中释放迁移,并从残渣态向非残渣态转化.铅同位素分析显示土壤和尾砂中的重金属(Pb)主要来自采矿区金属矿物的释放,矿区柴油的贡献率在30%以内.多元统计分析表明矿区土壤和尾砂重金属主要来源于3种类型的矿物污染源,即黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿+金属氧化物,其中Cd、 As和Pb主...     

广西高砷区采矿业污染河流治理探讨

本文根据前期刁江水系重金属污染的调查研究结果,并参考国内外矿山固体废物处理处置以及河流重金属污染治理的研究进展,对刁江上游矿区尾砂综合利用以及刁江水系重金属污染治理进行探讨。本文讨论建议采取措施加强刁江上游矿区水土保持和生态恢复,对采矿和选矿尾砂进行综合利用,以减少尾砂排放;对于刁江水系重金属污染,建议对严重污染的河段沉积物进行疏浚处理,对疏浚沉积物进行综合利用,以减轻刁江水系污染和防治二次污染。     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.      

A comprehensive study of treatment of arsenic in water combining oxidation, coagulation, and filtration

Arsenic is one of the most common inorganic contaminants in groundwater worldwide, mainly due to the release of naturally occurring arsenic from aquifer sediments (Amini et al., 2008, Li and Cai, 2015 and Rahman et al., 2015). Naturally occurring arsenic exists predominantly in arsenate and arsenite species in groundwater.     

西江上游有色金属产业集聚区河流沉积物重金属空间分布特征与来源解析

为研究西江上游有色金属产业聚集区对河流沉积物环境的影响,在西江上游的刁江、龙江、融江和柳江四条河流选取12个采样点,分析测定了10种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Ni、Tl、Sb和Hg）在沉积物中的含量,采用相关分析、主成分分析、聚类分析和Pb同位素示踪技术剖析沉积物中重金属的分布特征与污染来源.结果表明:① 污染物含量方面,沉积物中w（As）、w（Pb）、w（Cd）、w（Ni）、w（Zn）、w（Cu）、w（Tl）、w（Hg）、w（Sb）、w（Cr）平均值分别为95.42、113.09、4.92、28.03、416.51、27.07、0.75、0.31、34.02、57.58 mg/kg,w（As）、w（Sb）、w（Zn）、w（Pb）和w（Cd）的变化较大,分异显著,受外来源影响较大.② 空间上,内梅罗指数结果显示,刁江沉积物中重金属污染程度最高,龙江次之,融江和柳江较低.③ 污染物来源方面,As、Pb、Cd、Zn、Cu和Sb具有同源性,与西江上游有色金属聚集区矿产开发有关,Ni、Tl、Hg和Cr具有同源性,与地质背景自然源因子有关;沉积物样品206Pb/207Pb变化范围为1.08~1.19,4条河流沉积物Pb同位素比值与大厂、车河矿石同位素比值接近程度依次为刁江、龙江、融江、柳江.Pb同位素示踪分析结果进一步验证了刁江和龙江沉积物中重金属主要受有色金属采选冶矿业活动影响,融江、柳江沉积物中重金属主要由地质背景自然源因子所致.      

刁江水体多相介质中As,Zn和Pb的空间和季

调查了广西刁江河水中As,Zn和Pb的溶解态、悬浮颗粒态分布情况及季节变化,以及3种重金属在不同粒级沉积物中的分布情况. 结果表明:刁江流域河水与沉积物中3种重金属污染在流域尺度上的分布存在差异,沉积物污染更为严重. 与土壤污染一致,沉积物中3种重金属的污染范围扩散延伸到距离污染源近200 km的下游区域,其中车河矿区对As污染的贡献率明显高于大厂矿区,而对Pb污染的贡献率明显小于大厂矿区;不同重金属在水体中的赋存形态存在差异,河水中悬浮颗粒态Pb所占比例远高于As和Zn,这与3种重金属矿物的稳定性以及在不同粒级沉积物中的富集特征有关;河水中重金属的赋存形态存在季节差别,丰水期悬浮颗粒态重金属所占比例明显高于枯水期.      

广西土壤和沉积物砷含量及污染分布特征

广西素有“有色金属之乡”美誉,土壤重金属污染问题较为突出。通过总结1989年以来相关文献,探讨了广西土壤和沉积物中砷含量及污染分布特征。3 045个和477个土壤和沉积物有效样点的统计分析表明,广西砷污染土壤主要分布于桂西北地区,尤其是刁江及金城江流域;矿业活动显著影响土壤砷积累,从其均值看：工矿区非农用土壤（140.5 mg/kg）>工矿区农用土壤（80.68 mg/kg）>非工矿区农用土壤（19.11 mg/kg）>城区土壤（18.35 mg/kg）,重度砷污染农用地样本均来自南丹;工矿区河流沉积物砷含量（283.5 mg/kg）远高于非工矿区,主要受影响区分布在刁江及大环江流域。为了控制环境风险,建议开展主要水系沉积物砷污染详查,加强南丹及周边区域污染防控和污染土壤修复。     

鄱阳三江流域沉积物中Zn Pb Cd的形态分布

文章选取鄱阳湖饶河口三江流域七个采样点的沉积物样品,采用Tessier连续提取法研究沉积物中重金属元素(Zn、Pb、Cd)的形态分布。不同的形态分布揭示了各样点的各重金属污染程度以及分布特征。初步测定结果表明:鄱阳湖饶河口三江交汇处受到了重金属Pb,Cd,Zn不同程度的污染,但污染程度不高。在所测金属元素中以残渣态为主要形态,其次是铁锰氧化态、碳酸盐结合态。     

Characterization of arsenate transformation and identification of arsenate reductase in a green alga Chlamydomonas reinhardtii

Arsenic (As) is a pervasive and ubiquitous environmental toxin that has created catastrophic human health problems world-wide. Chlamydomonas reinhardtii is a unicellular green alga, which exists ubiquitously in freshwater aquatic systems. Arsenic metabolism processes of this alga through arsenate reduction and sequent store and efflux were investigated. When supplied with 10 mol/L arsenate, arsenic speciation analysis showed that arsenite concentration increased from 5.7 to 15.7 mg/kg dry weight during a 7-day period, accounting for 18%–24% of the total As in alga. When treated with different levels of arsenate (10, 20, 30, 40, 50 mol/L) for 7 days, the arsenite concentration increased with increasing external arsenate concentrations, the proportion of arsenite was up to 23%–28% of the total As in alga. In efflux experiments, both arsenate and arsenite could be found in the efflux solutions. Additionally, the efflux of arsenate was more than that of arsenite. Furthermore, two arsenate reductase genes of C. reinhardtii (CrACR2s) were cloned and expressed in Escherichia coli strain WC3110 (ΔarsC) for the first time. The abilities of both CrACR2s genes to complement the arsenatesensitive strain were examined. CrACR2.1 restored arsenate resistance at 0.8 mmol/L. However, CrACR2.2 showed much less ability to complement. The gene products were demonstrated to reduce arsenate to arsenite in vivo. In agreement with the complementation results, CrACR2.1 showed higher reduction ability than CrACR2.2, when treated with 0.4 mmol/L arsenate for 16 hr incubation.     

秦皇岛河口及附近水域沉积物砷分布特征及生态风险评价

2011年4月在秦皇岛汤河和戴河选取13个具有代表性的表层沉积物样品,利用氢化物发生-原子荧光光谱仪测定沉积物中As含量,分析沉积物As含量与沉积物有机质、pH以及上覆水体As含量之间的相关关系,结果表明——2条河流沉积物As含量的分布均为:河口>近海岸>河段。沉积物中As含量与上覆水体中As含量呈极显著正相关关系,与沉积物的有机质含量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系。另外,文章还采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对沉积物中砷的污染水平和潜在生态危害进行评价,评价结果显示汤河河段沉积物和戴河所有取样点沉积物As含量较低,属《海洋沉积物质量标准》第一类,其地积累指数(Ige)o属清洁水平。而汤河河口和海岸沉积物中As含量较高,属《海洋沉积物质量标准》第二类,其地积累指数(Ige)o属轻度污染或偏中度污染水平。2条河流沉积物的单因子潜在生态危害指数(Er)i均属轻微生态危害水平。