赤子爱胜蚓对3种污染土壤中Zn及Pb的活化机理研究

以褐土、潮棕壤和酸性棕壤为供试土壤,分别加入100,200和400 mg/kg的w（Zn）或200,400和800 mg/kg的w（Pb）用于模拟污染土壤,通过培养试验,研究了赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）对3种土壤中Zn及Pb的活化机理.结果表明:蚯蚓活动显著提高了酸性棕壤和潮棕壤中Zn及Pb处理和褐土中Pb处理的pH;显著降低了褐土中添加w（Zn）为100和200 mg/kg 处理的pH.蚯蚓活动显著提高3种土壤中w（DOC）.蚯蚓活动显著提高了潮棕壤中DTPA提取态w（Pb）〔DTPA-w（Pb）〕,对DTPA提取态w（Zn）〔DTPA-w（Zn）〕的影响不大;显著提高了酸性棕壤分别添加w（Zn）及w（Pb）为200和400 mg/kg处理中土壤DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）;对褐土添加w（Zn）低于400mg/kg和添加w（Pb）低于800 mg/kg的处理中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）的影响不明显.蚯蚓粪中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）显著高于土壤,Zn的活化率在52%以上,Pb的活化率在47%以上;而土壤中Zn的活化率低于8%,Pb的活化率低于23%.3种供试土壤中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）与土壤pH均呈线性负相关关系,与土壤w（DOC）和蚯蚓粪中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）均呈线性正相关关系.蚯蚓通过肠道消化和养分富集提高土壤中Zn及Pb的活性,是提高土壤中重金属生物有效性的重要机制之一.      

印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径

为探究印度芥菜(Brassica juncea)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)对Pb污染土壤的修复效能和作用途径,采用Pb污染土壤〔w(Pb)为400~2 000 mg/kg〕进行为期30 d的盆栽试验,分析植物对Pb的耐受性、积累能力和固定效果.结果表明:① 印度芥菜和香根草对Pb的积累主要集中在根部,两种植物根部累积的w(Pb)分别为206.62~902.40和288.42~1 102.47 mg/kg,单株植物的Pb积累量分别为70.75~138.31和99.09~220.49 μg,香根草对Pb污染土壤的修复效能高于印度芥菜. ② 印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的增加而降低,对Pb的固定率则随土壤中w(Pb)的增加而增加,二者对Pb的去除率最大值分别为1.02%和1.78%,对Pb的固定率可达11.22%和16.78%,两种植物对Pb污染土壤修复的主要途径为植物固定. ③ 主成分分析表明,w(脯氨酸)对植物Pb积累过程具有重要作用.研究显示,相比于印度芥菜,香根草更适用于Pb污染土壤的植物修复.      

铅对赤子爱胜蚓抗氧化酶活性的影响

研究了老化和未经老化土壤中Pb(NO₃)₂对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)活性的影响. 结果表明:在测试范围(w〔Pb(NO₃)₂〕为200~1000 mg/kg)内,Pb(NO₃)₂对蚯蚓体内3种抗氧化酶的活性均有显著性影响. 暴露于未经老化土壤1、14、21d时,蚯蚓体内SOD和CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而降低,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这2种抗氧化酶活性均降低了约40%. POD活性除第1、3天在高w〔Pb(NO₃)₂〕中显著变化外,其他暴露时间、暴露水平中均无显著性变化. 暴露于老化(28d)土壤1d后,蚯蚓体内SOD、POD、CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而升高,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这3种抗氧化酶活性分别升高了359%、147%和233%;然而,随着暴露时间的延长,3种抗氧化酶活性又呈显著降低趋势. 总体上,蚯蚓体内CAT和SOD活性变化趋势基本一致. 研究显示,土壤老化对铅毒性产生了影响,因此在进行毒性试验时应予以考虑.      

典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析

以我国典型的铅锌矿区——湖南水口山铅锌矿区及其周围地区为研究对象,分析自然土壤(A层和C层)样品中不同重金属(Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg)的污染特征和Pb同位素组成.结果表明,受铅锌选矿和冶炼活动的影响,研究区域A层土壤明显受到重金属的污染,尤其是在中心区域(水口山矿区),土壤中Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg含量最高达3966.88、 2086.25、 135.31、 185.63、 56.15、 16.434 mg/kg;受原生地质环境的影响,C层土壤重金属含量虽然变化很大,但基本反映土壤背景值.土壤中不同重金属的潜在生态危害大小顺序为Cd>Hg>Pb>Cu>Zn=Cr.中心区域多重金属综合潜在生态危害明显高于周围区域,其34%、 33%、 11%、 22%的采样点分别属于轻微、中等、强和很强生态危害,而周围区域属于轻微、中等、强和很强生态危害的采样点比例分别为68%、 16%、 10%、 6%.与C层Pb同位素相比(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb为1.168～1.246,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.014～2.130),由于人为Pb源的污染A层土壤中²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值(1.166～1.226)低而²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值(2.043～2.135)高.与铅锌选矿、冶炼废水和烟尘中Pb同位素比值对比表明,A层土壤铅污染主要来自于冶炼厂烟气粉尘的沉降.     

福建九龙江下游潮间带沉积物铅污染及同位素示踪

通过分析九龙江下游潮间带23个表层沉积物及周边地区典型端元组分的铅含量和铅同位素组成(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),以评估铅的空间分布,并采用铅同位素二元和三元混合模型探讨铅来源及各源的相对贡献率.结果表明,九龙江下游潮间带表层沉积物中铅含量范围为38.50~128.50mg/kg(平均80.60mg/kg),地质累积指数法、富集系数法和潜在生态危害指数法评价结果表明研究区沉积物中的铅为轻度~中等污染与轻度潜在生态危害.沉积物铅同位素组成中206Pb/207Pb和208Pb/206Pb的范围分别为1.1651~1.1924和1.9640~2.1071,大多数采样点处沉积物中的铅主要来源于九龙江上游铅锌矿和土壤母质,受汽车尾气的影响很小;九龙江河口上端沉积物Pb主要来源为铅锌矿、土壤母质和燃煤,相对贡献率范围分别为26.74%~56.61%、18.85%~19.91%和24.20%~58.53%;九龙江河口外端沉积物Pb主要来源有铅锌矿、土壤母质、燃煤和船舶油漆,相对贡献率分别为20.06%、13.75%、7.52%和58.67%;其余采样点处Pb主要来源为铅锌矿和土壤母质,相对贡献率范围分别为20.00%~95.62%和4.38%~80.00%.     

上海宝山区城市土壤铅污染来源的同位素判别

对上海市宝山区月浦公园和蕴川公路菜田采集的土壤柱样,进行了土壤粒度、铅(Pb)含量及其稳定同位素比值的垂向变化分析,以探讨土壤的铅污染特征及其来源.结果表明,菜田和公园土壤柱样中铅含量分别为17.2～34.8 mg.kg-1和17.5～36.5 mg.kg-1,菜田土壤207Pb/206Pb和208Pb/206Pb分别为0.827～0.849和2.082～2.101,公园土壤则为0.839～0.848和2.089～2.099.2个土壤柱样中铅含量及其富集因子(EF)、207Pb/206Pb和208Pb/206Pb比值都随深度增加而减小,菜田和公园表层土壤(表层10 cm)Pb的富集因子基本都大于1.5,指示了菜田和公园土壤表层较高含量的铅系人为活动外源输入所致.对比前人关于上海不同污染源铅稳定同位素比值的研究结果,菜田和公园表层土壤铅同位素特征介于长江河口潮间带沉积物和工业燃煤粉尘之间,且EF>1.5,样品更接近燃煤产物,说明宝山区表层土壤铅污染主要来自工矿企业燃煤所产生的粉尘.     

利用铅同位素方法量化不同端元源对南京土壤和长江下游悬浮物铅富集的影响

环境中铅污染及其地球化学行为关系到生态环境安全和人类健康.利用地球化学同位素方法研究长江下游典型地区土壤和河流悬浮物中铅富集特征和成因,量化不同端元源对铅富集的影响,对于环境科学发展以及铅污染治理具有重要促进意义.结果表明,南京城区表层土壤和长江下游悬浮物中的铅相对于当地背景土壤呈现出富集特征.土壤和悬浮物的铅同位素相对于自然端元具有较高的206Pb/207Pb和较低的208Pb/206Pb比值,为受到了人为铅输入影响的缘故.铅同位素地球化学端元识别模型估算表明,南京市区土壤中的铅有18%~56%(平均35%)来自人为端元源,而长江下游悬浮物样品中铅的人为端元源贡献率为22%~46%(平均32%).     

基于地衣植物监测法的我国西南高山地区大气铅污染研究

通过对我国西南(云南、四川)13个高山地区地衣植物—长松萝(Usnea longissima)中铅(Pb)含量及其稳定同位素组成(208Pb/206Pb和207Pb/206Pb)的测定与分析,并且与土壤Pb含量进行对比,探讨了该地区大气Pb污染及其来源特征.结果表明,各地区长松萝中Pb的含量范围为1.5~64.5mg/kg,在临近城市及有色金属产区含量较高,与土壤中Pb含量(7.6~113.9mg/kg)空间变化一致;不同采样区长松萝与土壤中Pb含量呈典型正相关关系(r=0.919, P<0.01),长松萝Pb含量反映了区域大气Pb污染程度差异.长松萝中208Pb/206Pb和207Pb/206Pb同位素比值范围分别为2.099~2.123和0.852~0.874.通过与主要潜在污染源Pb同位素对比分析,认为我国西南高山地区大气Pb污染主要源自该地区铅锌矿冶炼释放,并且还可能受到来自缅甸含铅汽油源的影响.     

浑蒲灌区土壤中多环芳烃的分布及生态响应

因污水灌溉、大气沉降和油井的直接输入可能导致浑蒲灌区土壤中的w(PAHs)升高. 沿灌渠走向选取了8个采样点和1个对照点,分析了不同深度的土壤中w(PAHs)和表层土壤中微生物PLFAs(磷脂脂肪酸)的组成. Spearman分析表明,除了芴和蒽,其他PAHs、2~6环PAHs和总PAHs的质量分数均与土壤深度呈显著负相关. 油井附近的旱田土壤中w(PAHs)较高〔Ⅰ-2U采样点为(645.77±204.21)μg/kg,Ⅰ-6U采样点为(660.39±208.83)μg/kg〕;浑蒲灌区土壤中的PAHs以低环数的菲〔(61.92±13.72) μg/kg〕、蒽〔(39.11±10.68) μg/kg〕和芴〔(31.12±8.14) μg/kg〕为主;由于淋洗作用,水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田. 相比对照点,浑蒲灌区土壤中微生物量降低,但微生物多样性增加. 通过对PLFAs的主成分和聚类分析,受油井影响的水田(Ⅰ-1P、Ⅰ-5P采样点)与旱田(Ⅰ-2U和Ⅰ-6U采样点)聚在一起,与对照点距离较远,说明油井附近水田和旱田的微生物结构与对照点存在显著差异,二者同时受到了油田的影响,相应的生态功能也会受到同样的影响. 尽管水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田,但其土壤微生物结构也明显受到了石油污染的影响,而且水田地下水健康风险增加,因此建议关注水田风险,并为水田和旱田制订不同的PAHs土壤基准值.      

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

海螺沟冰川退缩区中铬的分布、累积与来源

以青藏高原海螺沟冰川退缩区为研究对象,借助其长达160a的植被演替序列,探讨Cr的时空分布和累积循环特征,并解析其潜在来源。结果表明,退缩区C层土壤Cr含量为(155.17±32.68)mg/kg,显著高于O层(48.23±10.21)mg/kg(P<0.05)。随着植被的演替,O层土壤Cr含量随淋溶作用的增强而逐渐降低。在植被系统中,各演替阶段优势种对Cr均无显著富集特征(ω<1)。此外,土壤是冰川退缩区生态系统的主要Cr库(2269.90±234.57)mg/m²,而各样地O层土壤Cr储量约为植被的9~20倍。随着演替的进行,土壤有机质含量升高而植被的“归还作用”减弱,导致Oi、Oe层土壤Cr储量逐渐减小而Oa层和植物Cr储量逐渐增大。研究发现,“高循环强度-低吸收利用”为冰川退缩区生态系统中Cr的主要循环策略。根据主成分解析结果,贡嘎山土壤Cr以母质土壤风化来源为主(68.89%),而大气沉降对其影响并不显著。     

典型冰川退缩区铅的来源、累积及历史沉降——以青藏高原海螺沟冰川退缩区为例

为探究青藏高原东部陆地生态系统中铅的来源、累积分配过程及百年来大气铅的沉降状况，以贡嘎山海螺沟冰川退缩区为对象，利用冰川退缩区样地年龄可确定的优势，对160年来完整的植被演替序列进行了系统研究.采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了土壤和植物样品中的铅以及其他微量元素的含量，明确了铅在该地区生态系统中的含量和储量变化格局，并采用主成分分析（PCA）解析了土壤铅的潜在来源，评估了历史沉降铅的累积速率.结果表明，森林有机土壤是大气铅的重要汇集区域.大气沉降的铅主要累积于O层中，而C层土壤铅含量相对较低；植物地上部以树枝和树皮铅含量最高，树干铅含量最低.植被序列中不同树种的铅储量变化趋势和植被演替趋势成正相关.在植被生长期，铅储量因生物量增加而不断升高，而随着演替过程中植被的死亡而降低.整个演替系统铅的储量随冰川退缩时间显著增加，至1936年样地的云冷杉顶极群落达到最大值.PCA源解析表明有机土壤中57%左右的铅来自于人为来源铅的大气沉降过程，即外源污染的大气沉降是贡嘎山中铅的主要来源.进一步分析表明，中国西南地区和南亚地区（印度、孟加拉国等）是主要的污染潜在源区.在百年尺度上，大气来源沉降铅在冰川退缩区的平均累积速率为（8.87±3.55） mg/（m²·a）.此研究为探究铅在陆地生态系统中的来源、分配及累积，理解未来全球变化对铅的环境地球化学过程影响提供了经典范例与数据依据.     

福建省茶园土壤-茶叶的铅含量及铅同位素示踪

运用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了福建省内9个市县的茶园土壤和茶叶的铅含量及铅同位素组成,评价铅污染情况并解析铅来源。结果表明,茶园土壤和茶叶的铅含量分别为23.00±0.099~55.43±0.032 mg/kg和0.53±0.126~1.47±0.058 mg/kg,地质累积指数法表明茶园土壤基本为无污染,单项因子指数法表明茶叶均为安全等级。茶园土壤和茶叶铅同位素组成具有区域性,茶叶铅同位素组成相对于茶园土壤具有较低的206Pb/207Pb和206Pb/208Pb。结合铅含量相关性分析和铅同位素示踪分析,福建省茶叶铅主要来源于茶园土壤和大气。福建省茶叶铅同位素组成的同地相似性和异地差异性特征可为茶叶产地溯源和鉴别提供一定的科学依据和参考价值。     

基于液相31P核磁共振(NMR)技术的巢湖沉积物中有机磷形态研究

利用改进的沉积物有机磷提取方法和液相31P核磁共振(NMR)分析方法,研究了巢湖表层沉积物有机磷形态.结果表明:西部湖区表层沉积物总磷含量高于东部湖区,其平均含量分别为(1089.82±108.14) mg·kg-1和(497.80±51.59) mg·kg-1;东部湖区沉积物中有机磷百分含量(31.88％±2.41％)高于西部湖区(20.86％±1.65％);表层沉积物主要磷份组成包括膦酸盐(Phon-P)、正磷酸盐(Ortho-P)、磷酸单酯(Mono-P)、磷脂(Lipid-P)、DNA(DNA-P)、焦磷酸盐(Pyro-P);磷酸单酯为有机磷的主要组分,平均含量占总磷的22.12％±5.32％;磷酸单酯和DNA百分含量东部湖区大于西部湖区,磷酸单酯百分含量分别为25.99％±2.29％和16.30％±1.06％,DNA百分含量分别为5.61％±0.24％和3.85％±1.01％.31P核磁共振技术可以有效的应用于巢湖等富营养化湖泊沉积物磷形态分析;巢湖表层沉积物以无机磷为主,有机磷种类丰富,以磷酸单酯为主.     

贡嘎山地区地表水化学特征及水环境质量评价

在系统采集贡嘎山地表水样的基础上,综合运用描述性统计、Gibbs图和阴阳离子三角图,分析了贡嘎山地区地表水化学主离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)),)特征及其控制因素、重金属元素(Cu、Cd、Pb、Zn)和营养元素(N、P)的空间分布特征,并利用单因子评价法对贡嘎山地区地表水质进行评价.结果表明,贡嘎山地区总溶解固体(total dissolved solid,TDS)质量浓度均值为103.22 mg·L~(-1),为低矿化度水,全流域水化学类型以HCO_3-Ca型为主.全区水化学主离子主要来自碳酸盐岩风化,但大气降水对东部地区河流的化学离子来源具有重要影响.研究区地表水中重金属元素和营养元素的质量浓度总体较低,且东部明显高于西部.贡嘎山地区地表水水质总体优良,并呈现西部优质,东部良好的空间分布特征,该特征主要受自然因素控制,但东南坡的部分水体已受到人类影响.     

贵州煤中Pb浓度与同位素组成特征

燃煤型Pb已成为我国大气Pb最主要的人为来源,高精度Pb同位素是示踪燃煤Pb排放的强有力工具,但我国煤中Pb同位素的数据报道还较少。本文研究了贵州晚二叠纪不同矿区煤中的Pb浓度和Pb同位素比值。结果表明,样品Pb浓度为2.03~35.6mg/kg,几何均值5.4±3.3mg/kg,低于我国煤中Pb的平均值。煤中~(206)Pb/~(207)Pb为1.1959~1.2774,~(208)Pb/~(206)Pb为1.9500~2.0895,与U/Pb比、全硫、黄铁矿含量有显著相关性,说明煤中U含量和硫化物结合态Pb对Pb同位素组成的影响较大,偏放射性成因。比较分析了贵州省不同Pb来源的同位素组成,初步明确了大方、盘县、水城煤中的Pb主要来源于低温热液流体、玄武岩;毕节、安顺、桐梓煤中的Pb主要来源于陆源玄武岩、低温热液流体,少部分来自海相白云岩;六枝、瓮安煤中的Pb最主要来源于白云岩;晚二叠火山灰可能是兴仁煤的主要来源之一。本研究数据补充了贵州煤中Pb同位素数据的匮乏,并为利用Pb同位素示踪贵州地表环境Pb的来源奠定了基础。     

One century sedimentary record of lead and zinc pollution in Yangzong Lake, a highland lake in southwestern China

Reconstruction of trace metal pollution histories and sources may help us to regulate current pollutant discharge. This is especially important for the highland lakes in southwestern China, which are facing trace metals pollution. We present sedimentary records of 11 metals accumulated in Yangzong Lake since the 1870's, a highland lake in southwestern China. Pollution of lead and zinc (Pb and Zn) was differentiated based on principal component analysis, geochemical normalization, and lead isotope ratios. Nearly all the metals as well as grain size composition show generally constant values before the mid-1980's, denoting stable detrital input in the catchment. Fluctuations in the concentrations of the metals as well as grain size composition since the mid-1980's indicate an increase in soil erosion with strengthened human disturbance in the catchment. After geochemical normalization, Pb and Zn showed constant values before 1990 AD and then a gradual increase in parallel with the variations in ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb and ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ratios, indicating that Pb and Zn pollution occurred. Combining the data of ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb and ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ratios in the sediments of Yangzong Lake, leaded gasoline, Pb-Zn ore and coal, and consumption or production historical trends, we deduced that the enhanced Pb and Zn pollution in Yangzong Lake is caused primarily by ore mining and refining.     

玉米对铅胁迫的响应及体内铅化学形态研究

通过砂培试验,研究了铅(Pb)胁迫下不同品种玉米根、茎叶中Pb的化学形态变化,进一步探讨玉米耐Pb机制.结果表明,本试验中对Pb胁迫耐性最强的玉米品种为郑单958和隆平206,耐性最差的为联创5号.不同浓度Pb胁迫下玉米根、茎叶中Pb主要以无毒的醋酸提取态和盐酸提取态为主,比例高达60%~87%,这一比例根部略高于茎叶;而活性较强的乙醇提取态和水提取态Pb含量两者合计所占比例为6%~20%.100 mg·L-1Pb胁迫下隆平206茎叶中Pb的乙醇和水提取态合计值最低(0.52 mg·kg-1),其次是郑单958(0.93 mg·kg-1),最高的为联创5号(2.78 mg·kg-1);800 mg·L-1Pb胁迫下,郑单958茎叶中Pb的乙醇提取态和水提取态合计值最低,为2.41 mg·kg-1,因此郑单958耐Pb,可能与体内有毒形态Pb向无毒形态Pb的转换有关.