铜、砷在水稻－土壤体系中的迁移及其对水稻影响的研究

通过盆栽试验和现场布点试验，研究了铜、砷在水稻－土壤体系中迁移的规律。结果表明，该体系对铜、砷污染具有相当大的缓解作用；土壤中水溶性可交换态铜、砷含量很低；铜、砷主要累积在水稻根部；土壤中铜、砷相互有拮抗作用，确定土壤铜、砷临界值应考虑多因素综合作用。     

铜,砷在水稻—土壤体系中的迁移及其对水稻影响的研究

通过盆栽试验和现场布点试验，研究了铜、砷在水稻－土壤体系中迁移的规律。结果表明，该体系对铜、砷污染具有相当大的缓解作用；土壤中水溶性可产我换态铜、砷含量很低；铜、砷主要累积在水稻根部；土壤中铜、砷相互有拮抗作用，确定土壤铜、砷临临界值应考虑多因炭综合作用。     

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及其分配

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及分配比例对砷的环境行为与归趋具有重要影响。实验利用张士污灌区土壤负载低浓度砷,研究了厌氧微生物作用下砷的形态转化过程,并通过磷酸盐及盐酸提取土壤中的砷、铁和硫,探讨了砷在土壤中结合形态的变化及土壤矿物结构转化与砷环境行为的关联。实验结果表明,微生物作用下土壤负载的砷被迅速还原为As(III)并释放进入液相,培养24h后液相累积的As(T)量达到16.9μmol·L-1,其中As(III)占液相总砷含量的91%以上;48h后释放的砷被再次固持,液相残留的As(III)浓度仅为1.5μmol·L-1。尽管微生物还原作用造成土壤中铁氧化物的活化,但固相中磷酸盐提取态与盐酸提取态砷所占的比例分别从载砷量的45.3%和49.8%降低到22.0%与0.22%,而体系中硫酸盐还原产生的硫离子的量与砷的释放量保持负相关。可见微生物还原作用下砷发生了活化,释放和再固定的过程,土壤负载的砷从溶解态、吸附态及铁氧化物结合态逐渐被转化为更稳定的硫化物结合态。此研究对于预测土壤中砷的行为与归趋及污染土壤修复具有一定意义。     

污染土壤中铅、砷的生物可给性研究进展

土壤铅、砷污染已成为重要的环境问题,并可对人体健康造成严重危害。对食物链途径的有效控制使得从口部无意摄入的土壤铅、砷对人体,特别是对儿童铅、砷摄入总量的贡献率越来越大,甚至成为主要来源。土壤中铅、砷直接进入人体的消化系统并可被人体胃肠道溶解出的部分称为其生物可给性。有效、准确地判定土壤中铅、砷的生物可给性已经成为解决儿童铅、砷中毒的关键科学问题。因此,有关土壤中铅、砷的生物可给性及其在人体健康风险评价中的应用受到了越来越多的关注。文章综述了污染土壤中铅、砷生物可给性的研究方法及各方法的优缺点,并从土壤性质、模拟胃肠条件等方面分析了影响土壤中铅、砷生物可给性的主要因素和存在的问题,还进一步论述了土壤中铅、砷生物可给性在人体健康风险评价中的应用。最后,提出了今后该领域应重点加强土壤铅、砷生物可给性的标准参考物、模拟胃肠条件的优化以及土壤铅、砷生物可给性在人体健康风险评价中的应用等方面的研究。以期充分发挥铅、砷等环境污染物的生物可给性研究方法的潜力,更好地为控制土壤污染、保护人类健康服务。     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

重金属污染场地土壤风险筛选值关键影响因子研究——以砷为例

合理确定重金属土壤筛选值是污染场地风险识别和调查评估的基础,过松或过严的标准都会增加风险评估的不确定性,甚至可能会导致风险管控措施失效或修复资金浪费,确定重金属土壤筛选值的关键影响因子是合理确定重金属土壤筛选值的前提。选择工业污染场地中检出频率高、毒性大的砷作为研究对象,通过假设工商业用地下的暴露情景,根据《污染场地风险评估技术导则》(HJ25.3—2014)得到砷筛选值计算公式,利用基于蒙特卡罗模拟的Crystal Ball模型计算公式中各参数对结果的敏感性和贡献率来确定关键影响因子,通过调研国内外砷筛选值现状,从计算模型、毒性评估及关键影响因子等方面对引起各国砷筛选值差异的原因进行了分析探讨。结果表明:工商业用地下土壤砷筛选值取值为0.84～175.7 mg·kg~(-1),均值为21.4 mg·kg~(-1),95%的置信上限为24.19 mg·kg~(-1);风险可接受水平、每日土壤摄入量(IR)、暴露频率(EF)和暴露周期(ED)对砷筛选值的贡献率依次为41.3%、-27.3%、-16.3%和-12.7%,其余因子的贡献率均小于1%;关键影响因子按贡献率绝对值从大到小分别为风险可接受水平、每日土壤摄入量(IR)、暴露频率(EF)、暴露周期(ED)。计算模型和毒性评估存在差异是国内外土壤砷筛选值差异的基础原因,当计算模型和毒性评估差异不大时,关键影响因子才是决定性因素,其影响程度与模拟计算的结果一致。建议我国完善筛选值计算模型,对砷的毒性效应和符合我国暴露人群特征的关键影响因子展开深入研究。     

水稻不同生育期土壤砷形态分布特征及其生物有效性研究

采用田间原位试验和Tessier连续提取方法,在水稻（Oryza sativa L.）不同生育期研究了重金属复合污染高、中、低3个水平下的土壤砷的形态分布特征及其生物有效性。结果表明：在水稻不同生育期中,土壤各种形态的砷质量分数均表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤;土壤中砷在水稻整个生育期均以残留态为主,占90%以上,交换态砷所占比例最低,不到0.5%;不同形态砷之间大都显著正相关,但是两种有效性较高的砷形态（交换态和碳酸盐结合态）与有机态砷之间的相关性较差;土壤砷的生物有效性表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤,且随着水稻生育期的延长,土壤砷的生物有效性逐渐升高。     

乌达矿区煤火污染点土壤中砷的定量分析与评价

采集了矿区不同区域的72个土壤样品以及对照背景区的8个土壤样品,采用液相色谱-原子荧光联用技术测定了土壤中砷的含量,对乌达煤火污染点土壤中砷含量进行了定量分析,并对该区土壤砷污染程度进行了初步评价.结果表明,矿区土壤中砷含量范围为0.74—55.41 mg·kg~(-1),平均值12.59 mg·kg~(-1),约是该区土壤背景值(3.83 mg·kg-1)的3.29倍;不同采样点土壤中砷含量及土壤污染程度存在明显差异:烟点土壤污染点土壤非污染点土壤.乌达矿区土壤中存在砷污染,煤层自燃是该区土壤中砷污染的主要来源之一.     

冻融周期对棕壤性质及砷吸附解吸特性的影响

冻融是北方地区常见的自然现象,是作用于土壤的非生物应力,会对土壤中的矿物、电荷、有机物质的数量和种类以及有机物质的形态产生影响。本文以棕壤为试验材料,采用室内模拟培养的方法研究了不同冻融情况下土壤对砷吸附解吸特性的影响及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:朗格缪尔(Langmuir)方程可以很好地拟合各处理土壤对砷的吸附,当平衡液砷质量分数为15 mg·kg~(-1)时,土壤对砷的吸附趋于平衡状态,且未冻融土壤对砷的吸附能力明显大于冻融土壤,这与Langmuir方程中MBC的变化趋势一致。土壤中砷的解吸量随土壤吸附砷数量的增加而增加;与未冻融土壤相比,冻融土壤对砷的解吸率随冻融周期的增加而逐渐增大,说明冻融能够促进砷的解吸,增加土壤中砷的生态环境风险。冻融土壤砷的最大缓冲容量(MBC)与土壤p H、有机质、阳离子交换量和可变电荷量均具有显著或极显著的正相关关系,而冻融对土壤可变电荷量的影响可能是导致不同冻融条件下土壤砷吸附解吸差异的主要原因。探讨冻融对砷在土壤中的吸附解吸特性的影响,可为冻融区砷污染土壤的修复及生态环境风险评价提供数据参考和理论依据,具有重要的理论和现实意义。     

土壤和植物中总砷、无机砷及有机砷的测定方法

各种价态与形态的砷的毒性差异较大,毒性顺序为砷化氢>三价砷>五价砷>有机砷。虽然有机砷的毒性最小,然而在农药施用区似乎土壤中残存有机制约占总砷量的1/2或1/3。为了确切评价砷对环境的污染,对环境样品中有机砷、无机砷和总砷分别测定是非常必要的。本文介绍的方法是利用差减法即总砷减去无机砷获得有机砷,方法简便易行,回收率为82—92％,最低检出限0.1vg砷。曾利用所拟定的方法在长期施用有机砷的果树地区采集了近60个样品进行实测,取得了良好的社会效益和经济效益,对正确评价有机砷农药的环境污染提供了一定依据。     

平衡分配法在土壤环境质量基准推导中的相关问题研究

为了促进土壤环境质量标准的修订进程,势必要全面系统地开展土壤环境质量基准的研究工作。理论上,水、土之间是一个相互联系、互相依赖和关系密切的系统;同时,水生态毒理及其质量基准研究起步早,研究方法相对成熟。因此,从水质基准来推导土壤环境质量基准具有一定的科学依据与实践意义。本文首先从土-水系统中污染物分布的影响因素及其环境行为两方面简要阐述污染物在土-水系统中的分布规律;然后,扼要介绍了平衡分配(Eq P)理论及其在环境质量基准研究中的应用;之后,从Eq P方法的不确定性、毒理数据选用的争议性、Koc的局限性和分配系数的确定方法选择性等方面,探讨了平衡分配法在土壤环境质量基准研究中应用的瓶颈问题;最后,对此项研究进行了总结与展望。     

土壤环境污染化学与化学修复研究最新进展

概述了不同历史时期重点涉及的土壤污染物以及近年来出现的4大类新型污染物,论述了土壤环境中化学污染物的动态与归趋以及相关科学问题及今后的研究重点,介绍了在评价土壤环境中污染物(特别是有机污染物)生物有效性的方法体系方面取得的重要进展,分析了污染土壤化学修复各种方法的化学原理以及为降低成本而实施的工艺强化和技术创新方面的最新突破.     

土著细菌对江汉平原浅层含水层沉积物中砷迁移的影响

对江汉平原水文地质调查发现,该地区地下水砷含量已远超国家饮用水标准。以沉积物培养的土著细菌混合液为生物材料,以江汉平原高砷含水层沉积物为研究对象,在实验室内模拟地下水系统,研究厌氧环境条件下,不同生物量土著细菌和pH值对沉积物中砷迁移转化的影响,以及土著细菌活动下砷在不同沉积物中的迁移转化。结果表明,不同生物量菌悬液都能促进沉积物中As的释放,增加总As和As(III)的浓度,但150mL处理组,在研究后期,总As和As(III)的浓度呈现减缓趋势;在初始生物量一定的条件下,沉积物中As含量越高,细菌活动下总As相对释出量就越低,而且As(III)占所释出总As的比值就越高,但两个高砷含量沉积物组的差异较小;在初始pH值为5、7和9的培养条件下,细菌都能加速砷的迁移,但pH值为5的处理组(简称pH5处理组)最弱,在前8天,pH9处理组较pH7处理组的低,随后超过pH7处理组。研究表明,土著细菌悬液能加速As从沉积物中释出,并且释出的As以As(III)为主;在耐受的弱碱性环境条件下,细菌对砷的迁移和转化随环境的pH值增加而增强。     

Exposure to Inorganic Arsenic in Soil Increases Urinary Inorganic Arsenic Concentrations of Residents Living in Old Mining Areas

The short term human exposure studies conducted on populations exposed to high concentrations of inorganic arsenic in soil have been inconsistent in demonstrating a relationship between environmental concentrations and exposure measures. In Australia there are many areas with very high arsenic concentrations in residential soil most typically associated with gold mining activities in rural areas. This study aimed to investigate the relationship between environmental arsenic and urinary inorganic arsenic concentrations in a population living in a gold mining area (soil arsenic concentrations between 9 and 9900 mg kg(-1)), and a control population with low arsenic levels in soil (between 1 and 80 mg kg(-1)). Risk factors for increased urinary arsenic concentrations were also explored. There was a weak but significant relationship between soil arsenic concentrations and inorganic urinary arsenic concentration with a Spearman correlation coefficient of 0.39. When participants with greater than 100 mg kg(-1) arsenic in residential soil were selected, the coefficient increased to 0.64. The geometric mean urinary inorganic arsenic concentration for the exposed group was 1.64 microg L(-1) (相似文献   

内蒙古自治区河套平原砷中毒高发区作物中砷的检测及健康风险评价

为了研究地方性砷中毒高发区作物中砷含量及其对人体健康的威胁,在内蒙古自治区河套平原4个自然村采集了72个谷物蔬菜水果、81份人体尿样和8个自来水样品。用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析测定采集的样品中各形态砷及其含量;用ICP-MS分析测定消解后的作物样品中砷总量。结果表明,自来水中总砷含量均小于1.0μg·L-1。尿液样品中总砷含量为4.50～319μg·L-1(平均值为56.9μg·L-1),二甲基砷(DMA)是尿砷的主要形态(>70%)。作物中砷的主要形态有无机三价砷As(III)、无机五价砷As(V)和DMA。谷物和蔬菜水果中总砷含量的最大值分别为102和335μg·kg-1。成人和儿童最大日摄入砷量分别为232和205μg。通过分析采样地人体尿砷、作物砷和地方性砷中毒发病率的相关性得出,作物中砷的含量虽未明显超过国家标准,但对人体健康有明显的潜在威胁。政府改水后(饮用水由井水变为达标的自来水),人体的健康风险主要来自作物中的砷,而不是饮用水中的砷。     

成都东郊稻田水中砷形态的测定及分布特征

采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定了成都东郊4块稻田水中砷的形态.研究发现,该区域稻田表面水砷浓度平均值为3.15—7.9μg.L-1,土壤孔隙水为18.71—53.71μg.L-1,除4号稻田土壤孔隙水外,其余各稻田表面水及土壤孔隙水中砷浓度的平均值均未超出国家农田灌溉水质标准.垂直方向上,土壤孔隙水中各形态砷的浓度均比稻田表面水中的高,且都在水-土界面或接近界面处最大,然后依次向下呈递减趋势.水平方向上,各形态砷的浓度因所处稻田条件的不同而分布各异.各形态砷在所研究稻田水中的分布皆呈现出可溶态砷>颗粒态砷、三价砷>五价砷的特征.     

Using adsorption and sulphide precipitation as the principal removal mechanisms of arsenic from a constructed wetland – a critical review

This review has been undertaken to understand the role of various parameters such as redox potential, microbes, and organic matters on the fate and transport of arsenic in the constructed wetland. A conceptual diagram of arsenic fate and transport in the constructed wetland was developed. Role of various minerals which are produced due to microbial activities are described. The role of these minerals on arsenic adsorption is discussed. It was envisaged that iron sulphide would be the main adsorbent for arsenic in microbe-mediated adsorption process. Beside microbe-mediated arsenic adsorption, roles of various microbes, such as sulphate reducers and methane producers, on arsenic transformation are discussed. Role of various organic carbon sources and electron acceptors on the proliferation of the above mentioned microbes with respect to arsenic transformation was envisaged. Role of dissolved organic matters on arsenic transformation and transport was also discussed in details. To strengthen the review, laboratory studies and modelling of arsenic adsorption and transformation using the Visual Minteq were appended.     

Applying chemical sedimentation process in drinking water treatment plant to address the emergent arsenic spills in water sources

Arsenic (As) spills occurred more frequently and sometimes polluted water sources in recent years in China. It is as urgent need to develop emergency treatment technologies to address the arsenic threat for large-scale water treatment plants. In response, we developed a chemical sedimentation technology to remove arsenic contaminants for water treatment plants. Bench-scale experiments were conducted to investigate the efficiency of arsenic removal and the influencing factors of the chemical sedimentation treatment process. The influencing factors included the choice and dosage of coagulants, the valence of arsenic and pH value of solution. The As(V) contaminants can be almost completely removed by ferric or alum coagulants. The As(III) contaminants are more recalcitrant to chemical sedimentation, 75% for ferric coagulant and 40% for alum coagulant. The quantitative results of arsenic removal load by different ferric or alum coagulants were presented to help determine the parameters for arsenic treatment technology. The dominant mechanism for arsenic removal is static combination, or adsorption of negative arsenic species onto positive ferric hydroxide or alum hydroxide flocs. The efficiency of this treatment technology has also been demonstrated by a real production test in one water treatment plant with arsenic-rich source water and one emergency response. This technology was verified to be quick to set-up, easy to operate and highly efficient even for high concentration of arsenic.     

地方性砷中毒地区环境砷暴露健康风险研究进展

自然因素引起的环境高砷暴露及其健康效应,尤其是饮水型地方性砷中毒是砷污染健康风险评估的基础。总结地方性砷中毒在环境砷暴露的风险识别、暴露途径和暴露与健康效应关系研究中的作用基础上,指出了地方性砷中毒研究中仅强调了饮水污染,关注的暴露途径比较单一,因此,人体多途径联合砷暴露的健康风险评估过程存在较大的不确定性。我国是唯一存在饮水和燃煤2种自然环境高砷暴露的国家,是研究2种类型砷暴露异同的天然场地,然而目前环境高砷的暴露及其健康效应的研究均为独立研究,对燃煤型地方性砷中毒在呼吸链砷暴露风险评估中的作用重视不够。因此,通过开展两种环境砷暴露及其健康效应的综合比较研究,建立呼吸链暴露评估和暴露-健康效应模型,可以为人体多途径联合砷暴露的健康风险研究提供新的依据。     

不同价态无机砷对罗非鱼肝脏砷积累及GSH/GST解毒代谢的影响

低剂量中长期暴露下的氧化胁迫是砷对水生生物致毒的重要机制之一。本文通过对罗非鱼进行32 d的食物相砷暴露,测定不同时间点罗非鱼肝脏中谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性,揭示不同价态无机砷对罗非鱼肝脏中GSH/GST的影响机制。经三价砷(As(III))暴露后,砷含量在2 d内显著增加而在随后的30 d内无显著性差异; 0～2 d内GSH含量显著增加,后降低,13 d后GSH含量均低于空白组; 0～6 d GST活性均大于空白组,6～8 d GST活性降低,8 d后活性高于空白组,且32 d达到最大值。经五价砷(As(V))暴露后,罗非鱼肝脏中砷含量逐渐增加,在20 d时达到最大值而后无显著性差异; 0～2 d时GSH含量降低,随后逐渐增加,在16 d达到最大值,16 d后GSH含量均低于空白组; 0～8 d时GST被大量诱导合成,8～20 d时GST合成被抑制,20 d后活性增加,在32 d达到最大值。As(III)和As(V)对罗非鱼GSH/GST的不同影响与其在罗非鱼体内的积累量有关。As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GSH含量呈统计学正相关,而As(V)暴露无明显相关性。这是因为As(V)进入罗非鱼肝脏后会还原为As(III),进而GSH作为可提供巯基的还原剂而被大量消耗。另外,As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GST活性呈显著负相关,而As(V)暴露却呈现出很强的滞后性,这是由于进入生物体内的As(V)需转化为As(III)后,才可直接作用于酶系统。可见,不同形态砷对水生生物的致毒机制需进一步深入研究。