电化学方法检测海水中铁的研究进展

海水中的痕量铁作为限制海洋浮游植物初级生产力的关键因素之一,在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用.及时分析海水中铁的不同存在形态及其含量,对于进一步认识铁循环机制和有效预防海洋环境污染具有重要意义.电化学方法较其他分析方法在检测海水中痕量铁的含量,尤其是形态分析方面具有独特的优势.本文总结了运用电化学方法检测海水及其他自然水体中铁的分析方法,以期为发展准确、快速测定海水中痕量铁的形态及其含量的分析技术提供基础性参考.     

贵州草海湿地不同水深梯度下沉积物铁形态分布特征

为了研究水文条件对湿地沉积物中铁赋存形态分布的影响,采用Tessier五步连续提取法对贵州草海不同水深梯度下沉积物中铁各形态进行研究.结果表明,草海湿地沉积物中总铁含量在22.8—46.2 g·kg~(-1)之间,平均值为37.06 g·kg~(-1),随着水深升高整体呈下降趋势.草海湿地沉积物中,各形态铁含量大小为残渣态(RES-Fe:7.16—41.22 g·kg~(-1))有机结合态(OM-Fe:1.68—13.94 g·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(RED-Fe:2.29—6.96 g·kg~(-1))碳酸盐结合态(CARB-Fe:0.004—0.095 g·kg~(-1))可交换态(EXC-Fe:0.002—0.004 g·kg~(-1));各形态铁含量对水深变化响应不一致,RES-Fe、EXC-Fe和Tot-Fe含量随水深加深而减少,RED-Fe和OM-Fe含量随水深加深而增高,CARB-Fe含量无明显变化规律;水文条件影响铁形态组成,季节性积水的S1和S2样点铁含量较高,仅以RES-Fe为主,占总量的87%—91%,而积水较深且长期淹水的S3和S4铁含量较低,以OM-Fe和RES-Fe为主,二者之和占总量的81%—85%.湿地沉积物中铁含量及其形态组成分布会因为水深变化而不同,铁的生物有效性也会因此发生改变,抬升水位有利于提高铁的生物有效性.     

锑矿土壤中As和Sb的分布、形态及生物可利用性

采用微波消解-氢化物发生-原子荧光光谱法测定了晴隆锑矿区土壤中总砷和总锑,利用Tessier连续提取法分析土壤中不同形态砷和锑.结果表明,各采样点土壤As、Sb含量分别为17.98—127.85 mg·kg-1、171.93—601.59 mg·kg-1,远高于贵州省背景值;土壤中砷和锑的存在形态均以残渣态为主,其次是有机结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,可交换态很少;土壤中生物可利用态锑占总和0.33%—1.72%,其含量为0.60—3.91 mg·kg-1,而土壤中生物可利用态砷占总和0.09%—0.57%,其含量为0.15—0.48 mg·kg-1.     

贵州省务川汞矿区汞污染的初步研究

对贵州省务川汞矿区的大气、地表水和土壤中汞污染的调查表明,务川汞矿区大气汞浓度为7-40000 ng·m-3,超出正常大气汞浓度1-4个数量级.地表水总汞为43-2100 ng·l-1,远高于对照区(15-29 ng·l-1);活性汞、溶解态汞和颗粒态汞含量也显著高于对照区,颗粒态汞是地表水汞迁移的主要方式.土壤总汞含量为1.3-360 mg·kg-1,远高于对照区土壤总汞含量(O.22-0.39 mg·kg-1),土壤剖面汞含量的垂向递减反映了大气汞的沉降是土壤汞的重要来源之一;同一地点不同土地利用类型的土壤,一般为稻田总汞含量高于菜地和玉米地;土壤pH值和有机质影响着土壤中汞的迁移和富集.     

曹妃甸和黄骅港近岸海域表层水体中PAHs的分布、来源及风险评价

曹妃甸和黄骅港是河北省近海工业布局和港口分布较密集的区域,对其近岸海域海水水质进行监测具有重要意义。2014年9月采集研究区近岸海域表层海水,并利用GC-MS对其中16种优先控制PAHs进行测定。结果表明,曹妃甸和黄骅港近岸海域表层海水中∑PAHs含量分别为52.6~192.1 ng·L~(-1)和85.4~156 ng·L~(-1),平均含量分别为74.59 ng·L~(-1)和121.45 ng·L~(-1)。黄骅港近岸海域∑PAHs含量高于曹妃甸近岸海域的含量,但PAHs的种类没有差异。对比其他研究区域水体中PAHs的含量,本区域表层海水中PAHs的含量处于中等水平,属于轻污染。异构体比值结合该区域现状分析初步判断,研究区表层海水中PAHs来源于石油污染和煤、生物质等的燃烧。应用风险商值法(RQ)对研究区域表层海水中PAHs的生态风险进行评价,结果表明该海域存在低生态风险,需采取措施控制PAHs的污染。     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了黄河中下游16个沉积物样品中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,黄河沉积物中总磷的含量为83.79～132.35 μg·g~(-1),其中主要以无机磷的形式存在,而无机麟中以钙结合态磷为主.线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、BD-P,NaOH-P含量的总和与活性态Fe、BD-P,NH_4Cl-P含量的总和与活性态Fe、Al含量总和,均有一定的线性关系;沉积物中的总无机磷含量与沉积物的总有机质含量呈正相关关系.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱结合态磷、氧化还原敏感态磷、金属(水台)氧化物结合态磷3种赋存形态,黄河沉积物中潜在的生物有效性磷含量在9.02～37.20 μg·g~(-1)范围内,平均值为24.47 μg·g~(-1),平均占沉积物总磷的22.43%、占总无机磷的35.59%.     

酸雨淋溶对铬渣中Cr6+释放的影响

采用人工柱对3个不同年代的铬渣进行为期5年不同pH值(4.0,5.0,6.0)下的模拟酸雨淋溶实验,结果表明:淋溶前铬渣具有很强的腐蚀性,pH值达到12以上,总铬和Cr6 分别占铬渣的4.68%-4.86%和1.19%-1.73%;Cr6 溶出浓度在淋溶初期大,随着淋溶时间的增加,溶出浓度急剧下降,淋溶接近第二年雨量时,溶出浓度减小且趋于稳定.5年模拟酸雨淋溶后,Cr6 累积溶出范围在2138-4490mg,浸出液浓度稳定范围50-127mg·l-1,仍然远高于排放标准.铬渣淋溶后,残渣态和结晶铁锰氧化物结合态铬含量保持不变,水溶态、酸溶态和稳定铁锰氧化物结合态铬有不同程度减小.     

2014年春季东海大面积甲藻赤潮的生态特征

为准确掌握东海近岸海域赤潮发生情况,深入了解东海海域赤潮发生时和未发生时的生态环境条件,根据浙江省舟山海洋生态环境监测站对东海近岸海域常年的监测结果,选定从杭州湾外侧向南到温州南麂列岛的东海近岸海域为赤潮高发区,开展生态环境研究.2014 年4 月和5 月利用专业海洋调查船,按《海洋监测规范》对东海赤潮高发海域进行了二次综合海洋生态环境调查,结果发现调查海域氮、磷营养盐含量普遍较高,4 月研究海域无机氮均值为0.406 mg·L^-1,活性磷酸盐均值0.013 mg·L^-1;5 月无机氮均值0.244 mg·L^-1,活性磷酸盐均值0.004 mg·L^-1.大多数样品无机氮超一类海水水质标准,尤其是4 月91.7%的样品超-类海水标准,5 月也有35.7%样品超-类海水标准.硝酸盐氮是无机氮的主要存在形式.2014 年5 月调查期间发生了大面积的赤潮,赤潮原因种是东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）,细胞密度平均在107/L 以上.分析赤潮发生前后的水环境变化,5 月调查海域海水温度有较大上升,各海域水温均超过了20 ℃,海域平均温度从4 月的15.9 ℃上升到5 月的21.9 ℃.通过本次研究发现在营养盐浓度普遍较高的调查海域,水温上升是引发赤潮的关键因素.使用专业统计软件SPSS17 发现赤潮藻类的细胞密度与水温、化学需氧量和溶解氧存在着极显著的正相关（P〈0.01）,与活性磷酸盐、硝酸盐氮和无机氮存在着显著负相关（P〈0.05）.另外本次调查还发现,大面积东海原甲藻赤潮暴发后,活性磷酸盐被大量消耗.综合目前有关东海原甲藻赤潮期间对活性磷酸盐的吸收动力学研究,发现今后应进一步加强这方面的调查研究.     

九龙江和厦门西港近岸表层沉积物中汞的赋存形态及生态风险评价

测定了九龙江和厦门西港44个近岸表层沉积物中总汞含量及不同赋存形态汞的含量,分析了汞的分布特征、赋存形态、生物有效性和潜在生态风险.结果表明,表层沉积物中总汞平均含量(mg·kg-1)顺序为:九龙江北溪(0.174)九龙江河口(0.172)九龙江西溪(0.132)厦门西港(0.095),分别为福建省土壤元素背景值的2.15、2.12、1.63和1.17倍.九龙江北溪、西溪、河口和厦门西港表层沉积物中生物有效态汞比例分别为54.7%、32.5%、38.2%和39.4%.地质累积指数法、潜在生态风险指数法和次生相与原生相分布比值法评价结果表明,九龙江和厦门西港近岸表层沉积物中汞主要为轻度污染,存在中等—较高潜在生态风险.需对汞污染进行综合防治.     

Cd胁迫下芦苇体内氯化钠提取态镉及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性研究

芦苇(Phragmites australis)对污染水体重金属Cd具有极强的富集积累能力,能有效减少生长环境中的Cd含量。Cd被芦苇植株吸收后会转化为不同形态存在,其中与蛋白质结合的氯化钠提取态镉(SCd)是芦苇体内的主要形态。为研究不同Cd浓度环境中芦苇体内SCd含量及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)活性变化特征,采用5种浓度氯化镉溶液(0.5、1.0、2.0、3.0和5.0 mmol·L-1)对芦苇进行灌溉,然后测定不同生长时期的芦苇在镉胁迫下植株内SCd的积累量和γ-GCS活性的变化。结果显示:(1) Cd浓度增加时,芦苇植株根、茎、叶的SCd积累量呈现先增加后减少的趋势;(2)芦苇植株各部位不同时期镉积累量有所不同,成熟期时积累量达到最大。根部SCd的积累量为3 984.16 mg·kg-1,是茎部的7.33倍,叶部的4.83倍;(3)在镉溶液浓度小于3.0 mmol·L-1时,芦苇根茎叶中γ-GCS活性随灌溉浓度增加而增加;镉溶液浓度大于3.0 mmol·L-1时γ-GCS活性被抑制。     

红枫湖生物地球化学过程中Zn的赋存形态及季节性变化特征

通过对贵阳市红枫湖中溶解态锌、颗粒态锌及颗粒态锌中不同结合形态的研究,探讨了红枫湖生物地球化学过程中锌的主要赋存形态与季节性变化规律.结果发现,红枫湖总锌的质量浓度为0.72μg·L-1～13.04 μg·L-1,污染较轻.红枫湖南湖总锌全年均高于北湖,主要是位于南部的羊吕河输入所致.红枫湖水体中锌的主要赋存形式是溶解态锌(占总锌的70%);颗粒态中AEC(吸附态-可交换态-碳酸盐结合态)结合态锌是最主要的赋存形式(占颗粒态锌的72%).溶解态锌含量夏季低而冬季高,_主要是因为复季生物吸收与吸附、以及冬季沉积物孔隙水向上覆水体的释放.颗粒物中有机结合态锌的变化主要受湖泊藻类繁殖的影响.     

河流沉积物、土壤、桃叶中铜、铅、镉、锌的微分脉冲极谱溶出法直接同时测定

用悬汞电极微分脉冲极谱溶出法对河流沉积物、土壤、桃叶中铜、铅、镉、锌的分析进行了研究。试验了样品的消解方法和微分脉冲极谱溶出法测定的各种条件,样品经硝酸 盐酸消解后,过滤,滤液蒸近干,将滤液蒸干的残渣溶解于盐酸溶液,加入盐酸羟胺将三价铁还原至二价铁,直接同时测定4个元素,铜E_p=-0.13V、铅E_p=-0.42V、镉E_p=-0.63V、锌E_p=-1.03V(对Ag/AgCl电极),用标准加入法定证,所得的分析结果与原子吸收光谱法对照是一致的。     

武汉市葛店地区汞污染及其分布特征

对武汉市葛店地区的土壤、水体及沉积物进行了系统取样、测试.结果表明:该地区表层和底层土壤中汞的平均含量分别为0.314mg·kg-1和0.181mg·kg-1,分别是区域土壤汞背景值的6倍和3.6倍,初步分析原因为污灌、大气汞的干、湿沉降和使用含汞农药;水体汞含量平均值为1606.77ng·1-1,远远超过了国家地表水环境质量标准(GHZB1-1999)中的Ⅲ类水质标准(≤100ng·1-1),且水体汞含量随距化工厂距离的增加而递减,形态分析表明,水体汞大部分以粒子态和溶解态存在,活性汞只占很小一部分;沉积物样品中汞的含量范围为2.450-8.630mg·kg-1,平均值4.677mg·kg-1,污染程度随距化工厂距离的增加而递减.     

渔业养殖区水环境中汞的形态分布

为研究渔业养殖对水生生态环境中汞形态变化的影响,采用气相色谱-冷原子荧光法对浙江省舟山市六横岛海水样品中不同形态汞含量进行测定分析.结果表明,对于总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和颗粒态汞(PHg),养殖区上浮水体与对照区上浮水体之间无显著差异(P0.05).纵向分布看,底层水体PHg含量要显著高于中间层和表层(P0.05),主要是由于沉积物向上浮水体释放大量颗粒物,而颗粒物本身对汞的吸附能力很强.对于上浮水体甲基汞含量分布,总甲基汞(TMe Hg)主要以(PMe Hg)的形态存在,且TMe Hg和PMe Hg在颗粒物含量较高的养殖区的含量要高于在对照区.但是,底层水体中可被微生物利用的溶解态甲基汞(DMe Hg)含量在对照区(0.066±0.009 pmol·L-1)要显著高于养殖区(0.031±0.007 pmol·L-1)(P0.05),这可能是由于常年养殖活动致使沉积物中大量有机物积累,有机物与无机汞离子络合,减少了汞的生物有效性,从而抑制了甲基汞的生成.     

顶空平衡-双通道气相色谱法测定海水中溶解态甲烷和氧化亚氮

将顶空平衡法和双通道气相色谱仪相结合,通过优化设计和实验调试,自组装集成建立了可同时测定海水中溶解态甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的新型气相色谱系统及分析方法.实验表明,该系统对CH4和N2O的测定精密度分别优于0.8%和1.0%,准确度分别优于1.5%和1.2%,满足海水中溶解态CH4和N2O浓度监测需求.实际应用表明,本系统运行稳定,数据获取效率更高,运行成本更低.基于本方法,对2013年11月北黄海表层海水中溶解态CH4和N2O开展了观测研究,结果表明该海域表层海水中溶解态CH4和N2O均呈中部海域浓度较低且较均匀,近岸海域浓度较高且变化较剧烈的分布特征.     

东海近海沉积物自然粒度中镉和铅的赋存特性及潜在生态风险

根据2011年8月对长江口和杭州湾附近东海海域的调查,采用沉积物分级萃取及风险评价的方法,研究沉积物中镉和铅的地球化学特征、赋存形态、影响因素和潜在生态风险,揭示镉和铅各赋存形态的环境学特征和影响其存在形态的主要环境因子,以及不同形态特征条件下生态风险的差异,为今后进一步的生态风险评估与调控提供重要依据。结果表明,海水中不同站位间,Pb质量浓度差异较大,高值区出现在杭州湾和长江口,平均质量浓度为1.42μg·L-1;Cd质量浓度则变化不大,南部海域略高于北部,平均质量浓度为0.085μg·L-1。沉积物中Pb高质量分数区在外海泥质区G2(44.64 mg·kg-1),平均质量分数为32.29 mg·kg-1,与黏土、粉砂等细粒度呈显著正相关;Cd的高质量分数区在北部近岸镇海甬江河口附近E1(0.83mg·kg-1),平均质量分数为0.29 mg·kg-1,与粒度无明显的相关性。说明以大气沉降为重要来源的Pb易在细粒度的泥质区富集,Cd较易受人为输入的影响。形态分析表明,Cd和Pb的活性形态明显大于残渣态,且优势形态都是碳酸盐结合态。风险评价表明,富集因子的平均值EFPbEFCd2,Cd在各站位的富集因子差异较大,在长江口近岸A1(EF=3.59)和杭州湾近岸E1(EF=6.11)出现极大值。从形态角度评价,Cd在长江口和杭州湾的个别近岸站位有重污染,外海无污染;Pb在南部外海属中度污染,其他基本上属轻度污染。综合评价得出,Pb以大气沉降为主要输入途径,平均污染较为严重,整体上Pb污染的潜在风险程度较高;而个别近岸站位达到重度污染的Cd,受人为污染的影响较大。     

钛对聚合硫酸铁制备与性能的影响

研究了由FeSO4制备聚合硫酸铁过程中,钛对聚铁聚合态分布和稳定性的影响,并进一步考察了含钛聚合硫酸铁的絮凝性能.应用络合比色法对聚铁中不同水解形态聚铁的含量进行了分析测定,并通过沉淀实验考察了不同钛含量对聚铁稳定性的影响;随后,通过出水浊度、TOC、金属离子残余量和出水pH等指标测试,研究了钛对聚合硫酸铁混凝性能的影响.结果表明,较低的钛含量(<0.025)在一定程度上有利于中聚态聚铁的形成,提高了聚铁絮凝剂的混凝效率;反之,钛含量超过0.025时不仅聚铁的稳定性显著下降,而且处理后出水的钛残留增加,pH降低.     

渤海北部典型芳香烃类化合物污染状况及生态风险评价

为探究渤海北部海上油气区及周边近岸海域典型芳香烃类化合物污染状况,2015年5月现场采集了32个站位的海水样品,针对7种苯系物(BTEX)和17种多环芳烃(PAHs)进行测定,并采用商值法和毒性当量法对污染物开展单一和联合生态风险评估。结果显示,研究海域海水中7种苯系物总含量范围为65.1～222.6 ng·L~(-1),以甲苯含量最高,表层含量略低于底层,油气区平均含量低于周边近岸,受到陆源污染输入的影响特征明显。表层海水中ΣPAHs含量范围为98.9～356.0 ng·L~(-1),平均值为184.5 ng·L~(-1),以低环芳烃占优势,总体处于中等水平,比值法判定该海域PAHs可能主要来源于石油及其加工产品。该海域海水中苯并(a)芘的风险商RQ值大于0.1,表现出低度风险,其余3种处于可接受水平。4种芳香烃类化合物联合生态风险等级为低度风险,对生态系统具有潜在的不利影响,但不同区域仍存在一定差异性,海上石油开采与陆源输入是影响该海域个别区域生态风险较高的重要因素。     

厦门西海域典型站位二甲基硫化物的周日变化初探

采用顶空-固相微萃取-气相色谱分析,探讨了厦门西海域某典型站位表层海水中二甲基硫(DMS)、二甲基巯基丙酸(DMSP)以及二甲基亚砜(DMSO)含量的周日变化规律.结果表明,DMS、总DMSP(DMSPt)、颗粒态DMSP(DMSPp)、溶解态DMSP(DMSPd)均呈现出白天高、夜晚低的变化规律,与浮游生物昼夜活性的变化直接相关,DMSO则没有明显的变化规律.浮游植物优势种和浮游植物生物量明显影响DMS,DMSPt,DMSPp和DMSPd的浓度,未见其对DMSO的影响.DMS,DMSPt和DMSPd的浓度与叶绿素a的浓度有较好的相关性.突如其来的暴雨使表层海水中DMS和DMSP的浓度显著增加,亦未见其对DMSO影响.海水中的盐度和硝酸盐浓度与DMS,DMSP和DMSO浓度的周日变化均不相关.     

铜胁迫对农田土壤酶活性、细菌和古菌数量的影响

为了研究铜矿周边农田土壤中不同Cu含量对土壤酶活性、细菌和古菌基因拷贝数的影响,在铜矿周边农田土壤中采集了8个不同Cu含量的土壤,测定土壤的酶活性、细菌和古菌基因拷贝数,结果表明,土壤总Cu含量为28.30~1 019.27mg·kg~(-1),酸可提取态Cu含量为335~415.11 mg·kg~(-1),细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土3.10×10~(10)~1.84×10~(11)个之间,古茵16S rRNA基因拷贝数在每克干土737×10~8~6.82×10~9个之间。土壤总Cu和酸可提取态Cu含量对土壤脲酶活性影响较大,但对土壤脱氢酶和转化酶活性影响不显著。土壤细菌基因拷贝数均与总Cu含量、各形态Cu含量呈极显著的负相关关系,同样土壤古菌基因拷贝数与总Cu含量、各形态Cu含量也均呈极显著的负相关关系,说明Cu胁迫对土壤细菌和古菌活性具有较大的抑制作用。