Effect of sediment size on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments of Izmir Inner Bay

The effect of sediment size on metals bioleaching from bay sediments was investigated by using fine (< 45 μm), medium (45-300 μm), and coarse (300-2000 μm) size fractions of a sediment sample contaminated with Cr, Cu, Pb, and Zn. Chemical speciation of the metals in bulk and size fractions of sediment were studied before and after bioleaching. Microbial activity was provided with mixed cultures of Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillus ferrooxidans. The bioleaching process was carried out in flask experiments for 48 days, by using 5% (W/V) of solid concentration in suspension. Bioleaching was found to be efficient for the removal of selected heavy metals from every size fraction of sediments, where the experiments with the smaller particles resulted in the highest solubilization ratios. At the end of the experimental period, Cr, Cu, Pb and Zn were solubilized to the ratios of 68%, 88%, 72%, and 91% from the fine sediment, respectively. Higher removal efficiencies can be explained by the larger surface area provided by the smaller particles. The changes in the chemical forms of metals were determined and most of the metal releases were observed from the reducible and organic fractions independent from grain size. Higher concentrations were monitored in the residual fraction after bioleaching period, suggesting they are trapped in this fraction, and cannot be solubilized under natural conditions.     

基于改进LUR模型的区域土壤重金属空间分布预测

以江苏省常州市金坛区为例,借鉴传统LUR模型思路,考虑土壤重金属的源汇关系,加入土壤属性因子,构建LUR-S模型模拟预测了研究区土壤重金属含量空间分布,并与传统LUR模型及普通克里格插值模型结果进行对比,结果表明:(1)研究区土壤重金属含量受到以土地利用为主的源因子及反映重金属在土壤中赋存环境的汇因子的共同影响.就源影响因子而言,土壤Cu、Zn含量分别与2 000 m缓冲区内交通用地面积、2 000 m缓冲区内城市建设用地面积极显著相关(P0.01);就汇影响因子而言,土壤Cr、Cu、Zn含量与OM、Corg、TC、TN极显著相关(P0.01).(2)研究区土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn空间分布预测的LUR-S模型方程R2较传统LUR模型分别提高了0.041、0.406、0.102、0.501,精度检验R2较普通克里格插值模型分别提高了0.147 7、0.011 6、0.231 0、0.081,RMSE较普通克里格插值分别减少了2.413、0.631、1.112、2.138,表明考虑了源汇关系的LUR-S模型预测精度高于传统LUR模型和普通克里格插值模型;(3)LUR-S模型对污染较低、变异较小重金属空间分布预测的适用性较好,而对污染较高、变异较大重金属则较差.     

中国金矿开采区环境汞污染

汞是金矿区环境的特征污染物。金汞同源性导致金矿床一般汞含量偏高,且在以混汞法为代表的提金过程影响下,导致了中国金矿区严重的环境汞污染问题。本文介绍了中国金矿分布与开采及选冶概况,研究了导致金矿区环境汞污染的原因,分析了金矿石选冶过程中汞的释放,并综述了金矿开采所致矿区土壤、水体、大气、生物体中汞污染状况,最后讨论了金矿区汞污染环境管理与生态修复。     

洪泽湖沉积物中营养盐和重金属的垂向分布特征研究

为了揭示洪泽湖沉积物中营养盐和重金属的垂向分布特征,2008年6月采集了洪泽湖淮河入湖口附近、湖西和湖心3个柱状沉积物样品.通过测定分析其总氮、总磷、有机质和重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Al、Cr、Hg、Mn、As的垂向分布特征,揭示了营养盐演化规律及重金属污染历史.结果表明,淮河口附近沉积环境受淮河流域影响较大,营养盐中TN、TP、OM的含量分别为390.8～643.7、428.6～538.6、5 194.3～9 164.9 mg.kg-1,Zn、Cd、Al、Fe和Mn受人为影响较小,其余重金属人为影响较大.湖西区沉积环境受淮河及湖西周边城市影响,TN、TP、OM的含量为633.4～2 677.3、480.0～1 115.9、7 140.8～47 849.7 mg.kg-1,TN、OM和重金属污染程度从20世纪70年代末加剧,90年代以来有所改善,As和Cr受流域人类活动影响较大,其余重金属受人为影响较小.湖心来源主要为流域碎屑物质,TN、TP、OM的含量为904.7～1 585.4、526.3～750.1、10 635.6～19 020.6 mg.kg-1,营养盐和重金属相关性显著,垂向分布均相似,含量从底层至表层呈上升趋势.沉积柱中营养盐、重金属元素具有比较一致的污染特征,与洪泽湖流域发展阶段相吻合,洪泽湖沉积环境属于洪水冲刷型堆积模式(Turbidity Flood Model方式).     

湛江港表层沉积物重金属的分布及其潜在生态风险评价

测定了湛江港12个表层沉积物样品中重金属Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量,并与有机质含量进行双变量相关分析,同时应用Hakanson潜在生态风险指数法评价了沉积物重金属综合污染效应。结果表明:湛江港海域沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量范围分别为(9.5～27.2)×10-6、(24.4～68.1)×10-6、(15.7～115.2)×10-6、(未检出～0.202)×10-6和(0.026～0.167)×10-6,平均含量分别为17.6×10-6、36.9×10-6、67.0×10-6、0.065×10-6和0.091×10-6。除Pb与Hg之间,各种重金属元素之间均存在显著或极显著的相关关系。除Pb和Cd之外,各种重金属与有机质之间相关系数较高。Hakan-son潜在生态风险评价结果显示,湛江港表层沉积物重金属的潜在生态风险均较小,属轻微生态危害。5种重金属的潜在生态风险大小依次为:Hg>Pb>Cd>Cu>Zn。     

海河流域北部地区河流沉积物重金属的生态风险评价

以海河流域北部地区主要河流为研究对象,采用Hkanson潜在生态风险指数法,根据39个采样点评价了河流沉积物重金属的潜在生态风险程度.结果表明,以中国大陆沉积物重金属背景值作为参考值,研究区内除Pb含量接近背景值外,Cu、Zn、Cd和Cr含量均超出了背景参考值.基于单项重金属的潜在生态风险指数,研究区内采样点Cu、Pb、Zn和Cr的风险等级属于"轻微",Cd则有不同程度的污染,各重金属污染等级排列顺序为Cd>Pb>Cu>Cr>Zn.基于多种重金属的潜在风险指数,32个采样点属于"轻微"等级,5个采样点属于"中等"等级,2个采样点属于"很强"等级.风险较高的河流为北京汤河、大石河和保定拒马河,表明这些河流是需要加强控制的重点地区.     

上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn共5种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析,并利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤重金属的污染程度.结果表明:土壤样品Cu、Pb、Zn、Cr、Mn这5种重金属平均含量分别为27.80、28.86、99.36、87.72、556.97 mg.kg-1.表层土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,Mn、Cr呈正态分布,Cu、Pb、Zn呈对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示Cu、Pb、Zn、Cr符合线状模型,Mn符合指数模型.通过泛克里格插值得到城市样带表层土壤重金属含量空间分布图,发现Cu呈条带状,Cr、Mn呈岛状,Pb、Zn呈条带和岛状分布相结合的特点.土壤污染评价结果说明土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重.土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间呈显著相关,土壤重金属之间表现为复合污染.土壤重金属污染城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化与城市土壤重金属空间分布密切相关.     

骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒性的研究

采用分级提取的方法研究了施加骨炭对污染土壤重金属的固定效果,结果表明,土壤施加10 mg·kg^-1骨炭后水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb的浓度都显著下降;而加入骨炭后土壤有机结合态Pb的浓度显著上升,表明骨炭可以吸附、固定土壤中的Pb,改变Pb的化学形态,降低Pb的生物可利用性.加入骨炭后土壤中水溶态和交换态Cd的浓度都显著下降,残渣态Cd的浓度明显上升.骨炭处理对土壤中Cu化学形态的影响和Pb相似,表明骨炭可以吸附固定土壤中的Cu.骨炭处理对Zn也有一定的固定效果,降低了土壤中水溶态的Zn.采用植物彗星实验研究了施加骨炭对土壤基因毒性的影响,表明加入骨炭后减轻了污染土壤对洋葱根尖细胞的DNA的损伤,降低了土壤污染对植物的基因毒性.生物评价和化学评价的结果均表明骨炭是重金属污染土壤的有效修复剂,能有效降低污染土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性.     

长三角典型区土壤重金属有效态的协同区域化分析、空间相关分析与空间主成分分析

以昆山市为典型区,采集了126个表层土壤样品,通过多元统计学、地统计学与GIS技术相结合,采用基于协同区域化理论的因子克立格法探讨了长三角多个土壤重金属有效态的区域分异,并在剖析不同空间尺度有效态重金属的空间结构特征基础上,应用空间相关分析和空间主成分分析来揭示引起这种分布格局的成因和污染来源,结果表明,昆山土壤有效态重金属服从正态或对数正态分布,变异系数较大,有效态Cd污染最重.重金属有效态在空间上可划分为块金尺度、小空间尺度（15 km左右）和大空间尺度（40 km左右）,它可用3个尺度的实验（交叉）变异函数的协同区域化模型线性拟合.空间相关分析中,Cd和Zn在3个尺度中的相关性均极显著,且元素在小尺度和大尺度的相关性比块金尺度更强,大尺度的负相关特征较其它尺度明显.空间主成分分析表明,不同尺度的空间污染来源不同.重金属有效态第一、二主成分的空间分布格局结果表明重金属有效态含量与工业活动、污水灌溉和土壤性质密切相关.     

城市污染河道沉积物AVS与重金属生物毒性研究

采集珠江三角洲典型城市污染河道佛山水道表层沉积物和上覆水样品,测定了沉积物AVS,Eh,SEM_Pb,SEM_Cd,SEM_Cu,SEM_Zn,SEM_Ni,SEM_Cr,及上覆水Eh,DO.同步进行了底栖动物调查,结合调查结果分析了城市污染河道沉积物AVS与重金属生物毒性的关系.主要研究SEM-AVS判据在判断城市重污染河道重金属生物有效性方面的作用.所测AVS最大值为69.579 μmol/g,最小值为0.339 μmol/g,均值为20.283 μmol/g;各采样站位∑SEM₅（SEM_Pb,SEM_Cd,SEM_Cu,SEM_Zn,SEM_Ni之和）最大值为23.067 μmol/g,最小值为1.062 μmol/g;底栖动物种类和数量均较少,且基本为耐污种,优势种为水丝蚓.13个采样站位中,∑SEM₅-AVS<0的有9个,MDS分析结果显示：这9个站位中的7个底栖动物群落结构相似程度高.这表明重污染河道沉积物重金属的生物毒性与SEM-AVS的值关系密切,SEM-AVS判据在判断重污染区域重金属的生物毒性方面具有较大作用;同时说明重污染河流重金属生物毒性比较复杂,不能完全由SEM-AVS解释.