HPLC-ICP-MS在植物有机硒形态分析中的应用现状

植物是人们摄取硒的主要来源,富硒植物中富含可开发利用的有机硒,我国湖北恩施高硒地区富硒植物资源丰富亟待开发利用。植物中硒的形态分析是研究开发富硒植物资源的基础,而高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)是目前硒形态分析使用最为广泛的技术,它在样品的前处理、分析灵敏度、准确性等方面均具有优势,可以实现富硒植物中含硒生物大分子、硒形态以及与氨基酸结合位点及机理的分析。因此作者综述了植物样品的预处理过程,介绍了HPLC-ICP-MS联用技术在测定植物硒形态及其应用方面的研究成果,为我国富硒植物、富硒产品中硒形态的分析测定、开发富硒植物资源提供指导。     

Biosorption mechanisms involved in immobilization of soil Pb by Bacillus subtilis DBM in a multimetal-contaminated soil

Mechanisms of soil Pb immobilization by Bacillus subtilis DBM, a bacterial strain isolated from a heavy-metal-contaminated soil, were investigated. Adsorption and desorption experiments with living bacterial cells as well as dead cells revealed that both extracellular adsorption and intracellular accumulation were involved in the Pb2＋removal from the liquid phase. Of the sequestered Pb（II）, 8.5% was held by physical entrapment within the cell wall, 43.3% was held by ion-exchange, 9.7% was complexed with cell surface functional groups or precipitated on the cell surface, and 38.5% was intracellularly accumulated.Complexation of Pb2＋with carboxyl, hydroxyl, carbonyl, amido, and phosphate groups was demonstrated by Fourier transform infrared spectroscopic analysis. Precipitates of Pb5（PO4）3OH, Pb5（PO4）3Cl and Pb10（PO4）6（OH）2that formed on the cell surface during the biosorption process were identified by X-ray diffraction analysis. Transmission electron microscopy–energy dispersive spectroscopic analysis confirmed the presence of the Pb（II）precipitates and that Pb（II） could be sequestered both extracellularly and intracellularly.Incubation with B. subtilis DBM significantly decreased the amount of the weak-acid-soluble Pb fraction in a heavy-metal-contaminated soil, resulting in a reduction in Pb bioavailability, but increased the amount of its organic-matter-bound fraction by 71%. The ability of B.subtilis DBM to reduce the bioavailability of soil Pb makes it potentially useful for bacteria-assisted phytostabilization of multi-heavy-metal-contaminated soil.     

广州城市污泥中重金属形态特征及其生态风险评价

分析了广州市4个不同来源的城市污水处理污泥中重金属含量,考察了污泥样品中重金属形态分布和生物可利用性,并分别利用风险评价指数(RAC)和固废重金属毒性浸出方法评价了污泥中重金属生态危害风险和浸出毒性风险.结果表明,污泥样品中Cu、Cr、Pb和Zn含量较高,不同来源污水处理污泥中重金属含量差别较大.污泥样品中重金属绝大部分以非稳定态存在,酸性污泥中可迁移的酸溶态重金属比例较高.由单一萃取结果,1 mol·L-1NaOAc溶液(pH 5.0)和0.02 mol·L-1EDTA+0.5 mol·L-1NH4OAc溶液(pH 4.6)分别对酸性和碱性污泥中生物可利用态重金属具有较好的萃取能力.污泥酸性越强,其中生物可利用态重金属比例越大.污泥中重金属的迁移能力使其处于高生态危害风险程度;重金属的生物可利用性使酸性污泥大多处于极高危害风险程度,而使碱性污泥大多处于中等危害风险水平.除城市污水处理污泥外,污泥样品中重金属具有高的浸出毒性风险,萃取重金属生物可利用态后,污泥仍具有高浸出毒性风险,但由于浸出毒性风险降低使部分污泥可进行填埋处置.     

广东某铀废石堆周边土壤中铀污染特征及其环境有效性

铀（U）矿冶过程中产生了大量铀废石。通常认为其放射性核素含量低,大多沿山谷露天自然堆放,一般不对堆场做防渗漏处置,对铀废石可能产生的潜在环境影响尚未引起重视。以广东某花岗岩型铀矿山的一个废石堆周边土壤为研究对象,在废石堆上、下游方向分别采集了2条（即BP1和BP2,视作背景土壤,距离废石堆的距离分别为10和20 m）和3条土壤剖面（即WP1、WP2和WP3,视作潜在U污染土壤,距离废石堆的距离分别为50、100和180 m）。通过对剖面间U分布特征的对比,定量估算了受污染土壤中外源U的输入通量;结合逐级化学提取技术,分析了U在土壤剖面的赋存形态及其环境有效性。结果表明：1）铀废石堆对周边土壤产生了显著的放射性污染,废石堆下游方向由近及远的3条U污染剖面（WP1、WP2和WP3）中U平均质量分数比背景剖面分别富集了634.6、10和3.7倍,其外源U的平均输入通量分别为4840.36、86.72和20.46μg·g-1。距污染源（废石堆）愈近,土壤中外源U的输入通量愈大;2）在近源区,大量的外源U优先在土壤表层聚集,随着远离污染源,逐渐转变为优先在剖面的深部淀积;3）与U 污染剖面相比,背景剖面（BP2）的惰性态 U（晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态+残渣态）所占比例最大,活性态 U（可交换态（包括水溶态）+碳酸盐结合态）所占比例最小,说明U污染土壤的外源U输入更倾向于对活性态U的贡献,这是对植物影响最直接的部分。另外,距污染源由近及远,U污染土壤中活性态U所占比例增大,潜在活性态U（有机质结合态+无定形铁锰氧化物/氢氧化物结合态）所占比例降低;4）3条U污染剖面中,平均90%以上的U（活性态和潜在活性态）对生态系统构成了威胁。因此,铀废石堆对周边环境产生的风险应得到充分重视。本研究为开展铀矿冶地域的放射性环境影响评价和土壤修复提供了有益的参考。     

植物内重金属的赋存形态及分布特征分析方法研究进展

植物内重金属分析不仅有助于阐述重金属迁移转化规律,揭示植物修复机理,也是监测评价大气、水及土壤环境重金属污染状况的重要依据。研究针对植物样品中重金属赋存形态及分布特征的分析方法进行综述,分别介绍了其原理、优缺点及应用。提出制定统一高效的分析检测方法,深化植物内重金属的赋存形态及分布特征与环境相关性的研究以及建立数据共享平台是植物样品重金属信息分析方法的未来发展方向。     

南京市农用地土壤中重金属形态特征分析

以南京市农用地土壤为研究对象,采用顺序提取的方法对Cu、Zn、Pb、Cd做化学形态分析,了解不同元素各形态下空间赋存的含量与占比。结果表明,在农用地土壤中,上述4种金属元素所赋存的化学形态活泼性顺序为CdPbCuZn,其中Cd主要为醋酸提取态,Pb主要为可还原态,各占总量的40%以上,具有较高的生物有效性和潜在危害性;Cu与Zn主要为残渣态,占总量的60%左右,生物可利用性较低。由因子分析法可知,土壤p H值越大,Zn与Cd就越趋于向稳定的化学形态转化,土壤有机质含量越高,对Cu与Pb的络合能力就越强,可以降低其环境危害性。     

丹江口水库表层沉积物不同形态氮的赋存特征及其生物有效性

为了揭示丹江口水库沉积物氮空间分布特征及其生物有效性,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中可交换态氮(Exchangeable nitrogen,EN)、酸解态氮(Acid hydrolysable nitrogen,HN)及残渣态氮(Residue nitrogen,RN)的赋存特征,同时结合生物可利用态氮的含量,探讨了各形态氮对生物可利用态氮的贡献。结果表明,丹江口水库沉积物中总氮(Total nitrogen,TN)在425~5796 mg/kg之间,平均为1 319.32 mg/kg,其中EN、HN和RN的平均值相对比例为2.15∶1.95∶1,且各形态氮含量的空间分布呈入库河流大于库区开阔区域的特征,尤其在丹江、老灌河以及犟河-堵河入库口的含量较大。潜在矿化氮(Potential mineralized nitrogen,PMN)含量在40.20~1 468.95 mg/kg之间,平均为275.06 mg/kg,其中EN对丹江口水库沉积物PMN的贡献较大,比例在19.85%~90.80%之间,平均为63.47%。各形态氮在不同的水环境条件下发生迁移转化,保持着水-沉积物界面氮的动态平衡。     

Geochemical distribution,bioavailability and potential toxicity of some trace metals in a complex micro-tidal estuary,Southwest India

The spatial and temporal variations of some trace metals in the surface sediments of Cochin Estuary were analyzed along with their geochemical associations to identify the possible sources, bioavailability and the health risks posed by them. The dominance of kaolinite and suggested that clay minerals distribution is influenced by sediment sorting. Total metal analysis revealed enrichment for Cd, Pb and Zn due to anthropogenic activities. The speciation analysis established that notwithstanding the large availability, carbonate as well as organic and sulfides bound fractions showed negligible associations with most of the metals. Hydrous Fe–Mn oxides appeared to play a major role in controlling the fate and transport of these metals in the sediments of Cochin Estuary. Lower contribution of the residual fractions for Cd (21%–26%), Pb (<60%) and Zn (24%–42%) indicated an obvious increase of other geochemical fractions. Risk assessment analysis revealed that regardless of total concentration, none of the analyzed metals were at safe levels in the estuary as appreciable percentages were found to be associated with mobile geochemical forms. The speciation study conspicuously established that the metals originating from non-geogenic sources are largely associated with the labile fractions and hence are more detrimental to the aquatic biota.     

镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力

针对土壤重金属-持久性有机物复合污染日益严重的现象,本研究以镉(Cd)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氯代二苯并呋喃(OCDF)为典型的重金属和持久性有机污染物,选取紫茉莉为修复植物,通过温室盆栽实验研究Cd-OCDF复合污染土壤中植物的耐性以及有机物对植物提取土壤中Cd能力的影响.结果表明种植3个月期间,紫茉莉在Cd浓度≤200 mg·kg-1的复合污染土壤中具有较强的耐性,株高和生物量降低有限;与Cd单一污染相比,OCDF对紫茉莉株高、根部生物量无显著影响,Cd浓度200 mg·kg-1,OCDF浓度500μg·kg-1时,OCDF存在使紫茉莉地上生物量降低22.19%,其它处理组,OCDF对紫茉莉地上生物量无显著抑制作用,反而某些处理组增加紫茉莉地上生物量.Cd-OCDF复合污染效应与Cd单一污染相比,Cd浓度为200 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,紫茉莉根部Cd积累量降低了34.44%,Cd浓度为400 mg·kg-1,OCDF浓度为100μg·kg-1时,根部和叶部Cd积累量分别降低了7.93%和18.09%;其它处理组,OCDF不同程度地提高了紫茉莉根、茎、叶提取和积累土壤中Cd的能力.可见,用紫茉莉修复高浓度Cd-OCDF复合污染土壤中的Cd具有实践上的可行性.     

三峡库区(重庆-宜昌段)沉积物中钒的污染特征及生态风险评价

为全面了解三峡库区(重庆—宜昌段)干支流沉积物中钒的含量水平、空间分布、赋存形态、污染程度,在三峡库区采集水体沉积物样品67个,测定了沉积物中钒的含量及其化学赋存形态,并采用地积累指数法和潜在生态危害指数法进行分析和评价.结果表明:1三峡库区研究区范围内沉积物中钒的含量范围为89.4~175.2 mg·kg-1,平均值为123.7 mg·kg-1,略高于长江沉积物背景值;2库区沉积物中钒的空间分布特征主要呈现库区干流含量大于支流,干流下游沉积物中钒含量高于上游;3沉积物中钒含量的极值点出现在较发达县(区)附近,考虑其来源可能是人为源汇入;4库区沉积物中钒的赋存形态主要以残渣态为主,所占质量分数为80%~89%,并与总量呈现显著正相关关系;5沉积物中钒污染程度较小,潜在环境危害影响较弱.