万山汞矿区稻田土壤甲基汞的分布特征及其影响因素分析

运用等温气相色谱冷原子荧光技术(GC-CVAFS)对贵州万山汞矿区主要河流范围内稻田土壤甲基汞(MeHg)等含量进行了测定,并从区域层面对土壤甲基汞(MeHg)的分布特征及影响因素进行了研究。结果表明:万山汞矿区稻田土壤MeHg和总汞(THg)含量范围分别为0.72~6.70ng/g和0.49~188.00μg/g,甲基化率范围为0.002%~0.470%;在水平空间分布上,6个检测区域的土壤MeHg含量均随着远离汞矿核心区而降低,但是不同区域之间的降低变化程度不尽相同。通过对稻田土壤SiO2、Al2O3、Fe2O3、TS、TP、TN、有机质、pH等土壤性质与土壤MeHg以及甲基化率进行相关性分析发现,MeHg与THg、TS、TP、TN、有机质存在显著的正相关关系,与SiO2表现出显著性负相关,表明土壤甲基汞不但和总汞含量有关,还受到土壤其它理化因子,尤其是一些营养因子所控制。     

汞矿区土壤汞的影响因素及修复技术进展

以贵州万山汞矿区为例,对汞矿开采冶炼活动所产生的土壤环境污染状况进行了介绍,并综述了影响土壤中汞迁移转化的基本因素,最后论述了最近几年汞污染土壤修复技术的研究成果,以及修复技术实施的建议。     

三峡库区支流河口沉积物重金属分布特征及风险评价

为了解三峡库区一级支流河口沉积物污染物分布特征,在重庆忠县汝溪河和长江交界处采集了河口、中游以及左右两个断面春、夏、秋、冬这4个季节的沉积物,采用ICP-MS测定了沉积物中Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属元素的含量,运用地累积指数法、单因子重金属潜在生态风险指数法和沉积物质量基准法对研究区的重金属含量进行污染和生态风险评价.结果表明,Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属平均含量分别为:45.24、46.46、406.1、20.885、12.49、7.02、0.253和11.042 mg·kg~(-1),8种重金属含量均表现为河口处高于中游及左右两个断面,季节分布显示春季沉积物中重金属含量高于夏、秋、冬季,相关性分析表明8种重金属具有一定的同源特征,存在共同的外源输入,地累积指数法评价结果显示支流汝溪河河口属于Cd的轻度污染,单因子重金属潜在生态风险指数法显示Cd属于中等生态风险等级,沉积物质量基准表明该支流在与干流交界处Ni可能对底栖生物产生毒性效应.整体而言,该支流河口处于低生态危害等级,未受到严重的重金属污染.     

三峡水库支流汝溪河河口水体汞的时空变化特征

为探究三峡水库水位调度过程中支流河口汞的变化特征,选取三峡库区腹心地带的典型支流汝溪河河口为研究区域,设置4个断面,分别于蓄水期(9～10月)、淹没期(11～12月)、退水期(2～3月)及落干期(5～6月)这4个时期分层采集水样,分析了水样中的总汞(THg)、颗粒态汞(PHg)、溶解态汞(DHg)、活性汞(RHg)、总甲基汞(TMeHg)及溶解态甲基汞(DMeHg).结果表明,汝溪河口区域THg和TMeHg的质量浓度与中国其它水库或天然水体相接近.不同深度水体中DHg和TMeHg的质量浓度存在显著性差别,其原因是水体中的DHg和TMeHg可能来源于沉积物的再悬浮.对比同时期不同断面各形态汞质量浓度的差别,发现蓄水期长江干流来水方向的不同将导致河口区域THg和PHg的质量浓度分布不均;退水期河口水体中的颗粒物会吸附并携带大量的PHg,导致水体中THg的质量浓度明显高于其它时期.水位较为稳定的淹没期和落干期TMeHg的质量浓度明显高于其它两个时期,表明稳定的水位可能更有利于水体中甲基汞的积累,而水体的剧烈扰动会明显降低水体中TMeHg的质量浓度.     

三峡库区消落带农业活动对土壤汞变化的影响

针对三峡库区消落带退水期农业生产是否会对库区环境带来不利影响的问题,以分布面积较大、农业活动较为频繁的重庆市开州区渠口镇消落带为研究区域,选择种植水稻、玉米、蔬菜和未农用的草地4类消落带地块为研究对象,调查了不同利用地块表层土壤汞(Hg)的变化特征.结果表明,研究区域内土壤THg、有效态Hg(Hg-wh)和甲基汞(MeHg)平均含量分别为25.80~68.74、0.44~0.88和0.08~0.85 ng·g-1.未耕作土地表层土壤THg、Hg-wh和MeHg含量均高于耕作土地表层土壤,说明耕作扰动能够加速土壤Hg的流失.未耕作土壤与耕作土地表层土壤MeHg含量随着落干时长的增加均呈现先升高后降低的趋势,峰值大约出现在落干后1~2个月内,约为淹水末期的4倍,之后逐渐降低至相对稳定的水平.MeHg占THg比例(%MeHg)也呈现类似规律,峰值出现在落干后1个月左右,降到稳定水平时与淹水末期含量无显著性差异(P0.05).土壤%MeHg与Hg-wh含量呈显著性正相关关系(r=0.642,P0.01),而与THg含量没有显著相关性(P0.05),说明消落带土壤Hg甲基化主要受生物可利用性Hg形态的影响.     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398,p0.015,n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674,p0.001,n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

不同长度秸秆还田对土壤汞甲基化与水稻植株甲基汞富集的影响

为降低秸秆还田引起稻田系统甲基汞(MeHg)升高的风险,采用盆栽试验,研究了添加不同长度水稻秸秆(5 cm、2 cm、粉末)条件下,在水稻整个生长期内土壤汞的甲基化以及水稻植株各组织中MeHg的含量变化特征.结果表明,添加秸秆能显著促进稻田土壤汞的甲基化,并能提升稻米MeHg的富集.不同长度秸秆对土壤MeHg净增长的影响时间不同,较长秸秆能长时间内对土壤汞的甲基化产生促进作用,在水稻生长后期土壤MeHg含量持续偏高,致使晚熟期稻米中MeHg质量浓度偏高;粉碎的秸秆在土壤中能快速降解,尽管在短时间内能引起土壤MeHg含量升高,但在水稻生长后期土壤MeHg含量明显下降,完熟期稻米中MeHg含量也远低于其他两种处理方式.因此,秸秆进行粉碎处理后再还田有利于降低稻米的MeHg富集风险.     

碘化活性炭吸附和预富集水体汞的方法

化学处理活性炭对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。通过一系列测试获得了碘化和氯化活性炭预富集水体汞的优化方案。对实验室配制汞标准样品的测试表明,碘化和氯化活性炭对汞具有良好的吸附特性,而采样管的内径、活性炭的填充量以及过滤流速均影响活性炭预富集水体汞的效率。采用600mg的碘化活性炭采样管(内径:0.35cm),在水体过滤流速为10r/min(7mL/min)~25r/min(17mL/min)的条件下,碘化活性炭对水体汞的吸附效率可达到95%以上。增加流速和采样管内径以及减少活性炭填充量均会降低活性炭对水体汞的吸附效率。同时进一步测试了碘化活性炭对高汞(万山汞矿区渗滤水,含量范围:37.68~321.57ng/L)和低汞(贵阳市降水,含量范围:2.76~9.98ng/L)等天然水体汞的预富集效率,其预富集效率的平均值分别为96.74%(n=8)和96.09%(n=8)。该研究为采用化学处理活性炭技术预富集天然水体汞以及开展水体汞同位素测试提供了一种全新方法。