地下水污染识别与溯源指示因子研究进展

地下水污染识别与溯源是开展地下水环境保护的重要基础.由于地下水系统的隐蔽性、复杂性以及污染物的多样性和多源性,使得地下水污染识别与溯源研究面临挑战.如何快速判断地下水是否受到污染以及准确识别污染来源是地下水污染识别与溯源研究的关键.通过调研国内外相关研究,梳理地下水污染识别与溯源指示因子,探讨了这些指示因子的研究现状及适用条件,发现稳定同位素是污染溯源中最常用的工具,卤化物作为常规水化学指标的代表,适用于污水影响等部分特定场景,新污染物、人为来源稀土元素等的检出是地下水受到人为污染的直接证据.由于地下水污染来源的复杂性,多指示因子与多技术手段联合使用对于准确识别污染过程与来源尤为重要,是未来研究的重点.      

大叶女贞叶面结构对滞留颗粒物粒径的影响

为分析叶面微结构对滞留颗粒物粒径的影响,以分布较广的常绿植物——大叶女贞为研究对象,用激光粒度分析仪(湿法)测定叶面尘的粒径分布,用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察叶面微结构;并用图像处理软件(图像法)分析叶面颗粒物的粒径特征,探讨不同测定方法对叶面颗粒物粒径分布的可能影响.结果表明,大叶女贞叶面滞留颗粒物粒径呈双峰分布,湿法测定的颗粒物粒径范围为0.4～ 52.6μm,粒径峰值为18.9 μm、36.2 μm,粒径均值为8.8 μm;图像法测定的颗粒物粒径范围为0.4～27.8 μm,粒径峰值为17.5μm、27.8μm,粒径均值为7.2μm.叶表面分布有大量的突起和凹陷,凹陷直径介于0.6～ 30 μm,直径小于2.5μm和10 μm的凹陷约占到总量的50％和80％.可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)主要滞留在叶表的凹陷结构中,有少量粒径大于10 μm的颗粒物滞留在突起之上.PM2.5和PM10的体积分数仅占滞尘总量的17.9％和50.4％(湿法)、16.8％和45.9％(图像法),但数量多于大粒径颗粒物,这与小粒径的颗粒在个数上占优势、但大粒径的颗粒则对叶面滞留颗粒物的质量(或体积)贡献较大有关.叶背面颗粒物附着密度较正面小,PM2.5等颗粒物多分布在气孔周围,有少量颗粒物沉积在气孔上,从而堵塞气孔.     

植物叶面滞留颗粒物的数量和质量特征及方法比较

为定量认识并寻找可能方法来弥补或修正目前常用的水洗-滤膜法测定植物叶面滞尘能力的不足,更加直观和准确地反映叶面滞尘能力,选择北京市相对清洁的北京植物园和污染严重的国贸桥2个地点,利用环境扫描电镜测定了大叶黄杨(Euonymus japonicas)、国槐(Sophora japonica)、毛白杨(Populus tomentosa)、银杏(Ginkgo biloba)和紫叶李(Prunus cerasifera)5个树种的上、下叶表面滞留的颗粒物(PM)数量和粒径组成,计算出单位植物叶面积滞尘量,并与水洗-滤膜法进行比较。结果表明:植物叶面滞留的颗粒物数量以PM<10(粒径<10μm的颗粒物)为主,占总数的90%以上;污染严重的国贸桥叶表滞留的PM<2.5数量高于相对清洁的北京植物园;采用颗粒物计数法与水洗-滤膜法测定得到的叶面滞尘量之间存在显著线性关系,但两者数值相差很大。有必要进行严格的控制实验来确定导致差异的主要原因与机制,并藉此提出水洗-滤膜法的修正技术或发展多种方法的联合运用技术。     

红螺菌R-04吸附多种重金属的研究

研究了红螺菌R-04对重金属Cu^2 、Ni^2 和Cr^6 的吸附行为。实验表明，菌体分别在含10—50mg／L Cu^2 、Ni^2 和Cr^6 的培养液中培养96h，最高吸附率分别为98．9％、90％和84％；且菌体对Cr^6 的还原率均达99％以上。另外．观察到50mg／L Cu^2 的培养液，菌液褪色；而在Ni^2 和Cr^6 中没有出现这种现象。最后，探讨了共存离子对吸附的影响。3种金属离子两两组合、三者共存对菌体吸附Cu^2 和Cr^6 的影响不大，对Ni^2 的影响较大。     

城市植物叶面尘粒径和几种重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布特征

为研究城市植物叶面尘粒径及重金属元素(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni)的分布规律和污染特征,以西安市不同功能区大叶女贞(Ligus-trum lucidum)和小叶女贞(Ligustrum quihoui)叶面尘为研究对象,用激光粒度分析仪测定叶面尘的粒径分布,用原子吸收分光光度计测定叶面尘重金属质量比,并探讨了叶面尘重金属的可能来源。结果表明,大叶女贞和小叶女贞叶面尘粒径小于50μm。前者叶面尘粒径累积曲线呈双峰分布,平均粒径和粒径峰值从大到小为相对清洁区、工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区;后者呈单峰分布,平均粒径和粒径峰值由大到小为工业区、居住文教区、交通枢纽区、商业区和相对清洁区。不同功能区叶面尘中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni有明显的富集,其质量比分别为(325.5±72.6)mg/kg、(3 965.6±1 112.9)mg/kg、(349.2±149.3)mg/kg、(35.3±6.8)mg/kg、(1 182.0±355.1)mg/kg、(324.1±129.5)mg/kg,为陕西省土壤背景值的7.9～20.8、29.7～77.9、2.6～11.1、262.8～489.4、26.4～71.8和6.9～18.9倍。不同功能区2物种叶面尘各重金属质量比差异显著(p<0.001),物种间差异不显著(p>0.05)。叶面尘中Zn、Pb、Ni、Cr的质量比以工业区最高,Cu、Cd以交通枢纽区最高,其次为商业区,居住文教区和相对清洁区负荷最低。研究认为,叶面降尘中的重金属可能来自外源输入。     

红螺菌R-04吸附多种重金属的研究

研究了红螺菌R 0 4对重金属Cu2 + 、Ni2 + 和Cr6+ 的吸附行为。实验表明 ,菌体分别在含 1 0～ 5 0mg/LCu2 + 、Ni2 + 和Cr6+ 的培养液中培养 96h ,最高吸附率分别为 98 9%、90 %和 84 % ;且菌体对Cr6+ 的还原率均达 99%以上。另外 ,观察到 5 0mg/LCu2 + 的培养液 ,菌液褪色 ;而在Ni2 + 和Cr6+ 中没有出现这种现象。最后 ,探讨了共存离子对吸附的影响 ,3种金属离子两两组合、三者共存对菌体吸附Cu2 + 和Cr6+ 的影响不大 ,对Ni2 + 的影响较大     

重金属复合污染土壤稳定化基体材料筛选

我国土壤重金属复合污染现状十分严峻,严重威胁到饮水安全、粮食安全和人居环境安全.稳定化是土壤重金属污染治理中应用最广的风险管控技术,但由于不同类型重金属之间稳定化机制不同,同一类型重金属之间存在竞争吸附,其针对多金属复合污染土壤的适用性值得商榷.材料研发是稳定化技术的核心,本文探究了典型基体材料（炭基材料、硅基材料、磷基材料、粘土矿物、石灰类材料、铁基材料、镁基材料）针对多阴离子复合、多阳离子复合和阴阳离子复合污染土壤稳定化的适用性.结果发现,还原铁粉（零价铁）针对不同理化性质土壤砷、锑、镉和铅等重金属均能够取得较好的稳定化效果,而硫酸亚铁和聚合硫酸铁由于铁盐水解导致土壤酸化,在稳定砷、锑的同时还可能会造成镉元素活化;石灰类材料主要通过改变土壤的酸碱度与氧化还原电位的间接作用实现多金属的稳定化,其作用效果针对不同土壤具有一定的差异性,这一间接稳定化作用的长期有效性也值得进一步探究;活性炭、沸石等具有较强水相重金属吸附能力的多孔材料无法有效稳定土壤中的重金属,其投加会导致土壤砷、锑和镉等重金属的活化.研究结果可为多金属复合污染土壤稳定化功能材料的研制提供相应依据.     

北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释

不同树种叶片对PM(颗粒物)的滞留能力存在较大差别,并与其表面特性密切相关. 在北京市选择空气相对清洁的植物园和污染严重的国贸桥2个地点,测定了9个常见绿化树种——白蜡、大叶黄杨、垂柳、国槐、毛白杨、玉兰、紫叶李、元宝枫和银杏的单位叶面积滞尘量及其粒径组成,并观测了各树种叶面微形态结构. 结果表明,国贸桥和北京植物园9个树种PM、PM>10、PM_2.5~10和PM_2.5平均滞留量之比分别为1.64、1.60、1.89和2.50,该比值随PM粒径减小呈增大的趋势. 环境污染会改变树木叶片表面结构与性质,从而改变其滞尘能力. 叶面沟槽深且间距大、润湿性好、气孔密度(>189 N/mm2)(以单位面积气孔数计)较大有利于滞尘;气孔密度(>217 N/mm2)更大的叶片有利于滞留PM_2.5~10. 此外,叶面绒毛数量直接影响PM_2.5滞留量,在不同污染程度下均表现为有绒毛树叶的PM_2.5滞留能力更强.      

城市大气环境下绿化植物叶片比叶重和光合色素含量

研究了大叶女贞(Ligustrum lucidum Ait.)和小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr.)在不同大气环境条件下叶片中Pb、Cd、叶绿素a (Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)的含量及比叶重(LMA),分析了因素之间的相互关系.不同环境条件下叶片中Pb、Cd、Chl a、Chl b、Chl (a+b)、Car的含量及LMA具有显著差异.随污染程度的加剧,叶片中Pb、Cd的含量、LMA和Chl a/Chl b升高,而Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量则呈现相反的变化趋势.大叶女贞叶片中Car含量变化不明显,而小叶女贞叶片中Car含量在污染严重的采样点明显较其他采样点高.2种植物叶片中Pb、Cd的含量对叶片LMA和光合色素含量均具有明显影响,Chl a、Chl b及Chl (a+b)含量与叶片中Pb、Cd的含量呈显著负相关(P<0.05).叶片中Cd含量的增大导致Car含量增大,而Pb的作用与物种有关.叶片中Pb含量的增大导致2物种LMA增大,而Cd含量导致大叶女贞LMA增大而小叶女贞LMA变化不明显.污染胁迫下植物叶片会增大LMA、Chl a/Chl b,减小Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量,据此可对大气污染进行生物监测.