突发性水体重金属污染应急处理处置技术研究进展

近年来突发性水体重金属污染事件频发,严重威胁流域水资源安全,制约国民经济和社会的可持续发展。尽管突发性水体重金属污染应急处理处置技术备受关注,但现有的技术储备仍十分薄弱。本文基于文献调研和已有的案例总结,系统评述了现有的应急处理处置技术的优缺点,并简要介绍了这些应急技术在已报道的国内历次突发性重金属水污染事件中的实践应用,指出了突发性重金属水污染应急处理处置技术的发展趋势,对于未来应对突发性重金属水污染事件快速选择经济、有效、绿色的应急处理处置技术和应对策略具有重要的参考价值。     

都柳江水系沉积物锑等重金属空间分布特征及生态风险

以都柳江沉积物为研究对象,通过系统采集表层沉积物样品,测定其重金属含量,查明了流域沉积物中重金属空间分布特征,结合主成分分析和相关性分析等统计学方法探讨了都柳江表层水系沉积物中重金属的来源,并利用地累积指数法、富集因子法和生态风险指数法评估了沉积物中重金属污染状况及其潜在生态风险.结果表明:(1)都柳江表层沉积物中Sb含量极高,可达7 080 mg·kg~(-1),且从上游到下游呈现逐渐降低的趋势,As、Cd、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Tl和Zn等含量变化不大;(2)主成分分析提取的两个因子的累积贡献率达到77.67%,表明沉积物中重金属来源主要包括:矿业活动和自然源等;(3)地累积指数和富集因子表明,都柳江水系沉积物中Sb污染最为严重,其次是As和Cd,Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Tl和Zn的污染较轻,未受Cr污染;(4)各金属Hakanson潜在生态风险指数(Eir)依次为SbCdAsCoNiPbCuZnCr,而重金属综合潜在生态风险指数(RI)结果表明,中度生态风险及以上等级的样品约占58.1%,严重生态风险等级的样点主要集中在受锑矿采选冶活动影响和支流八洛河汇入后等周边采样点位;都柳江流域各重金属生态风险指数在综合指数中占主导地位的是Sb,表明Sb在都柳江流域水系沉积物中具有极强的生态风险性.     

完善流域生态环境监测工作的思考

本文分析梳理了习近平生态文明思想对新时期流域监测工作的新要求,指出目前流域生态环境监测工作存在监测数据质量仍有待提高,流域监测网络体系需进一步完善,地表水监测机动性、精准性不够等问题。从流域生态环境的系统性、整体性出发,立足“十四五”流域生态环境监测规划提出需补齐流域监测工作短板,具体而言,需完善流域监测质量控制体系,组建跨部门的监测网络,全面开展水生态监测工作,增强监督性监测力度,加强监测新技术推广应用,构建流域监测大数据平台等对策建议。     

完善流域生态环境监测工作的思考

本文分析梳理了习近平生态文明思想对新时期流域监测工作的新要求,指出目前流域生态环境监测工作存在监测数据质量仍有待提高,流域监测网络体系需进一步完善,地表水监测机动性、精准性不够等问题。从流域生态环境的系统性、整体性出发,立足“十四五”流域生态环境监测规划提出需补齐流域监测工作短板,具体而言,需完善流域监测质量控制体系,组建跨部门的监测网络,全面开展水生态监测工作,增强监督性监测力度,加强监测新技术推广应用,构建流域监测大数据平台等对策建议。     

水中有机质矿化作用的生物地球化学室内模拟研究

有机质矿化直接影响到生物过程,对水生生态系统物理化学性质的调节起重要作用。而有机质矿化高时间分辨率下生物地球化学作用过程尚不十分明确。针对上述问题,我们利用水族箱培养的方式监测了有机质在24 h内的分解和矿化行为,研究了硝化细菌在此过程中的作用。研究所用水样采自贵阳花溪河,分别用大豆、玉米和混合饵料作为有机质在三个水族箱中进行对比实验。对硝化细菌起作用前后铵氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和溶解有机质δ13C进行每隔2 h的监测研究。结果显示,投放大豆饵料的水箱中三氮之和平均为16.41 mg/L,玉米水箱中为0.37 mg/L,混合饵料水箱中为6.05 mg/L。与以往认识不同,我们发现硝化细菌释放2 h后,三个水箱内铵氮含量平均升高37.16%,亚硝态氮含量平均升高5.98%,而硝态氮则出现降低现象,最大可降低64.85%。同时,微生物分解和矿化作用造成三个水族箱δ13C值平均升高13%~16%,明确地指示了细菌的活动作用。δ13C值的变化揭示,在硝化细菌释放后有机质分解加速,生物成因碳比例明显增加。     

珠江八大入海口门可溶态铜的时空变化及其影响因素

以1987年至2011年的月测数据为基础,分析了珠江八大人海口可溶态铜的时空变化,并探讨了工业发展、铜矿厂分布、水产养殖及铜消费量等因素对它们的影响。研究结果表明:与国内外其它人海口相比,珠江口可溶态铜的含量处于较高水平,其中,虎门水道(A1)可溶态铜的含量显著高于除鸡啼门水道(A6)外的其它人海口(p0.1),可能是受工业废水排放及铜矿厂分布的影响。在时间变化趋势上,8个采样点之间,除了A1与A4外,其它采样点间均呈显著的正相关性(p0.1),其中A5和A6的变化趋势还与我国的铜消费量具有显著相关性(p0.1),表明人海口之间铜污染可能具有相似的影响因素,且工业生产活动对水体铜污染的波动具有一定的影响。     

南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属含量分布特征及其污染状况评价

为了查明南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属的含量分布特征和污染程度,系统采集了流域内水系沉积物25个,运用电感耦合等离子体质谱仪分析沉积物中重金属含量。利用地球化学方法和统计学方法,对该流域水系沉积物中重金属含量、空间分布特征与元素相关性等方面进行探讨和分析;采用富集因子、地累积指数和污染负荷指数等综合指标,评估南盘江流域水系沉积物的污染程度和厘定流域主要的重金属污染元素。结果表明,南盘江流域内普遍富集Cd,上游富集Cr和As,中游富集Pb和Sb,下游富集Sb。中游处泸江支流汇入,显著影响了南盘江干流沉积物中重金属分布。流域内有色金属硫化物矿床遍布、采冶工矿企业众多,金属硫化物的自然风化和矿业活动是该流域部分河段水系沉积物中重金属富集的主要来源。南盘江流域(云南段)存在一定程度的重金属污染,且不同河段重金属污染程度差异大,表现为中游上游下游。流域内主要污染贡献元素为Cd和As,Sb和Cr次之,Zn、Pb和Cu的污染程度较轻。     

鱼类样品中有机磷阻燃剂分析方法的优化研究

建立了鱼类组织样品中有机磷阻燃剂（OPFRs）的分析方法，优化了萃取条件、净化条件、液相色谱条件和质谱检测参数。确定了生物样品经冷冻干燥后，以1∶1（V/V）的正己烷/二氯甲烷混合溶液进行加速溶剂萃取，利用氨基固相萃取柱进行净化，以1∶1（V/V）的正己烷/二氯甲烷、二氯甲烷和9∶1（V/V）的二氯甲烷/甲醇为洗脱液，最后用超高效液相色谱-串联质谱同时对9种OPFRs进行定性定量检测。结果表明，各物质的基质加标回收率均为56.5%~108%，方法的测定下限为0.016~0.104 ng/g （以脂重计），满足了生物样品中OPFRs的分析检测要求。利用该方法测定了北京和广州市养殖和野生鲫鱼肌肉组织样品，主要的OPFRs同族体为磷酸三正丁酯（TNBP）、磷酸三乙基己基酯（TEHP）、磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCIPP）和磷酸三氯乙基酯（TCEP），质量比为5.94~33.7 ng/g（以脂重计），显示出良好的适用性。     

不同类型吸附剂去除水体中Sb(Ⅴ)的对比研究

本文对比研究了沸石、酸碱改性沸石、硅藻土、酸改性硅藻土、锰改性硅藻土、水葫芦干粉末、酸碱改性水葫芦干粉末、煤灰、煤渣、稻草秸秆粉末(40目)、稻草秸秆颗粒(粒径0.5cm)、玉米秸秆粉末(40目)、玉米秸秆颗粒(粒径0.5cm)、陶粒、铁氧化物改性陶粒等15种吸附材料吸附去除水体中Sb(Ⅴ)的效果。结果表明,在固液比为1 g∶50 m L,初始溶液p H=7.5±0.5,反应温度为25±2℃,震荡速率150 r/min,初始Sb(Ⅴ)浓度为1000μg/L,吸附反应时间为5h条件下,15种吸附材料对Sb(Ⅴ)具有显著不同的吸附效果,吸附量大小依次为煤渣铁氧化物改性陶粒锰改性硅藻土酸碱改性水葫芦干粉末煤灰玉米秸秆粉末酸碱改性沸石酸改性硅藻土玉米秸秆颗粒稻草秸秆粉末沸石稻草秸秆颗粒陶粒水葫芦硅藻土。通过对原始吸附材料进行不同改性处理,发现改性后材料相对于原始材料对Sb(Ⅴ)的吸附能力有明显提升,其中锰改性硅藻土、酸碱改性水葫芦和铁氧化物改性陶粒对Sb(Ⅴ)的吸附量分别为48.7、46.6和48.9μg/g。其中,铁氧化物改性陶粒作为一种新型的大颗粒吸附剂,不仅对Sb(Ⅴ)的吸附性能好,而且相对于传统的粉末型吸附剂更易于从被处理水体中取出,避免了吸附剂和目标毒害元素驻留在水体中产生二次释放的环境风险,具有较好的应用潜力。     

广西龙江沉积物重金属污染现状及生物有效性

系统采集广西龙江33个表层沉积物样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析测定沉积物样品中重金属含量及其潜在生物可利用态含量,结合富集因子(EF)污染评价方法、Pearson相关性分析与主成分(PCA)分析等统计方法,查明了龙江表层沉积物中重金属(As、Cd、Pb、Sb、Zn和Tl)的污染现状、可能来源及其生物有效性.结果表明,龙江表层沉积物中存在不同程度的重金属(As、Cd、Pb、Sb和Zn)污染现象,它们的最大值分别可达67.0、7.42、227、229和807 mg·kg-1.而Tl含量较低,变化范围较小.重金属污染区域主要集中在干流龙江河中下游、支流大环江下游以及东小江.重金属污染程度大小依次为CdSbZnPbAsTl.As、Cd、Pb、Sb和Zn主要来源于有色金属开采和冶炼工业、城市生活污水以及农业活动等人为源,而Tl主要来源于矿物、岩石自然风化等自然源.沉积物中重金属的生物有效性主要受到来源控制.重金属高生物有效性区域主要集中在人为污染强烈的区域(干流中下游和大环江下游),其中As、Cd、Pb、Sb和Zn的平均生物可利用态比例分别达到26%、51%、49%、38%和47%.龙江沉积物中重金属的高富集系数以及高生物有效性极可能对龙江生态系统造成极高的潜在危害.