抚仙湖沉积物重金属垂向分布及潜在生态风险评价

基于环境放射性核素210Pbex和137 Cs计年法确定抚仙湖北、中和南部三个沉积物柱芯的沉积年代,分析了各个柱芯近150年的重金属(Cr、Cu、Zn、As和Pb)的垂向分布特征,并用潜在生态风险指数法进行了潜在生态风险分析。结果表明,抚仙湖不同湖区沉积物重金属的垂向分布存在明显差异,其中Zn、As和Pb呈现整体向上增加的趋势,Cr和Cu分别呈现微波动变化和下降趋势。重金属元素之间相关性表明Zn、As和Pb具有较好的同源性,而Cr和Cu来源不同。重金属元素与营养盐TP之间呈较好的相关性,与TN和TOC则相关性较差或无相关性存在。潜在生态风险指数评价显示近150年来抚仙湖不同湖区沉积物重金属污染水平差异明显,其中北部和南部As是主要的生态风险贡献因子,而中部Cu是主要的生态风险贡献因子。抚仙湖中部和南部沉积物重金属总体处于中等生态风险,而北部沉积物重金属由中等上升为较高生态风险出现在20世纪90年代末期。     

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.     

烧结机共处置危险废物过程中重金属Pb、Zn的挥发特性

利用化学试剂PbCl2、ZnCl2来模拟危险废物,研究了烧结机共处置危险废物过程中Pb、Zn的挥发特性.首先选取PbCl2、ZnCl2两种化合物的纯化学试剂分别进行了热重分析实验,然后对掺有一定比例PbCl2、ZnCl2的烧结矿原料进行煅烧,采集分析煅烧烟气和煅烧所得烧结矿中Pb和Zn的总量.实验结果表明,在刚开始煅烧的一段时间内,Pb、Zn两种重金属挥发特性相似,均是随着时间的增加以及温度的升高而挥发率逐渐上升,而当煅烧超过一定时间后,其挥发和固化反应会达到平衡,当煅烧的温度为1200℃时,Pb和Zn的挥发率分别为97.13%和65.04%.运用化学反应动力学理论对Pb、Zn两种重金属在烧结机共处置过程中的挥发规律进行动力学模拟,模拟结果表明,PbCl2中Pb挥发的动力学方程可表示为α=f(T,t)=1-exp[-7.90exp(-5595/T)t];而ZnCl2中的Zn为α=f(T,t)=1-exp[-0.534exp(-3210/T)t].     

玉米叶吸附剂对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

研究了玉米叶对水溶液中Pb2+的吸附性能,借助正交和单因素试验探讨各因素对吸附率的影响,利用红外光谱研究吸附机理,并采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型对吸附数据进行拟合.结果表明:金属初始质量浓度和体系pH值是影响吸附的重要因素;玉米叶吸附铅离子的最佳pH值为5.0,金属质量浓度和吸附剂投加量最佳比值为80 mg/L:0.170 g,在25℃时玉米叶对铅离子的吸附较快,180min后达到吸附平衡;吸附数据更加符合Freundlich和Temkin等温吸附模型,由Langmuir等温吸附模型可知玉米叶最大吸附量为103.266mg/g,吉布斯自由能△Ge为负值,该过程吸热且自发进行.红外光谱分析表明,参与作用的官能团为羟基、羧基、酰胺或脂肪族C-x(x代表Cl、Br、I).     

氯化铁和硫酸铁对酸性土壤中有效态镉和铅污染的修复作用

采用浸泡实验法研究了氯化铁和硫酸铁对酸性土壤中有效态镉和铅污染的修复效果,结果表明,氯化铁和硫酸铁均能有效去除土壤有效态镉和铅污染,Fe(Ⅲ)用量为50～100 mmol/kg时,有效态Cd和Pb的去除效果可达70％～96％.氯化铁和硫酸铁能去除土壤中的水溶态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态和强有机结合态Cd和Pb及交换态Cd.氯化铁和硫酸铁对Cd均既有洗脱修复作用又有固定修复作用,且洗脱修复作用的贡献稍大;氯化铁用量较小时(50 mmol/kg)对Pb既有固定修复又有洗脱修复作用,固定修复作用稍大;用量较大时(100 mmol/kg),对Pb只有洗脱修复作用.硫酸铁对Pb的修复作用则以固定修复作用为主,洗脱修复作用很小.     

Radium and radium-daughter nuclides in carbonates: a brief overview of strategies for determining chronologies

Radium isotopes have been used extensively to trace the movement of groundwater as well as oceanic water masses, but these radionuclides (and their daughters) are also useful chronometers for the determination of the time scales of other Earth and environmental processes. The purpose of this overview is to present the application of Ra and Ra daughters in the dating of carbonates. We show that the choice of dating method (decay of excess radionuclide or ingrowth of daughter) depends strongly on the parent/daughter activity ratios in the water in which the carbonate was precipitated. Thus freshly precipitated carbonates uniformly show excesses of ²²⁶Ra relative to its parent ²³⁰Th, and ²²⁶Ra decay can provide ages of carbonates over Holocene time scales. In contrast, carbonates are precipitated in waters of greatly varying ²¹⁰Pb/²²⁶Ra. Corals, deep-sea hydrothermal vent clams and the shelled cephalopod Nautilus live in waters with significant dissolved ²¹⁰Pb and all show excesses of ²¹⁰Pb in their carbonate. Bivalve molluscs from nearshore and coastal waters, and carbonates deposited from groundwater environments (e.g. travertines) in which ²¹⁰Pb is efficiently scavenged from solution, show deficiencies of ²¹⁰Pb relative to ²²⁶Ra. In contrast, fish otoliths strongly discriminate against ²¹⁰Pb regardless of the environment in which the fish lives. Deficiencies of ²²⁸Th relative to ²²⁸Ra are common in all carbonates. Useful time ranges for the ²¹⁰Pb/²²⁶Ra and ²²⁸Th/²²⁸Ra chronometers are ∼100 y and ∼10 y, respectively.     

应用铅锶同位素示踪研究泉州某林地垂直剖面土壤中重金属污染及来源解析

分别用原子吸收光谱仪(AAS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析了泉州市某林地垂直剖面土壤中8种重金属元素(Sr、Ni、Fe、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)的含量及垂直剖面土壤的铅锶同位素组成,并采用BCR四步提取法对重金属形态进行了分析.重金属总量及形态分析结果表明,泉州市林地土壤重金属污染较轻,主要污染因子为Sr.Pb的非残渣态含量最高,活性最大.内梅罗综合污染指数的评价结果表明,Sr在0~60 cm深度处达到重度污染.次生相与原生相比值法评价结果表明,Pb活性最强,对土壤的潜在危害最大;富集因子计算结果表明,Pb、Sr、Mn、Zn受到外源的影响;因子分析结果表明,重金属主要受到交通源、自然源和农业生产的影响.根据垂直剖面土壤样品与泉州市潜在污染源在~(206)Pb/~(207)Pb-~(207)Pb/~(204)Pb图中的分布特征,Pb主要来源于汽车尾气尘和土壤母质层,利用铅同位素二元混合模型计算出土壤母质层对垂直剖面土壤中铅的贡献率为85.14%(62.53%~98.36%),汽车尾气尘的贡献率平均值为14.86%(1.640%~37.47%).锶同位素示踪结果表明,锶主要来源于汽车尾气尘和土壤母质.铅锶同位素联合示踪结果与前述研究一致.     

钙、氯对磷酸盐稳定污染土壤中铅的促进作用研究

为探讨促进磷酸盐稳定污染土壤中铅的方法,在全铅含量为517 mg·kg-1的铅冶炼污染土壤中加入5 mmol·kg-1磷酸盐,同时加入10mmol·kg-1硝酸钙或5 mmol·kg-1氯化钾,在15%或30%的含水率下培养40 d,之后种植黑麦草.结果表明,与单独施用磷酸盐相比,采用磷酸盐与钙、氯结合或增加培养期间的土壤含水率后,土壤DTPA-Pb含量下降3.92%~26.1%;对于同一添加剂处理,培养期间土壤含水率从15%增加到30%,土壤有效铅(DTPA-Pb)含量下降8.83%~24.4%.增加土壤含水率后,土壤有效磷(Olsen-P)含量均显著升高(p0.05).土壤铅的EXAFS分析表明,与未施用磷酸盐的对照相比,土壤中加入磷酸盐后矿物态铅的比例由57%上升至81%,加施钙、氯或增加土壤含水率后,多数处理矿物态铅的比例有所下降,而有机结合态铅比例上升.与对照相比,污染土壤中施用磷酸盐后,植物产量大幅增加,但施用钙、氯或增加培养期间含水率后,部分处理植物产量有所下降.以上结果表明,在铅冶炼污染土壤中加入磷酸盐时,加入钙、氯或者增加土壤含水率均有利于铅的稳定,但以上措施可能对植物生长产生不利影响.     

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

生物炭对土壤中重金属铅和锌的吸附特性

利用固定床热解实验装置在不同热解温度(300~700℃)下制备了3种生物炭[杨树枝炭(PBC)、水葫芦炭(WHC)和玉米秸秆炭(CSC)],以南京市铅锌银矿区周边的菜园土为对象,研究了生物炭种类、热解温度和生物炭添加量对土壤重金属(Pb和Zn)吸附特性的影响,并结合生物炭的孔隙度、XRD和FTIR等分析,初步探讨了生物炭对土壤重金属的吸附机制.结果表明,生物炭的添加均不同程度地降低了土壤中Zn和Pb的浸出含量,水葫芦炭对土壤重金属的吸附效果最佳,在热解温度为500℃和生物炭添加量为5%的条件下,水葫芦炭对土壤中Zn和Pb的吸附率分别为21.83%和44.57%,相应的单位吸附量分别为227.65μg·g~(-1)和363.76μg·g~(-1).随着热解温度的升高,生物炭对土壤中Zn和Pb的吸附率逐渐增大,且在热解温度为500℃和700℃下制备的水葫芦炭对土壤中Zn和Pb的吸附能力相差不大,这表明中等温度热解有利于水葫芦炭形成较好的理化特性.随着生物炭添加量的增加,水葫芦炭对土壤中Zn和Pb的吸附率逐渐增大,但单位吸附量却逐渐减小,当水葫芦炭添加量为10%时,其对土壤中Pb的吸附率可达93.93%.结合生物炭的理化结构和土壤重金属吸附实验的结果,可以推测离子交换和络合作用是水葫芦炭修复重金属污染土壤的主要作用机制.