土壤-小麦体系中稀土元素的形态和生物有效性研究

利用逐级提取法结合盆栽实验将外源稀土（La、Gd、Y、Ce和Sm）在土壤中的存在形态分为：水可溶解态、酸可提取态和有机质及硫化物结合态,并研究了这三种形态的稀土对小麦的生物有效性。研究结果表明：外源稀土进入土壤后主要以酸可提取态存在,不同形态的稀土浓度大小依次为：酸可提取态＞有机质及硫化物结合态＞水可溶解态。盆栽实验的结果表明,稀土元素主要富集在小麦的根部,土壤中酸可提取态、有机质及硫化物结合态的浓度和小麦中稀土的富集量有明显的相关关系。     

环境地学

X 1429502676长江中下游稀土元素的水环境地球化学特征/王立军(中科院地理研究所卜二//环境科学学报/中科院环委会一1995,15(1)一57~65 环信X一9 采用中子活化分析技术同步研究了稀土元素在长江干流中下游水体各要素中的含量分布及其赋存形态。结果表明,稀土元素在河水中以悬浮态为主,溶解态含量极徽。溶解态在中下游各河段呈均匀分布,与不同地带的河流也基本一致。而悬浮态含量较高,变幅较大。各河段的悬浮物或沉积物中稀土元素含量相近,悬浮物与沉积物中相应各稀土元家含量也基本一致、各河段悬浮物与沉积物的稀土元素分布模式均为轻稀土…     

胶州湾不同形态磷的沉积记录及生物可利用性研究

利用磷的连续分级浸取法,研究了胶州湾柱状沉积物不同粒级中磷的赋存形态,并探讨了影响磷含量与分布的因素和沉积物中磷的生物可利用性.结果表明,在细、中和粗3个粒级的沉积物中,无机磷是磷的主要赋存形态,Ca-P则是无机磷的优势形态,有机磷只占较小的比例.粒度、有机碳(OC)、pH以及氧化还原电位等是影响胶州湾沉积物中磷的地球化学特征的重要因素.其中除Ca-P外,其他形态的磷大都随着粒度的变细,含量逐渐增加.磷的生物可利用性分析表明,胶州湾潜在的生物可利用磷主要包括可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷等4种赋存形态,并且潜在的生物可利用磷的含量随着粒度的变细,其所占的比例也逐渐增加.沉积物中生物可利用性磷与浮游植物的数量和水体中的磷酸盐大致呈正相关关系.     

镧铝改性凹凸棒粘土对富营养化湖泊有机磷控制效果

通过吸附与原位模拟实验,研究了镧铝改性凹凸棒粘土（La/Al@ACP）对水体有机磷的吸附性能及其覆盖对沉积物磷释放的影响,并通过沉积物磷分级、DGT技术、扫描电镜能谱技术探讨材料覆盖对沉积物磷形态影响机制.结果显示,La/Al@ACP添加后,上覆水及底泥间隙水中磷含量显著下降,并伴随沉积物有效磷通量的减少.有机磷形态分析表明,添加La/Al@ACP后活性态的Lab-P_o不断向稳定态的Hum-P_o转化,有效控制了底泥磷向上覆水释放的风险.La/Al@ACP作为一种控制湖泊富营养化的有效材料,可用于底泥内源磷的固定与控制.     

北江沉积物中镉的生物可利用性研究

北江长期受到上游采矿和冶金行业排放的含镉废水的污染,使其沉积物中镉含量偏高.研究通过采集北江表层沉积物,并对其中镉的含鲢和形态进行分析测定,系统研究了北江表层沉积物中镉的含量和可交换态、碳酸盐态、铁锰态、有机态、残渣态镉占总量的比例.在此基础上计算出镉的生物可利用态、生物潜在可利用态和生物不可利用态的含量,研究了镉被水...     

柘林湾海水养殖区底泥中重金属生物有效性及生态风险评价

采集柘林湾海水养殖区8个位点表层沉积物样品,考察了沉积物样品中重金属含量、生物有效性和形态分布,并分别利用基于总量的Hakanson指数法和基于形态的风险评价指数(RAC)评价了沉积物中重金属的生态危害风险.结果表明,柘林湾海水养殖区大部分位点沉积物中重金属含量符合海洋沉积物质量Ⅰ类标准限值,少数位点Zn和Pb含量超过Ⅰ类限值但低于Ⅱ类限值.沉积物中重金属的薄膜扩散梯度技术(DGT)测定浓度(C_(DGT))与间隙水中的浓度(C_(IW))对重金属生物可利用性评估状况基本一致,Zn、Ni和Pb生物可利用性较高.沉积物中Cr、Ni、Zn和Cu以残渣态为主,Cd和Pb以弱酸提取态为主.柘林湾沉积物中重金属总体存在轻度到中度生态危害风险,Cd和Pb生态危害风险较高.沉积物中Cr、Ni、Zn、Cu和Cd的C_(DGT)与其弱酸提取态含量明显正相关,重金属弱酸提取态能较好反映其生物可利用性.     

黑河金盘水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价

西安市黑河金盘水库是西安市的重要供水水源地,为了解重金属污染状况,对黑河金盘水库沉积物中重金属Cd、Zn、Cr和Pb的污染特征和潜在生态风险进行了研究。用EDTA铵盐溶液单一提取法和BCR连续提取法分别研究了黑河金盘水库沉积物中Cd、Zn、Cr和Pb的生物有效性和形态分布特征。结果表明:黑河金盘水库沉积物中Cd和Cr含量分别为1.68±0.81 mg/kg和87.05±9.33 mg/kg,高于中国水库底泥重金属含量背景值。沉积物中Cd的单项潜在生态风险系数远大于其它重金属,高达100.8,具有较强的生态危害性;而其它三种重金属只显示出轻微的生态危害性,因此Cd是黑河金盘水库沉积物中重金属的潜在生态风险的主要贡献者。沉积物中Pb主要以可还原态形式存在,Cd的赋存形态除残渣态外,主要以更易从沉积物孔隙水向上覆水体释放的水溶态、可交换态形式存在。各采样点沉积物中Zn和Cr的生物有效态含量与总量之比B/T值均小于5%,潜在环境效应微弱;而Pb的B/T值在50%~60%范围内,Cd的B/T值均大于10%,最高可达76.2%。上述数据表明沉积物中Pb和Cd的生物可利用性程度较高,具有较强的潜在环境危害性。     

海河沉积物中磷释放的模拟研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放"状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷(NH₄Cl-P)和可还原态磷(BD-P)含量与沉积物磷的释放量高度相关(R2分别为0.99和0.84).      

典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险

以北京市凉水河为研究对象,研究了典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险.采用王水水浴消解法和BCR三步提取法分析沉积物中汞总量及其赋存形态特征,并利用潜在生态风险指数法和风险评估指数法评价汞的生态风险.结果表明,凉水河表层沉积物中总汞含量范围是0.018~3.48 mg·kg~(-1),平均值是0.974 mg·kg~(-1),多数样点高于北京市土壤背景值;表层沉积物中汞主要以残渣态(B4态)存在,平均含量为0.841 mg·kg~(-1),各形态汞所占比例顺序为:残渣态(B4态)可氧化态(B3态)可还原态(B2态)弱酸可溶解态(B1态),其中生物有效态汞占总汞的比例为23.21%.基于汞总量的潜在生态风险评价可知,凉水河各个河段表层沉积物中汞的潜在生态风险程度都处于很高水平(Ei平均值为565);但基于汞形态的生态风险评价可知,汞的生态风险都处于较低水平(B1所占比例平均值为4.80%).     

海河沉积物磷释放模拟实验研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放”状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷（NH4Cl-P）和可还原态磷（BD-P）含量与沉积物磷的释放量高度相关（R^2分别为0.99和0.84）.     

盐沼植物翅碱蓬根际沉积物常见重金属分布及生物可利用性

翅碱蓬（Suaeda heteroptera）根际沉积物中四种常见重金属（Cu、Zn、Pb和cd）的总量次序为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,且随潮滩变化明显。重金属总量在根际沉积物中高于非根际沉积物,尤以中潮滩差异最显著。对根际沉积物重金属5种化学形态（交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态和残渣态）分析发现,Cu、Pb均以残渣态为主,其次为碳酸盐结合态,可交换态为最低;Zn以可交换态为主,其次分别为碳酸盐结合态和残渣态,最低为铁锰氧化物结合态和有机态。基于生物可利用性,上述5种形态可以分为活性态（包括交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态）和残渣态两大类。研究发现,根际沉积物化学形态转化趋势与元素性质有关,Cu、Pb由活性态向残渣态转化,生物可利用性降低;Zn由残渣态向活性态转化,生物可利用性升高。     

中国红树林湿地沉积物中汞的形态特征、生物可利用性和迁移性

为了认识红树林表层沉积物中Hg的生物地球化学行为,采用改进的Tessier连续浸取法,对我国主要红树林沉积物中Hg的形态特征进行了研究,并讨论了Hg的生物可利用性和迁移性。结果表明:(1)我国红树林沉积物中的Hg绝大部分以易挥发态为主,具有较高的生物可利用性,易挥发态Hg向大气Hg的转化是红树林湿地中汞迁移的主要方式。只有深圳红树林沉积物中的Hg以残渣态为主,次为可交换离子态和碳酸盐结合态,沉积物中Hg主要通过不可溶的固体颗粒物形式迁移,其生物可利用性较低。(2)总Hg与易挥发态Hg呈极显著正相关(r=0.967,p0.01),碳酸盐结合态Hg与铁锰氧化物结合态Hg之间存在极显著正相关(r=0.871,p0.01),有机结合态Hg分别与碳酸盐结合态Hg、铁锰氧化物结合态Hg存在极显著相关(r1=0.618,p10.01;r2=0.686,p20.01);有机质与总Hg存在显著正相关(r=0.526,p0.05)。     

山东省南四湖底泥中磷的形态分布特征

利用分级提取法分析了山东省南四湖下级湖区及其主要入湖河流底泥中磷的化学形态,并研究了磷在表层沉积物与沉积柱芯中的形态分布规律.结果表明,表层沉积物中各形态磷的空间分布规律不明显,且含量存在较大的差异.表层沉积物中活性磷(可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷三者之和)的含量占总提取磷的 41%~65%,提示沉积物中磷的生物可利用性较高.沉积物柱芯中活性磷含量较大,以交换态磷和铁结合态磷为主,铝结合态磷含量较少;闭蓄态磷、自生磷、碎屑磷和有机磷在垂向上的含量分布较为稳定,有机磷含量最低.在表层沉积物和沉积柱芯中无机磷占绝对优势,表明南四湖底泥主要为无机相沉积.     

北京市凉水河表层沉积物中砷含量及其赋存形态

选择北京市典型的非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,采用王水水浴消解法和BCR三步提取法分析了表层沉积物中砷含量及其形态,并利用富集系数法、风险评估指数法和沉积物重金属质量基准法对表层沉积物中砷进行评价.结果表明,凉水河表层沉积物中总砷含量范围是2.18~22.5 mg·kg~(-1),均值为6.01 mg·kg~(-1),多数样点低于北京市土壤中砷的背景值;沉积物中砷主要以残渣态(B4态)存在,平均含量为3.93 mg·kg~(-1);沉积物中各形态砷所占的平均比例顺序为:残渣态(B4态)可还原态(B2态)可氧化态(B3态)弱酸可溶解态(B1态),其中生物有效态砷占总砷的平均比例为39.61%.富集系数法分析结果显示凉水河表层沉积物中砷基本未出现富集;风险评估指数法分析结果显示凉水河60%的采样点表层沉积物中砷含量呈中度风险,40%的采样点呈低风险;沉积物重金属质量基准法分析结果显示凉水河55%的采样点表层沉积物中砷含量低于阈值效应水平(TEL),40%的采样点处于可能效应水平(PEL)和阈值效应水平(TEL)之间.     

外源稀土在土壤中各形态的动态变化

在小麦整个生长期内定期测定外源稀土进入土壤后各形态稀土随时间的变化,结果为:外源稀土进入土壤后可交换态稀土含量随时间的延长显著降低,减少的可交换态稀土一部分被小麦吸收,一部分被土壤所吸附,其中在分蘖期减少得最快;根系的分泌活动明显影响土壤中稀土元素的存在形态,铁锰氧化物结合态稀土含量在拔节期前逐渐增加,拔节期后略有下降;碳酸盐结合态稀土含量随时间的延长而降低,但下降幅度较小;有机物结合态与残渣态稀土含量随时间的延长没有发现明显的变化.     

湘江表层沉积物重金属的赋存形态及其环境影响因子分析

采用BCR三步分级提取法分析了湘江衡阳段与岳阳段表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,阐述了重金属赋存形态及其环境影响因子的关系,评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,4种元素均以弱酸溶解态、可还原态和可氧化态3种可提取态为主,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉C...     

太湖北部湖区水体与沉积物中Cd污染现状分析

对太湖北部湖区水体及沉积物中Cd含量、形态分布及其可能产生的环境风险进行了研究.结果表明,太湖北部湖区水体Cd质量浓度为69.35～85.11 ng/L,处于低剂量范围;表层沉积物中Cd质量比范围为0.70 ～ 2.84mg/kg,存在一定的潜在环境污染风险,但沉积物中Cd含量随着深度的增加逐渐降低.沉积物中不同形态Cd的含量及其比重在各点位间均存在明显差别,梅梁湾及环山河底泥中酸溶态、可氧化态和可还原态Cd所占比重均较高,存在较强的生物可利用性,而竺山湾中残渣态比重最高;各形态Cd含量的总体分布趋势与沉积物中Cd总量基本一致,表现为竺山湾＞梅梁湾及环山河,且与Cd总量呈现出显著相关关系,竺山湾沉积物Cd的生态风险较大.水体与沉积物中Cd含量的空间分布差异主要与湖湾周围的污水排放及湖流作用下的蓝藻堆积沉降有关.     

不同价态外源硒在石灰性土壤中的形态转化及其生物有效性

通过盆栽试验和连续浸提的方法,研究了外源硒酸盐(六价硒)和亚硒酸盐(四价硒)施入石灰性土壤后的形态转化及其对小白菜生物有效性的影响.结果表明,不同价态外源硒施入土壤后,土壤各形态硒含量均随外源硒添加量的增加而显著增大(p0.01).但两种外源硒在土壤中的形态变化明显不同,施入土壤的硒酸盐主要以可溶态形式存在,在土壤中的移动性相对较大;而亚硒酸盐主要以可交换态及碳酸盐结合态形式存在,并可由可溶态转化为其他土壤形态,从而降低了其生物有效性.Monod方程拟合结果表明,小白菜根系对六价硒的亲和能力显著大于四价硒,从而使得硒酸盐处理小白菜地上和地下部最大硒含量分别为亚硒酸盐处理的5倍和2倍,说明在石灰性土壤上硒酸盐比亚硒酸盐的生物有效性更高.另外,亚硒酸盐处理小白菜地下部最大硒含量是地上部的2.3倍,而硒酸盐处理小白菜地下部和地上部最大硒含量相近,说明小白菜根系吸收在硒累积和转运过程中起着至关重要的作用.     

特大城市河流表层沉积物磷形态分布及有效性:以成都市为例

为研究河流沉积物内源污染与人类活动的响应关系,采集成都市内33个点位的河流表层沉积物,采用SMT和DGT方法监测沉积物中各形态磷及生物有效性磷含量,结合多元统计方法分析其空间分布特征,计算沉积物及其孔隙水中有效态磷的释放通量。结果表明,成都市河流表层沉积物各形态磷存在空间差异性;成都市河流表层沉积物TP的平均含量为1132.41mg·kg-1,高于成都市土壤背景值365.00 mg·kg-1,Ca-P为最主要磷形态,平均占TP的70.58%;研究区域可划分为3类,第1、3类的磷形态结构差异大,而第2类小,且第1、3类各形态磷含量普遍高于第2类;w(DGT-P)分别与水体w(DTP)、具有生物有效性的w(Fe/Al-P)和w(OP)均有良好的相关性,DGT技术可作为快速原位检测沉积物生物有效磷含量的可靠方法;有效态磷释放量较高的为N8W11N2,分别为20.05、17.13、14.79 mg·(m2·d)-1,其释放能力与人类活动密切相关。     

土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响

采用盆栽实验,研究了土壤酸度对稀土元素在小麦体内的生物可利用性及分馏效应的影响.结果表明:小麦体内稀土含量与pH之间呈二次方程的关系,在实验pH范围内,随pH值升高小麦体内稀土含量逐渐降低,每种稀土含量随pH变化程度表现为:Ce>La>Nd>Sm>Gd>Yb>Tb>Eu,表明Ce对pH值更为敏感,Eu最小.土壤中3种稀土形态的含量顺序为B2(NH₂OHHCl提取态)>B3(H₂O₂-NH₄Ac提取态)>B1(HAc提取态),随着酸度的降低,B1有向B2、B3转化的趋势.线性回归和多元逐步回归分析表明不同形态的稀土对小麦吸收的贡献程度因单个稀土元素的不同而不同,但B1态是主要的生物可利用态.小麦体内轻重稀土之间分馏系数与pH值呈负线性相关,土壤酸度越大,分馏系数越大.