铜价态/形态对水中微生物活性及生态系统健康的探针机制

铜在自然-社会水循环中充当着多元性的角色.一方面,铜拥有多种价态,参与各种氧化还原反应,涵盖成岩成矿、催化氧化、细胞呼吸等关键功能,尤其对生物新陈代谢的能量摄取、营养转化和有机合成发挥着至关重要的调控作用;另一方面,它作为副族元素,能充当良好的配体,与生物元素螯合,成为生命不可或缺的营养元素.与此同时,它还充当抑制生物活动的重金属因子.铜功能的转化取决于丰度、价态和形态,影响着生态系统的能量流、营养流、物质流和经济流.因此,未来的研究应当注重其赋存形态和人类世的背景变化,提高多种形态铜元素的利用水平,释放铜元素的经济和生态潜力,消弭其对生态系统正常活动的干扰.通过对铜元素的环境影响研究与分析,人类要认识到,元素循环的行为有助于揭示水体生态系统的脆弱性和可持续性,对环境管理和水生态保护发挥重要探针作用.     

雅鲁藏布江中段表层沉积物重金属形态分布及风险评价

采用了欧共体BCR分步提取的方法,对西藏雅鲁藏布江中段人口密集区的表层沉积物中的9种重金属元素(Cd、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cs、As和Cr)不同赋存形态进行了研究,分析了其形态分布特征.并分别用风险评价编码法(RAC)和沉积物质量基准系数法(SQG-Q)对沉积物重金属生物有效性进行了风险评价.结果表明:1元素Cr、As主要赋存于残渣态(占87%~96%),Ni、Cu、Co和Cs赋存特征较为相似,来自非残渣态约占20%,元素Cd酸可提取态和可还原态约占65%,表现出较高的生物毒性;2由RAC评估得出元素Cd有效态占37.38%,对环境构成高风险等级,元素Co、Ni、Cu和Zn对环境的危害处于低风险状态,元素Pb、Cs、As和Cr处于无风险状态,单从重金属形态的生物有效性评价,雅江沉积物对环境构成的风险排序为Cd>Co>Ni>Cu>Zn>Pb>Cs>As>Cr;3沉积物SQG-Q系数为0.804,具有中度的潜在生物毒性效应,鉴于该研究重金属元素主要赋存于残渣态,并且重金属平均含量除元素Cr和Ni外,其余元素均小于TEL和PEL值,所以,该河段总体上处于较低的风险等级,受到人为污染活动较少,污染程度较低.     

基于Test Method 1311法重结晶α-半水石膏重金属元素的浸出特性研究

以脱硫石膏及其常压盐溶液法重结晶得到的α-半水石膏为研究对象,采用改进的Tessier流程和Test Method 1311法研究两种石膏晶体重金属元素的赋存形态和浸出特性,并对其进行环境效应评价。结果表明:重结晶过程能够释放脱硫石膏中的重金属元素并使其赋存形态改变;重结晶后石膏晶体中的重金属组分短期内可达到释放平衡,其中Cr、Pb、Ni元素的最大浸出量明显低于对应的脱硫石膏,As元素的浸出量几乎不变;α-半水石膏的环境友好性优于脱硫石膏,但仍具有污染环境的潜在风险。     

渭河西安段沿岸土壤重金属化学形态及其潜在生态风险评价

分析渭河西安段4个断面近岸土壤中Cd、Pb和Cr元素的污染分布特征。采用Hakanson评价法分析3种重金属元素的潜在生态风险影响,并基于此对其赋存形态和迁移特征进行研究。结果表明:河段中Cd、Pb和Cr的平均值含量高于陕西背景值,其中Cd尤为突出。潜在生态风险评价表明,耿镇桥断面土壤采样点潜在风险处于"中等"程度。耿镇桥断面Cd元素形态分析结果表明,Cd元素主要赋存形态为可交换态(近56.59%),潜在迁移能力强,危害较大。     

岱海冰封期微塑料与环境因子的关系及风险评价

为探究内陆湖冰封期冰盖中微塑料的污染情况及其潜在风险,在岱海冰封期进行取样,采用显微镜观察、冗余性分析和污染物风险指数评价等方法,分析冰封期冰盖中微塑料的赋存特征以及与环境因子的关系,并进行风险评价.结果表明,岱海冰盖中微塑料丰度为283～1055n/L,主要检出形态与颜色分别为纤维状与黑色,粒径以＜0.5mm为主;垂...     

张家口市万全区某种植区土壤重金属污染评价与来源分析

以张家口市万全区某蔬菜种植区土壤为研究对象,采集132件表层和80件深层土壤样品,测试分析As、 Cd、 Cr、 Hg、 Cu、 Ni、 Pb和Zn等8种重金属元素含量以及Cr和Ni赋存形态.综合应用地统计学分析和PMF受体模型,并结合3种重金属污染评价方法,摸清了研究区土壤重金属空间分布特征、重金属污染程度和垂向上Cr和Ni赋存形态的分布情况,探析了土壤重金属污染源和贡献率.结果表明,表层土壤重金属Cd和Pb含量平均值均高于河北省土壤背景值,表层土壤Cr、 Ni、 Cu, Cd、 Pb和Zn空间分布特征存在相似性.地累积指数法表明研究区以无污染为主,分布少量轻污染点位,以Cd污染点居多;富集因子法表明研究区主要以无-弱污染为主,各元素均存在中污染情况,背景区显著污染元素为As、 Pb和Hg,重点区中显著污染元素为Cd;潜在生态风险指数法表明研究区以轻污染为主,局部分布“中”和“强”风险点,背景区Hg存在“很强”风险点,重点区Cd存在“很强”风险点.这3种评价结果表明背景区以Cd和Hg污染为主,而重点区则以Cd污染为主.垂向土壤赋存形态研究表明Cr以残渣态(F4)为主,可氧化态(F3)...     

三峡库区消落带土壤汞形态分布与风险评价

为了解三峡库区消落带土壤中汞污染现状和环境风险,选择重庆14个区县的消落带,采集了192个土壤样品,分析其土壤总汞和汞形态分布,探讨其生物可利用性,对比研究和评估土壤总汞与汞赋存形态的污染水平和生态风险.结果表明,三峡库区消落带土壤中汞含量差异较大,土壤汞含量为22.4~393.5μg·kg-1,平均值为(84.2±54.3)μg·kg-1,76.6%的采样点土壤汞含量超过了三峡库区土壤汞背景值.土壤中的汞以残留态为主,不同汞形态所占比例为:水溶态汞4.1%、酸溶态15.5%、碱溶态汞18.3%、过氧化氢溶态汞10.9%、残留态汞51.3%.各区县土壤中生物可利用性汞(水溶态汞、酸溶态汞与碱溶态汞之和)平均含量为19.7~36.6μg·kg-1,生物可利用态汞占总汞的比例达到22.1%~51.6%.地累积指数和潜在生态危害指数评价结果均表明,三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的污染水平和生态风险都较低,由生物可利用态汞带来的生态风险也很小;而对土壤总汞含量评价的结果明显偏大.因此,采用汞赋存形态进行污染现状和生态危害评价更能反映消落带土壤汞的环境风险.     

水产养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展

为摸清我国水产养殖环境抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）污染状况,统计了当前水产养殖环境水、沉积物和养殖对象中七大类抗性基因的赋存状况,进一步分析了影响其赋存的因素,对未来我国水产养殖ARGs污染研究进行了展望.水产养殖环境中ARGs主要以iDNA形式存在;磺胺类和四环素类抗性基因的丰度和检出率较高,被认为是水产养殖环境主要的ARGs,已受到当前研究的广泛关注;而喹诺酮类、氯霉素类、β-内酰胺类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因报道的丰度和检出率相对较低.养殖过程中,养殖用药、饲料及养殖模式是影响水产养殖环境ARGs赋存的主要因素,但环境理化因子调节养殖环境ARGs的作用也不容忽视.     

水中不同形态无机砷测定方法的研究

长期以来,认为测定环境样品中砷的总量足以评价该元素在环境中的存在及其毒性。但是,不同形态、价态的砷,其毒性、致癌性、迁移转化和生物效应等是不同的。因此用总砷的含量代表环境污染中砷的毒性不能准确地说明问题,近年来对砷的化学形态的研究工作逐渐增多,用极谱法和阳极溶     

淮南煤田石炭-二叠系煤中有害元素分布与富集赋存特征

为调查分析淮南煤田石炭—二叠系有害元素的分布与富集赋存特征,采用ICP-MS对张集矿、潘三矿和顾桥矿共159件样品的煤中微量元素含量进行了测试分析,分析了11种有害元素的含量分布特征、富集特征,利用聚类图谱探讨了有害元素的富集赋存特征。研究结果表明:除As外,绝大多数元素的平均含量均低于地壳丰度,除Ba和As外,绝大多数元素的平均含量均高于中国煤、美国煤和世界;采用地壳丰度作为对比值所得到的富集系数严重偏离了煤中有害元素的分布特征,与中国煤、美国煤和世界煤相对比较,Cd高度富集,Cr、Cu、Ni、Pb、Sn、Ti为轻度富集至富集;不同煤层有害元素的富集程度存在较大的差异,Cd、Cr、Pb、Ni、Sn易出现富集,Cd为典型富集的有害元素,在8煤、7煤、6煤、5煤和4中出现高度富集;不同矿井主采煤层中有害元素富集程度存在差异,明显高度富集的有害元素为Cd、Ti;原煤灰分中的酸性组分超过灰成分的80%,灰成分指数平均碱酸比为9. 64%,煤中有害元素主要为陆源碎屑来源,部分存在自生矿物; As、Ni赋存富集于黄铁矿中,Ba、Mn可能赋存富集于碳酸盐矿物中,Cr可能吸附富集于粘土矿物中、Pb、Sn、Ti可能与硫酸盐矿物有关,Zn、Cu可能赋存在闪锌矿中,Cd可能赋存富集于黄铁矿和吸附富集于粘土矿物中,其富集程度与沉积环境和煤层稳定程度有关。     

鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属污染物的赋存关系

重金属是环境中的典型污染物,而微塑料是新型污染物,两者的共存可导致复合污染而存在潜在的生态风险.为探讨鄱阳湖湿地环境中微塑料与重金属的赋存关系,对鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属(Cu、Cd、Pb、Zn和Cr)的含量及其形态特征进行分析.结果表明,沉积物干物质中微塑料丰度范围为356～1 452 n·kg^-1,平均丰度值达982. 33 n·kg^-1;通过显微鉴定微塑料形态有碎片类、纤维类和薄膜类,以碎片类为主(48. 23%);而颜色主要以彩色为主;粒径以≤1. 00mm为主;聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP).电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)发现,微塑料表面具粗糙、多孔、裂痕和撕裂的特征,并附着多种重金属元素.5种重金属在湿地沉积物中均有不同程度积累,冗余分析表明,沉积物主要理化因素(TOC、pH、EC及粒径)及微塑料赋存对重金属的总含量均有显著影响(P <0. 05);方差分解分析(VPA)显示,理化因素和微塑料对重金属有效态的贡献率分别为37. 70%和0. 70%,但两者的协同...     

乌江中上游底栖硅藻群落与阴阳离子、重金属间的关系

首次对乌江中上游底栖硅藻群落组成特点进行定量系统研究,得知其组成基本上呈种类多、丰度小,种类少、丰度大的分布状况。对底栖硅藻丰度和八种离子、重金属间关系进行定量分析后知Hg元素是影响底栖硅藻丰度的第一显著因子,建立了底栖硅藻丰度-汞元素曲线回归方程。可为用硅藻监测、评价河流水质提供理论基础,并为水质预警的硅藻生物指标的研究提供科学依据。     

土壤中有效态汞的测定方法

目前人们普遍以土壤中的“总汞”进行环境质量评价。事实上,土壤中的汞以多种形态存在,其中能被植物吸收的有效汞含量多少(包括水溶性、代换性和螯合的汞)是很重要的。当前在研究土壤中各种微量元素的有效性方面,对Cu、Pb、Zn、Mo、Cd等元素已有较好的浸提剂和方法,但对汞的有效性的研究还很少,亦缺少有关的资料。     

安溪铁观音茶园土壤重金属赋存形态及生态风险评价

用改进的BCR连续提取法提取安溪铁观音茶园土壤中重金属元素(Li、Fe、Zn、Ba、Sr、Ti、Co、Cr、Cd、Mn、Ni、Pb、V、Mg、Cu)的赋存形态,分析其生物有效性并作出生态风险评价。重金属赋存形态研究结果表明,Cd的形态总体分布为弱酸溶态残渣态可还原态可氧化态,Pb的形态总体分布为可还原态可氧化态弱酸溶态残渣态,Cu的形态总体分布为可还原态可氧化态残渣态弱酸溶态,其余重金属皆以残渣态为主。生物有效性分析结果表明,Pb、Cd、Cu、Mn、Ni、Sr等重金属的潜在生物可利用性较高,其所占百分比分别为90.4%、73.0%、36.6%、32.8%、23.8%、22.9%。对茶园土壤中的重金属作生态风险评价,地累积指数法和潜在生态危害指数法结果均表明,大部分土壤样品是清洁安全的,部分土壤受到Cd元素污染,污染程度达到中度污染级别。     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0.3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均百分含量分别为48%和42%;Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均百分含量分别为68%~82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0. 3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均质量分数分别为48%和42%; Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均质量分数分别为68%～82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

渭河微塑料污染现状与风险评价

为探究西北地区渭河微塑料的赋存状态、形态特征、聚合物类型和潜在风险,于2021年5月通过现场采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱和显微拉曼光谱测定等,鉴定了渭河水体中的微塑料的丰度分布、形状、粒径、颜色和聚合物类型,并通过污染负荷指数法和物种敏感性分布法进行风险评价.结果表明,所有采样点均有微塑料存在,其丰度范围为(2.9±0.8)～(10.3±2.8)n·L^-1,渭河干流微塑料丰度高于支流.纤维(15.04%～77.03%)、小尺寸(<0.5 mm)(27.27%～89.38%)和彩色(有色)(15.85%～49.53%)为含量最高的微塑料形态,聚乙烯(32.83%)、聚丙烯(29.79%)、聚苯乙烯(21.21%)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(10.61%)是检测出的主要聚合物类型.研究表明,渭河微塑料污染处于国内中等水平,微塑料丰度还未对水生生物构成影响,但其较高的丰度值和塑料易吸附其他污染物的特性仍需引起警惕.     

重金属化学活性评估方法准确性质疑--以煤矸石样品为例

重金属元素化学活性的大小是决定它们环境行为最主要的因素之一,我们曾分别用总量法,实验模拟法,环境地球化学法和化学形态分析法对煤矸石样品所含的重金属元素进行过环境影响分析,试图了解自然风化条件下这些有害元素潜在的生态环境效应,结果发现重金属元素的化学活性除了与它们在样品中含量的高低,赋存状态和化学形态等因素有关外,更主要地是取决于样品基质的组成和结构,由于大量有机质的络合和风化过程中生成的铁的胶体的吸附,从煤矸石释放出的重金属元素的化学活性受到明显限制,它们对环境的污染可能仅限于煤矸石堆周围有限的范围。     

聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响

地膜覆盖保墒已成为盐渍化土壤种植中重要的农艺措施,而盐渍化与微塑料双重胁迫对土壤微生物的影响越来越受到重视.为探究聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响,通过室内模拟盐渍化土壤环境中微塑料污染的方法,探究不同类型（氯盐类和硫酸盐类）和不同含量（弱、中、强）的盐渍化土壤赋存不同丰度聚乙烯（PE）微塑料（土样干重的1%和4%）条件下对土壤微生物群落的影响.结果表明,PE微塑料会降低盐渍化土壤微生物群落多样性和丰富度,且硫酸盐类盐渍土处理受到的影响更强烈.赋存PE微塑料后不同处理微生物组成基本一致,但其相对丰度会发生变化,硫酸盐类盐渍土处理中各菌群相对丰度的变化较氯盐类盐渍土处理更强;门水平上,变形菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈正相关,而拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈负相关;科水平上,黄杆菌科、食碱菌科、盐单胞菌科和鞘脂单胞菌科相对丰度随赋存PE微塑料丰度增大而增大.KEGG代谢通路预测显示,赋存PE微塑料会降低微生物新陈代谢和遗传信息等功能相对丰度,硫酸盐类盐渍土对新陈代谢功能的抑制作用强于氯盐类盐渍土,而对遗传信息功能的抑制效果弱于氯盐类盐渍土;新陈代谢功能二级通道中氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢等功能受到抑制,推测新陈代谢功能的降低可能是由于上述二级代谢通路相对丰度降低引起的.试验结果可为微塑料和盐渍化双重污染条件下对土壤环境的影响研究提供理论依据.     

长江口邻近海域表层沉积物重金属赋存形态及生态危害评估

为探究长江口东南支海域表层沉积物重金属形态分布特征及污染状况,本研究于2019年12月在长江口邻近海域采集了18份表层沉积物样品,使用微波消解法以及改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法分别分析了沉积物中7种重金属（Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As、Ni）的总量和各形态含量,结合沉积物质量基准（SQG）、风险商（HQ）等方法初步探讨了长江口邻近海域表层沉积物中重金属的赋存形态特征,并评估了其生态风险。结果显示,从近岸到近海,重金属含量梯度逐渐减小,除Cd、Cr属于Ⅱ级标准,其余重金属平均含量均达到海洋沉积物质量Ⅰ级标准。长江口邻近海域沉积物呈中性?弱碱性,属还原环境;Zn、Pb、Cd以次生相为主要赋存形态,对环境条件变化较为敏感,其中Cd次生相的质量分数最高（74.2%）,且以可还原态为主要赋存形态,Cu、Cr、As、Ni以原生相为主要赋存形态,性状相对稳定。生态风险评估结果表明,长江口邻近海域表层沉积物重金属的组合生物效应对水生生物产生危害的概率较低。As与Cd元素的生态风险较高,尤其是Cd,易被生物利用,对环境危害性更强,需要引起重视。