生物炭对重金属污染沉积物的修复效果

采用1%、2%和5%的生物炭钝化污染沉积物中的重金属,并研究生物炭修复对水体的生态影响.结果表明,生物炭添加后水体的p H值显著增大,上覆水和间隙水中溶解态Cu、Zn和Cd浓度均显著降低.1%(W/W)生物炭添加量使上覆水中溶解态Cu比对照降低了82.4%;在不同添加量下间隙水溶解态Zn降低幅度为11.7%—62.8%.通过BCR重金属形态分级发现沉积物中酸溶态重金属均有向残渣态转化的趋势.在5%生物炭添加量时,酸溶态Cu降低了73.08 mg·kg-1,降低幅度达到32.1%,而可氧化态Pb增加幅度达到67.8%.通过生物可利用实验(PBET)发现,当生物炭添加量为5%时,生物可利用性Cu降低9.8%,Zn、Pb和Cd的生物可利用性也有不同程度降低.生物炭添加到沉积物后,用于植物毒性试验的家独行菜(Lepidium sativum)茎长呈现19.5%—25.7%的增加,根长也随之增加,说明生物炭降低了沉积物重金属的植物毒性.     

镉"加标"沉积物对泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)生物毒性研究

选择泥鳅(Misgurnus anguillicaudaus)作为受试生物,以泥鳅死亡率、血液红细胞数量、红细胞体积、红细胞微核率和核异常率作为测试指标,考察了沉积物中"加标"金属镉(Cd)的毒性状况,探讨了水体沉积物中重金属的生物毒性影响.结果表明:高有机质的粘土粉砂性沉积物能够有效吸附重金属镉;镉加标暴露组泥鳅的死...     

水源水库沉积物中重金属形态分布特征及其影响因素

利用BCR化学连续提取法和EDTA铵盐单一提取法,考察了微生物作用和不同环境条件(灭菌,未灭菌,好氧,厌氧,添加还原药剂Na2SO3)对饮用水源水库沉积物中重金属的含量和形态分布特征的影响.结果表明,微生物作用和不同环境条件对沉积物中重金属,特别是对Cd和Pb的含量及各形态(F1、F2和F3)分布有着显著的影响;微生物对有机质的矿化作用以及厌氧条件下的微生物还原作用分别是影响沉积物中Cd和Pb形态分布变化以及上覆水体中铁浓度变化的重要原因.沉积物中Cd和Zn具有潜在环境效应的各形态(F1、F2和F3)含量占总量的比例[(F1+F2+F3)/T]均高于灭菌条件下;以EDTA单一提取法表征重金属的生物可给态含量结果表明,不同重金属的生物可给性差异十分显著,Cd和Pb的生物可给态含量占总量的比例(B/T)最高值分别可达24.96%和39.56%,而Zn和Cr的B/T值均小于5%.沉积物中重金属的[(F1+F2+F3)/T]比值(y)和B/T比值(x)两者之间的线性关系为,y=0.96x+0.1388(R2=0.8704);重金属的潜在环境效应程度对沉积物中重金属总量变化趋势有着直接的影响,在沉积物-水界面,随着重金属各形态的潜在环境效应的增强,重金属通过沉积物-水界面由沉积物向上覆水体扩散的程度也随之加剧,对水源水库的水质可造成一定程度的潜在危害.     

不同湿地植物的根系酸化作用与重金属吸收

为研究不同湿地植物根系分泌物对水体的酸化能力与重金属吸收积累能力间的关系,选用六种对废水中重金属吸收能力较强的湿地植物进行了盆栽实验.这六种湿地植物分别是:稗(Echinochloa crus-galli)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、茭笋(Zizania latifolia)、鸭舌草(Monochoria vaginalis)、柳叶箬(Isachne globosa)、辣蓼(Polygonum hydropiper).研究结果表明,不同种类的植物对水体的酸化能力存在明显差异,水体pH差异最大可达0.85个单位;不同湿地植物间对重金属的吸收积累能力有显著差异,而且在重金属积累量方面的差异明显高于重金属浓度方面的差异.相关分析表明,不同湿地植物水体pH与植株重金属积累量之间存在较好的负相关关系,相关系数达到或接近P0.05显著水平.研究结果说明,湿地植物对废水中重金属的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系分泌物对水体的酸化能力.     

顾桥采煤沉陷积水区重金属分布与迁移特征

为了探讨上覆水-间隙水-沉积物层面微量元素的分布特征与潜在迁移趋势,系统采集淮南矿区顾桥采煤沉陷积水区上覆水和沉积物样品各10个,通过高速离心获得相应间隙水样品。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及原子荧光光谱法(AFS)测试分析了各样品中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn含量,并采用重金属污染指数法和地累积指数法评价上覆水体及沉积物中重金属污染程度。结果表明,(1)总体而言,顾桥采煤沉陷积水区上覆水水质较好,符合鱼类养殖的水质标准;间隙水中Cr、Cd和Zn的质量浓度分别达到193.11、2.14和176.18μg·L~(-1)。水质基准法生物毒性评价结果显示,间隙水中Cr、Cd和Zn对水生生物具有潜在生物毒性;沉积物中As、Cd、Cu、Cr、Ni的含量均值超过淮南土壤背景值和中国沉积物综合平均值,其中Cd平均质量分数高达1.114mg·kg~(-1),明显富集。(2)从垂直分布来看,水体中重金属的分布趋势表现为:沉积物间隙水上覆水。(3)分配系数结果表明,Cd、Zn、Sb易从沉积物中迁移进入上覆水中,具有较高的潜在环境危害。相关性分析结果显示,上覆水体中As与Mn、Cu与Cd具有相同污染源;间隙水中多种重金属之间的相关性较好,部分重金属具有同源性,沉积物中Ni与Zn、Mn的来源相似。(4)地累积指数结果表明,沉积物中Cd为偏重度污染,Cr为轻度污染,重金属总体污染程度为:CdCrSbCuAsNi=MnZn,顾桥采煤沉陷积水区水体沉积物中重金属Cd、Cr具有潜在生态危害,应引起管理者重视。     

典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合对水生生物的慢性毒性机制,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明:Cd对虾的致死浓度为1 mg·L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg·L-1和0.1 mg·L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg·L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg·L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。     

鄱阳湖湿地水体与底泥重金属污染及其对沉水植物群落的影响

对鄱阳湖南矶山湿地、吴城自然保护区、白沙洲国家湿地公园及鄱阳湖龙口等典型湿地进行沉水植物群落的调查与采样,并测定各样点水样及底泥重金属含量,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对底泥重金属污染进行评价,采用Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数等方法对研究区沉水植物群落结构进行评价,对水体、底泥重金属含量与沉水植物的生物量、物种多样性等进行Pearson相关性分析,评价鄱阳湖湿地水土环境重金属污染现状,探讨水体与底泥重金属Cu、Pb、Cd等污染物对其水体沉水植物群落的影响。结果表明：各采样点水体与底泥中Cu、Pb、Cd等3种重金属元素中含量最高的为Pb;各样点水体（除白沙洲水体ρ(Pb)外）ρ(Cu)、ρ(Pb)和ρ(Cd)等均未超出地表水环境质量Ⅲ类标准限值,水体重金属含量最高的区域为鄱阳湖东部的白沙洲（ρ(Cu)为50.826μg·L-1,ρ(Pb)为68.660μg·L-1,ρ(Cd)为0.337μg·L-1）,最低的区域为鄱阳湖西南部的南矶山湿地（ρ(Cu)为4.316μg·L-1,ρ(Pb)为7.301μg·L-1,ρ(Cd)为0.167μg·L-1）。两种重金属污染评价方法的结果均表明,受纳乐安河下游来水的龙口区域为底泥重金属污染最严重区域;但两种评价方法的结果存在一定差异,地累积指数法评价龙口区域的结果为偏中度或轻度污染,潜在生态危害指数法的评价结果为轻度污染。研究区野外调查中共发现11种沉水植物,隶属7科9属,其中南矶山湿地的沉水植物物种多样性较丰富,但其物种分布的均匀度较低,水体与底泥重金属含量与其水体中沉水植物的生物量或物种多样性间无显著相关性。     

典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合暴露对水生生物的慢性毒性机理,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明：Cd对虾的致死浓度为1 mg?L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg?L-1和0.1 mg?L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg?L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg?L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。? 关键词：日本沼虾;重金属;氧化损伤;交互作用;分子标志物     

应用概率物种敏感度分布法研究太湖重金属水生生物水质基准

目前广泛使用的水质基准推导方法—物种敏感度分布法存在曲线拟合模型不确定、曲线拟合效果不佳、种内差异欠考虑、基准值不准确等诸多问题,概率物种敏感度分布法可有效解决上述问题。应用概率物种敏感度分布法构建了太湖水体中5种重金属Ag、Pb、Cd、Hg和Zn的概率物种敏感度分布曲线,在此基础上得到了保护水生生物的急性水质基准分别为1.079μg·L~(-1)、637.973μg·L~(-1)、19.465μg·L~(-1)、8.729μg·L~(-1)和105.506μg·L~(-1),慢性水质基准分别为0.108μg·L~(-1)、63.797μg·L~(-1)、1.947μg·L~(-1)、2.340μg·L~(-1)和52.753μg·L~(-1);不同类群间生物对重金属的敏感度存在差异,不同重金属对同一类群生物的毒性也存在差异;通过与国内外已有的重金属水质基准值比较,发现水质基准具有明显的区域性,目前基于国外水质基准或我国整体水域特点来制定的太湖水质标准,往往造成对太湖水生生物欠保护或过保护的状况。     

5种不同晶型的纳米二氧化钛对金属铜生物积累的影响

纳米二氧化钛(nTiO_2)作为一种具有独特物理化学性质的纳米材料被广泛应用。然而,在生产、使用的过程中,nTiO_2会不可避免地进入于水环境中。重金属是水体中常见的污染物之一,nTiO_2进入水体后是否会与水体中的重金属发生相互作用,进而影响重金属的生物积累,目前相关报道还很少。本论文以大型溞为模式生物,考察了5种不同晶型nTiO_2对常见的重金属铜生物积累影响。结果表明,nTiO_2对Cu2+的吸附降低了试验液中Cu2+浓度。但5种不同晶型nTiO_2的吸附能力并不一样,其中锐钛矿晶型(A-S)的吸附能力最高,这可能是由于结构缺陷和表面羟基的存在,为Cu2+提供了更多的结合位点,从而提高了A-S的吸附能力。nTiO_2的存在降低了金属铜在大型溞体内的积累,这可能是由于nTiO_2对金属铜的吸附,降低了自由Cu2+的生物可利用性。由于nTiO_2样品之间比表面积的差异,不同晶型之间单位nTiO_2引起的铜积累有显著性差异性(P0.05),其中锐钛矿和金红石之比为4:1混合晶型(M1)最高,A-S最低。     

重金属对水生生物的生态毒理效应及生物耐受机制研究进展

近年来,随着国民经济的快速发展,重金属以其特有的性质而被大量的应用于生产生活当中,同时也由于各种原因造成了水体重金属污染现象。水体重金属污染不仅对水生生物的生长和繁殖造成了严重的威胁,同时也威胁到人类的健康。因此,重金属污染具有潜在的生态与健康风险。本文主要概括介绍了重金属对水生植物、动物、微生物的生态毒理效应以及水生生物对重金属的各种耐受机制,展望了重金属对水生生物生态毒理效应的未来研究重点和方向。     

珠江下游不同水体中金属元素在颗粒相和胶体相中的分布和分配

为了研究不同水体中重金属在颗粒相和胶体相中的分布特征,运用连续流离心机、切面流超滤分离技术(UF)和反渗透技术(RO),从流花湖公园的湖泊和珠江下游的水库、河流、河口共4种水体中分离了大量的颗粒物、胶体,然后用电感耦合等离子体/质谱(ICP-MS)对其中的重金属进行了定量分析。对比不同水体中颗粒态重金属的浓度(ng·L~(-1))的季节变化,发现春季受降水影响,重金属的浓度最高。通过比较颗粒物、UF-胶体和RO-胶体中重金属的浓度,可以得到重金属在颗粒物、不同粒径的胶体中的分布情况。结果显示富营养化程度高的湖泊水体(LHH)中,大多数重金属主要分布在颗粒相中。河口中Cr、Mn、Zn、Pb、Co、Ag、Cd这些主要由人类活动产生的重金属,受河口絮凝沉降作用的影响,主要存在于大分子颗粒相中。不同水体中重金属在两相中和在胶体中的分配情况各不相同,说明重金属在两相中的分配与颗粒物、胶体及重金属的性质有关。     

官厅水库-永定河沉积物中AVS-SEM的分析

酸可挥发性硫化物(AVS)与同步提取的重金属(SEM)之间的比例关系是控制缺氧性沉积物中重金属生物有效性及毒性的主要因素．本文设计了一套新型吹气．吸收装置测定水体沉积物中的AVS，提高了AVS的回收率及测定操作的稳定性．并应用此装置测定了官厅水库-永定河水体沉积物中AVS-SEM的分布。     

水体酸化条件下Cu(II)对斑马鱼胚胎的毒性效应

为评价由酸雨、酸性矿山排水等环境污染导致的水体酸化及水体重金属联合作用对水生生物的生态毒性效应,研究了不同pH值(pH=3、4、5、6、7和7.8)条件下Cu2+对斑马鱼胚胎发育的影响。结果表明,酸性水体及Cu2+单一存在时,酸对斑马鱼胚胎24h半数效应浓度值EC50为pH=3.65,Cu2+(pH=7.8)对斑马鱼胚胎24h-EC50为0.267mg·L-1;当水体酸化及水体中的Cu2+共存时,较低的pH对Cu2+的生物毒性起协同作用,表现为随溶液pH的降低,各浓度Cu2+对斑马鱼胚胎的24h凝结率显著增高(P24h致死率=0.001),而斑马鱼胚胎96h孵化率显著降低(P96h孵化率=0.002),且不同浓度的Cu2+之间的生物毒性效应存在显著性差异(P24h致死率=0.0321;P96h孵化率=0.0028)。这说明酸性水体和Cu2+都显著影响斑马鱼胚胎的发育,且Cu2+在酸性水体中对斑马鱼胚胎的毒性显著增强。因此,在受重金属Cu2+污染的地区,如同时受到酸雨或酸性矿山排水等较低pH值和Cu2+的双重胁迫,较低浓度的Cu2+就能够对水生生物的生殖发育及水生生态系统产生严重的影响和危害。     

柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响

为了研究生物炭(BC)对重金属复合污染土壤的钝化效果以及环境条件变化后钝化产物的稳定性.在受Cd、Pb和Zn污染的土壤中添加不同比例的生物炭进行土培实验,两个月后,添加不同浓度的柠檬酸模拟植物根际环境条件,分析土壤环境条件变化后重金属钝化产物的稳定性.结果表明,与对照组相比,添加生物炭(5%和8%)显著提高了土壤的pH值、阳离子交换容量(CEC)、土壤有机质(SOM),而有效态重金属和重金属毒性浸出浓度均显著降低,且后者低于其国际标准.添加柠檬酸后,土壤pH值随柠檬酸浓度的增加呈现下降趋势;生物炭的添加比例一定时,有效态Cd(DTPA-Cd)和Cd的毒性浸出浓度(TCLP-Cd)随柠檬酸浓度的增加呈现先降低(2 mmol·kg~(-1))后升高(10、20 mmol·kg~(-1))的趋势,而有效铅(DTPA-Pb)和有效态锌(DTPA-Zn)随柠檬酸浓度的增加而上升.柠檬酸浓度一定时,有效态重金属和重金属毒性浸出浓度随生物炭的添加比例的增加而降低,当生物炭的添加比例大于5%时,TCLP-Cd和TCLP-Zn虽有所上升(与无柠檬酸相比),但均低于其国际标准.可见,生物炭可对重金属污染土壤进行有效修复,但随着环境条件的变化,被钝化的重金属会发生解吸和溶解释放,从而增强其生物有效性和环境风险,但当生物炭的添加比例较高时,会一定程度抑制重金属的解吸和溶解释放,Cd和Zn的环境风险仍处于可接受的安全水平.     

道路雨水径流溶解性有机物对生物滞留系统重金属截留过程的影响

以不同介质(砂,铁锰复合氧化物,给水厂铝污泥)的生物滞留系统为研究对象,考察道路雨水径流溶解性有机物(DOM)与重金属协同污染对生物滞留系统中Cu~(2~(6+))、Pb~(2~(6+))、Cr6~(6+)和Cd~(2~(6+))截留和释放过程的影响.结果表明,DOM协同污染促进了生物滞留系统对Cu~(2~(6+))和Pb~(2~(6+))的截留,去除率分别提高了1%—12%和2%—7%;抑制了对Cr6~(6+)和Cd~(2~(6+))的截留,去除率分别下降了3%—10%和1%—5%.对同一种介质生物滞留系统来说,前期累积重金属时径流DOM协同污染的生物滞留系统中重金属的释放量低于无DOM协同污染系统,使其淋出液重金属浓度降低.与惰性介质生物滞留系统相比,强化介质生物滞留系统对重金属的截留效果更易受到径流DOM协同污染的影响,且强化介质生物滞留系统所截留重金属更不易释放.     

陕西省金水河中溶解性重金属的分析及污染源识别

对陕西省金水河水体中溶解性重金属进行监测与分析,结果表明:(1)水体中重金属的平均含量依次为Fe>V>Cu>Zn>Mo>Mn>Ni>Co>Cd,全部符合国家饮用水标准;Cu超出地表水Ⅰ类标准限值;除Mn外,其余重金属的含量均超过汉江上游及长江河源区河水的背景值.(2)溶解性重金属的含量存在明显的空间分布特征,Cu,Zn,Mn,Fe,Zn,Ni和Mo在流域内人类活动区(如金水镇和庙坝村)的含量最高.(3)利用因子分析提取了4个公因子,揭示影响水体重金属含量的污染源主要来自未经处理的生活污水和农田地表径流;同时,根据因子得分系数,判断各个因子对水质污染的贡献率.     

考虑物种权重校验保护太湖水生生物的铅基准

铅是一种有毒重金属元素,位列我国水中优先控制污染物"黑名单".我国水系众多,水生生物多样,研究保护区域水生生物的铅基准十分必要.太湖作为中国周边经济最发达、大中城市最密集且污染最严重的淡水湖泊之一,本研究选取8种太湖本土水生生物实验补充铅的急性毒性数据并两步外推得到慢性毒性数据.结合文献建立铅的本土毒性数据库,基于水体硬度对铅毒性的影响,建立硬度和毒性关系.考虑太湖生物区系和水质特征,采用物种权重敏感度分布方法,得到保护太湖水生生物铅的最大浓度基准值(CMC)和持续浓度基准值(CCC)值分别为50.04—58.87μg·L~(-1)和3.99—4.69μg·L~(-1);现行地表水铅的Ⅲ类标准限值(50μg·L~(-1))下受铅急性毒性和慢性毒性影响的生物比例分别为4.42%和23.00%.     

污染水体中河蚬的生物毒性响应研究进展

河蚬作为广泛分布于世界各国的典型底栖生物,由于其活动性低、滤食性等特征被广泛用作指示生物研究多种水体污染物的生物有效性。但迄今为止,尚没有系统论述污染水体中河蚬生物毒性响应的研究进展。为此,本文从污染物种类、测试指标、试验参数等角度探讨了过去30多年间河蚬在氨、重金属、有机污染物生物富集及生物毒性效应等方面的研究过程及主要成果。以往研究主要以河蚬生物体内累积、形态学及行为学观察、生化指标、代谢组学、基因完整性等指标表征污染水体的生物毒性效应,并随着分子生物学的发展已逐步由多指标全面表征代替单一指标测试。此外,现有研究多偏重于重金属和持久性有机污染物,对氨、新型污染物及纳米材料的河蚬生物毒性效应探讨尚处于起步阶段。河蚬在自然水体污染状况评估、污染水体的生物修复、水体毒性预测等方面具有较高适用性,但河蚬在沉积物毒性鉴定评估(TIE,Toxicity Identification and Evaluation)中的应用研究依然较为缺乏,有待进一步开展。     

滇池福保湾沉积物-水界面微量重金属扩散通量估算

对滇池福保湾沉积物间隙水及近界面上覆水中溶解性重金属含量进行分析,并根据Fick定律计算出沉积物-水界面微量重金属扩散通量.结果表明,福保湾水体中重金属含量的平均值(以μg·1-1计)分别为:Fe 25.53,Cu 30.58,Zn 221.67,Ni 15.93,Co 1.91,Cd 1.12,Cr 19.26,Pb 31.08,As 9.41,符合国家Ⅱ类地表水质标准.沉积物-上覆水界面附近水体微量重金属浓度一般都明显高于孔隙水的相应浓度(As除外),根据Fick扩散定律计算出沉积物对上覆水中重金属的年吸附量(以kg计)分别为:Fe 3.48,Cu 8.70,Zn 70.66,Ni 4.52,Co 0.16,Cd 0.31,Cr 1.55,Pb 12.03,As 0.38.