微藻生物富集重金属的研究进展

环境中的重金属来源广泛,在环境中有稳定、迁移、累积的特性,已严重危胁到人类健康。控制和消除重金属污染是当今世界环境面临的紧迫问题和巨大挑战。以水环境中的重金属修复为要点,介绍了利用微藻作为吸附材料的创新型生物修复技术在污水修复领域的可行性和优势,根据微藻富集重金属的主要机制,详述了生物富集的过程以及影响吸附行为的主要因素(pH、温度、离子强度、溶解性有机质),并指出了现阶段微藻生物富集重金属的研究重点和趋势。     

蚯蚓堆制技术处理水葫芦过程中的重金属生物放大作用

水葫芦对重金属有较强的生物富集作用.在利用蚯蚓堆制技术处理水葫芦时,蚯蚓可通过生物放大作用进一步累积重金属.为了研究蚯蚓堆制技术处理水葫芦过程中,蚯蚓对重金属的富集规律,测定了模拟废水中生长的水葫芦茎叶部和根部的Cd(Ⅱ),Cr(Ⅵ),Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ)含量,研究了蚯蚓堆制处理水葫芦茎叶过程中蚯蚓蚓体和蚓粪中的重金属含量.研究结果表明,术葫芦虽然可富集重金属,但主要集中在根部,茎叶部含量较少,以茎叶部饲养蚯蚓是较为安全的.当以茎叶部饲养蚯蚓时,受重金属污染的水葫芦可导致蚯蚓生长速率下降.但蚯蚓对重金属有一定耐受力,蚓粪中重金属含量远大于蚯蚓蚓体中的含量.     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

闽西南土壤-水稻系统重金属生物可给性及健康风险

结合简单的生物可给性提取法(SBET)与健康风险评价模型,研究了闽西南农田土壤-水稻系统中重金属的生物可给性及健康风险.结果表明,闽西南农田土壤和稻米中部分重金属已存在富集.土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量分别在32.4％、15.5％、14.1％和12.7％的区域超过农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018...     

城市交通大气与土壤重金属对小蜡生物富集作用的影响

选择合肥市区交通干道、城郊公路和森林公园作为具有不同交通流量的路段,通过火焰原子吸收法,测定土壤和小蜡叶片中的w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr);运用统计方法研究土壤和小蜡叶片中重金属含量的差异和相关性,以及与城市交通大气污染的关系.结果表明:市区交通干线和城郊公路的土壤中w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr)均高于对照点(森林公园),且市区交通干线与对照点的土壤中重金属含量差异显著;小蜡叶片对5种重金属富集量与土壤中的相应重金属含量没有明显相关性,这表明叶片富集的重金属主要来源于道路交通产生的大气重金属污染物,而非主要从土壤中吸收获得;小蜡叶片对大气中的Pb和Cr的富集能力较强,其生物浓缩系数分别为5.50和3.43,说明小蜡可能是Pb和Cr的良好指示植物,可用于环境监测.     

矿区耕地土壤重金属污染评价模型与实例研究

为对湘南某矿区耕地土壤重金属污染情况作出客观实际的评价,将层次分析理论用于环境评价领域,引入重金属毒性响应系数和重金属在粮食中限量值双重准则,以确定重金属元素之间的权重,并结合加权平均法建立综合评价模型.同时,结合GIS对耕地土壤重金属空间分布、重金属富集特征及综合污染情况进行分析.对该矿区4种重金属Pb、Cd、Cu和Zn的综合污染评价结果表明,该矿区耕地土壤重金属综合污染情况严重,综合污染指数变化范围为1.25～427,属重度污染.因子分析结果表明,4种重金属的来源具有一定相似性,主要来源于矿区有色金属采选冶炼活动.空间分析表明,4种重金属的含量及综合污染的空间分布特征呈明显富集.该评价模型可用于对矿区耕地土壤重金属污染评价的研究,为土壤重金属污染评价提供了新的思路.     

淮南小学校园不同活动场所灰尘重金属区域分异及生物可给性

利用PBET(Physiologically Based Extraction Test)体外胃肠模拟方法研究淮南市小学校园不同活动场所灰尘中8种典型重金属(Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn)在胃肠阶段的生物可给量,并计算其生物可给性,采用US EPA人体健康风险评价方法,评估研究区灰尘重金属经手-口暴露途径摄入对儿童产生的健康风险.结果表明;与淮南市土壤环境背景值相比,淮南市小学校园不同活动场所灰尘重金属总量普遍偏高,累积量较大的是Cd、Zn、Pb和Cu,富集程度较高.对比分析不同活动场所灰尘重金属含量发现,楼道灰尘重金属在3种活动场所中富集程度较高,其中Cd富集水平最高,主要因为楼道灰尘重金属不仅来源于楼道内部金属栏杆扶手生锈老化和防腐防锈油漆使用,同时受到室外污染源的影响.相关分析和主成分分析表明,灰尘重金属主要来自室外交通活动、工业活动、自然源以及室内污染源,Cd主要来自燃煤活动.PBET法提取重金属可给量在胃和小肠阶段差异较大,Cd、Pb、V和Zn在胃阶段生物可给量高于肠阶段.对比不同活动场所灰尘重金属生物可给量发现,在胃肠阶段均表现为楼道灰尘重金属可给量高于操场灰尘和校门口灰尘.健康风险评估表明,Zn在不同活动场所灰尘中重金属日平均暴露量最高,非致癌风险商(HQ)小于1,在安全阈值之内,对儿童不存在非致癌风险.Cd、Co、Cr和Ni的致癌风险商(CR)大小顺序为楼道灰尘操场灰尘校门口灰尘,在人体可承受范围内.楼道灰尘重金属的总非致癌风险指数(HI)最大,达0.118,因暴露时间较长,对儿童的潜在危害不容忽视.     

用鸟体组织监测环境中的重金属污染

鸟类是食物链中的高级消费者。环境中的重金属可通过食物链传递并在鸟体内富集，受重金属污染的鸟的体色、体形和行为发生变化，鸟体组织中的重金属浓度反映了鸟类所处环境背景中的重金属浓度的高低，因此可以用鸟类作为监测环境的指示生物来监测重金属污染。文章对重金属在鸟体内富集的一些特点、用鸟类作环境监测的指示生物时应注意的问题进行了分析，对今后的研究进行了展望，期望今后用鸟类监测环境污染的方法能在我国得到广泛应用。     

重金属污染河流生态修复区挺水植物对重金属的吸收特性

为了分析比较滇东南选矿区重金属污染河流——小白河生态修复区所种植芦苇和香蒲对重金属的吸收及生态修复效果差异,于2015年4月在小白河西岸野生植物区及东岸生态修复区采集土壤及植物样品,对样品进行烘干、消解,使用电感耦合等离子体发射光谱法测定样品中铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）和镍（Ni）这4种重金属的含量,使用原子荧光光谱法测定样品中砷（As）的含量.结果表明:①小白河东岸生态修复区湿地底泥中As和Zn污染最为严重,但东岸底泥中各重金属含量已明显低于西岸,其中芦苇种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了38.82%和50.53%,香蒲种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了13.54%和21.95%.②芦苇对As、Pb、Zn和Pb、Cr以及Cr、Ni这3组重金属的吸收存在显著的协同作用,香蒲对重金属吸收的协同作用表现在As、Zn、Ni和Pb、Cr这2组重金属中,这种重金属吸收协同作用在芦苇中更明显.③芦苇对Cr的生物富集系数（BCF）较高,对Cr的转运系数（TF）为0.80,属于富集型耐受策略,芦苇对Zn和Ni属于根部囤积型耐受策略;香蒲对Pb、Zn、Ni、Cr这4种重金属的BCF较大,TF均接近1,属于富集型耐受策略,对As属于根部囤积型耐受策略.研究显示,芦苇可作为重金属污染河流生态修复区的先锋植物,香蒲的重金属生物富集效率较高,将重金属富集于地上部的能力较强,可考虑将植物分区种植的模式改为间作种植,并定期收割香蒲地上部,以使生态修复区具有更好的重金属修复效果.      

基于生物有效性的重金属单一及联合毒性研究进展

水环境中的重金属受到水化学性质的影响产生形态变化,导致其对水生生物的生物有效性和毒性的改变。生物配体模型(BLM)考虑了水化学性质对金属的水生生物毒性的影响,可用来预测重金属对水生生物的毒性效应。毒性是金属与生物配体的平衡常数和生物膜上被金属络合的配体位点数量的函数。毒性效应被定义为金属在生物配体上的富集达到或超过一个临界阈值浓度。重点论述了水化学性质对重金属生物有效性的影响、重金属联合毒性评价的研究现状,并对存在的问题进行探讨。     

东营市北部海域文蛤重金属污染特征与食用风险评价

2016年10月在东营市北部海域采集文蛤,测定其体内7种重金属含量,分析其污染特征,从而探究文蛤（Meretrix meretrix）对沉积物中重金属的生物富集能力及其影响因素,并采用单因子污染指数（P_i）和总目标危险系数（THQ_s）评价文蛤食用风险.结果表明,该海域文蛤体内Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn含量分别为0.009~0.019,0.51~0.80,0.25~0.76,0.45~0.76,0.43~2.46,1.83~3.78,14.33~17.75mg/kg.与国内外其它区域文蛤体内重金属含量对比发现,该海域文蛤体内重金属含量处于中等水平.基于综合污染指数（MPI）,S5站位文蛤受重金属污染最严重.文蛤对Cd的富集能力最强（生物-沉积物积累因子（BSAF）平均为455.13%）.7种重金属中,只有Pb的生物蓄积与其在沉积物中的含量呈显著正相关,而Hg、Cu的蓄积分别与沉积物中细颗粒物（粒径< 63 μm,FGS）、有机质（OM）含量呈显著正相关和负相关.通过分析各站位的THQ_s值可知,长期食用该海域文蛤对人体有害,且食用风险主要来源于As.因此,为降低食用该海域文蛤给消费者带来的健康风险,必须采取有效措施控制重金属（特别是As）在海产品中的积累.     

不同种类蔬菜重金属富集特征及健康风险

蔬菜中重金属累积引发的健康风险逐渐被重视.通过文献查阅与实地样品采集,搭建了我国蔬菜-土壤系统重金属元素含量数据库,系统地分析了我国蔬菜可食部位中7项重金属含量特征和不同种类蔬菜对重金属的生物累积能力.此外,采用蒙特卡罗模拟评估了通过摄入4种类型蔬菜导致的非致癌健康风险.蔬菜可食部位ω(Cd)、ω(As)、ω(Pb)、ω(Cr)、ω(Hg)、ω(Cu)和ω(Zn)的平均值分别为0.093、 0.024、 0.137、 0.118、 0.007、 0.622和3.272 mg·kg^-1,其中5种有害元素的超标率为：Pb(18.5%)>Cd(12.9%)>Hg(11.5%)>Cr(4.03%)>As(0.21%).叶菜类蔬菜表现出较高的Cd富集能力,根茎类蔬菜表现出较高的Pb富集能力,其富集系数的平均值分别为0.264和0.262,而豆类蔬菜和茄果类蔬菜表现出较低的重金属富集能力.健康风险结果表明,蔬菜摄入的单项元素非致癌风险在可接受范围,其中儿童的健康风险高于成人.单项元素非致癌风险HQ平均值表现为：Pb>Hg>Cd>As&...     

农田土壤重金属污染风险评价模型与方法研究

土壤重金属污染是当今重要的世界性环境问题之一,尤其近年来不断出现的农产品重金属超标问题与农田土壤重金属污染程度密切相关。因此,选择合理的模型和方法对农田土壤中重金属污染状况进行评价,这对于环境和健康问题显得尤为重要。本文综述了国内外常用于农田土壤重金属评价的传统指数模型和以指数模型为基础而延伸出来的一些评价方法,介绍了基于GIS技术、土壤重金属形态分析以及以农产品质量安全为基础的评价模型,分析了主要评价模型和方法的优缺点,提出了农田土壤重金属污染评价研究的方向。     

黄渤海不同生长阶段的日本鳗草对5种重金属(锌、铬、铜、铅、镉)的生物蓄积

为研究日本鳗草（Zostera japonica）在不同生长阶段对环境重金属的生物蓄积作用,本文在辽河口（渤海）、桑沟湾（黄海）和大长山岛（黄海）的日本鳗草分布区开展调查研究,分析了日本鳗草生长初期（5月）、生长旺盛期（8月）和衰退期（10月）地上组织和地下组织中5种重金属（Zn、Cr、Cu、Pb和Cd）的含量及其同沉积物重金属含量的相关性。研究结果表明,除Zn以外,辽河口日本鳗草分布区沉积物的重金属含量显著高于大长山岛和桑沟湾;日本鳗草体内的Pb和Zn含量显著高于其他重金属含量;日本鳗草地上组织对Cd、Pb和Cu具有蓄积作用,对Cd的生物富集系数最高达37.18,但对Zn和Cr不具有蓄积作用;生长初期的日本鳗草地上组织Cu和Zn含量与其基质中Cu和Zn含量呈良好的线性关系,而衰退期的日本鳗草地上组织Pb含量同沉积物中Pb含量具有显著相关性。日本鳗草在不同生长阶段对重金属的蓄积作用可用于开展黄渤海重金属污染水平的生物监测,本研究结果可为黄渤海的污染防治工作提供重要参考。     

Partitioning of heavy metals in the surface sediments of Quanzhou Bay wetland and its availability to Suaeda australis

In order to investigate distributions of heavy metal pollution in Quanzhou Bay wetland, the total concentration and chemical partitioning of a number of heavy metals （Cu, Zn, Cd, Pb, Cr, Hg） in sediments of three sampling sites of Quanzhou Bay wetland and their availability to Suaeda australis were analyzed. The Geoaccumulation Index （Igeo） values reveal that the sediments of three sampling sites may all be considered as moderately contaminated for Pb and Zn, and all sediments might be strongly contaminated with cadmium. The partitioning analyses revealed the measured heavy metals in three sites are bound to the exchangeable fraction at lower concentrations. The measured metals in a considerable amount are bound to the reducible and oxidizable fractions, and a high proportion of the measured heavy metals were distributed in the residual fraction in the sediment samples. The concentrations of Cd in each chemical phase extracted from the sediments are above natural global background levels and should be further investigated because of its toxicity. Suaeda australis has different accumulation abilities for the measured heavy metals. For the root and stem, the bioaccumulation ability assessed by bioaccumulation factor （BAF） for the measured heavy metals follows the decreasing order as： Cu〉Cr〉 Zn〉Cd, Pb, Hg. In the leaf, stronger bioaccumulation ability for Hg is exhibited. The heavy metal concentrations in Suaeda australis roots have positive correlations with their available fractions, while the exchangeable fraction of Cu and Cd might have be more important to both mature plant roots and seedling roots uptake than other fractions; as for Cr, the oxidizable fraction might make a greater contribution to the plant root uptake; as for Zn, the reducible fraction might make so contribution ; and for Pb, the oxidizable fraction might make a significant contribution to the mature plant root uptake, however, the exchangeable fraction might have a significant contribution to the seedling root uptake.     

水库中重金属迁移的神经网络模拟

重金属在水环境中的迁移转化是一个多因素影响的复杂过程,快速而准确地模拟水体中重金属的迁移一直是水环境研究领域的焦点。神经网络模型计算迅速、能以较高精度拟合任意非线性函数,在水文水质模拟中已有很多成功的应用,但对重金属的模拟还很少见到。文章以大伙房水库为例,用神经网络模型模拟了重金属镉、铜、汞和锌在水库中的浓度迁移过程。建模时依据水环境中重金属迁移转化机理并借鉴数学建模中边值问题的解决思想,确定了模型的输入和输出因子;对实际监测中重金属浓度低于检测方法的最低检出限的情况,将其浓度以0计算。模型对水库中镉和铜的浓度的模拟值与实测值的最大相对误差分别为17.5%和17.9%,对汞和锌的浓度的模拟值与实测值的确定系数分别为0.741和0.762,而对镉和铜的确定系数更是达到了0.96以上。对各重金属的模拟结果表明用神经网络模拟水环境中的重金属迁移是可行的,能快速得到比较准确的结果。文章建立的模拟大伙房水库重金属浓度迁移的神经网络模型对该水库水环境管理有一定的参考价值。     

海洋环境重金属污染生物修复研究进展

综述了近年来国内外利用海藻、海洋细菌以及海洋植物等不同类型海洋生物资源修复重金属污染的研究进展,对重金属海洋生物修复过程的影响因素和作用机理方面的研究成果进行了分析讨论,并在此基础上指出今后应在高性能海洋细菌筛选、与海洋环境相关影响因素对重金属生物修复过程的影响以及海洋生物对重金属离子富集机制等方面进行深入研究。     

杂草对重金属的生物积累特性的研究

采用小区实验法对东北地区 1 1科 2 2种田间杂草进行重金属累积特性研究。结果表明 :欧洲千里光、巨荬菜、欧亚旋覆花、猪毛蒿、黄花蒿、石防风和柳叶刺蓼 7种植物对 Cd的富集系数最大 ,且地上部 Cd的含量大于根部 Cd的含量 ,具备了重金属超富集植物的基本特征 ;植物地上部重金属含量与植物上部生物量的大小无关 ;以杂草为研究对象 ,有可能筛选出地上部重金属富集量大并且地上部生物量也高的超富集植物。     

沉积物中氧化物结合态镉对芦苇的生物有效性研究：氧化物种类、结合形式、老化的影响

沉积物中重金属的生物有效性在很大程度上取决于其赋存形态.选用沉积物中2种典型氢氧化物矿物:氢氧化铁和氢氧化铝,以水培法和矿物结合态Cd为培养介质,以芦苇为受试植物,研究环境中吸附和共沉淀态Cd生物有效性差别,并探究老化过程对生物有效性的影响.经过13 d的培养,发现2种结合形式的Cd均可被芦苇富集,不同处理体系中富集强度不同,根中富集量为9.1~37.8 mg.kg-1;地上部分富集量为0~10.0 mg.kg-1.其中,结合在Fe0.5Al0.5(OH)3矿物上的Cd的生物有效性最大,其次是Fe(OH)3和老化的Fe0.5Al0.5(OH)3,富集量最少的是老化的Fe(OH)3的处理.采用2种低分子量有机酸对Cd进行解吸实验,Cd的解吸规律与芦苇对Cd的富集规律一致.因此,共沉淀处理降低了Cd的富集,矿物的理化性质决定了含铝矿物对Cd的结合较差,老化作用抑制了吸附态Cd的富集,有机酸解吸实验也验证了不同形态Cd生物有效性的差异.     

Heavy metals of natural and reclaimed tidal riparian wetlands in south estuary, China

The concentrations of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn in two plant species (Scirpus tripueter Linn. and Cyperus malaccensis Lam.), water, and soils sampled from the reclaimed tidal riparian wetlands (RTRWs) and the natural riparian wetlands (NRWs) in the Pearl River estuary (PRE), were analyzed to investigate and compare their distribution and accumulation. The results show that the concentrations of the six studied heavy metals in soils exceed the eco-toxic threshold recommended by USEPA. The concentrations of Cd, Cr, and Zn in plants may lead to toxic effects compared to others.The hydraulic conditions and the degree of human disturbances can affect the heavy metal accumulation in RTRWs and NRWs. The heavy metal concentrations in water are higher whereas they are lower in soils of RTRWs Compared with that in the NRWs. The accumulation of heavy metals in the roots of plants is higher in NRWs than those in RTRWs while the opposite result is found for heavy metal accumulation in shoots. Based on the bioaccumulation and translocation factors, the plants in NRWs have the higher capacity to accumulate heavy metals, while higher abilities to transport heavy metals from roots to shoots are observed in RTRWs. Heavy metal contaminations in RTRWs are dominated by anthropogenic sources from both side uplands and river water, whereas in NRWs, the metal accumulations are simultaneously affected by anthropogenic and natural factors.