直流电场对印度芥菜体内镉亚细胞分布和化学形态的影响

为了研究电场作用对植物吸收重金属的直接影响,同时避免土壤和溶液性质变化对植物吸收重金属的影响,设计了一种新型电场-植物效应试验装置,并应用此装置通过水培试验研究了不同强度的直流电场对印度芥菜体内镉质量比和镉亚细胞分布、化学形态的影响。结果表明:应用该装置可实现电场作用下水培体系中pH值、电导率EC和Cd浓度的恒定和均匀分布;不同强度的电场处理对印度芥菜叶中Cd质量比影响不大,但显著增加了印度芥菜根对Cd的吸收,其中以20 mA处理中根Cd质量比最高(52.1 mg/kg),是对照处理的2倍,且显著提高了根细胞壁对Cd的积累(从对照的47.1%增加到63.3%),降低了细胞质和细胞器组分对Cd的积累(从对照处理的31.3%降低到20.3%)。中等强度的电场(如10 mA和20 mA)能够促进根中Cd从易移动的FNaCl态向活性较低的F_(HAc)态和F_(HCl)态转移,同时电场处理还明显增加了印度芥菜体内F_(HCl)态和Fr态的分布率,增加了印度芥菜对Cd的固定和积累。     

铜冶炼烟尘中重金属的赋存状态及浸出分析

以铜冶炼烟尘为对象,通过消解和Tessier五步提取法等手段对冶炼烟尘中重金属进行提取,并采用X-射线衍射(XRD)、X-射线荧光(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)进行分析,以探究铜冶炼烟尘的矿物相及元素组成、重金属含量、赋存状态、生物有效性和浸出行为。结果表明：铜冶炼烟尘中含有的主要重金属有Pb、Bi、Zn、As、Cd、Sn、Cu和Fe,且含量依次降低;冶炼烟尘的矿物相主要为PbSO₄、PbS、CdS、ZnO。针对重金属的赋存状态,As、Bi、Sn、Fe主要存在形态为残余态,Cd、Cu、Zn主要存在形态为可交换态,Pb主要存在形态为硫化物结合态及残余态。生物有效性系数较高的重金属为Cd、Zn、Cu,表明Cd、Cu、Zn具有较高的迁移性。冶炼烟尘在酸性环境中各金属元素的浸出率明显大于中性或碱性条件,其中在pH=2.0条件下Cd、Cu、Zn的最高浸出率达到80%,Fe的最高浸出率达到了50%,其他金属元素的浸出率都小于12%。     

利用Tessier五步法和改进BCR法分析铜尾矿中Cu、Pb、Zn赋存形态的对比研究

采集内蒙古获各琦铜矿尾矿库中新鲜尾矿样品,分别使用Tessier五步提取法和改进BCR提取法对其中的Cu、Pb和Zn 3种重金属的赋存形态进行对比分析。结果表明,Tessier法得到的重金属迁移能力由大到小为Zn、Cu、Pb,而改进BCR法得到迁移能力由大到小为Cu、Zn、Pb。改进BCR法更适合应用于尾矿中重金属赋存形态的分析,Tessier法提取结果回收率较差。Cu主要以可还原态存在,Pb主要以残渣态存在,而Zn的主要赋存形态是残渣态和弱酸提取态,采用Tessier法分析的尾矿重金属有效态的含量高于改进BCR法的分析结果。     

六种基质的李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)净化效果的差异

为了筛选对Cr(Ⅵ)净化效果好的湿地基质,通过小试实验,研究了以水稻土、红土、沙子、泥炭、硅藻土、粉煤灰为基质的李氏禾(Leersia hexandra Swartz)湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化效果,并比较了6种基质的湿地系统中pH、Eh、有机质含量、微生物数量和李氏禾生物量的差异,结果表明,以泥炭和水稻土为基质的湿地系统的Cr(Ⅵ)净化效果显著好于其他基质的湿地系统,并且这2种基质湿地系统中李氏禾的生物量显著高于其他4种基质的湿地系统(p0.05)。当Cr(Ⅵ)进水质量浓度为5 mg/L时,泥炭、水稻土人工湿地对Cr(Ⅵ)的平均去除率可达到99.94%和99.54%。6种基质的pH有较大差异,但总体而言,p H较高的硅藻土和粉煤灰不利于Cr(Ⅵ)的还原去除。     

清澜港湿地沉积物中重金属赋存形态及生态风险

采用改进的BCR三步连续提取法对海南清澜港红树林湿地沉积物中6种重金属元素(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb)的赋存形态进行研究,采用潜在风险指数法和次生相与原生相分布比值法对重金属污染程度及潜在生态风险进行评价。结果表明,Cu以酸可提取态和可还原态为主;Zn以残渣态和弱酸可提取态以及可还原态为主;Cd的酸可提取态和Pb的可还原态占主导地位,具有较大的潜在生态风险;Cr和Ni以残渣态存在,对环境危害较小。沉积物中重金属的潜在风险评价表明,Cd污染及其生态风险性非常严重,Ni,Cu,Zn,Cr和Pb污染轻微;次生相与原生相分布比值法评价结果表明,研究区沉积物中Zn和Cd处于中度污染水平,具有较高生态风险,Cu和Pb达到轻度污染水平,Ni和Cr表现出无污染。综合以上两种评价方法可知,Cd是清澜港红树林湿地沉积物中污染程度较高的重金属,具有潜在生态风险,应引起重视。     

太湖悬浮物磷的形态分布特征

应用螫合剂分级提取法研究太湖5个湖区悬浮物和表层沉积物中磷的形态分布特征,该方法把磷的形态分为水提取弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ga-P)、酸提取有机磷(OrgPac)、碱提取有机磷(Org-Palk)和残渣态磷(Res-P),并对不同形态的磷在沉积物和悬浮物质中的迁移进行了探讨.结果表明,悬浮物和沉积物中磷的形态分布差异很大,悬浮物中磷的主要形态为铁结合态磷和有机态磷,二者的相对含量之和约为80%,而表层沉积物中磷的主要形态是有机态磷,相对含量为50%;悬浮物中铁结合态磷的绝对含量平均值为1 271 mg/kg,表层沉积物中则为190 mg/kg;悬浮物中铁结合态磷相对含量平均值是沉积物中的2.7倍.大量铁结合态磷在悬浮物的沉降过程中可能完成了形态的转化,成为藻类生长的磷营养源.     

草酸对Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响

结合因子分析方法分析了草酸对Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响。研究过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖、生长指标的变化情况,并运用因子分析方法筛选出最能表征李氏禾生长特性的指标,进而较科学的研究外源草酸对Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响。Cr质量浓度为0、200、400 mg/kg的土壤中,适当浓度草酸对李氏禾CAT影响表现出极显著差异(P0.01);当土壤中Cr质量浓度200 mg/kg,草酸质量浓度为80、120 mg/kg时,可溶性糖浓度分别比本组对照降低了23.59%、32.65%;株高可作为关键因子的关键变量。外源草酸可以增强李氏禾对Cr的解毒性能且与草酸浓度有关,因子分析方法可以应用于李氏禾研究中。     

优化BCR法-ICP-MS在土壤重金属化学形态分析中的应用

为了研究土壤重金属元素的化学形态,以优化的BCR法模拟自然环境条件,连续提取了不同土壤标准物质中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的交换态、还原态、氧化态;采用微波混酸(5mL HNO_3+2 mL HCl+1 mL HF)消解土壤样品,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定,在碰撞反应池模式(CCT)下以~(115)In和~(209)Bi双内标加入法进行信号漂移补偿和干扰校正;以形态分析标准参考物质(欧盟RCR-701)验证了方法的准确性。结果表明,CCT动态模式能有效地降低检测过程中多原子离子的干扰作用,检测分析方法的检出限均小于0. 2 ng/g,RSD 1. 35%(n=5),方法验证性实验说明所选方法准确可靠;土壤样品中各元素3种化学形态与残渣中含量的加和均与总量参考值接近,回收率在95%～110%之间;该法适于土壤重金属形态的提取和分析测定,对研究土壤重金属的赋存特征、迁移转化规律及影响因素、重金属元素的来源及土壤重金属污染的治理与修复有一定的指导意义。     

不同螯合剂对花生富集污染土壤中Co的影响

采用模拟Co污染土壤的方法,分别投加2.5 mmol/kg、5.0mmol/kg、7.5 mmol/kg的EDDS、NTA、CA和OA,研究了其对花生生长与吸收土壤重金属Co,以及对土壤中Co的活化能力的影响.结果表明:整合剂处理使花生的生物量降低,在高浓度整合剂处理时,降幅最大;EDDS的添加比NTA、CA和OA更显著地增加了土壤Co的有效态质量比,同时明显提高了花生的富集系数和转运能力;在螯合剂处理下,花生的转运系数最高达到0.916,具备了修复土壤重金属污染的能力;根系和地上部富集Co能力最强时分别达到58.64 mg/kg和46.33mg/kg,是对照组的1.29和3.63倍;各处理花生根系中的Co质量比要高于茎叶中的质量比,花生植株Co质量比与土壤有效态Co质量比呈显著(p＜0.05)或极显著相关(p＜0.01);综合来看,螯合剂的投加能有效活化土壤溶液中的Co,促进植物吸收、转运重金属.     

新疆某地土壤中有效态钴提取法研究

采用火焰原子吸收光谱法测定比较了EDTA、柠檬酸、DTPA-TEA、Ca(NO3)2和NH4OAc 5种浸提剂对新疆某石化企业污水库周边农田土壤中有效态钴的浸提效果,并将超声浸提法引入常规振荡提取中.采用Tessier连续提取法对试验土壤进行形态分析,并分析了各形态钴与单一浸提剂提取钻量的相关性.结果表明,不同浸提剂对土壤有效态钴的提取率明显不同,提取率均随土壤钴含量升高而升高.浸提剂对有效钴的提取率从大到小依次为柠檬酸、EDTA、DTPA-TEA、NH4OAc、Ca(NO3)2;5种浸提剂的超声法提取钴量均高于常规振荡法,且EDTA提高程度最大.通过紫花苜蓿盆栽试验可知,柠檬酸、EDTA和DTPA-TEA提取有效态钴量与紫花苜蓿根、茎、叶中钴质量比存在较好相关性,且它们的提取率较高,可作为土壤中有效钴的浸提剂.Tessier连续法提取的各形态钴中,5种浸提剂提取钴量与除残渣态外其余4种形态钴及紫花苜蓿根、茎、叶中富集钴量之间均有较好的相关性.     

居住环境中微量元素与白发现象的关系研究

研究青少年发色改变与居住环境中微量金属元素之间的关系,为青少年白发的预防与治疗提供理论依据.本文采用微波消解与ICP-AES法(电感耦合等离子体原子发射光谱法,Inductive coupled Plasma-Atomic Emission spectrometer),测定了某青少年白发现象高发地区的青少年白发人群与正常人头发样品以及该地区的地下水样品和土壤样品中7种微量金属元素Cu、Zn、Co、M、Fe、Ph、Cr的含量.结果表明,当地青少年白发人群头发中Cu、Fe含量明显低于正常人头发中Cu、Fe含量,Pb、Cr的含量高出正常人头发中Pb、Cr含量的2倍;地下水中金属元素Cu、Cn的含量明显低于国家标准值,而Co、Ni、Ph、Cr的含量远远超出标准值;土壤中各元素含量均在国家规定的限制值以下,但Pb含量相较其他微量金属元素含量较高.因此,当地青少年白发现象严重的原因可能与长期生活在微量金属元素含量不平衡的环境中,造成体内微量元素Cu、Zn含量失调以及Cr、Ph含量较高有关.当地居民应注意饮水安全,并通过其他方式及时补充体内不足的微量元素.     

宁波市浙贝母主产地土壤重金属形态分析及污染评价

为了解宁波浙贝母种植地土壤重金属分布特征,采用ICPAES测定了章水镇种质资源圃土壤Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn质量比,用Hkanson潜在生态风险指数法评价重金属的生态风险,BCR连续提取法分析其分布形态。结果表明,土壤中重金属元素总量从大到小排序为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、Cd,其中Cd富集程度最高,平均质量比为背景值的8倍左右,超过国家二级土壤标准。Eir指数表明,Cd的潜在风险指数也最高,75%区域处于很高或高潜在生态风险;RI指数表明,90%区域处于高潜在生态风险或中潜在生态风险。土壤中重金属均以残渣态为主,但Zn的弱酸提取态、Cu的可氧化态比例相对较高,Cd的3种可提取态相加接近45%,具有高潜在危害性。相关性分析表明,Cu和Zn、Cr和Ni,以及Cu和Cd重金属的来源具有相似性,且不同形态重金属之间可能会发生迁移转化。p H值与各种重金属的形态之间不存在明显的相关关系,有机质对重金属化学形态的影响因重金属种类不同而有差异。     

基于GIS的农田土壤重金属空间分布研究

以浙江省慈溪市快速城镇化的小城镇为研究区,研究其农田土壤中重金属的含量与分布状况.采用ArcGIS中的地统计分析模块研究土壤中重金属分布的空间变异性,最后应用Kriging方法进行空间插值作图.结果表明,研究区土壤中的重金属含量均已超出当地的背景值,含量变异系数较大的重金属是Hg和Cu,中等变异的是Zn,其他几种重金属变异系数相对较小.空间分布上,Cu、Cd、As的空间相关性较强,Zn、Ni、Hg居中,而Cr和Pb较弱.插值结果显示,土壤中Cu、Zn和Pb的高含量区主要位于东南部,Cd、Hg和Ni的含量由南向北逐渐减少,As和Cr的分布为西部高而中部较低,不同的分布特征是人类活动与土壤母质双重影响的结果.     

云南个旧多金属矿区农田土壤-作物系统重金属污染现状——以乍甸镇为例

对云南个旧市乍甸镇农田土壤和农作物重金属污染现状进行了野外调查及评价。结果表明:农田土壤Pb、Zn、Cu、Cd、As质量比均超出GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,Hg未检出,该地区农田呈现以As、Cd为主多种重金属复合污染。Pb、Zn、Cu、Cd、As土壤有效态质量比与土壤全量呈极显著正相关(p<0.01)。农作物中Cu、As质量比与土壤有效态Cu、As质量比无显著相关,Zn质量比与土壤有效态Zn呈极显著负相关(p<0.01),Cd、Pb质量比与土壤有效态Cd、Pb呈显著正相关(p<0.05)。89%的农作物As超标,油菜籽(Brassica napusL.)As质量比最高,均值达(23.04±14.33)mg/kg(鲜重,下同)。Pb超标率达72%,油菜籽Pb质量比最高,平均为(5.55±2.53)mg/kg。Zn、Cd超标率均为11.11%,超标最严重的油菜籽Zn质量比为(46.65±13.61)mg/kg,Cd质量比为(0.24±0.10)mg/kg。Cu超标率为5.55%,油菜籽Cu质量比最高,达(16.02±2.75)mg/kg。油菜籽对As、Pb、Zn、Cu、Cd的转移系数(农作物可食部分重金属质量比(鲜重)与土壤重金属质量比的比值)远高于其他作物。农作物对Pb、Zn、Cd、As的转移顺序依次为果实类、叶菜类、根茎类,对Cu的转移顺序为果实类、根茎类、叶菜类。农作物以As、Pb污染为主,总体属重度污染。聚类分析得出:油菜籽、青蒜(Allium ampeloprasumL.)和生菜(Lactuca sativaL.var.ramosaHort.)重金属污染严重,不适合在该地区继续种植和食用。     

重金属元素在樟树人工林中的累积与迁移

结合樟树人工林生态系统生物产量研究,采用Hp3510原子吸收分光光度法测定樟树人工林生态系统不同组分中Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量,探讨了重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd在湖南株洲市樟树人工林中的累积与迁移.结果表明,樟树人工林地土壤层(0～100 cm)中,6种重金属元素的平均含量以Pb为最高,为67.929 mg/kg,Cd最低,仅为0.699 mg/kg,排序为Pb＞Zn＞Mn＞Ni＞Cu＞Cd,总储量为2 737 174 kg/hm2.在樟树不同器官中,Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量范围分别为6.849～13.178 mg/kg,3.776～37.443 mg/kg,32.214～659.130 mg/kg,1.626～15.544 mg/kg,0.218～3.719 mg/kg,1.033～9.506 mg/kg.樟树对土壤中6种重金属元素富集能力排序为Cd＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.在樟树林中,6种重金属元素的总积累量为11.124 kg/hm2,且排序为Mn(8.097 kg/hm2)＞Zn(1.429 kg/hm2)＞Cu(0.763 kg/hm2)＞Pb(0.491 kg/hm2)＞ Cd(0.272 kg/hm2)＞Ni(0.072 kg/hm2),重金属元素积累量空间分布为叶(3.447 kg/hm2)＞枝(2.863 kg/hm2)＞皮(1.685 kg/hm2)＞干(1.635 kg/hm2)＞根(1.307 kg/hm2).樟树林与环境之间,Mn的交换能力最强,其次是Cd、Zn、Cu,再次为Ni、Pb.     

厦门岛内不同功能区土壤与灰尘重金属污染的特征及评估

以厦门岛内城市表层灰尘和土壤为研究对象,系统考察了不同功能区(商业区、风景区、工业区、居住区)表层灰尘和土壤中典型重金属Cr、Cu、Cd和Zn的质量比水平和分布情况,采用单因子污染指数法和综合污染指数法评价其污染程度,并分析它们的相关性及可能来源。用综合污染指数法得出土壤重金属污染强度从大到小依次为工业区(7.8)、商业区(4.9)、风景区(3.8)、居住区(3.5),灰尘的污染强度顺序为工业区(4.5)、商业区(3.9)、居住区(2.2)、风景区(2.1)。单因子污染指数法结果表明,各功能区土壤及灰尘都受到了重金属污染(Pi1),且与综合污染指数法得到的污染强度顺序类似,在土壤方面,商业区所有元素,风景区除Cr外,工业区除Pb、Cd外,居住区的Cu、Pb、Zn都达到了重度污染(Pi3);对于灰尘,商业区和工业区的Cu、Zn均达到了重度污染。相关性分析结果表明,各功能区的元素间无负相关关系,表明各元素间没有显著的抑制关系。从总量上看,土壤比灰尘中重金属质量比更高。最后对比分析了我国其他城市与厦门市的土壤重金属质量比。     

渭河西咸段表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

以渭河西咸段表层沉积物及其孔隙水为研究对象,采用ICPMS测定了As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量,应用改进BCR法分析了沉积物重金属的赋存形态特征,基于风险评价编码法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评价了表层沉积物重金属的生态风险。结果表明:渭河西咸段表层沉积物已受到多种重金属的复合污染,孔隙水中As和Cd质量浓度在部分断面超过US EPA水生生物水质基准的持续基准质量浓度,表层沉积物中Cd质量比在所有断面、其余重金属质量比在部分断面超过其对应陕西省A层土壤背景值;表层沉积物重金属赋存形态各异,Cd主要存在于酸可溶态中,Pb主要存在于可还原态中,Cu、As和Cr主要存在于残渣态中,Zn在酸可溶态和残渣态上均有较高的比例,以残渣态为主;RAC评价显示,As和Cu处于低风险级或中风险级,Cd处于高风险级或极高风险级,Cr、Pb均为低风险级,Zn在低风险级和高风险级之间变化;RI评价显示,各断面处于轻微至极强生态风险,Cd处于较强至极强生态风险,其余重金属均属于轻微生态风险。     

基于差异进化算法的爆破震速参数识别与优化

爆破震动衰减特性研究通常采用经典的萨道夫斯基公式实现。如何根据不同爆破条件合理选择公式中的场地系数K和衰减指数α是确定爆破控制参数的关键。实际工程分析中,通常采用可监测参数反演识别方法获取K和α值。以大连地铁2号线201标段接收井横通道爆破作业为背景,基于差异进化(DE)算法中缩放因子F和交叉概率Cr贡献值的合理选择,研究萨道夫斯基公式K和α的反演问题。首先,通过对算法中F和Cr不同取值对萨道夫斯基公式计算结果的影响分析,得到各向震速条件下收敛最小的F和Cr值;然后,根据F和Cr取值反演K和α参数。工程实践表明,基于DE算法反演识别得到的K和α值代入萨道夫斯基公式,计算得到的垂向、纬向、经向速度及合速度与实测速度变化趋势一致,并处在合理误差范围之内。     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

不同物质对铬价态测定结果的影响

采用单波长法和双波长法,分别考察了KH2PO4、H3PO4、H2SO4、KNO3、牛肉膏和蛋白胨对Cr(III)和Cr(VI)质量浓度测定的影响。结果显示,Cr(III)和Cr(VI)在测量中是相互影响的,并且Cr(III)对Cr(VI)影响较显著。在单波长法测定中,牛肉膏、蛋白胨及2种酸对Cr(III)和Cr(VI)的影响较钾盐对其影响更为显著,H3PO4和H2SO4对Cr(III)和Cr(VI)的特征吸收峰值影响最大,降低幅度在20%～50%。这些物质对双波长法测定Cr(VI)几乎没有影响;但对Cr(III)测定中,H2SO4和H3PO4的影响较大,其相对误差分别为14.57%和8.87%,其余物质产生的相对误差均小于1.6%。因此,双波长法可用于生物样品中Cr(III)和Cr(VI)的测定,线性范围分别为0～160 mg/L和0～80mg/L。