硫代砷形态测试分析技术及环境行为特征

砷的形态分布是影响地下水环境中砷迁移转化行为的关键。最新研究发现硫代砷是富硫高砷地下水中砷的主要存在形态。然而,中国关于高砷地下水中硫代砷形态的定量检测成果有限,现有报道多是对水样进行酸化处理后进行砷酸盐和亚砷酸盐形态分析,这一处理导致砷和硫发生沉淀从而使得硫代砷形态被破坏或被忽略。该文系统对比分析了几种不同硫代砷形态的制备、分离和定量检测技术,总结了硫代砷的形态分布及环境行为特征。未来对高砷地下水污染的研究应着重发展硫代砷形态的测试分析技术,调查硫代砷形态在高砷地下水环境中的地球化学行为特征,并探讨其对传统意义上的(亚)砷酸盐地球化学行为的影响。     

高砷地下水中砷的形态检测

地下水中砷污染严重影响着人类的健康,砷的生态毒理效应主要取决于其存在形态。文章用阴离子交换柱对内蒙古杭锦后旗高砷地下水在现场进行分离,在室内用原子荧光光度计进行检测。总砷浓度范围为80~1172μg/L,其中A(sⅢ)浓度百分含量为75.37%~92.39%,A(sⅤ)和颗粒态砷浓度百分含量分别为0.56%~13.87%、5.87%~20.65%。形态分析结果表明,该地区主要是还原环境,且颗粒态砷占有一定的比例,这对于进一步研究砷的去除和砷的地球化学行为有一定的指导意义。     

太湖不同营养水平湖区表层沉积物的砷分布特征及其生态风险

以太湖不同营养水平湖区为研究对象,采用改进的砷(As)形态连续提取法对表层沉积物中As的化学形态进行分析研究,探讨了沉积物中总砷(TAs)和As形态的分布特征及其与沉积物中营养盐和总有机碳(TOC)的相关性,并利用潜在生态风险评价(Eir)和风险指数编码法(RAC)评估了各湖区沉积物中As的生态风险水平.结果表明,各湖区表层沉积物中TAs的平均含量约为14.23~16.59 mg·kg~(-1),其中,竺山湾的TAs平均含量相对最高.As形态表现出明显的空间分布特征,其中,北部富营养湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾)中的有效态As(非专性吸附态和专性吸附态)与潜在有效态As(无定形氧化铁结合态、晶体形氧化铁结合态、有机结合态)的含量与百分比均高于中营养水平的南太湖,而北部湖区的残渣态As含量则低于南太湖.Pearson相关分析结果显示,除晶体形氧化铁结合态As和残渣态As外,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和TOC与其他As形态均存在显著的正相关关系.潜在生态风险评价结果表明,各湖区沉积物TAs均处于低风险;而RAC评价结果表明,各湖区沉积物的有效态As基本处于中等风险水平,且北部湖区的RAC指数均明显高于南太湖.     

钚在某处置工程屏障水环境中化学形态及影响因素

针对某放射性废物包装容器回填处置工程屏障结构特征,采用岩体裂隙水浸泡工程屏障样品的方式,在对各平衡水样化学成分分析的基础上,利用地球化学模拟软件EQ3/6对钚在回填工程屏障水环境中的存在化学形态进行了模拟计算,得出钚在回填工程屏障水环境中主要以Pu(Ⅳ)价态Pu(OH)5-形式存在,同时水环境中pH值和Eh值的变化皆会影响钚的存在化学形态和价态。     

2006年春季长江口砷形态分析及其生物有效性

于2006年春季在长江河口开展野外调查.采集水和表层沉积物样品,并进行总砷、砷形态分析和生物有效性评估.将过滤水样用于测定溶解态砷含量,而未过滤水样经酸消解后用于测定总砷含量,两者之差则为颗粒态砷含量.结果表明.长江口青草沙水源地各层水体中总砷含量为0.88-1.35ug·L-1(涨憩),2.37-3.35ug·L-1(落憩).溶解态和颗粒态砷含量均随潮汐变化明显,各形态砷含量在落憩时均高于涨憩时,颗粒态砷所占总砷的比例也是落憩时明显高于涨憩时.以0.3 mol·L-1磷酸溶液为萃取剂.在微波辅助下可以有效地将沉积物中砷酸盐[As(V)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]、一甲基胂酸盐(MMA)和二甲基胂酸盐(DMA)提取出来,然后利用高效液相色谱一氢化物发生.原子吸收光谱(HPLC-HG-AAS)联用技术进行检测.结果表明,长江口表层沉积物中总砷含量为6.3-30.7 mg·kg-1,主要为无机砷形态,在江心沙洲及离岸沉积物中且以砷酸盐为主.而在近岸沉积物中以亚砷酸盐为主;利用醋酸纤维素/氧化铁复合膜方法(FeO/CAM)所得沉积物中有嫂砷含量占总砷含量0.6%-3.9%,平均约为2.1%.有效砷含量与总砷含量没有显著相关性,与亚砷酸盐含量呈显著正相关性,与砷酸盐含量呈显著负相关性.结果还表明,长江口南支沉积物中的砷形态分布特征及其生物有效性受城市支流输入和排污活动影响显著.     

大连湾砷的地球化学质量平衡

砷污染是大连湾突出的环境问题。本文从大连湾砷的人为输入,砷的含量与分布,砷的赋存形态与价态、砷的扩散与迁移及其归宿等入手,研究了砷在大连湾的迁移规律,探讨了砷在大连湾的地球化学质量平衡,提出了砷在大连湾的收支平衡关系及数学模式,并介绍了近年来对大连湾砷污染所采取的防治对策及其效果。     

内蒙古某矿区土壤中砷的分布及赋存形态研究

本文以内蒙古某矿区土壤环境为研究对象,利用Ag-DDC比色法测定了研究区不同位置土壤中砷的含量,分析了该矿区土壤砷的分布特征;采用化学逐级提取法对土壤中砷的赋存形态进行了研究。结果表明:研究区土壤样品中总砷含量平均值为8.35mg/kg,低于国家二级标准,但土壤中砷含量及分布与煤矿开采密切相关;开采高砷煤矿,其周边土壤中的砷含量会相应增加;土壤中各形态砷含量存在差异,所占比例依次为:残渣态砷(62.79%)钙型砷(15.74%)铁型砷(12.47%)铝型砷(7.17%)交换态砷(1.56%)水溶态砷(0.27%);且非有效态砷含量(62.79%)要高于有效态砷(37.21%)。     

石煤砷的赋存形态对砷迁移释放的影响

高砷石煤燃烧是陕西南部秦巴山区砷中毒流行的主要因素,煤燃烧的砷释放过程不仅与砷元素化学性质、砷含量有关,也与砷赋存形态有关。文章利用连续化学浸提法对陕南石煤砷的赋存形态进行了分析,并探讨了各赋存形态对石煤砷迁移和燃烧释放率的影响。结果表明,高砷石煤砷主要以硫化物结合态存在,其含量占煤砷含量的75%以上;石煤燃烧的砷释放率与煤中残渣态砷有显著的负相关,相关系数为-0.773,P<0.01;煤砷溶出率与可交换态砷和硫化物结合态砷均呈显著正相关,相关系数分别为0.983(P<0.05)和0.796(P<0.05)。     

原子荧光法分析地表水中砷的价态

由于砷的化学形态不同,在环境中的毒性、分布、生物效应亦不相同,因而砷的形态分析在环境监测治理中有着不可忽视的重要作用.陆地水中溶解态砷的含量通常在以下,常以砷(三价)、砷(五价)两种价态形式存在,其化合物均有毒性,三价化合物比五价化合物毒性强,多以砷酸盐状态存在.在环境管理中,砷是第一类污染物,环保部门地表水监测也只测总砷,而用氢化物发生原子荧光法可以测定地表水中不同价态的无机砷.在一定的酸度条件下可以选择性地将As3 用硼氢化钾溶液还原成砷化氢,从而将两种价态砷得以有效分离,用原子荧光法测定.As5 在加入还原剂后被还原成As3 ,然后用相同方法测出总砷量,差减去As3 量得到As5 量.此方法灵敏度高,精度好,适用于地表水大量水样中不同价态的砷分析.     

内蒙古某矿区土壤中砷的分布及赋存形态研究

本文以内蒙古某矿区土壤环境为研究对象,利用Ag-DDC比色法测定了研究区不同位置土壤中砷的含量,分析了该矿区土壤砷的分布特征;采用化学逐级提取法对土壤中砷的赋存形态进行了研究。结果表明:研究区土壤样品中总砷含量平均值为8.35 mg/kg,低于国家二级标准,但土壤中砷含量及分布与煤矿开采密切相关;开采高砷煤矿,其周边土壤中的砷含量会相应增加;土壤中各形态砷含量存在差异,所占比例依次为:残渣态砷(62.79%) > 钙型砷(15.74%) > 铁型砷(12.47%) > 铝型砷(7.17%) > 交换态砷(1.56%) > 水溶态砷(0.27%);且非有效态砷含量(62.79%)要高于有效态砷(37.21%)。     

中国中东部地区地表水环境锶元素地球化学特征研究

水环境中锶的含量及其变化、地理分布及其控制因素等特征的研究有助于认识区域水文地球化学特征及流域盆地岩石风化速率等地球化学行为,因此河流环境中锶的地球化学行为是地球化学研究的重要课题之一。对我国中东部地区部分河流水体中溶解态锶含量进行了分析研究发现,与世界上主要河流溶解态锶含量平均值0.078 mg/L相比,中国中东部地区河水中的锶含量(0.139 mg/L)明显偏高。分析研究表明,中国中东部地区河水中的锶主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的风化作用,流域锶含量从南向北逐渐增加的现象主要受流域岩石或沉积物类型的控制,化学风化作用越强烈,河流锶含量越高。除了受区域岩性的影响外,气候条件对流域河水中的锶含量水平及地理分布起到一定的控制作用。     

运城盆地高砷区地下水-沉积物中砷的地球化学特征研究

山西运城盆地是干旱半干旱地区,是我国典型的高砷高氟地下水污染区。在对运城盆地七级镇高砷地下水分布区地下水和钻孔沉积物开展地球化学特征研究的基础上,分析了地下水中砷的物质来源以及控制高砷地下水形成的地球化学过程。结果表明:研究区沉积物的主要矿物成分为硅酸盐、碳酸盐矿物以及少量铁氧化物和黄铁矿等,沉积物中砷的赋存形态主要为碳酸盐结合态/吸附态和Fe-Mn氧化物结合态,是地下水中砷富集的主要物源;研究区地下水中有机物含量较低,微生物活动较弱,属于典型的氧化性弱碱性高砷地下水,在此环境中沉积物中微量黄铁矿的氧化性溶解成为地下水中砷的主要物源,此外由于碳酸盐和硅酸盐矿物的风化和水解作用使地下水中富集大量HCO~-_3,故地下水水化学类型多为HCO_3-Na型,而地下水的弱碱性环境和较高浓度的HCO~-_3会通过竞争性吸附导致沉积物中吸附态砷的溶解或解吸附,促进了地下水中砷的富集。     

环境试样中痕量砷的形态分析研究

提出了湖水和土壤中痕量砷的形态分类方案,研究备形态的分离与测定.水样以0.45μm膜过滤分离出悬浮态的砷,用活性炭分离砷的胶态与游离态;土壤样品依次用水、稀盐酸提取.0.45μm膜过滤,得到水溶态、酸溶态和残余态,前两者用活性炭方法分离胶态与游离态;以巯基棉纤维分离,二巯基丙醇衍生气相色谱法测定各形态的砷的总量及胶态与游离态中砷的价态、无机态和有机态,从而建立湖水和土壤中痕量砷的形态分析方法.     

Fe(Ⅱ)与O2共存体系中地下水As(Ⅲ)的固化行为

砷在地下含水层中的迁移转化、释放等地球化学行为与地下水的氧化还原环境及铁氧化物的存在形态密切相关。本文主要通过室内静态、动态实验及野外现场试验研究了Fe(Ⅱ)和O_2共存体系对模拟地下水中As(Ⅲ)固化效率与机理,研究表明:单纯的曝气行为对水体中铁和砷的价态改变均不明显,只有当Fe(Ⅱ)和O_2共存时才能有效改变砷的存在形态并通过发生吸附共沉淀作用使水体中As浓度降低下来。以质量比为Fe/As=20为例,有氧无氧两种条件下砷的去除率分别为81.3%和23.4%。模拟无氧条件下向流动相的含砷地下含水层中连续输入Fe(Ⅱ)时,溶液中的砷含量相比进水溶液浓度略有降低,出水溶液中以Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)为主。在有氧条件下持续30天向含砷试验砂柱内输入Fe(Ⅱ),其总量累积可达到283.65 mg,被固定于砂柱内的总砷含量达到25 075μg,固化能力达到88.40μg/mg。Fe(Ⅱ)与O_2共存体系对地下水中As(Ⅲ)的固化行为主要包括O_2对As(Ⅲ)及Fe(Ⅱ)氧化和Fe(Ⅲ)与As(V)的吸附共沉淀作用,其中溶解氧的存在是所有反应发生的必要前提条件。     

刁江底泥砷形态的化学分级法与XANES方法比较

采用XANES(X射线近边分析)方法和化学分级法,研究了刁江污染源区尾砂及刁江底泥的砷形态组成特征. XANES方法结果表明,尾砂中砷的形态主要以毒砂(FeAsS)存在,其相对百分含量为63%~99%;而刁江底泥中的砷形态主要是毒砂、砷酸盐和亚砷酸盐,其中毒砂的比例较高,表现出典型的尾砂污染特征. 化学分级法结果表明,尾砂中砷形态主要是残渣态砷(Res-As),而底泥中的砷主要以铁合态、钙合态及残渣态形式存在. 刁江底泥中毒砂相对百分含量和残渣态砷随着与污染源区距离的增大而减小,砷酸盐和亚砷酸盐则呈相反的趋势. 化学分级法和XANES方法所反映的刁江底泥和污染源的砷形态组成和变化趋势总体上较为一致,但这2种方法所获得的定量数据存在一定的差异.      

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.     

太湖食物网生态化学计量学特征空间差异

在太湖藻型湖区和草型湖区分别采集水环境和各营养级生物样品,利用生态化学计量分析方法,检测2个湖区水环境及食物网各组分的碳、氮、磷元素含量和比例.结果显示:藻型湖区的环境样品(水样和沉积物样)具有相对较高的碳氮磷元素含量,除了沉积物样的TOC和TN外,草、藻湖区的水样和沉积物样的碳氮磷元素含量有显著差异(P0.05),生物样品的碳氮磷元素含量的空间差异较小,高营养级物种的元素含量较低营养级物种相对恒定;藻型湖区环境样品的C:N、C:P和N:P比值较草型湖区低,两湖区间仅有沉积物的C:P和C:N具有显著的空间差异(P0.05),低营养级物种的碳、氮、磷元素比例变动性较高营养级物种大;草、藻湖区食物网均存在营养级间化学计量不平衡现象.上述空间差异,可能与草藻湖区所受的外界污染输入量差异有关,而高营养级生物的化学元素含量和比例较为稳定,也体现了其生态化学计量的内稳态特征.     

巢湖沉积物中磷蓄积时空变化及人为污染定量评价

研究了巢湖表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中总磷(TP)及NaOH提取态磷(NaOH-P)、HCl提取态磷(HCl-P)、有机磷(OP)含量变化,揭示了沉积物中磷的人为污染贡献量时空变化特征.1850年以来,西部湖心区沉积岩芯中TP呈明显的3段式变化,1850～1950年,TP含量较为稳定;1950～1980年,TP含量逐渐增加;1980年以来,TP含量达到近150年来的最大值,平均为858.3 mg.kg-1.沉积岩芯中NaOH-P及OP含量变化趋势与TP一致,但NaOH-P所占TP质量分数在上述3个阶段中逐渐增加,OP所占TP质量分数相对稳定;沉积岩芯中HCl-P含量较为稳定,所占TP质量分数逐段降低.表层沉积物中NaOH-P与TP含量空间变化规律一致,总体上为西部湖区>东部湖区,北部湖区>南部湖区.采用地球化学方法对沉积物中磷含量"粒度效应"进行矫正,计算得到1850年以来上述3个阶段沉积岩芯中磷的人为污染贡献量平均分别为59.5、118.8、297.9 mg.kg-1;表层沉积物中磷的人为污染贡献量为22.9～2 500.0 mg.kg-1,由西北部湖区向东南部湖区递减,与水体TP质量浓度变化趋势完全一致.人为污染贡献的磷主要以NaOH-P结合态蓄积于巢湖沉积物中.除了农业面源污染之外,通过南淝河输入的来自合肥等城市废水是西部湖区磷污染的主要"贡献者".     

闽江口溶解态锌的行为

认识元素在河口区的化学行为,有助于认识元素在河口区的质量平衡,因而有助于地球化学模式的发展。因此,探讨元素的河口行为非常重要,国内外通常利用组分-盐度(或氯度)关系图法来进行研究。对于锌等元素而言,由于还参与生物的循环过程,因而受到较多因素的制约,常在不同的河口呈不同的行为。 溶解态锌在一些河口呈保守行为,在另一些河口呈非保守行为,而有一些文献则报道了在同一河口中所观测到的保守和非保守行为。这些研究大都基于一次观测或少量观测而得到,只有少数研究报道了同一河口多年观测的结果。本文利用1986年我所进行的     

黔西南含砷热液金矿床Au、As矿化分离现象探讨

在黔西南含砷热液金矿床中，砷异常与金矿化具有明显的空间分带性。研究结果表明，导致金、砷空间分带的原因由Au、As矿化分离引起，并受控于Au、As各自的地球化学行为及热液体系的物理化学条件的改变。