汞在土壤中的吸附与释放的初步研究

汞对环境的污染可分为无机汞污染和有机汞污染两大类。处于生态系统中的无机汞可以转化为有机汞(主要是甲基汞);而有机汞污染由于其易挥发、毒性大,比无机汞的污染对环境和人类具有更大的危害性。因此,对含汞废水在环境中行为的了解是十分必要的。     

微藻对无机汞和甲基汞的吸附和吸收特性

本文选取蛋白核小球藻和斜生栅藻两种微藻作为研究对象,将其接种于含有低浓度无机汞(0.1—2.0μg·L~(-1))和甲基汞(5.0—100 ng·L~(-1))的培养基中,考察两种藻的耐受性及微藻对无机汞及甲基汞的吸附和吸收特性.结果表明,在实验浓度范围内,0.1μg·L~(-1)的无机汞和5.0 ng·L~(-1)的甲基汞即可抑制蛋白核小球藻和斜生栅藻的生长,抑制作用随汞浓度的升高而增强.超过60%的无机汞和70%的甲基汞在24 h内通过吸附和吸收快速转移到了微藻,只有少量汞化合物残留于培养基中,168 h后,两种藻对无机汞和甲基汞的最高去除率分别为99.75%和99.82%.单个微藻细胞对于无机汞和甲基汞的吸附和吸收均在24 h达到最大值,随培养时间的延长,细胞增殖产生的稀释效应导致单细胞吸附量和吸收量逐渐降低.实验中观察到了无机汞和甲基汞在微藻细胞表面吸附及内部吸收的转换.     

信息动态

汞是毒性最强的重金属污染物之一,已被我国和联合国环境规划署、世界卫生组织、欧盟及美国环境保护署等机构列为优先控制污染物.汞污染的严重性和复杂性远远超过常规污染物,甚至在某些方面超过持久性有机污染物.汞的形态不同,其毒性相差很大.甲基汞是毒性最强的汞化合物,具有高神经毒性、致癌性、心血管毒性、生殖毒性、免疫系统效应和肾脏毒性等.无机汞的毒性相对较弱.虽然人类活动向环境排放的都是无机汞,但无机汞进入环境后会转化成甲基汞,在食物链中富集,因此汞的危害性具有隐蔽性和突发性,一旦发生重大污染事件或出现人群病变,将产生灾难性后果.上世纪发生在日本的水俣病就是一个典型的案例.1932年日本Chisso公司在水俣市建厂,用汞作催化剂生产醋酸,向水俣湾排放了大量含汞废水,导致24年后出现了震惊世界的水俣病事件.这是世界上迄今为止最严重的环境公害事件,其深刻性和持久性史无前例.     

活性污泥对水中低浓度无机汞和甲基汞的吸附特性

为研究活性污泥对汞的吸附特性,本研究以焦作市第一污水处理厂活性污泥为原料,制取干污泥作为吸附剂,开展了干污泥对水中低浓度(ng·L~(-1))无机汞和甲基汞的吸附动力学实验和等温吸附实验.吸附动力学实验结果表明,干污泥对无机汞的吸附表现为吸附量在前30 min急剧增加,30 min后缓慢增加直至平衡.干污泥对甲基汞的吸附速率远远快于无机汞,在1 min内基本达到吸附平衡状态.干污泥对无机汞和甲基汞的吸附过程均符合Pseudo-second Order模型,属于化学吸附过程.等温吸附实验结果表明,干污泥对无机汞和甲基汞的吸附量与平衡浓度呈近似线性关系,等温线与Henry方程拟合较好.干污泥对水中无机汞和甲基汞的去除率随着初始汞浓度的增加呈现上升趋势,达到一定浓度后趋于稳定.     

水体底泥中硫化汞稳定性的研究

天然水体含汞底泥的治理已有不少正在实施或尚在试验的方法,日本已实现疏浚法治理,而在欧美等国则多在切断污染源之后自然净化。我国蓟运河是被汞严重污染的河流,天津化工厂氯碱车间在1972午之前将大量含汞废盐泥排入蓟运河,致使排放口附近底泥中汞的含量高达800ppm,于是提出了如何治理该河段含汞底泥的课题。     

稻田水体中汞的非生物甲基化研究

本文采用稻田原位培养的方法,考察了稻田水体汞的非生物甲基化及沼灌对稻田水体汞非生物甲基化的影响.结果表明,开阔水面无机汞甲基化的转化率为3.14%—3.17%,明显高于水稻行间(0.83%—1.95%),光照加速了稻田水体无机汞的甲基化过程.常规稻田水体中甲基汞以生成为主,表现为随着培养时间的延长,水体中甲基汞的含量逐渐增加至0.63 ng·L~(-1).与常规稻田水体相比,沼灌稻田水体先出现甲基汞的峰值,随着体系光量子的累积,甲基汞逐渐光解,其含量逐渐降低.常规稻田水甲基汞的含量与光照呈线性正相关关系(R~2=0.71—0.86),而沼灌稻田水中甲基汞的含量与光照呈抛物线关系(R~2=0.33—0.80).沼灌稻田水体中高分子量的溶解态有机质如腐殖质和富里酸的含量明显高于常规稻田水体,且芳香性物质含量占比较高,使其中无机汞的甲基化过程要更复杂.     

渔业养殖区水环境中汞的形态分布

为研究渔业养殖对水生生态环境中汞形态变化的影响,采用气相色谱-冷原子荧光法对浙江省舟山市六横岛海水样品中不同形态汞含量进行测定分析.结果表明,对于总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和颗粒态汞(PHg),养殖区上浮水体与对照区上浮水体之间无显著差异(P0.05).纵向分布看,底层水体PHg含量要显著高于中间层和表层(P0.05),主要是由于沉积物向上浮水体释放大量颗粒物,而颗粒物本身对汞的吸附能力很强.对于上浮水体甲基汞含量分布,总甲基汞(TMe Hg)主要以(PMe Hg)的形态存在,且TMe Hg和PMe Hg在颗粒物含量较高的养殖区的含量要高于在对照区.但是,底层水体中可被微生物利用的溶解态甲基汞(DMe Hg)含量在对照区(0.066±0.009 pmol·L-1)要显著高于养殖区(0.031±0.007 pmol·L-1)(P0.05),这可能是由于常年养殖活动致使沉积物中大量有机物积累,有机物与无机汞离子络合,减少了汞的生物有效性,从而抑制了甲基汞的生成.     

不同条件下河口裸滩地汞、甲基汞含量变化

选择辽河口裸滩表、底层(0—10 cm和10—20 cm)沉积物作为研究对象,利用恒温培养法进行模拟培养,探讨在不同盐度(CK、0.50%、1.50%和1.80%)、不同温度(10℃、20℃和30℃)以及不同淹水状态(全淹水和半淹水)下河口裸滩表层和底层(0—10 cm和10—20 cm)沉积物中汞和甲基汞含量的变化趋势.研究发现,随着淹水盐度升高,沉积物中总汞含量逐渐降低;在10℃时,沉积物中甲基汞含量均低于纯化后沉积物,但随淹水盐度升高逐渐升高;温度为20℃和30℃时,甲基汞含量在淹水盐度为1.50%时最高.相同盐度条件下,沉积物中总汞含量随环境温度(10—30℃)升高而逐渐降低,甲基汞含量则逐渐增加;沉积物淹水状态为全淹水时比半淹水状态更有利于沉积物中无机汞的释放和甲基汞的形成.淹水盐度和环境温度的改变,更容易引起表层(0—10 cm)沉积物中汞的释放和甲基汞的产生.     

万山矿区土壤汞对蚯蚓的生物有效性研究

以威廉环毛蚓(Pheretima guillemi)为试验生物,研究贵州万山矿区水稻土中汞〔w(总汞)为0.14~76 mg·kg-1,w(甲基汞)为0.65~3.8μg·kg-1〕的生物有效性。暴露试验结果表明,矿区土壤中甲基汞的生物富集因子(BAF)为5.37~17.55,高于无机汞的生物富集因子(0.14~1.14),说明甲基汞生物有效性比无机汞更高,具有潜在的生物放大效应。对蚯蚓体内汞形态的分析表明,蚯蚓体内甲基汞占总汞比例为0.26%~4.23%,高于土壤中甲基汞占总汞比例(0.1%)。随着土壤中汞浓度的增加,蚯蚓体内w(无机汞)(0.20~10.20 mg·kg-1)和w(甲基汞)(7.2~47.8μg·kg-1)增加。土壤无机汞浓度与蚯蚓体内无机汞浓度之间呈极显著线性相关(P0.01),但土壤甲基汞浓度与蚯蚓体内甲基汞浓度之间则不存在显著相关关系(P0.05)。综合文献调研结果,发现土壤无机汞浓度能较好地预测蚯蚓体内无机汞的富集。尽管万山矿区汞被认为是"惰性汞",但研究表明这些汞对蚯蚓仍具有较高的有效性,并可能在陆生生态系统中对蚯蚓捕食者产生潜在的生态风险。     

水银电解烧碱工艺中甲基汞的污染

本文报导了某厂烧碱工艺中甲基汞的污染。研究结果表明,在整个盐水系统中,甲基汞含量随工段不断变化,中和盐水含量最高,为33.1PPt,用硫化钠处理后的排放废水仍含有3.61ppt,排放盐泥上清液含有6.10ppt。盐泥中含有大量甲基汞。造成上述甲基汞污染原因是麸皮絮凝剂加入系统所致。     

根表铁膜的形成和添加硒对水稻吸收转运无机汞和甲基汞的影响

为了研究根表铁膜和硒对水稻吸收、转运不同形态的汞的影响,用Fe2+溶液诱导根表形成铁膜后,将水稻植株分别暴露于无机汞(Hg Cl2)、甲基汞(Me Hg Cl)、无机汞和亚硒酸钠(Hg Cl2+Na2Se O3)混合溶液、甲基汞和亚硒酸钠(Me Hg Cl+Na2Se O3)混合溶液的培养液中继续培养72 h。用DCB(dithionite-citrate-bicarbonate)提取根表铁膜,并用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定DCB溶液中Fe、Hg含量及水稻根、茎叶中Hg含量。结果表明:水稻根表铁膜对Me Hg Cl和Hg Cl2均有吸附,对Me Hg Cl的吸附作用高于Hg Cl2。根表铁膜的形成显著降低了汞暴露水稻根、茎叶中汞的含量;铁膜的形成也显著降低了Hg Cl2和Me Hg Cl从水稻根部到茎叶部分的转运效率。硒的存在可增加铁膜对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸附,降低水稻对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸收和转运。研究结果表明:根表铁膜和硒单独或联合作用能显著抑制水稻对无机汞和甲基汞的吸收和转运,进而可以减少汞在稻米中的蓄积。研究的开展对于提高汞污染区稻米的质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。     

甲基汞与总汞在低硫煤洗选过程中的脱除行为

以焦作市演马洗煤厂进料原煤及洗选产品为研究对象,对低硫煤中总汞与甲基汞含量进行测定,初步探讨了洗选过程中总汞与甲基汞的迁移规律、脱除效果及质量平衡.研究发现,原煤及洗选产品中总汞含量0.128-0.392 mg·kg-1;值得注意的是,原煤及洗选产品中均检出了甲基汞,含量为33.58-56.75 ng·kg-1.经过洗选,总汞在精煤中得到脱除,脱除率为24.68％,在筛末煤、中煤、副产品中被富集;甲基汞在大部分洗选产品中含量均有所降低,整体呈脱除趋势,脱除率为-3.46％-38.78％.该低硫煤中总汞与灰分显著正相关,与硫分呈负相关,在洗选过程中受灰分影响较大;甲基汞与灰分、硫分均极低相关,无明显的迁移规律.煤炭洗选前后的总汞质量平衡为108.06％,甲基汞质量平衡为80.08％.该低硫煤通过洗选,约60.55％的总汞和35.37％的甲基汞随筛末煤、中煤与副产品的排出而被去除,故需留意部分洗煤产品和副产品的存放与使用,避免可能对环境造成的汞污染问题.     

汞在城市污水处理厂的赋存特征及质量平衡——甲基汞

以焦作市第一污水处理厂各工艺单元的进出物料为研究对象,通过样品中甲基汞和溶解态甲基汞含量的测定,初步探讨了甲基汞在污水处理厂物料中的赋存特征和迁移过程.结果发现,污水处理厂进水中甲基汞和溶解态甲基汞的含量分别在6.73—49.53 ng·L-1和0.55—8.14 ng·L-1之间,日均值分别为21.34±13.88 ng·L-1和2.55±2.36 ng·L-1.污水厂外排水中甲基汞含量在0.42—1.15 ng·L-1之间,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918—2002)中规定的烷基汞含量限值(10 ng·L-1)要求.污水厂对原污水中甲基汞和溶解态甲基汞的去除率分别达到了96.3%和85.1%,甲基汞的去除主要发生在二级处理工艺单元(氧化沟+二沉池).与污水厂进水相比,出水中溶解态甲基汞所占甲基汞的比率显著升高(15.4%±11.4%升至48.3%±17.9%)(P<0.001),甲基汞占总汞的比率也有显著升高(1.9%±1.2%升至3.9%±1.2%)(P<0.001).沉砂池、二沉池、浓缩池和压滤机房污泥中甲基汞含量分别为7.65±4.35、13.53±6.54、10.48±8.17、8.80±6.48 ng·g-1,占总汞的比率分别为0.9%±0.5%、0.3%±0.1%、0.2%±0.2%、0.2%±0.1%.各处理单元污泥中甲基汞含量均不稳定,日变异系数均达到了45%以上.污水处理厂进出物料中甲基汞的质量平衡计算表明,每天离开污水处理厂的甲基汞比进入污水处理厂的甲基汞减少了1889 mg,占进水中甲基汞质量的88.5%.甲基汞的损失主要发生在二级处理工艺单元,可能有两个方面的原因,一是甲基汞在氧化沟和二沉池中的吸附和沉积,二是甲基汞在污水处理过程中发生了去甲基化.     

酸浸提-HPLC-ICP-MS系统测定土壤与底泥样品中的甲基汞、乙基汞

利用酸浸提为萃取方法,建立了高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用系统(HPLC-ICP-MS)作为检测手段测定土壤与底泥样品中甲基汞(MeHg)与乙基汞(EtHg)的分析方法.萃取溶剂为酸性KBr-CuSO4溶液,在优化的检测条件下,该方法对样品中甲基汞和乙基汞的检出限分别为0.9 ng·ml-1和3.5 ng·ml-1.加标回收实验和对标准参考物质(IAEA-405)的测定结果验证了该方法的精密性与准确性.运用该方法测定了4个土壤与样品中甲基汞与乙基汞的含量.     

北塘河口沉积物中汞,砷,铬的污染现状和富集特征

由于受上游河流污染的影响,北塘河口沉积物中普遍积累了一定量的汞.本文通过该区域沉积物中汞、砷、铬与有机碳、粘土和铁、铝、锰含量的回归分析,看出这三种元素在沉积物中的富集和分布,主要与水体悬浮物、沉积物中所含有机质,粘土矿物和铁、铝、锰的水合氧化物的含量密切相关.河口淡-咸水界面的水环境中胶体的吸附作用是这些金属离子从溶液转入沉积物的主要途径,水体中的这些金属离子通过悬浮颗粒物和沉积物中有机胶体,无机胶体(粘土矿物和水合氧化物)的吸附,是水体自净的一个极为重要的方面.     

利用碱消解-HPLC-ICP-MS系统测定生物样品中的甲基汞与乙基汞

建立了以碱消解为萃取技术,高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用系统(HPLC-ICP-MS)作为检测手段测定生物样品中甲基汞(MeHg)与乙基汞(EtHg)的分析方法.该方法选择25%(M/V)KOH/CH3OH作为萃取溶剂.在优化的检测条件下,该方法对样品中甲基汞和乙基汞的检出限分别为0.8 ng·ml-1和3ng·ml-1.对标准参考物质(DORM-2)的测定和加标回收实验的结果进一步验证了该方法的可靠性与准确性,并用该方法测定了另外4个生物样品中甲基汞与乙基汞的含量.     

在线衍生化吹扫捕集-气相色谱质谱联用法检测地表水中的甲基汞和乙基汞

本文采用四丙基硼化钠对环境水中的甲基汞和乙基汞进行衍生化,吹扫捕集-气相色谱质谱联用法分析水中的甲基汞和乙基汞.与传统的巯基棉富集方法相比,大大减少了前处理时间和步骤,并且避免使用甲苯萃取而产生的有机污染问题.该方法在10—200 ng·L-1的浓度范围内相关系数R在0.9995以上,方法回收率和重复性较好,甲基汞和乙基汞的检出限(S/N=3)分别达0.69 ng·L-1和1.96 ng·L-1.     

DP-PT-GC-CVAFS法分析水中烷基汞的影响因素和方法适用性

烷基汞(甲基汞和乙基汞)是中国污水排放标准、工业废水排放标准和地表水环境质量标准的重要指标,水中的烷基汞处于痕量水平,其分析检测是目前的难点之一。直接丙基化衍生化-吹扫捕集-气相色谱-冷原子荧光光谱法(DP-PT-GC-CVAFS)能快速、高效分析部分环境水样中的甲基汞,是较为理想的分析方法,但该方法在丙基化过程中易受到水中部分基质的干扰,不利于该方法的推广和应用。文章分析了影响水样丙基化反应的干扰因素,表明有机质、Cl~-和硫化物均会对甲基汞和乙基汞的丙基化衍生化产生干扰,且对甲基汞的影响更大。此外,Hg~(2+)含量较高的水样在丙基化衍生化过程中会生成甲基汞和乙基汞,影响分析结果的准确定量。当水样中Hg~(2+)超过25 ng·L~(-1)时(进样量40 mL),直接衍生化会导致0.06%~0.09%的Hg~(2+)转化为甲基汞,且甲基汞的生成率随Hg~(2+)含量增大呈减小趋势;同时衍生化过程中约有0.1%的Hg~(2+)转化为乙基汞,这将严重干扰水样中低含量乙基汞的准确定量。直接丙基化衍生化方法对于基质干扰较少的地表水(自来水、水库水、江水、地下水等)均能取得良好的分析效果,但并不适用于基质干扰严重和Hg~(2+)含量较高的其他自然水体,衍生化前进行蒸馏处理可以高效和稳定去除水中Hg~(2+)(去除率98%)并消除其他基质的干扰,对多种水体具有普遍适用性。     

工业废水中汞的价态测定

在含汞废水处理工艺方法的研究过程中,为了选择合适的除汞工艺,通常需要了解汞在废水中的状态和价态,这就要有相应的分析方法。 汞属锌副族元素,其常见的化合价为 2,除此之外,它还能生成 1价的化合物,现有资料充分证明,在一价汞的化合物中,二个汞原子结合生成了Hg_2~(2 )离子。又因金属汞具有较大的挥发性,所以在金属汞的污染产生的汞废水中,还可能存在元素汞Hg°。 本文主要介绍,用双硫腙分光光度法和冷原子吸收法进行汞的价态分析的实验研究。     

北京市场常见水产品中总汞、甲基汞分布特征及食用风险

以甲苯二次萃取-直接测汞的方法对北京市场常见水产品中的甲基汞进行分析测定,并评价了食用人群的暴露风险。分析样品包括大黄鱼（Pseudosciaena crocea）、虾（Penaeus chinensis）等9种常见海产品以及武昌鱼（Megalobrama amblycephala Yih）、鳙鱼（Aristichthys nobilis）2种淡水海产品。测定结果表明：海产品中总汞和甲基汞质量分数要远高于淡水鱼中的总汞和甲基汞质量分数,总汞绝大多数是以甲基汞的形式存在,所占比例从74.7%到96.0%不等;对其中3种鱼类的鱼体甲基汞分布研究表明：肌肉中的甲基汞质量分数最高,肝脏中次之,鱼鳃中质量分数最低。根据我国水产品甲基汞标准,本研究中水产品甲基汞质量分数均低于国家标准,但根据世界卫生组织（WHO）和美国环保署EPA颁布的甲基汞摄入量参考值,食用银鳕鱼等甲基汞质量分数相对较高的水产品仍然存在一定的风险,应注意限量。