监测水体重金属污染的分子生物标志物研究进展

水体重金属污染具有持久性、高度危害性和难治理性,如何快速、准确监测并对其进行科学评价,成为当今环境科学关心的热点问题。大量研究表明,水生生物体内某些生理指标的变化可以反映水体重金属的污染程度。综述了乙酰胆碱酯酶、抗氧化防御系统、腺苷三磷酸、DNA损伤以及金属硫蛋白等几种分子水平上的生物标志物监测重金属污染的原理、国内外研究进展以及应用现状。认为分子生物标志物具有特异性、敏感性等优势,可以较快指示水体重金属污染对生物体的影响,在实际应用中需注意各种干扰因素。在进行野外研究时,要注重混合重金属与多途径暴露下,分子生物标志物的变化规律。生物体之间差异性会导致标志物在同样暴露条件下产生不同的变化规律,需要加强＂离体＂标志物和＂标准化＂标志物的研究,确保监测结果的可靠性和可重复性。生物标志物较为敏感,容易受到外界环境及体内生理因素影响,可考虑综合运用多种生物标志物指示重金属污染。目前,有关重金属对水生生物毒性效应的研究较多,但重金属对生物体的致毒机理方面研究并不深入,这将是今后研究的重点问题之一。     

Mytilus galloprovincialis and Parapenaeus longirostris as bioindicators of heavy metal and organochlorine pollution

The worth of the data obtained from Mytilus galloprovincialis and Parapenaeus longirostris for the purpose of assessing the extent to which the areas they come from are polluted by heavy metals (Fe, Zn, Cu, Pb, Mn, Ni, Cd, Cr, Co) and chlorinated hydrocarbons (PCBs, p,p'DDE, p,p' DDT, p,p'DDD, BHCs, heptachlor epoxide, dieldrin, endrin), was thoroughly investigated. The work embraced the accuracy of the determinations, the spot and area variability, the overall coefficient of variation, the effect of the season and the size, together with, in the case of P. longirostris, the differences observed in four sections of the Saronikos Gulf, in Greece, the degree of pollution, which was estimated independently by measuring the concentration in the water of nutrients (phosphate, ammonia, nitrite, nitrate, silicate) and dissolved oxygen. The study proved the feasibility of employing the organisms as bioindicators of pollution. It also established that the individual variability of response, the season and the size do not cause as much assessment error as the commonly huge temporal fluctuations and the frequent inadequacies of the analytical procedures. A scheme is described for the collection of a truly representative sample.     

重金属污染土壤的微生物响应

土壤微生物在受到重金属污染胁迫后，往往能够在区系组成、生理生化、遗传等方面对重金属作出响应。微生物对土壤重金属污染的上述响应可用来评价土壤的重金属污染状况，并为土壤污染的生物修复提供理论指导。文章对近年来有关重金属胁迫下土壤微生物响应的研究成果作系统综述。     

Impact of heavy metal pollution on plants and leaf-miners

Large-scale effects of diffuse heavy metals pollution on terrestrial ecosystems are still underestimated. We studied the relation between the biodiversity of vascular plants and the feeding Lepidoptera, in our case leaf-miners and pollinating adult butterflies, in a Dutch nature reserve over a period of five years. We found that 5% of the 56 plants species which provide food and habitat to Microlepidoptera during their larval stage were affected by heavy metal pollution. Furthermore, the numerical abundance of leaf-mining larvae remained rather constant, despite of significant increases of the concentrations of Cd, Cu, Ni and Zn pollutants in leaves and litter.     

土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应影响

本文通过盆栽试验研究土壤中镉铜复合污染对水稻生长效应的影响,并探讨了有效态铜、镉的提取剂。结果表明,2.5％醋酸可作为酸性水稻土有效态铜、镉的提取剂,土壤含镉5mg/kg对铜的水稻产量效应未有影响,但糙米含镉量超标。     

Temporal variation of heavy metal pollution in urban stormwater runoff

Stormwater runoff from three types of urban surfaces, a parking lot, a street, and a building roof, was monitored during four rainfall events that occurred in the one-year period from June 2009 to June 2010. The event mean concentrations (EMC) of dissolved copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) exceeded China’s National Water Quality Standards for Surface Water. The degree of heavy metal contamination was related to the type of underlying surfaces. Additionally, the concentration of dissolved heavy metals peaked shortly after the runoff began and then declined sharply as a result of adequate flushing. First flush effects of varying degrees were also observed during all of the monitored rainfall events based on the first flush ratio (FF₂₅). Redundancy analysis revealed that four environmental variables (rainfall depth, intensity, antecedent dry weather period and type of underlying surface) had significant effects on the strengths of the first flush effects, accounting for 72.9% of the variation in the FF₂₅. Dissolved metals presented varying first flush effects on different underlying surfaces that occurred in the following relative order: parking lot>roof>road for low intensity and high runoff volume rainfall events; parking lot>road>roof for high intensity and low runoff volume events. The relative strength of the first flush for dissolved heavy metals was Fe, Mn>Cu, Zn>Pb.     

天津市路面雨水径流重金属污染特征

对天津市3条典型主要交通干线雨水径流中的Cr、Cd、Fe、Cu、Hg 5种重金属进行了取样监测,重点探讨了路面径流重金属的平均质量浓度、冲洗特征、重金属之间以及重金属与悬浮物之间的相关关系,并用聚类分析方法对降雨特征对重金属污染的影响进行了研究。结果表明,天津市路面雨水径流重金属污染严重,Fe、Cr和Cd质量浓度较高,污染贡献率大,为径流主要重金属污染物;重金属污染水平高于国内外城市研究结果,反映出天津市在道路路面环境维护和管理上与其他城市的差距。路面径流的重金属具有明显的径流初期冲洗效应,在径流的初始阶段,重金属质量浓度达到最大值,随着降雨和径流的延续,污染物质量浓度呈波浪性锯齿状下降,至降雨结束,重金属质量浓度最终趋于稳定。径流中不同种类重金属具有同源性,且与径流中的悬浮固体具有明显的相互依存关系,重金属主要以悬浮固体吸附的形式或重金属颗粒形式存在。通过聚类分析可知,重金属污染受降雨强度和前期晴天积累影响显著,其次是降雨量和降雨历时。     

天津城市道路灰尘重金属污染特征

以天津城市道路灰尘重金属为研究对象,按照环线分布将天津市中心城区划分为内环以内、内环-中环、中环以外3个区域,总共设置93个采样点。对表层灰尘进行采样收集,预处理后测定样品的理化性质,采用原子吸收光谱仪测定道路灰尘中重金属Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的含量,进而分析天津市道路灰尘重金属的含量水平,运用ArcGIS软件中的地统计分析方法内插得出其空间分布特征,通过Pearson相关分析和主成分分析判析重金属来源。研究结果表明：道路灰尘颗粒粒径表现为双峰,主峰对应粒径较小,且为非正态分布,大量小粒径颗粒的存在使重金属含量增高;市区和各环区有机质变异系数较大,道路灰尘中有机质的空间分布差异较大,因而人为因素影响广泛;市区道路灰尘中重金属 Cd、Cr、Cu、Ni 和 Pb的平均含量依次为0.99、121.41、100.62、43.35和61.48 mg·kg-1,分别为天津土壤环境背景值的11.00倍、1.44倍、3.49倍、1.30倍和2.93倍;Cd、Cr和Cu的空间分布差异较大,Ni和Pb的空间分布差异较小;Pearson相关分析表明Pb-有机质（P＜0.05）, Cu-Ni（P＜0.01）和Cr-Cu（P＜0.05）之间存在显著正相关关系,主成分分析人为因素的积累贡献率为33.050%,自然因素的积累贡献率为57.315%,因此得出重金属受人为因素影响较大,交通尾气排放和工业污染为天津道路灰尘重金属污染的重要来源,且以多因子复合影响为主。     

开封市污灌区土壤重金属污染评价

通过分析污水灌溉在农业生产中的利弊及我国土壤的污染现状,运用内梅罗指数法及潜在生态危害指数法,分别参照国家土壤环境质量二级标准和土壤背景值对开封市污灌区土壤重金属污染状况进行了评价.结果表明,以二级标准为评价标准,评价结果为安全级别,以土壤背景值为评价标准,评价结果为轻度污染.但污灌区重金属含量明显超过清灌区重金属含量,Pb污染已达到中等污染水平,当地应采取有效措施以保护土壤免受污染.     

翅碱蓬对盐碱湿地重金属污染消减作用

为探究翅碱蓬对盐碱湿地重金属污染的消减作用和生态修复能力,采用现场监测与高盐水培试验相结合的方法,测定不同浓度Zn2+、Cu2+和Pb2+混合污染下,翅碱蓬对重金属的吸收消减作用.结果表明,在高盐环境下,翅碱蓬对重金属锌、铜和铅均具有消减作用,生物富集系数BCFSh-Zn＞BCFSh-Cu＞BCFSh-Pb.当重金属离...     

中国土壤重金属污染修复技术的专利文献计量分析

综述了国内外主要土壤修复技术,进行了技术经济比较分析。利用国家知识产权局专利检索系统,采用主题词检索,从重金属污染物种类、技术类型两个方面分析了中国土壤重金属污染修复技术的专利申请与授权状态。结果表明：土壤重金属污染修复技术以植物修复与微生物技术为主,其次为固定修复技术;土壤镉、铅、铜、砷的修复技术专利申请量明显高于其余重金属的;农田土壤重金属污染修复技术专利申请量明显高于场地重金属修复技术的;农田土壤重金属污染修复除降低土壤中重金属含量外,还可以从植物营养调控与土壤调理剂的角度降低农产品中重金属含量。最后,进行了土壤污染修复产业政策分析。     

南京城市土壤的特性与重金属污染的研究

研究了南京市城市土壤母质组成、剖面结构、pH值、土壤质地、土壤有机质、重金属元素全量及其不同形态含量等理化性质和分布规律。结果表明，城市土壤母质来源复杂，剖面层次混乱，土壤反应石灰性、粗粒化、有机质含量升高和表聚现象较明显。城市土壤重金属污染较为严重。不同功能区的污染元素和污染程度有显著差异。综合污染程度以老工业区含量最高。依次为老居民区、商业区、风景区、城市广场、开发区。但各功能区土壤重金属的形态分异不明显。城市土壤的随机空间变异十分突出，无论是土壤性质还是重金属污染积累都如此。城市中可能存在一些高度污染的岛状区域，这在城市环境质量上必须予以密切关注。     

Barley lipid-transfer protein as heavy metal scavenger

A lipid-transfer protein was isolated from a domestic cultivar of brewers barley grain, Hordeum vulgare. The presence of Cu (II), Pb (II), Cd (II) and Zn (II) ions in its structure and its ability to bind Hg (II) and Ni (II) ions is known. We investigated its ability to bind other metal ions by differential pulse polarography. Here we demonstrate that the lipid-transfer protein has an affinity to bind Co (II) and Pb (II) and has no affinity towards Cd (II), Cu (II), Zn (II) and Cr (III). These results suggest a new possible role of barley lipid-transfer protein for phytoextraction.Selected article from the Regional Symposium on Chemistry and Environment, Krusevac, Serbia, June 2003, organised by Dr. Branimir Jovancicevic     

无尾河下游湿地重金属污染评价

以无尾河下游漫流区———向海地区沼泽湿地为研究对象,通过对沼泽垂直剖面的精细采样,将放射性核素精确计年与重金属污染评价相结合,进行高分辨率剖析。在对其典型剖面沉积物重金属元素进行Al归一化的基础上,应用上下层比较法、富集系数法和地累积指数法3种评价方法对沉积物重金属污染富集水平及污染时序进行分析比较。结果表明,沼泽湿地沉积物表层已明显富集了重金属元素,达一定污染水平,这显示近20a霍林河流域上、中游人类活动对下游湿地的扰动增强。     

重金属污染土壤属性区间识别模型的赋权分析

土壤重金属污染评价为土壤重金属污染的及时防范和综合治理提供重要的理论依据。文章在属性区间识别理论的基础上,构建土壤重金属污染评价的属性区间识别模型：选取土壤重金属污染中普遍存在的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn作为评价指标,采用均化系数将各评价指标的属性测度区间转化为综合属性测度;为避免主观因素,利用主成分分析法、熵权法、CRITIC法对各评价指标进行3次客观赋权;最后根据置信度准则和分级标准进行土壤重金属污染的综合评价。对3种赋权法得到的权重和评价结果进行比较,表明：属性识别模型在土壤重金属污染评价中适用且有利于评价结果准确性的提高;3种客观赋权法算得的权重合理,且其优异程度为主成分分析法〈熵权法〈CRITIC法。     

广州市蔬菜地土壤重金属污染状况调查及评价

探讨了广州市蔬菜地土壤重金属污染状况,测定了95份土壤样品中铅、镉、铬、砷、汞的含量水平。土壤中铅、镉、铬、砷、汞的含量分别在6.44～153.10mg/kg、0-0.682mg/kg、5.82～101.60mg/kg、0.04～45.36mg/kg、0.01～O.32mg/kg之间。就污染的普遍性而言,铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最严重.其次为砷、汞。对比今昔污染变化.广州市土壤污染治理已取得显著成效,但仍需努力。土壤中镉、砷、汞三种元素的变异系数,特别是镉的变异系数较大,这可能预示着点源性污染的存在。     

基于因子分析法研究太原市土壤重金属污染的主要来源

太原市土壤的研究还处于起步阶段,尚缺乏系统的研究和探讨.基于因子分析法分析研究太原市土壤重金属污染类型及污染来源,在面积性土壤测量基础上,采用城市土壤单点样采集方法,通过测试获得了城市表层土壤中重金属元素(As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni、Zn、Cu)的含量数据;应用统计数手段及处理软件,采用因子分析法对太原市土壤化探数据进行详细分析研究;结合太原市工企分布情况,对比因子分析中的六个主因子,进行整理分析;研究结果充分反映出太原市作为一个典型的重化工基地和燃煤城市的污染特点,表明太原市土壤重金属污染的主要来源有四个方面,即:工矿企业污染源,燃煤污染源,交通污染源,商业活动和居民生活污染源等.     

PM_(2.5)水溶性重金属元素在线监测技术的研究和初步应用

利用气体和气溶胶捕集系统(GAC),与伏安极谱分析仪(VA)的联用,自行研制了一套大气PM_(2.5)水溶性重金属元素在线监测系统(GAC—DPASV),实现了水溶性元素Zn、Cd、Pb、Cu的富集与检测,并对系统各部分的原理和结构进行了描述.该系统时间分辨率为0.5 h,采样时间为15 min,GAC捕集液进样量为5 m L,样品计量进样装置和DPASV检测装置分析时间为30 min.通过一系列参数优化,确定了系统最佳运行条件;混合标液的标定结果显示,Zn、Cd、Pb、Cu的线性相关系数(R2)均在0.987—0.999之间,大气质量浓度最低检出限分别为7.17、0.92、4.25、2.13 ng·m-3;Zn、Cd、Pb、Cu加标回收率分别为114%、103%、111%、96%,Cd测量准确度最高,测量精密度均小于8%,表明整个系统的重现性及准确度良好.在线应用结果表明联用系统能够连续在线自动监测,且Zn、Cd、Pb、Cu水溶性含量受到降雨冲刷影响较大.     

基于多元统计技术的赣江沉积物重金属污染评价

赣江是鄱阳湖重要入湖河流,为了解赣江流域沉积物重金属空间分布及污染状况,本文布设了29个采样点,对赣江沉积物重金属(Cu、As、Cd、Pb、Hg、W、Cr、Mn、Zn)含量和序列组分进行了测定及分析,并运用污染负荷指数(PLI)、地累积指数(Igeo)和潜在生态风险(RI)指数评价沉积物重金属污染程度.结果 表明,Mn...     

几种固化剂组配修复重金属污染土壤

选取沸石、硅藻土、海泡石、膨润土和石灰石等5种矿物材料,以6 g.kg-1的浓度分别添加到50 g供试土壤中,熟化两周后进行毒性浸出实验,研究各固化剂对土壤重金属的固化效果.实验表明石灰石对土壤重金属均有较好的固化作用,因此再将前4种固化剂与石灰石以不同质量比组配,并以同样方法研究各组配对土壤中重金属的固化效果,以期得到固化效果优于单一固化剂的组配固化剂.结果表明,几种组配中效果最好的是硅藻土与石灰石以质量比1∶2的组配,土壤浸提液中Pb、Cd、Cu、Zn浸出量较对照分别降低54.3%、100%、27.2%、63.8%.显然,1∶2的硅藻土+石灰石对土壤Pb、Cd、Zn均有较好的固化作用.