基于土壤汞形态归趋的健康风险评估方法

土壤汞污染是一个全球性关注问题,矿产资源开采、化工生产和燃煤发电等均造成了不同程度的土壤汞污染,合理评估汞污染场地的健康风险是场地开发再利用的关键.对土壤中汞的形态归趋研究总结表明,由于汞的特殊物理化学性质,并受土壤等环境因素的影响,导致其在土壤中具有复杂的化学形态和变化过程.汞在土壤中的不同化学形态归趋对其毒性效应、生物有效性和暴露途径产生显著影响.基于土壤汞总量的风险评估方法忽略了土壤中不同化学形态汞对毒性、生物有效性和暴露途径的影响,导致高估土壤汞污染的健康风险.针对基于土壤汞总量的风险评估存在的问题,提出了基于土壤汞形态归趋的土壤汞污染健康风险评估理论,并构建基于土壤汞形态归趋-有效剂量-健康效应的土壤汞污染的精细化风险评估技术体系框架:①土壤不同形态汞的测定与表征方法;②汞形态归趋预测模型;③暴露分析与暴露量计算;④有效剂量（生物可给性或生物有效性）测定;⑤风险表征;⑥基于不同形态汞的场地土壤污染风险筛选值和修复目标制定.该方法体系从理论上解决了传统基于土壤汞总量的风险评估方法存在的问题,实际应用中面临的主要问题和今后重点发展方向:①研发可商业化的土壤汞化学物组分分析仪及土壤汞蒸气的原位测定方法;②结合中国场地土壤特点,开展土壤中汞的形态归趋模拟的模型研究,弥补现阶段土壤汞化合物形态分析方法的欠缺;③研发和建立土壤汞的生物可给性和有效性的标准测试方法技术;④本土化的土壤汞筛选值的确定.      

三峡库区消落带土壤汞形态分布与风险评价

为了解三峡库区消落带土壤中汞污染现状和环境风险,选择重庆14个区县的消落带,采集了192个土壤样品,分析其土壤总汞和汞形态分布,探讨其生物可利用性,对比研究和评估土壤总汞与汞赋存形态的污染水平和生态风险.结果表明,三峡库区消落带土壤中汞含量差异较大,土壤汞含量为22.4~393.5μg·kg-1,平均值为(84.2±54.3)μg·kg-1,76.6%的采样点土壤汞含量超过了三峡库区土壤汞背景值.土壤中的汞以残留态为主,不同汞形态所占比例为:水溶态汞4.1%、酸溶态15.5%、碱溶态汞18.3%、过氧化氢溶态汞10.9%、残留态汞51.3%.各区县土壤中生物可利用性汞(水溶态汞、酸溶态汞与碱溶态汞之和)平均含量为19.7~36.6μg·kg-1,生物可利用态汞占总汞的比例达到22.1%~51.6%.地累积指数和潜在生态危害指数评价结果均表明,三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的污染水平和生态风险都较低,由生物可利用态汞带来的生态风险也很小;而对土壤总汞含量评价的结果明显偏大.因此,采用汞赋存形态进行污染现状和生态危害评价更能反映消落带土壤汞的环境风险.     

低温热解技术修复不同类型汞污染土壤中甲基汞变化的研究

低温热解技术是修复汞污染土壤的有效方法之一,对高浓度汞污染土壤除汞效率可达90%以上,但对甲基汞(MeHg)的去除效果目前还缺少研究。本研究以化工汞污染和汞矿污染类型土壤为研究对象,研究低温热解修复前后土壤性质、总汞(THg)、汞的形态分布和MeHg等的变化及其影响情况。研究表明,化工污染区和汞矿污染区土壤MeHg去除率分别在99. 65%和90. 96%左右,THg去除率分别在94. 35%和95. 40%左右;高浓度汞污染土壤中汞的形态分布以残渣态汞和有机结合态汞为主,经低温热解修复后化工污染区和汞矿污染区土壤中有机结合态汞分别降低96. 62%和92. 05%,残渣态汞分别降低93. 08%和96. 79%;有机质含量高的稻田土壤具有较强的汞甲基化能力,其土壤MeHg含量化工污染区(56. 47±2. 65μg/kg)>汞矿污染区(3. 98±0. 42μg/kg)。     

汞污染土壤热解吸处理过程中不同形态汞的温度效应

选择贵州省具有代表性的汞污染土壤样品进行热解吸修复的试验研究,同时采用连续化学浸提法对土壤样品中5种形态的汞分别进行提取,探究了不同形态汞在热解吸修复过程中的浓度变化和转化规律. 结果表明,土壤样品中各形态汞所占比例为w(王水溶汞)(占76.52%)>w(酸溶汞)(占22.40%)>w(硝酸溶汞)(占0.87%)>w(水溶性汞)(占0.14%)>w(碱溶汞)(占0.06%). w(王水溶汞)与w(Σ汞)(各形态汞总量)的相关系数可达0.978 1. 升温过程中,w(酸溶汞)和w(王水溶汞)明显降低,而其余形态汞含量则呈先升后降的趋势. 采用热解吸技术可以有效处理汞污染土壤,在370 ℃条件下能够将土壤中w(Σ汞)降至1 mg/kg以下,处理率可达95.73%,处理后土壤中的汞以残渣态汞为主,环境风险较小.      

湘黔汞矿区土壤汞的化学形态及污染特征

以湘黔汞矿带内典型矿区土壤为对象,基于BCR三步法和氢化发生-等离子体发射光谱技术,研究了湘黔汞矿区土壤中汞的形态含量及污染特征.结果表明,矿区土壤中汞以残渣态为主,其次为有机-硫化态,酸交换态和铁锰氧化态所占比例较少,各形态汞的分配系数依次为：残渣态(85.77%)>>有机-硫化态(12.44%)>>Fe-Mn氧化态(0.93%)≈酸交换态(0.86%);土壤中各形态汞含量与砂粒含量正相关,与粘粒含量负相关,并随土壤pH升高而增加;各形态汞含量存在明显的空间分异,垂直空间上体现为表层土壤中的含量高于亚表层土壤,水平空间上表现为随着与污染源距离的增加而含量急剧降低,并因土地利用类型不同、区域不同而差异明显.人类活动引起的外源输入性汞污染对矿区土壤中汞的环境毒性和污染特征产生了重大影响.     

西宁市夏季周边表层土壤中汞形态的空间分布特征

利用修正的Tessier连续化学浸提法对青海省西宁市周边地区的土壤中汞形态分布进行了研究。结果表明,西宁市周边地区表层土壤中汞含量在0.013~0.308 mg/kg之间,各采样点间差异较大,表层土壤中汞含量在西部区域较高,东部较低。根据采样点土地利用类型分类,土壤中汞含量呈现出工业园区内土壤汞含量明显高于其他土地利用类型,并且土壤中汞含量由农耕地向道路旁、撂荒地、林地依次递减。土壤中汞的形态以残渣态为主,碳酸盐结合态和溶解态与可交换态含量极低,且各种土地利用类型下的土壤形态汞占总汞的百分比存在差异。土壤总汞、有机质与硫化物结合态汞和残渣态都与TOC含量显著相关,总汞及各形态汞与pH没有明显的相关性。     

低分子量有机酸对三峡水库消落区土壤中汞赋存形态及其活性的影响

为研究植物根系分泌物的主要成分——低分子量有机酸对土壤汞的活化作用,利用室内模拟实验,通过分析不同浓度的柠檬酸、酒石酸和草酸溶液对三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的影响及其随培养时间的变化特征,探究了低分子量有机酸对汞迁移能力和生物有效性的作用.结果表明,柠檬酸可增强土壤汞的迁移能力,而草酸和酒石酸则表现出软弱的抑制作用.3种低分子量有机酸均能明显地增强土壤中汞的生物有效性,整体活化效果为:柠檬酸酒石酸≈草酸.有机酸对土壤中汞形态的作用随其浓度的增加而增强,且当浓度为15 mmol·L~(-1)(柠檬酸)、10 mmol·L~(-1)(酒石酸和草酸)时开始趋于稳定.在15 mmol·L~(-1)柠檬酸培养的土壤中,汞形态分布的变化随培养时间的延长而愈加显著,直到14d时才基本停止,此时胃酸溶解态汞增加最为明显,其主要来自于部分被活化的强络合态汞.     

三峡水库消落带土壤与优势植物淹水后对土-水系统汞形态的影响

三峡库区消落带落干期植被生长茂盛,蓄水后消落带被淹没,土壤-植物系统在长时间淹水情况下,随着体系内物理化学性质的改变,汞形态也会发生变化,从而对库区水生生态系统中汞含量以及形态带来一定的影响.为此,本研究选取三峡库区4种优势植物室内栽培,再进行室内模拟淹水试验,研究淹水后土壤、水体中甲基汞(Me Hg)以及其他形态汞的变化.结果表明,淹水过程中植物的存在有利于土壤Me Hg的生成,同时对上覆水不同形态汞浓度影响显著.狗牙根作为消落带优势种,由于其体内总汞及甲基汞含量较高,淹水后对土壤以及上覆水系统中甲基汞以及其他汞形态的影响最为明显.淹水第90 d,狗牙根+土+江水(B1)处理土壤Me Hg的含量最高,为(1 135.86±113.84)ng·kg~(-1),是不加植物的对照处理土+江水(CK2)中土壤Me Hg含量的2倍左右;上覆水总甲基汞(TMe Hg)、溶解态甲基汞(DMe Hg)、总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和活性汞(RHg)均呈峰值偏左的抛物线状变化,在第30 d时达到峰值,其中B1处理上覆水TMe Hg、THg和DHg最高,分别为(2.88±0.06)、(40.29±2.42)和(35.51±3.77)ng·L~(-1),三者中溶解态汞是其主要存在形式.因此可以推测三峡库区消落带植物淹水后将增加水库汞污染负荷.     

湘西多金属矿区汞铅污染土壤的环境质量

以湘西典型多金属矿区为现场,研究了矿区土壤中汞、铅等重金属污染状况及成因.结果表明,湘西矿区是汞、铅污染严重的区域,与中国土壤元素背景值相比,汞矿区土壤中汞、铅含量分别增加1315倍和3.1倍,铅锌矿区土壤中汞、铅含量分别增加14.8倍和16.1倍.运用Muller地积指数进行风险评价,证实湘西矿区是汞、铅等重金属的复合污染区,汞矿区汞污染以极重污染为主,铅污染以中度和轻污染为主;铅锌矿区铅污染以中度和中-重污染为主,汞污染以中-重污染为主.矿区土壤中的重金属污染物来源和分布受原生地球化学条件的控制,而人为采矿活动对矿区土壤中汞、铅的污染格局产生重要影响.     

高分子聚合物与钝化剂复配对汞污染土壤钝化修复研究

采用盆栽试验方法,研究了添加1种耐酸性较强的高分子聚合物与传统的有机或无机类钝化剂复配来钝化土壤重金属汞,并探讨其对土壤理化特性、植物生长发育、土壤汞形态以及酶活性等的影响.结果 表明:与对照(CK)相比,添加不同钝化剂均能有效改善汞污染土壤理化状况和土壤微环境,促进植物生长.不同钝化剂处理均显著降低了土壤有效态汞的比...     

土壤释汞通量影响因素研究进展

汞具有独特的物理化学性质和生物毒性,能在大气中长期滞留,对距离污染源较远的地区造成污染。土壤是一个巨大的汞库,土壤和大气界面汞的交换是汞的生物地球化学循环的重要组成部分,能够对周围环境产生显著的影响。土壤释汞通量受到很多环境因素的影响,如土壤中汞的形态、土壤和大气中汞含量、土壤温度、光照、土壤湿度、降雨和灌溉、土壤p H和Eh、植被、气象因素、微生物等。环境因素的变化可能会导致土壤释汞通量的昼夜变化和季节变化。环境因素通常对土壤释汞通量进行复合影响,而最终的影响结果可能表现为协同或是拮抗作用。本文对影响土壤释汞通量的主要因素及其影响机理进行了详细地介绍,提出了对各种环境因素的复合效应的结果的研究需要进一步开展。     

土壤中有效态汞的测定方法

目前人们普遍以土壤中的“总汞”进行环境质量评价。事实上,土壤中的汞以多种形态存在,其中能被植物吸收的有效汞含量多少(包括水溶性、代换性和螯合的汞)是很重要的。当前在研究土壤中各种微量元素的有效性方面,对Cu、Pb、Zn、Mo、Cd等元素已有较好的浸提剂和方法,但对汞的有效性的研究还很少,亦缺少有关的资料。     

万山汞矿区土壤汞污染及其防治研究

万山汞矿区具有600多年采矿历史,当地的生态破坏问题不容忽视.汞具有挥发性,能在水体、大气、土壤等环境介质中迁移转化,增大了汞污染治理难度.同时汞作为人体非必须的有毒重金属元素,对动、植物及人类具有极大的危害性.在此基础上,探讨了贵州万山汞矿区周边土壤的汞污染现状、来源、形态及其迁移转化规律,提出了相应的治理措施,以期能为今后深入开展汞污染治理研究提供理论依据与技术指导.     

热解析技术处理汞污染土壤研究进展

土壤既是大气汞与水体汞的汇,又是汞再次释放的源。土壤汞最终通过迁移等方式进入周边环境,危害人体和动植物的健康。综述了传统的汞污染场地修复技术,总结了热解析技术的影响因素、添加剂的协同处理以及热解前后土壤形态变化等,并对热解析技术处理汞污染土壤所存在的问题以及后续发展进行了展望。     

汞污染农田土壤低温热解处理性能研究

选取贵州清镇地区汞污染农田土壤作为低温热解修复试验对象,研究处理温度、处理时间以及土壤含水率对低温热解法去除土壤汞效率的影响。同时采用连续浸提法对土样中7种形态的汞进行提取,分析热解升温过程中各形态汞的变化状况。结果表明:(1)处理温度越高,汞去除效率越大。当温度为350℃时,去除率达到90%以上。(2)处理时间越长,汞的去除率越高。处理持续时间为90min时,去除率达到90%。(3)土壤含水率越高,汞去除率越低。当风干时间10 d,土壤含水率13.8%时为处理土壤最佳条件。(4)7种形态的汞随温度升高均下降显著,当温度达到350℃时,处理后土样中水溶态和交换态已完全去除,其他形态的去除率也均达到90%以上,土样中最终以残渣态汞为主,环境风险小。     

左氧氟沙星对土壤中汞形态微生物转化的影响

为阐明左氧氟沙星(Levofloxacin)对土壤中汞形态转化的影响效应,探究了左氧氟沙星对2种能够影响汞形态转化的细菌—枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis subsp.spizizenii)和洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacian)的抑菌效果;并通过室内土培试验阐明了添加左氧氟沙星对土壤汞赋存形态的作用机制.结果表明,左氧氟沙星对2种细菌都有较好的抑菌效果,在添加0.1 mg·mL^-1左氧氟沙星时,枯草芽孢杆菌和洋葱假单胞菌的菌群数量都有显著降低.土壤培养实验中,接种枯草芽孢杆菌处理土壤中的Hg²⁺含量显著高于对照组(p<0.05),而洋葱假单胞菌则导致土壤中Hg⁰生成量明显升高(p<0.05).左氧氟沙星的添加减弱了土壤细菌对Hg²⁺和Hg⁰的转化作用;这主要归因于左氧氟沙星可以有效抑制土壤中菌群的数量及过氧化氢酶和汞还原酶的活性,从而导致2种菌对Hg的氧化和还原能力下降,降低了土壤中Hg²⁺和Hg^0...     

浅谈土壤汞的存在形态及测定

本文介绍土壤汞的存在琪充及用“连续化学浸提法”对土壤汞存在形态的测定，能客观反映一个地区农田生态环境中汞的污染状况。     

大型炼锌厂周边土壤及蔬菜的汞污染评价及来源分析

采集某大型炼锌厂周边的耕种土壤及蔬菜样品,分析其汞含量,并采用单项污染指数法及相关标准对土壤和蔬菜的汞污染状况进行了评价.结果表明,炼锌厂周边的耕种土壤和蔬菜都受到了不同程度的汞污染.土壤样品汞的超标率为78%,其中污染最严重区域土壤中的汞浓度是背景点土壤汞浓度的29倍,已达到重度污染程度.所有蔬菜样品的汞含量超过无公害蔬菜重金属限量指标,最大超标64.5倍,平均超标25.4倍.85%的蔬菜样品叶片中汞含量明显高于根部汞含量,说明叶片中的汞主要来自于大气;蔬菜根部汞含量与土壤汞含量明显线性相关,说明根部的汞主要来自于土壤.炼锌厂汞排放对其周边土壤和蔬菜的汞污染均有显著的影响.     

两种铁氧化物对土壤有效态汞的吸附作用研究

利用氧化物对土壤中汞的吸附特性,研究了汞污染土壤中添加铁锰和铁铝复合氧化物对土壤汞有效性的影响.结果表明,在土壤中添加氧化物后,土壤中有效态汞的含量明显降低,在相同添加量下铁铝复合氧化物比铁锰复合氧化物的吸附效果好.14 d时间内,添加铁铝氧化物后,两种土壤中有效态汞的含量分别降低了94.60%和93.11%;添加铁锰氧化物后,两种土样中有效态汞的含量分别降低了88.69%和87.85%,可见两种氧化物是土壤中有效态汞的有效吸附剂.通过方程拟合研究了氧化物对土壤中有效态汞吸附的规律,其中,铁铝氧化物对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程和权函数方程拟合度较好,铁锰氧化对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程拟合效果最好,零级速率方程及指数方程的拟合效果则相对较差.     

典型燃煤电厂周边土壤汞的形态分布及污染源解析

结合当地气象条件,采集了某典型燃煤电厂周边地区的土壤,分析其总汞和汞形态分布,应用层次聚类分析、富集因子分析等方法研究土壤汞的潜在来源情况,并利用主成份分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了土壤中汞的来源,结果表明:电厂周边土壤汞含量明显受到电厂汞排放影响,表层土壤样品(0~20 cm)汞含量范围为0.015~0.076 mg/kg,平均值为0.030 mg/kg,Hg的变异系数达43.4%;且随土壤剖面深度的增加土壤汞含量明显降低,表土层中汞平均含量达到59.98 ng/g,是60 cm以下底土层汞含量(19.40 ng/g)的3倍以上,表土层土壤汞含量与降尘(r=0.999**)、降水(r=0.979*)汞含量显著相关;表土层人为输入的汞不仅增加了总汞量,也增加了水溶态汞、酸溶态汞和碱溶态汞等活性汞的比例,提高了汞的环境危险性。由APCS源解析结果可知,土壤中汞的来源以源1为主,来源贡献率为40.92%,其次为源2(来源贡献率为31.48%)、源3(来源贡献率为11.97%)、其他源(来源贡献率为8.35%)和源4(来源贡献率为7.28%)。结合相关系数、主成分分析和层次聚类分析,可以进一步推测源1可能为交通和工业因子源,源2可能为成土母质源,源3可能为工农业活动因子源,源4可能为燃煤因子源。