重金属镉锌铜在蔬菜体内的形态分布研究

通过露天盆栽实验,研究了蔬菜中镉、锌、铜的形态分布及各形态随土壤中重金属添加浓度和蔬菜生长时间的变化规律。结果表明,镉主要以氯化钠提取态的形式存在,锌主要以醋酸提取态存在,铜主要以盐酸提取态存在,3种重金属的毒性大小顺序为镉>锌>铜;随着添加浓度的增大,不同重金属的形态变化有所不同;在处理级数3时,蔬菜对重金属的吸收有明显的下降;蔬菜生长时间较长时,各形态重金属的含量都有所增加,活性较强的乙醇提取态和水提取态增加量较大。     

重金属形态与其生物有效性的相关性研究

通过对大型蚤的急性毒性试验,用多元回归分析方法,研究了河流沉积物中重金属铜等的形态与其生物有效性的关系,试验结果表明:重金属的直接可给态对大型蚤的毒性最大,缓冲态次之,惰性态没有表现出毒性作用,反而降低了其它有害形态对大型蚤的毒性.     

苏州河底泥中汞的形态分布和释放能力的关系

本文以上海苏州河河水-底泥静态体系为对象,研究了在不同湿度,pH值和模拟船舶航行与疏浚引起扰动等天然环境条件下,底泥中汞的形态分布和总汞释放之间的关系。研究表明,在静水体系中构成底泥汞释放的主要形态是水榕态汞、酸溶态无机汞和碱溶态汞,而在扰动体系中,几乎所有形态汞都对释放作了贡献。底泥中汞形态分布的变化是各形态汞具有不同的释放能力和它们之间相互转化的综合结果,同时,汞的形态分布和释放能力之间的关系在不同的环境条件下呈现不同的特征。      

不同形态磺胺类药物在根-土界面的空间分布及毒性评价

采用化学分析和发光细菌检测相结合的方法,研究了磺胺类药物在作物根-土界面的形态分布及生态毒性.结果表明,磺胺类药物在根际土壤中主要以水溶态的形式存在,远根区则以有机溶剂可提取态为主要形态.3种形态磺胺类药物对明亮发光细菌的相对发光抑制率均小于30%,表现为低毒性.不同形态磺胺类药物对明亮发光菌表现的生态毒性不同,有机溶剂可提取态对明亮发光细菌的毒性最大,水溶态次之,结合态毒性最小.根际区水溶态的含量及其对明亮发光细菌的相对毒性抑制率大于远根区,而有机溶剂可提取态和结合态的含量及其对明亮发光细菌的相对毒性抑制率则小于远根区.     

颗粒态铜对鱼的生物有效性

用采虹方头鱼进行了不同形态铜有效性的暴露实验。涉及的形态包括游离态和吸附态。研究结果发现，对实验鱼而言，除游离态铜是最重要的生物有效态外，颗粒态铜也能部分地被鱼吸收。鱼鳃是吸收游离态和细颗粒吸附态铜的主要部位。食物（粗颗粒态）中的铜则能通过摄食方式被吸收。     

几种有机、无机钝化剂对铜污染土壤的钝化效果研究

利用石灰、棉花秆生物炭、玉米秆生物炭和阴离子聚丙烯酰胺作为钝化剂,对3种浓度梯度的铜污染土壤进行处理。采用Tessier形态分级试验对钝化能力和效果进行评价,并以此研究土壤中铜的形态变化。结果发现,石灰(0.2%)、棉花秆生物炭(1%)和玉米秆生物炭(1%)和阴离子聚丙烯酰胺2‰对Cu污染土壤治理均具有较为良好的效果。在铜浓度为50 mg/kg的试验组中,石灰、棉花秆生物炭、玉米杆生物炭和阴离子聚丙烯酰胺可分别将有效态铜含量降低为6.73%、7.92%、8.16%、8.83%。Tessier形态分级试验结果表明:1)随着时间延长,水溶态+交换态铜含量自然降低;2)加入钝化剂的试验组,有效态Cu含量明显降低,缓和态和无毒态的Cu含量有不同程度地增加。说明施用钝化剂促进Cu由有效态向缓和态和无毒态转化是土壤原位修复的重要机制。     

冻融作用下煤矸石重金属释放特性及潜在生态风险评价

以韩城桑树坪矿区煤矸石为主要研究对象,利用冻融风化实验、五步提取实验及浸泡实验,分析冻融风化作用下煤矸石中重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb的释放特性及形态变化。结果表明:随着冻融循环次数的增加、冻融风化作用强度增大,煤矸石重金属赋存形态发生变化,Cd和Pb由不可利用态逐渐向可利用态转变;Cu可利用态比例进一步增大。对比不同温度解冻煤矸石释放浓度的变化,发现不同温差对重金属释放量具有一致性,总体上呈Cu>Cd>As>Cr>Pb。通过RAC生态风险评价得出,经过冻融作用的煤矸石重金属释放的潜在生态风险顺序为Cd>Cu>Pb>As>Cr。     

云南金顶超大型铅锌矿区尾矿中Cd的形态分析

镉是人体非必须的有毒微量元素,Cd的不同化学形态,其生物有效性不同。通过改进的BCR分步提取法及ICP-MS分析研究发现:云南金顶铅锌矿矿区尾矿砂中Cd的主要形态为残渣态,其含量远远高于可氧化态、可还原态和弱酸提取态;金顶铅锌矿区老尾矿库中表层尾矿样品中弱酸提取态和可还原态Cd均高于底层尾矿样品,相比之下,表层尾矿中Cd等重金属元素易于释放到环境中,其生物有效性也强于底层尾矿,对环境的潜在危害大;老尾矿库尾矿砂中四种提取形态的Cd、Zn、Pb含量及金属总量均高于新尾矿库尾矿砂,这可能是由选厂工艺技术的差异造成的。     

德兴铜矿周边土壤中铜的形态分布

采用Tessier连续逐级形态提取方法,研究了德兴铜矿土壤中铜存在的化学形态和生物可利用性。结果表明,德兴铜矿各功能区表层土壤均已受到不同程度的Cu污染,分布趋势为尾矿库>采矿区>菜田>稻田>生活区。表层土壤中Cu的直接利用性不高,但可利用态Cu所占比例较高,可能造成潜在的生态毒性。土壤剖面中Cu的化学形态分布趋势为残余态>有机结合态>氧化态>碳酸盐结合态>可交换态,各态的跃迁能力都较差,基本不会威胁到该地区的地下水源。     

缅甸皎漂农村地区饮用水源地土壤金属释放特征及水质安全策略

缅甸皎漂农村地区以水塘水为主要饮用水水源,此类水源普遍存在金属离子超标的问题.针对该问题,选取拟新建水塘选址地内不同深度的土壤样品,并对其进行理化指标、金属含量测定,同时对其进行浸泡及金属元素赋存形态提取实验.结果表明,土壤中除Ni元素含量超过农用地土壤污染风险筛选值外,其他金属元素含量均低于筛选值,且在垂直尺度空间上分布较均匀.通过浸泡实验发现,不同土层的浸泡液中Al、Fe、Mn、Ni元素浓度均超过了我国饮用水标准,其中,中层土（1.2~2.4 m）释放的金属离子浓度最高,释放速率最快,而深层土（>2.4 m）释放的Al、Fe、Ni离子较少.比较浸泡前后金属赋存形态发现,不同深度土壤中金属离子的释放与弱酸态、可氧化态含量变化有关,深层土中弱酸态Al、Fe、Ni释放量较少,同时通过弱酸态、可氧化态释放的金属离子被铁锰氧化物大量吸附转化为可还原态,所以其释放量低于浅层土（0~1.2 m）和中层土.Mn主要以弱酸态和可氧化态赋存于不同深度的土壤中,因此具有较高的迁移性.本文提出了以释放金属离子少的深层土作为水塘内壁的分质用土方案,以减少饮用水源金属离子释放风险,保障皎漂农村地区饮用水安全,并可为其他有类似饮用水问题的国家和地区提供参考.     

高岭土吸附态铜对鲤鱼鱼鳃的生物有效性

为了验证高岭土颗粒吸附态铜对鲤鱼鳃部的生物有效性并从形态的角度对其可能的机理进行说明,本研究在保持水相溶解态铜浓度不变、高岭土颗粒吸附态铜浓度递增的条件下进行了暴露实验,并利用MINTEQA2化学平衡计算软件分析了鱼鳃微环境中铜的形态分布特征.暴露实验的结果表明鲤鱼鳃样的铜吸收率随颗粒态铜浓度的递增而增加; 形态分析的结果表明颗粒吸附态铜在鱼鳃微环境中会发生一定程度的离解,从而转化为可被鱼鳃直接吸收的形态.     

长江南京段沉积物中铜、镉形态对水生生物富集的影响

为了全面定量地考察沉积物中各种金属结合形态对不同水生生物富集的影响,运用重金属逐级提取法及采用人工半合成方法,对长江南京段沉积物中铜、镉形态分布不同的情况下鲤鱼和螺蛳对这两种重金属的富集进行了研究。结果表明,沉积物通过对溶解态的贡献间接影响鲤鱼对铜、镉的富集,对螺蛳富集铜、镉同时有直接和间接影响,大小顺序为：阳离子可交换态≥碳酸盐结合态＞有机物和硫化物结合态＞铁锰氧化物结合态＞残渣态。并得出了溶解态和沉积物各态对螺蛳富集铜、镉影响的贡献方程式,指出离子可交换态对富集的贡献比残渣态大10⁵倍。据此可以认为,为了减少受重金属污染河流中水生生物体内的富集量,对生活在水上、中层的鱼类来说,主要应控制水中的重金属浓度;对底栖生物来说,水和沉积物中重金属浓度都应受到控制。     

模拟酸雨入渗对土壤重金属释放规律的研究

文章以大冶市周围农用地土壤为研究对象,利用自制淋滤装置,研究酸性降雨淋滤土壤的过程中,不同层位土壤中铜(Cu)、铅(Pb)和镉(Cd)的释放规律及形态变化特征。结果显示,在模拟pH为4.5及5.5酸性降雨淋滤过程中,Cu和Cd的释放都经历了快速及缓慢释放2个阶段,当pH为4.5时,Cu、Cd、Pb的最大释放浓度分别为0.32、0.30、4.61 mg/L;而当pH为5.5时,Cu、Cd、Pb的最大释放浓度分别为0.26、0.26、1.17 mg/L。说明Pb在土壤中的释放受p H的影响程度大于Cu和Cd。经历淋滤后,不同层位中重金属的含量也表明,受酸性降雨入渗影响,重金属垂向迁移距离为0～20 cm。重金属形态特征显示残渣态和可还原态表现为下降,酸可提取态和可氧化态呈现上升。利用Hydrus-1D模型进行酸雨淋滤数值模拟,结果发现Cd迁移浓度值曲线与实测值曲线在趋势上一致,说明实验结果可验证。淋滤液中Pb及Cd浓度均超过中国地下水Ⅲ类质量标准限值,说明在酸性降雨作用下大冶市农用地表层土壤中重金属可能会对地下水环境产生污染风险。     

有机质对湖泊沉积物不同形态氮释放动力学影响研究

模拟研究了有机质对太湖贡湖和五里湖沉积物不同形态氮释放动力学的影响,并从沉积物有机质官能团、各形态可转化态氮含量以及离子释放量变化等方面对其机理进行了探讨.结果表明,随着沉积物有机质含量增加,其各形态氮释放平衡时间延长,释放量呈先快速增加后缓慢趋于平衡的趋势;氨氮最大释放量呈下降趋势,硝氮和溶解性有机态氮最大释放量呈先增加,后快速下降趋势;相比而言,污染严重的五里湖,有机质对沉积物各形态氮释放量的影响大于污染较轻的贡湖.随有机质含量增加,沉积物SOEF-N含量增加,IEF-N、SAEF-N和WAEF-N含量降低;HPO₄^2-和SO₄^2-释放量降低,溶解性有机碳释放量呈先增加后降低趋势.随着有机质含量增加,沉积物脂肪族官能团减少,极性官能团增加.沉积物有机质含量增加,通过改变其极性官能团,影响各种离子释放量和使可转化态氮向稳定态转化,抑制各形态氮释放.     

水中不同形态无机砷测定方法的研究

长期以来,认为测定环境样品中砷的总量足以评价该元素在环境中的存在及其毒性。但是,不同形态、价态的砷,其毒性、致癌性、迁移转化和生物效应等是不同的。因此用总砷的含量代表环境污染中砷的毒性不能准确地说明问题,近年来对砷的化学形态的研究工作逐渐增多,用极谱法和阳极溶     

水稻秸秆生物炭中铜和镉的形态分布及释放特性

由于目前缺乏对生物质原料来源的管控办法,极有可能用产自受污染农田土壤的秸秆制备出具有高重金属含量的生物炭,因此,研究生物炭中重金属的形态分布及其释放特性对于防控生物炭应用产生的环境风险具有重要意义.基于此,分别采集江西省贵溪铜冶炼厂周边九牛岗污染区和中国科学院鹰潭红壤生态实验站清洁区种植的水稻秸秆制备生物炭（分别记为“九牛岗生物炭”和“红壤站生物炭”）,分析两种生物炭中Cu、Cd的含量及其化学形态分布,考察不同固液比及pH对生物炭中Cu、Cd浸出的影响.结果表明:九牛岗生物炭中Cu、Cd的总量（以w计）分别为119.99、3.83 mg/kg,显著高于红壤站生物炭（19.50、0.96 mg/kg）.尽管九牛岗生物炭中w（酸溶态Cu）、w（酸溶态Cd）显著高于红壤站生物炭,但在形态分布上,九牛岗生物炭中Cu、Cd主要为相对稳定态（可氧化态和残渣态）,二者占比分别为80.3%、76.7%,高于红壤站生物炭（二者占比分别为53.2%、48.0%）.高固液比和低pH可有效增加两种生物炭中Cu、Cd的浸出毒性,其中,九牛岗生物炭在固液比为1:20和1:60时,浸出液中ρ（Cu）、ρ（Cd）均超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅱ类标准限值.动力学及累积释放试验表明,两种生物炭中的部分Cu、Cd可在短时间内迅速释放而后逐渐平稳并有上升趋势,且九牛岗生物炭中Cu、Cd释放量显著高于红壤站生物炭.研究显示,来自污染区水稻秸秆生物炭中的Cu、Cd活性显著高于清洁区生物炭,具有更高的环境风险.      

垃圾焚烧飞灰中重金属的污染特性

以广西和重庆某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为研究对象,研究了飞灰中重金属的化学形态、不同粒径下飞灰中重金属含量及浸出毒性。结果表明:广西垃圾焚烧飞灰中含有5种重金属,且都是以残渣态为主要存在形态;重庆垃圾焚烧飞灰中Cr以残渣态为主要存在形态,Zn、Cu和Cd以醋酸可提取态为主要存在形态,具有较大的潜在毒性,毒性较强的Pb只以醋酸可提取态和可还原提取态两种形态存在,危险性非常高,Mn以可还原提取态为主要存在形态。两地飞灰中含量较高的重金属元素都表现出向小颗粒富集趋势。随飞灰颗粒粒径的减小,各重金属浸出量基本呈增加趋势。相比之下,重庆的垃圾焚烧飞灰中Zn、Cu、Pb和Cd的含量和浸出量都高于广西飞灰。广西飞灰中各粒级的飞灰中各元素浸出量均不超标,而重庆飞灰各粒级的飞灰中Zn、Pb和Cd的浸出量严重超标,表明重庆飞灰属于典型危险废物。     

铜价态/形态对水中微生物活性及生态系统健康的探针机制

铜在自然-社会水循环中充当着多元性的角色.一方面,铜拥有多种价态,参与各种氧化还原反应,涵盖成岩成矿、催化氧化、细胞呼吸等关键功能,尤其对生物新陈代谢的能量摄取、营养转化和有机合成发挥着至关重要的调控作用;另一方面,它作为副族元素,能充当良好的配体,与生物元素螯合,成为生命不可或缺的营养元素.与此同时,它还充当抑制生物活动的重金属因子.铜功能的转化取决于丰度、价态和形态,影响着生态系统的能量流、营养流、物质流和经济流.因此,未来的研究应当注重其赋存形态和人类世的背景变化,提高多种形态铜元素的利用水平,释放铜元素的经济和生态潜力,消弭其对生态系统正常活动的干扰.通过对铜元素的环境影响研究与分析,人类要认识到,元素循环的行为有助于揭示水体生态系统的脆弱性和可持续性,对环境管理和水生态保护发挥重要探针作用.     

胡敏酸对铜的鱼鳃生物有效性影响的计算机模拟

以彩虹方头鱼为模拟对象,用鱼鳃微环境测定装置和化学平衡计算方法(MINTEQA2),计算了含和不含胡敏酸的人工河水及暴露于其中的鱼鳃微环境中,不同pH条件下,铜的形态分布.研究了胡敏酸对鱼鳃内外的铜的形态分布及其生物有效性的影响,并讨论了pH对此的影响.计算结果表明,当胡敏酸存在时,胡敏酸络合态铜成为鱼鳃内外铜形态分布体系中的优势态,并引起铜生物有效性的降低.鱼鳃粘液和胡敏酸的共同作用使鱼鳃微环境中的生物有效铜含量低于外部水相.pH对铜形态分布及生物有效性的影响主要发生在碱性环境下.     

铜在鲤鱼(Cyprinus carpio)鱼鳃微环境中的形态分布

利用Playle设计的装置测定了不同铜暴露水平下鲤鱼鳃部进出水中的游离铜离子浓度、粘液含量及有关参数.用MINTEQA2和单配位体模型联合的试算方法计算了不同形态铜含量以及鳃部粘液对铜的络合能力.结果表明,利用该算法可以获得鱼鳃微环境金属形态分布的准确结果,同时可以得到与鱼鳃粘液络合能力有关的参数.随着暴露铜含量增加,粘液分泌量随之增加,鱼鳃微环境pH和碱度也有所上升.鱼鳃粘液的络合当量浓度(Cu/C)和稳定常数(对数)分别为0.95mmol/mg和5.32.就铜形态分布而言,鱼鳃微环境与外部水相的主要差别表现在相对较高的羟基络合态铜含量以及占总量3%～20%的鱼鳃粘液络合态铜.