巢湖表层沉积物中砷的分布特征及其污染评价

以巢湖表层沉积物为研究对象,利用BCR法研究了该沉积物样品中不同形态砷的分布特征,并对该沉积物中砷的污染状态进行了评价。结果表明,巢湖表层沉积物中的总砷浓度高于沉积物的背景值(源自“安徽省江淮流域区域生态地球化学调查”项目9个湖泊663件沉积物样品统计结果),在空间上表现出东西高,中间低的分布特征,巢湖表层沉积物中的砷主要以残渣态为主,占总砷浓度的68.64%~79.24%,弱酸提取态、可还原态和可氧化态砷浓度分别为1.18~2.82,0.73~2.01和0.05~1.06 mg/kg,三种形态的砷浓度平均值所占比例为3.83:2.90:1,该沉积物中总砷浓度为西湖区高于东湖区,可氧化态砷则为东湖区高于西湖区。由于沉积物中砷浓度的高低与流域有机物和营养盐的污染负荷密切相关,因此该沉积物中的残渣态砷有向可还原态和弱酸提取态砷迁移转化的可能性。采用潜在生态风险指数法、地累积指数法和沉积物重金属质量基准法对巢湖表层沉积物中砷的污染状态进行评价,结果表明,巢湖表层沉积物中砷污染程度较轻,潜在风险很小,短期内对周边环境和生物不会造成很大的威胁。     

我国红树林主要分布区表层沉积物砷的分布及形态特征

利用ICP-MS分析了我国红树林主要分布区表层沉积物的As含量和形态,阐明As的分布及其形态特征.结果表明,表层沉积物中w(As)为3.14～19.16 mg/g,平均值为8.14 mg/g.表层沉积物中w(As)与w(Fe),w(Mn),pH,w(有机质),粉粒和黏粒所占比例呈显著或极显著正相关.表层沉积物中的As主要以残渣态存在,其次为有机质-硫化物结合态.在整个研究区域,As的5种形态在总量中的所占比例:可交换离子态为14.40%,碳酸盐结合态为1.41%,铁锰氧化物结合态为2.16%,有机质-硫化物结合态为30.40%,残渣态为50.65%.可交换离子态所占比例与w(有机质)和pH呈极显著正相关.有机质-硫化物结合态所占比例与盐度、黏粒和粉粒所占比例呈显著或极显著正相关.残渣态所占比例与盐度、粉粒和黏粒所占比例呈极显著正相关.      

大伙房水库水体及沉积物砷总量及形态分布特征

以0.03 mol·L-1磷酸和0.1 mol·L-1抗坏血酸萃取沉积物样品,以2.0 mmol·L-1NaH2PO4和0.2 mmol·L-1 EDTA(pH=6.0)为流动相,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)联用技术,对大伙房水库表层水体、表层沉积物孔隙水和表层沉积物中的砷元素总量及赋存形态进行检测分析,同时对大伙房库区沉积物粒度进行取样分析.检测结果表明:大伙房水库库区水体及沉积物中砷元素主要以无机砷形态存在,未检测到有机砷形态;表层水体中砷总量较低;表层沉积物孔隙水中只检测到As(Ⅲ),As(Ⅴ)未检出,且部分采样点砷总量超出国家饮用水标准(10 μg·L-1,GB5749-2006),可能会对底栖生物造成影响;表层沉积物中砷总量较高,且As(Ⅲ)含量大于As(Ⅴ),说明库区沉积环境以还原性条件为主.总体来看,大伙房水库库区水体砷总量较低,但沉积物体系中砷元素总量较高,除R4采样点外均超过国家土壤环境Ⅰ级标准(GB 15618-1995).沿外源河流输入口向库区方向砷总量降低,说明库区砷元素主要来源于外源河流输入,且以浑河为主要来源.     

金矿区河流沉积物中砷形态及释放动力学

金矿的开采和冶炼过程会对矿区河流产生严重的重金属污染。对采集的山东省招远界河受酸性矿山废水污染河道的表层沉积样品,采用BCR连续提取法分析了砷的赋存形态;采用搅拌式直流反应器(stirred-flow reactor)进行模拟淋洗实验,研究了沉积物中砷的动力学释放过程。结果表明:沉积物存在严重的砷污染,总砷的含量在778~3 389 mg/kg之间。其中弱酸可提取态、可还原态、可氧化态和残渣态含量分别占2.6%~9.8%,18%~79%,2.4%~7.1%,8.7%~75%,赋存形态分布主要受铁锰氧化物含量、有机质含量和p H等地球化学性质控制。在0.01 mol/L的Ca(NO_3)_2溶液淋洗420 min后,4种沉积物中砷的总释放量在8.3~99.7 mg/kg之间,占总砷含量的0.9%~3.7%。砷释放的最高浓度为29.7~468μg/L,与总砷含量趋势一致。砷的淋出浓度随着淋洗时间的延长逐渐降低,淋洗过程前200 min砷浓度的降低比较明显。分别在90 min和270 min设置了2次间歇,过后淋出液中砷浓度明显升高。可以看出,砷的释放是一个受时间控制的动力学过程,释放速率取决于沉积物的表面性质和砷的赋存形态。     

砷污染治理后阳宗海沉积物砷的分布与稳定性

阳宗海砷污染治理后,大量的砷随絮凝剂沉积到沉积物中。通过测定阳宗海沉积物及其上覆水中的总砷,用Tessier连续提取法分析了不同深度沉积物中砷的形态和稳定性,并用潜在生态风险指数法、地累积指数法评价了沉积物中砷的污染状况,旨在评估用絮凝剂治理湖泊砷污染是否存在二次污染的风险。研究表明,表层沉积物砷含量在湖底的水平分布不均匀,且随沉积物深度的增加而略有降低。沉积物中砷含量随着时间的推移而增加。地累积污染级别大部分为0级,潜在生态危害为Ⅰ级,沉积物砷污染程度相对较低,潜在生态危害风险小。各层沉积物中稳定性高的残渣态砷含量(14.12~18.38 mg/kg)及比例(93.47%~97.30%)均较高,因此,目前沉积物中砷稳定,不易溶出形成二次污染。     

含砷矿区河流沉积物粒径组成及砷赋存特征

矿区河流沉积物是重金属污染物的迁移载体。研究了某含砷矿区河段沉积物砷含量分布、赋存形态及粒径对沉积物中砷水力传输的影响机制。结果表明:矿区河流沉积物中砷污染问题突出;沉积物颗粒大小不仅影响砷在沉积物组分中的分配与赋存形态,还会影响水环境中砷的传输。在矿区上游和中上游河段,沉积物均以粗砂、中砂组分为主,上游河段沉积物中砷含量为18.53 mg/kg,主要来源于原生矿物,以结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定形式存在。中上游河段沉积物中砷含量达到3492 mg/kg,主要来源于采矿活动导致矿石中砷的氧化溶出和部分原生矿物,粗砂、中砂组分(73.90%)中砷以弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态为主,分别占总砷含量的83.71%和83.82%,细砂、极细砂、粉砂中砷主要以专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态存在,分别占总砷含量的58.72%、58.51%和73.10%。在距离矿区2,4 km处的中游、下游河段沉积物砷含量仍有371,247 mg/kg,以细砂、极细砂、粉砂为主,其中专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷是主要形态;沉积物<0.25 mm(细砂、极细砂、粉砂)组分中砷含量是粗砂组分的1.5倍,<0.25 mm细颗粒沉积物对砷的水力传输起主导作用。因此,应加强废弃含砷矿区河流生态治理和水土保持,防止细泥沙入水;同时,加强下游河段沉积物生态疏浚和修复治理,防止沉积物中砷的再释放。     

半壁山金矿矿业活动区砷赋存的矿物特征及其对农田土壤砷累积的影响

为探索青龙满族自治县半壁山金矿矿业活动地区砷赋存的矿物特征及其对农田土壤砷的污染特征,应用矿物学和化学分析方法对矿业周边的矿石、废石、底泥、河流及土壤样品进行分析.在偏光显微镜下发现半壁山金矿周边的土壤与矿石、废石中均存在含砷矿物——毒砂,且废石中的毒砂已出现风化氧化现象,氧化的毒砂容易在土壤中迁移释放砷,存在较大的潜在危害.由于矿业运输活动以及土法冶炼的影响,砷主要分布在道路两旁或村民聚集地的农田耕层土壤0～20 cm,但在小巫岚村中也发现个别点位深层土壤砷含量高的现象.小巫岚村和高杖子村土壤砷的含量范围在7. 2～196. 2 mg·kg~(-1)之间,砷的超标率分别为45. 9%和82. 1%.根据RAC法评估,小巫岚村和高杖子村农田土壤主要处于低-中等风险,其中小巫岚村部分土壤点位已处于高风险.总体上,半壁山矿业活动周边含砷矿物毒砂部分已出现氧化现象且农田土壤砷的累积明显,可能会对当地的农作物以及长期居住在矿区周边的居民产生危害.建议对土壤-农作物-大气-人体系统开展砷的风险评估,并进一步对含砷矿物毒砂风化过程中的转换规律和机制进行研究,为耕地环境保护提供科学指导.     

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%)。     

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%)。     

太湖不同富营养化水域砷的分布特征及其环境影响因素

对夏季与冬季太湖不同营养水平湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾和南太湖)上覆水的砷含量及水质参数进行调查,运用多元分析技术分析砷的空间与季节分布特征及其与水质参数之间的关系.结果表明,北部湖区(竺山湾、梅梁湾和贡湖湾)水体中总砷(TAs)、砷酸盐[As(Ⅴ)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]及甲基砷(MMA+DMA)的平均含量(2.58~3.34、1.37~2.34、0.53~0.64和0.16~0.36μg·L-1)均高于南太湖(1.73、1.10、0.31和0.10μg·L-1),显示了砷在太湖北部与南部的空间分布差异.此外,夏季TAs、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)和甲基砷的平均含量分别为3.40、2.06、0.73和0.25μg·L~(-1),均高于冬季(1.78、1.10、0.30和0.17μg·L~(-1)),呈现明显的季节分布特征.因子分析与冗余分析结果进一步表明,总磷(TP)、总铁(TFe)和叶绿素a(Chl-a)是影响太湖水体砷时空分布的关键环境因子.其中,TP、TFe与太湖水体中TAs和As(Ⅴ)的分布存在显著正相关;Chl-a含量对As(Ⅲ)和甲基砷的分布有显著影响,推测浮游植物(Chl-a)对砷还原和生物甲基化具有一定的调控作用.     

凭祥金矿风化剖面中砷的地球化学研究

利用连续提取法结合电子探针分析对龙塘金矿风化剖面中砷的赋存状态及其地球化学行为进行了研究。结果表明金矿区表层土壤中砷含量达588mg/kg,是土壤质量标准的十几至几十倍，该土壤已受到砷的严重污染。风化母岩中砷主要赋存于含砷黄铁矿与毒砂之中，而风化样品中砷主要赋存于晶质氧化铁中，其次为非晶质氧化铁之中，其他三个结合态相对较少。风化初期，含砷黄铁矿与毒砂风化溶解，其中大部分砷被风化溶液淋失，其他砷被氧化铁吸附。非晶质氧化铁结合态砷在风化过程中显示先升后降的趋势，而晶质氧化铁结合态砷则逐渐升高。雨水对表层土壤的冲刷、风化母岩中硫化物的风化溶解、风化产物中氧化铁在饱和条件下的溶解等都会使剖面中的砷释放出来，对周围环境造成潜在的威胁。     

上杭紫金山金矿废水废渣的处理及生态环境影响

金矿的开采会产生大量的废渣和废矿石，氰化法提金则产生大量含氰废水，如果未能妥善处理，将严重污染地表水和地下水，以及周边生态环境。该文对上杭紫金山金矿的生产工艺、废水废渣处理情况进行了调研，并提出矿山生态环境保护措施建议。     

Arsenic fractionation and contamination assessment in sediments of thirteen lakes from the East Plain and Yungui Plateau Ecoregions, China

Arsenic（As） fractions in the sediments of seven lakes from East Plain Ecoregion and six lakes from Yungui Plateau Ecoregion, China, were investigated. Results indicated that the total As concentrations in sediment samples of lakes of the East Plain Lake Ecoregion are higher than those of Yungui Plateau Lake Ecoregion. Residual As is the main fraction in sediment samples of lakes from both ecoregions, followed by reducible As and soluble or oxidizable As. The total As is correlated to oxidizable As and residual As in sediment samples from both lake ecoregions. As distribution in sediment samples of lakes of the East Plain Ecoregion appears to be affected by human activity, while the As origin mainly comes from natural sources in sediment samples of lakes in the Yungui Plateau Ecoregion. The potential ecological risk index and geoaccumulation index values suggest ＂low to moderate＂ risk degree and ＂unpolluted to moderately polluted＂ for As in the studied lake sediments.     

某水稻田水-土-植物系统中镉、汞、砷元素的分布特征研究

为探究重金属元素在水-土壤-植物系统中的分布特征及其迁移规律,通过采集中山市某水稻田灌溉水、浅层地下水、土壤、水稻样品,重点分析了对人体健康危害较大的3种重金属元素(镉、汞、砷)含量在该水稻田水-土-植物系统中的分布特征及其来源。结果表明:该水稻田水-土-植物系统中,绝大部分镉、汞滞留在土壤中,只有少量向植物体、地下水中迁移;水稻根部镉、砷含量最高,水稻体吸收的大部分镉、砷被固定在根部;土壤中镉、汞、砷含量在垂向上(0~1.5m)具有不同的分布特征,表现为镉在表层土壤(0~0.2m)中含量最高,往下部逐渐降低,汞在次表层土壤中(0.2~0.5m)含量最高,从上往下先增后减,砷在表层土壤中(0~0.2m)含量最低,往下部逐渐升高;该水稻田土壤中镉、汞主要来源于外源输入,砷外源输入较少。该研究对该地区资源、生态环境调查评价具有一定的指导及借鉴意义。     

煤及其燃烧产物中砷的分布特征

首先研究了我国各主要聚煤区煤中砷的分布,煤的砷含量均值高于世界但低于美国,低于或接近我国土壤砷含量,但与地壳克拉克值比较,砷在煤中被明显富集。从各聚煤区情况看,砷的含量和富集因子均有中新生代煤最大,华南二叠纪煤为次,而华北石炭——二叠纪煤最小的特点。煤各级燃烧产物中砷分布研究表明,底灰中亏损,但富集于飞灰特别是细粒飞灰的表面,质量平衡率的计算显示砷大多能截留于飞灰中,呈蒸气状态逸散入大气的有限。      

Attenuation of arsenic in a karst subterranean stream and correlation with geochemical factors: A case study at Lihu, South China

Arsenic （As） pollutants generated by human activities in karst areas flow into subterranean streams and contaminate groundwater easily because of the unique hydrogeological characteristics of karst areas. To elucidate the reaction mechanisms of arsenic in karst subterranean streams, physical-chemical analysis was conducted by an inductively coupled plasma mass spectrometer and an X-ray fluorescence spectrometer. The results show that inorganic species account for most of the total arsenic, whereas organic arsenic is not detected or occurs in infinitesimal amounts. As（III） accounts for 51.0% ± 9.9% of the total inorganic arsenic. Arsenic attenuation occurs and the attenuation rates of total As, As（III） and As（V） in the Lihu subterranean stream are 51%, 36% and 59%, respectively. To fully explain the main geochemical factors influencing arsenic attenuation, SPSS 13.0 and CANOCO 4.5 bundled with CanoDraw for Windows were used for simple statistical analysis and redundancy analysis （RDA）. Eight main factors, i.e., sediment iron （SFe）, sediment aluminum （SAI）, sediment calcium （SCa）, sediment organic matter （SOM）, sediment manganese （SMn）, water calcium （WCa^2＋）, water magnesium （WMg^2＋）, and water bicarbonate ion （WILCOX） were extracted from thirteen indicators. Their impacts on arsenic content rank as： SFe〉SCa〉WCa^2＋〉SAl〉wHCO3^-〉SMn〉SOM〉WMg^2＋. Of these factors, SFe, SAl, SCa, SOM, SMn, WMg^2＋ and WCa＆2＋ promote arsenic attenuation, whereas WHCO3^- inhibits it. Further investigation revealed that the redox potential （Eh） and pH are adverse to arsenic removal. The dramatic distinction between karst and non-karst terrain is that calcium and bicarbonate are the primary factors influencing arsenic migration in karst areas due to the high calcium concentration and alkalinity of karst water.     

Arsenic biotransformation in industrial wastewater treatment residue: Effect of co-existing Shewanella sp. ANA-3 and MR-1

Shewanella sp. ANA-3 with the respiratory arsenate reductase (ArrAB) and MR-1 with ferric reduction ability always coexist in the presence of high arsenic (As)-containing waste residue. However, their synergistic impacts on As transformation and mobility remain unclear. To identify which bacterium, ANA-3 or MR-1, dominates As mobility in the coexisting environment, we explored the As biotransformation in the industrial waste residue in the presence of Shewanella sp. ANA-3 and MR-1. The incubation results show that As(III) was the main soluble species, and strain ANA-3 dominated As mobilization. The impact of ANA-3 was weakened by MR-1, probably due to the survival competition between these two bacteria. The results of micro X-ray fluorescence and X-ray photoelectron spectroscopy analyses further reveal the pathway for ANA-3 to enhance As mobility. Strain ANA-3 almost reduced 100% surface-bound Fe(III), and consequently led to As(V) release. The dissolved As(V) was then reduced to As(III) by ANA-3. The results of this study help to understand the fate of arsenic in the subsurface and highlight the importance of the safe disposal of high As-containing industrial waste.     

贵州丹寨废弃矿区典型农作物中汞、砷含量的分布特征及差异分析

为摸清废弃矿区重金属汞(Hg)、砷(As)在典型农作物中的含量和空间分布特征,于丹寨金汞矿废弃矿区选取当地主要种植作物-玉米和水稻,采用冷原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法分别对农作物Hg、As进行定量分析.结果 表明:玉米植株中,茎叶Hg、As出现部分超标点,点位超标率分别为42.11％和5.26％,玉米果实中H...     

云南金顶铅锌矿区水系沉积物中镉的地球化学分布及其环境质量

云南金顶超大型矿区长期矿业活动对矿区水系沉积物造成了严重的镉污染.北大沟河流沉积物中Cd含量低于南大沟;沘江不同河段沉积物中Cd含量差异较大,矿区上游沘江段沉积物中镉含量较低(平均值低于10 mg·kg-1),池江下游污染段沉积物中Cd含量显著增加(平均值为266 mg·kg-1).沉积物中Cd污染系数最大(R为21.9-45.2),高于zn(R为4.9～9.7)和Pb(R为2.7～4.6).地累积指数法分析结果显示,矿区水系沉积物污染元素按污染强度分为:Cd>Zn>Pb.南大沟和沘江矿区下游段部分沉积物达到严重污染,北大沟大部分河段沉积物为重污染,少数河段沉积物为偏重污染或中度污染,沘江金顶段上游河段沉积物为轻度污染或无污染.从南大沟汇入沘江口段到下游温庄村段沉积物中重金属污染有增强的趋势.     

湘江流域主要支流土壤Cd污染空间分布与相关性

针对土壤Cd污染超标问题,开展流域尺度下的土壤Cd空间分布与相关性分析,选定土壤污染热点区域——湘江流域作为研究对象,以流域内主要支流的汇水范围作为分析单元,研究各支流流域土壤w（Cd）的空间分布特征及空间相关性.结果表明:湘江流域上、中、下游各支流流域之间表现出明显的空间差异性,土壤w（Cd）平均值表现为中游支流（0.29 mg/kg）>下游支流（0.19 mg/kg）>上游支流（0.17 mg/kg）;湘江流域的土壤w（Cd）分布与相关污染企业位置相关性很高,沩水、浏阳河、渌江、涟水、洣水、蒸水、耒水、舂陵水和灌江流域土壤w（Cd）空间相关性较低（0.626 ≤ R ≤ 0.767）,企业位置分布具有明显的聚集性;潇水流域土壤w（Cd）空间相关性（R=0.889）较高,企业分布较为均匀,通过潇水流域的各向异性分析可知,土壤w（Cd）分布与企业分布方向一致.研究显示,湘江流域内土壤w（Cd）分布存在空间差异性,各支流的土壤w（Cd）与相关污染企业的空间分布存在依存关系.