沉积物中甲基汞释放速度试验研究

目前,许多研究工作证明,存在于水生生态环境(主要是沉积物)中的各种形态的汞,都能在微生物的作用下,转化成毒性很强的甲基汞。在排汞污染源下游的江底,蓄积大量含汞的沉积物。这实际上就是一个隐藏在水下并不断向水中释放甲基汞的次生污染源。为了说明汞污染程度不同的沉积物中甲基汞的释放速度、影响这种释放速度的因素以及对环境的危害程度等问题,从而寻找对被汞污染的沉积物的治理方法,我们结合某排汞污染源下游江段,进行了沉积物中甲基汞释放速度的研究。     

红枫湖沉积物中汞的环境地球化学循环

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖沉积物及孔隙水中总汞、甲基汞浓度的时空分布特征及控制因素进行了分析.红枫湖沉积物总汞含量为(0.392±0.070)μg/g,高于世界其它背景区汞浓度,也高于处于同一流域的乌江渡水库和东风水库,表明红枫湖受到了一定程度的汞污染.2个采样点总汞无明显的季节变化,但其剖面分布都有在上层富集的趋势.沉积物甲基汞浓度在春季最高,其余季节则没有明显差异,甲基汞峰值出现在表层0～8cm以内,与红枫湖沉积物中硫酸盐还原菌活动区域一致.沉积物甲基汞浓度的季节变化和剖面最大峰值分布,主要受氧化还原带的季节性迁移所控制.红枫湖孔隙水中总汞的浓度及在固/液之间的分配系数主要和随季节变化的温度或氧化还原条件有关,与沉积物固相中总汞浓度和分布相关性不大,而孔隙水中甲基汞浓度则和沉积物甲基汞浓度存在着极显著的相关性(r=0.70, p<0.001).沉积物和孔隙水甲基汞浓度除受到固/液分配系数影响外,主要还受到甲基汞产生过程控制.     

唐山陡河水库沉积物汞的分布、来源及污染评价

为弄清陡河燃煤电厂大气汞沉降对毗邻的陡河水库沉积物中总汞、甲基汞的贡献及其污染程度,于2013年8月对陡河水库沉积物进行了采样,测定了沉积物中总汞、甲基汞、有机质以及孔隙水中溶解态汞含量等参数,运用地累积指数法评价了陡河水库沉积物的汞污染现状和污染程度.结果表明,陡河水库沉积物中总汞含量(dw)范围为19~97 ng·g~(-1),甲基汞含量(dw)范围为0.02~1.27 ng·g~(-1),均表现为表层高于底层,说明陡河水库沉积物的汞含量正逐年升高,外源汞输入对陡河沉积物负荷产生了一定的影响.受电厂大气汞干湿沉降影响,陡河水库周边土壤汞含量(dw)平均值为22 ng·g~(-1),而陡河水库3个沉积物柱库心总汞含量最高,其次为西支,东支最低.结合上游大黑汀水库较高的沉积物汞含量(总汞平均值为176 ng·g~(-1)),以及陡河水库附近较低的土壤汞含量,初步判断陡河水库沉积物中汞的主要来源为大黑汀水库的高汞水源输入,电厂汞沉积输入贡献相对较小.陡河沉积物总汞、甲基汞与有机质之间均呈显著的正相关关系,表明沉积物中有机质具有较好的吸附总汞和甲基汞的能力,并对甲基汞产生具有重要作用.地累积指数Igeo的评价结果表明,陡河水库各点位沉积物的汞污染程度依次为库心西支东支,库心和西支属于中度污染,东支属于轻微污染.大黑汀水库受周边采矿企业影响,两个采样点沉积物的地累积指数污染评价属于中强污染和强污染.     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。     

三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征

为了解三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征,在丰水期和枯水期对三门峡水库进行采样,分别采用冷原子荧光光谱法(CVAFS)和蒸馏-乙基化衍生-气相色谱-冷原子荧光法(GC-CVAFS)测定水样中总汞、总甲基汞、溶解态总汞和溶解态甲基汞的浓度.结果表明,三门峡水库水体中总汞、溶解态汞和颗粒态汞浓度范围分别为1.65~9.65、0.80~3.16和0.70~7.81 ng·L~(-1),符合国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)一类水汞浓度标准限值;总甲基汞、溶解态甲基汞和颗粒态甲基汞浓度分别为0.05~0.36、0.02~0.14和ND~0.26 ng·L~(-1).三门峡水库水体总汞和甲基汞在季节和空间分布上没有呈现出明显的变化规律.总汞和甲基汞与未受污染的天然水体差别不大,水库未受到明显的汞污染.丰、枯水期沉积物中总汞浓度分别为(92.96±10.65)ng·g~(-1)和(80.06±19.14)ng·g~(-1),甲基汞浓度分别为(0.33±0.14)ng·g~(-1)和(0.50±0.19)ng·g~(-1).较低的甲基汞浓度说明在三门峡水库汞的迁移转化过程中,甲基化作用可能并非主要的过程,这可能与水体底层溶解氧浓度较高以及沉积物中有机质浓度较低有关.     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398,p0.015,n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674,p0.001,n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

贵州草海底栖动物汞分布及其对沉积物汞的响应特征

以国家自然保护区贵州草海湿地为研究对象,系统采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的底栖动物,测定其总汞和甲基汞,探讨底栖动物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应特征,并评估了其面临的汞污染风险.结果表明,底栖动物总汞含量范围为0.51~46.55 ng·g~(-1)(均值7.82 ng·g~(-1)),甲基汞含量范围为0.04~27.71 ng·g~(-1)(均值4.31 ng·g~(-1)),低于其他自然保护区报道的底栖动物的汞含量.对比发现,夏季底栖动物总汞和甲基汞含量均高于其他季节;湖边点底栖动物总汞和甲基汞含量均高于湖中点同种类底栖动物汞含量,这与沉积物中甲基汞含量的空间分布特征一致,却与沉积物总汞含量空间分布特征相反,且中华圆田螺甲基汞含量与沉积物甲基汞含量呈显著相关(r=0.52,P0.05),表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区.湖中湖边沉积物有机质的含量差异以及湖边沉积物存在干湿交替可能导致了这种明显的差异.底栖动物对水体或沉积物总汞和甲基汞的富集系数均较高,这些高富集系数足以引起对草海湿地水生食物链中汞污染风险的重视.     

贵阳市阿哈湖水体和沉积物间隙水中汞的含量和形态分布初步研究

为了弄清楚酸性矿井废水的排放是否对阿哈湖造成了汞污染,研究了阿哈湖中汞的各种赋存形态(包括溶解气态汞、活性汞、颗粒态汞、溶解态汞、溶解态甲基汞、颗粒态甲基汞以及沉积物间隙水体的溶解态汞、溶解态甲基汞)及其在水体和沉积物间隙水中的剖面分布.结果显示,阿哈湖水体中溶解气态汞的浓度为0.04～0.09ng·L-1,活性汞浓度为0.2～1.1ng·L-1,总汞浓度为2.08～19.14 ng·L-1,甲基汞浓度为0.002～0.43 ng·L-1;在沉积物间隙水体中溶解态汞浓度为1.72～19.12 ng·L-1,溶解态甲基汞浓度为0.03～1.57 ng·L-1.实验数据表明,溶解态甲基汞浓度在沉积物下2～5 cm处最高,随着深度增加而逐渐降低,其与硫酸盐还原菌(SRB)分布呈现较好的吻合,说明水体-沉积物界面是甲基汞的产生地点;并且在沉积物中高浓度硫酸根浓度高达1100 mg·L-1的条件下,硫酸根浓度与甲基汞浓度依然一致.     

潮间带海洋沉积物——大气痕量汞的释放及释放通量研究

在对厦门海域汞污染调查的基础上,选择典型区域的海洋沉积物作为研究对象,系统地研究了潮间带海洋沉积物痕量汞在光照和遮光作用下的释放过程、释放通量以及影响释放通量的主要因素。研究结果表明,光照作用有利于潮间带海洋沉积物痕量汞的释放,平均释放通量大约是遮光作用下的1.7～1.9倍;潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放通量随着大气温度、沉积物-水系统温度和光照强度的升高而增加;随着大气相对湿度的增加而降低;而风速对其影响不明显。     

潮间带海洋沉积物-大气痕量汞释放通量研究

在对厦门海域汞污染调查的基础上,选择代表性的区域进行采样,系统地研究了潮间带表底层海洋沉积物-大气痕量汞的释放过程及释放通量,以及影响释放通量的主要因素。研究结果表明,光照作用下潮间带海洋沉积物痕量汞的释放通量随着时间的变化先逐渐升高,释放到一定时其释放通量随之而降低,痕量汞的释放量、释放率和释放通量均高于遮光作用;潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放通量随着大气温度、沉积物-水系统温度和光照强度的升高而增加;随着大气相对湿度的增加而降低;而风速对其影响不明显。     

湖泊底泥释磷预测模型及控制研究

双龙湖是浅水型城市湖泊,在外源污染得到有效控制后,内源污染成为湖泊营养物主要负荷,因此笔者分析了双龙湖底泥释磷影响显著因子（温度、pH、溶解氧、水动力）,并用多元回归得出双龙湖底泥平均释磷强度模型：R=0.396＋0.0184[T]＋0.0589[pH]-0.176[DO]＋0.122[K],通过释磷模型预测不同环境条件下底泥释磷规律,从而采取适宜措施抑制磷释放,控制内源污染.     

蓟运河汞污染化学地理特征

通过对蓟运河汞污染化学地理研究,查清了河水沉积物中汞和甲基汞的含量范围,水平和垂直变化,以及空间分布;研究了汞存在的形态;揭示了汞在河流中的富集区;作出了河流汞污染状况的分区,初步提出了治理河道汞污染的途径。     

改性沸石的磷钝化影响因素研究

通过实验室模拟,对比研究了在不同环境条件下(温度、pH值、溶解氧和上覆水磷浓度)改性沸石的沉积物磷钝化效率。结果表明:改性沸石能有效减少不同环境条件下沉积物磷的释放量,具有较好的钝化效果,同时可吸附减少水体重金属离子含量,对水环境基本上没有负面影响。改性沸石对沉积物磷的钝化效率主要受水体pH值控制,上覆水体溶解氧含量、水体温度和上覆水磷含量对钝化效果影响较小。     

双龙湖底泥磷释放强度影响因素试验研究

试验分析双龙湖典型污染层底泥总磷分布，研究不同环境因子（溶解氧、温度、pH、水动力）对底泥磷释放影响，计算出不同环境因子条件下磷释放强度，揭示双龙湖综合整治后主要内源污染——底泥不同环境条件下释磷规律，从而采取适宜措施保持双龙湖水质。     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

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。     

武汉庙湖沉积物中氮释放化学行为的模拟研究

采用实验室模拟释放的方法对沉积物氮释放过程进行研究,运用正交实验设计,探讨了环境条件的变化对庙湖底泥中氮释放行为的影响。此次实验的结果表明:升高温度有利于加速氮释放过程的进行;底泥释氮过程在酸性或碱性条件下受到抑制,中性条件下最有利于释放;底泥总氮释放量随溶解氧增加而减少,从不同形态的氮来看,厌氧条件下氨氮释放量增加,好氧条件下硝酸盐氮释放量增加。运用回归分析,分别推求出在不同温度、pH、溶解氧水平下庙湖底泥平均释氮强度公式,通过释氮模型预测不同环境条件下底泥释氮强度,从而采取适宜措施抑制氮释放,控制内源污染。     

三峡库区消落带甲基汞变化特征的模拟

为探寻三峡水库消落带在干湿交替条件下甲基汞的变化规律,以库区典型消落带土壤为研究对象,采用模拟试验,研究了干湿交替条件下消落带土壤和水体甲基汞含量和动态变化趋势及其影响因素.结果表明:淹水过程会促进土壤无机汞向有机汞转化,土壤甲基汞含量在淹水和落干过程均呈现先增加后减少的趋势;随着干湿交替周期的增加,土壤甲基汞含量增加,第二次淹水后土壤甲基汞平均含量比第一次淹水增加了22.13%,第二次落干后土壤甲基汞平均含量比第一次落干增加了58.17%.第二次淹水过程土壤甲基汞占总汞的比例明显高于第一次淹水,土壤中汞的甲基化主要与干湿交替循环有关.土壤淹水后会迅速向水体释放甲基汞,水体中甲基汞含量明显增加,两次淹水过程增幅分别为119.42%和334.72%,水体甲基汞和土壤甲基汞之间无显著相关.干湿交替环境土壤甲基汞含量主要受pH值、有机质含量、Eh和土壤含水量等因素的影响;水体中甲基汞含量的影响因素则主要有水体pH值、DO、DOM、水温等.