针铁矿对再悬浮沉积物吸附磷动力学与固体浓度效应的影响

本文以渤海埕岛油田海域沉积物为对象,通过批次实验探究了无磷（P）针铁矿对再悬浮沉积物吸附解吸P的动力学过程与吸附P固体浓度效应的影响。结果表明:针铁矿提高了沉积物吸附P的速率与容量,增大了快吸附P量占动力学平衡时吸附P量的比例。解吸动力学平衡时,沉积物解吸占预吸附P量的比例随针铁矿添加量的升高而降低,说明针铁矿不利于沉积物解吸P。固体浓度为10 g/L,2 g/L沉积物Freundlich吸附系数的比值K_F10/K_F2随针铁矿添加量的升高更接近于1,说明针铁矿削弱了沉积物吸附P的固体浓度效应。通过K_F与固体浓度（S）的关系式K_F=a*S-b,可以探讨固体浓度（S）变化对吸附可逆性的影响程度。固体浓度影响指数b随沉积物针铁矿含量升高而下降,说明针铁矿减小了固体浓度变化对沉积物吸附P可逆性的影响,使沉积物吸附P的固体浓度效应变弱,揭示了针铁矿对沉积物吸附P固体浓度效应的潜在影响机制。为不可逆性提高、固体浓度效应变弱的吸附体系提供案例。     

有机物对沉积物中砷生物迁移的影响研究

环境中砷的存在往往会对人类健康产生不利影响。以从高砷含水层沉积物中筛选的砷抗性细菌X6400-2为生物材料,通过测定微宇宙体系中各种形态砷的含量,研究外加有机碳源葡萄糖、麦芽糖、腐殖酸、富里酸对含水层沉积物中砷生物迁移转化的影响。结果表明:4种有机碳源均影响微生物X6400-2的生长;细菌X6400-2生长的最适合碳源浓度分别为葡萄糖2.0g/L、麦芽糖1.0g/L、腐殖酸1.5g/L、富里酸2.5g/L;未接种细菌X6400-2时在有机碳单独作用下沉积物中砷的释放量很少,溶液中砷含量几乎为零,说明有机物单独作用对沉积物中砷生物迁移的影响较小;当向添加了有机物的沉积物-培养基微宇宙体系中接种细菌X6400-2后,沉积物中的砷快速向溶液中迁移,其中添加富里酸的微宇宙体系沉积物中砷的生物迁移最明显,As(Ⅲ)、As(V)和总砷的释放量最高分别达到沉积物中的63.3%、66.4%和41.3%;由于沉积物对溶液中释放的砷具有二次吸附作用,溶液中As(Ⅲ)、As(V)和总砷达到最高浓度后均缓慢降低至趋于稳定。     

太湖营养状态对沉积物中总汞和甲基汞分布特征的影响

为探讨营养状态对太湖沉积物汞的分布及其甲基化的影响,以太湖不同营养水平的湖区为研究对象,采用PSA和GC-CVAFS方法,分别测定了沉积物总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量;另测定了沉积物有机质含量和水体总氮、总磷浓度.结果显示,太湖表层沉积物THg含量为32.30~150.28ng/g,均值为62.94ng/g,含量高低与营养化程度一致,其垂向分布主要受到人为活动和有机质的影响;MeHg含量为0.32~1.01ng/g,均值为0.51ng/g,不同营养水平的湖湾区MeHg含量差别不大,其分布受有机质的影响,高含量富集在表层,随深度的增加逐渐降低并趋于稳定;甲基化比率比较低主要是太湖水体溶解氧含量高抑制了甲基化过程.     

黄浦江表层沉积物中吸附态As(V)的释放研究

通过实验室模拟释放实验,研究了黄浦江表层沉积物对吸附态A(sV)的释放规律。结果表明,在静置条件下,淀峰和吴淞口处沉积物中A(sV)的释放量随时间的增加逐渐增大,在第1～16天时A(sV)释放量分别由3.33μg/L和6.73μg/L达到12.54μg/L和15.34μg/L,然后渐渐趋于稳定;扰动条件有利于A(sV)的释放,As(V)的释放量随扰动档速的提高急剧上升;在5～45℃温度试验范围,温度升高有利于A(sV)的释放;在pH由2～11范围内,A(sV)的释放量随pH的变化呈现"V"字形变化,在pH 5附近A(sV)释放最低,淀峰和吴淞口处分别为8.78μg/L和10.54μg/L;PO43-和HCO3-对A(sV)的释放影响明显,A(sV)释放量随溶液中PO43-和HCO3-浓度的增大而增大。     

浙江近岸海域海水和沉积物中铬形态分布特征研究

本研究在浙江近岸4个海域开展同步采样和观测,分析海水和沉积物中铬（Cr）形态分布特征。结果表明,表层海水总Cr浓度范围为0.405～0.653 μg/L,Cr(Ⅵ)浓度范围为0.009～0.087 μg/L;底层海水总Cr浓度范围为0.426～0.638 μg/L,Cr(Ⅵ)范围为0.005～0.099 μg/L,海水中Cr形态含量分布与深度无相关性。沉积物中Cr含量范围为50～82 mg/kg,以残渣态为主;有效态Cr的含量大小依次为有机结合态Cr>铁锰氧化物结合态Cr>离子交换态Cr>碳酸盐结合态Cr;沉积物中水溶态Cr(Ⅵ)含量范围为2.99～11.71 μg/kg,小于0.02 mg/kg。上述结果表明,浙江近岸海域环境存在一定程度的Cr污染,但水溶态Cr(Ⅵ)含量低,潜在风险较小。     

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.      

渤海埕岛油田海域沉积物对磷的吸附特征

研究渤海埕岛油田海域表层沉积物对磷酸盐(以P计)的吸附特征,探究沉积物的再悬浮对其源汇作用的影响。通过批量实验模拟悬浮物固体浓度变化对P吸附解吸产生的影响,并且用修正后的Langmuir吸附等温式对实验结果进行拟合,计算沉积物的临界P平衡浓度(EPC0);并探讨pH变化对吸附量的影响。结果表明,当悬浮物浓度在(0.5~2.0)g/L范围内,研究海域沉积物EPC0值在(0.004 04~0.008 74)mg/L之间,并且随着固体浓度的增加,沉积物EPC0值相应增大,但此值整体低于该海域海水中P的浓度,因此再悬浮沉积物主要表现出P汇的作用;沉积物在pH为7.71时对P吸附量最大,即研究海域海水酸碱度有利于P吸附。     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb2+浓度变低;沉积物含量>0.6 g.L-1时对溶液中Pb2+的去除率超过95%;Pb2+在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb2+初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb2+的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.     

黄浦江江水和沉积物中汞的分布和形态特征

黄浦江江水的总汞、溶解态汞和颗粒汞含量变化较大,其平均值分别为(0.4±0.44)ng/mL、(0.27±0.42)ng/mL和(0.13±0.10)ng/mL,江水中汞以溶解态汞为主.黄浦江沉积物的总汞含量为70.52ng/g～387.30ng/g,平均汞含量为(204.03±97.41)ng/g.江水和沉积物中汞的沿江分布具有中游高,上游和下游低的特征,西渡—南浦大桥江段汞含量为整个黄浦江最高的江段,汞的分布特征与两岸工农业布局相一致.沉积物总汞与有机质显著相关,沉积物中高汞含量的地点都在高水汞点的下游,与河流的动力沉积特点一致.沉积物中汞以可交换态、腐殖酸结合态、残渣态为主,少量为碳酸盐结合态.从上游到下游,沉积物中可交换态汞具有两端高中间低的特点,而残渣态汞与此相反.在剖面方向上,沉积物中的汞主要集中在残渣态,少量为腐殖酸结合态,可交换态及碳酸盐结合态,随着深度增加残渣态所占比例不规则增加.愈接近长江口,沉积物中的重金属愈容易被重新激活.     

疏浚对梅粱湾表层沉积物重金属赋存形态及其生物毒性的影响

选择太湖梅梁湾未疏浚、疏浚后1周和疏浚后半年的表层沉积物为研究对象,测定其中重金属的含量及其不同赋存形态所占比例,开展沉积物间隙水中重金属毒性试验,据此探讨疏浚对沉积物中重金属含量及其赋存形态所占比例和生物毒性的影响. 结果表明:太湖梅梁湾调查区未疏浚沉积物重金属含量明显高于疏浚区,重金属的生物毒性占沉积物综合毒性的25%～35%. 疏浚后1周沉积物重金属含量急剧降低32%～51%,但对重金属生物毒性影响较大的吸附态及碳酸盐结合态重金属比例由未疏浚时的未检出或含量极低增加到40%～83%,生物毒性相应增加17%～38%;疏浚后半年,沉积物中重金属的总量略有回升,吸附态及碳酸盐结合态重金属比例下降,生物毒性下降并低于未疏浚时水平.      

邻苯二甲酸酯在河流沉积物上的不可逆吸附行为

采用平衡吸附实验和循环吸附/解吸实验,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸双-(2-乙基-己基)酯(DEHP)在长江和黄河沉积物样品中的吸附特性和不可逆吸附作用.平衡吸附实验结果表明,DMP和DEHP在沉积物上的lgKoc均高于文献报道值,说明沉积物对PAEs的吸附不仅包括在有机质上的分配作用,而且还存在其他吸附过程.循环吸附/解吸实验结果表明,沉积物对DMP和DEHP的吸附包括可逆的线性吸附和不可逆的非线性吸附.DMP和DEHP在4种沉积物样品上的最大不可逆吸附量分别为125.19～337.37μg/g和515.89～591.41μg/g,且最大不可逆吸附量与沉积物的比表面积,阳离子交换量,黑炭含量等呈正相关.DMP可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkroecv)为3.69～4.98L/kg,该值仍大于文献报道的Koc值,说明除在有机碳上的分配作用外,DMP还存在其他的可逆吸附机制.DEHP的lgkorecv为4.12～5.31L/kg,与文献报道值接近,说明DEHP的主要可逆吸附机制为在有机碳上的分配作用.尽管DMP和DEHP的性质差异较大,但二者在4种沉积物上不可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkiorcr)接近常数(6.46±0.38)L/kg.由于PAEs在沉积物上存在不可逆吸附,在建立沉积物质量基准时需要考虑其最大不可逆吸附量.     

云南阳宗海砷污染治理后水体和沉积物中砷的赋存特征

通过采集阳宗海表层水样、上覆水水样和表层沉积物,测定水体砷含量和沉积物砷形态的组成,探讨阳宗海砷污染治理后表层水、上覆水和沉积物砷的空间分布特征和季节变化规律。结果表明,阳宗海表层水中高砷区域分布在西部和北部,平均浓度为18.46μg/L;上覆水中高砷区只集中在北部和东南部,上覆水总砷平均浓度为25.39μg/L;除春季表层水总砷浓度高于上覆水,其他三个季节表层水和上覆水总砷浓度差异不大,平均浓度为35μg/L。水体总砷浓度为春季含量最低,沉积物总砷春季含量最高。阳宗海表层沉积物砷平均浓度为24.13mg/kg,主要以残渣态砷为主,离子态砷、碳酸盐结合态砷和铁锰结合态砷含量很低。综上所述,阳宗海经过治理后,目前湖泊水体和沉积物中的砷浓度逐渐下降,生态风险进一步降低。     

pH对沉积物中五氯酚毒性的影响及其质量基准值推导

PCP（pentachlorophenol,五氯酚）是一种可电离有机化合物,pH会影响水体中PCP的毒性.为准确评估沉积物中PCP的生态风险,通过研究不同pH下沉积物中PCP对河蚬（Corbicula fluminea）、泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）、伸展摇蚊（Chironomus riparius）等底栖生物的毒性效应,探讨沉积物中PCP生物毒性与pH的关系.基于毒性试验结果和搜集筛选文献中报道的PCP生物毒性数据,利用物种敏感度分布法推导PCP沉积物质量基准,进而对我国淡水水体沉积物中PCP风险进行评估.结果表明:①沉积物中PCP对底栖生物的毒性均随pH的升高而降低,pH为6.5~8.5时,沉积物中PCP对河蚬、泥鳅、伸展摇蚊的96 h-LC₅₀值分别为2.99~7.64、8.05~8.76、10.50~22.30 μg/g;对泥鳅的30 d-LC₁₀值为0.26~0.80 μg/g,对伸展摇蚊的21 d-EC₁₀值为0.28~0.54 μg/g.②推导获得PCP依赖于pH的沉积物质量基准函数,即CMC_sed（急性基准值）=e0.204pH-2.96、CCC_sed（慢性基准值）=e0.204pH-5.85,当pH为7.0时,CMC_sed、CCC_sed分别为0.217、0.012 μg/g.③我国主要淡水河流、湖泊沉积物中99.0%的采样点w（PCP）低于该研究推导的CCC_sed,仅有1.0%的采样点w（PCP）介于CCC_sed与CMC_sed之间.研究显示,我国主要淡水水体沉积物中PCP总体风险较低,个别地区沉积物中PCP可能存在潜在的生态风险,需要引起重视.      

不同厌氧环境下土著微生物对沉积物砷释放的影响

为查明土著微生物在氮气和甲烷2种厌氧环境中对沉积物中砷释放的影响,采用河套平原高砷含水沉积物中分离纯化的一株耐砷细菌YH001进行了微宇宙实验。实验结果表明:在氮气环境中,pH值最低降到7.0,溶液中铁的质量浓度不断增加,并在第14天达到最大值8.17 mg/L,砷的质量浓度最高达到64μg/L。在甲烷环境中,pH值最低降到7.5,溶液中铁的质量浓度呈下降趋势,砷的质量浓度最高达到84.8μg/L。在不同的厌氧环境中,砷的释放趋势一致,但控制砷的释放过程有所不同。在氮气环境中,微生物将铁氧化物还原的同时能将砷释放出来。在甲烷环境中,未发现铁从沉积物中释放出来。     

北京玉渊潭水相、悬浮物和沉积物中的多环芳烃

研究了北京玉渊潭水相、悬浮物和沉积物中多环芳烃(PAHs)的含量、分布特征及污染来源.结果显示,丰水期和枯水期水样中PAHs的含量分别为164.0～230.6ng/L和132.5～890.8ng/L.悬浮物和沉积物中PAHs含量分别为47.5～75.3ng/L和475.3～954.7ng/g,沉积物中PAHs含量与清淤前相比有很大的降低.水样和悬浮物中PAHs以低分子量的为主,而在沉积物中高分子量的PAHs占有较高比例.水相、悬浮物和沉积物三者之间PAHs含量的分析表明,水相和悬浮物有一定相关性,相关系数为0.6.沉积物中PAHs的含量与有机质的含量有很明显的相关性,相关系数为0.96.PAHs的污染来源主要是热裂解造成的.     

伊通河沉积物重金属赋存特征的统计分析

分析了长春市伊通河卫星桥(1#),自由大桥(2#)和东大桥(3#)三个采样点不同深度的沉积物样品中Cu,Pb,Zn,Ni,Co,As的含量及赋存形态,并利用多元统计分析方法研究金属间以及不同形态与沉积物性质之间的相互联系,从而深入揭示城市河流沉积物中金属的空间累积规律。结果表明:伊通河1#和2#采样点不同深度的重金属浓度随深度变化幅度不明显,而3#采样点中Pb、Cu和Zn含量随深度变化显著,它们的相对标准偏差分别达到70.3%,48.1%和52.2%。三个采样点中Cu,Pb,Zn显著相关(r=0.914,0.798和0.949),而Ni,Co,As之间呈显著相关关系(r=0.924,0.843和0.812)。说明这2组金属可能分别具有相同的来源和迁移特性。形态分析结果指出,在沉积物中Cu主要与有机质或硫化物相结合,Pb,Zn和Ni主要存在于由铁氧化物结合态和有机/硫化物结合态中,以碳酸盐和锰氧化物形式存在的比例相对较少。统计分析进一步说明,Cu,Pb,Zn与锰氧化物结合方式类似,Pb在有机/硫化物结合态中可能主要与硫化物相结合,而不是有机质。Cu和Zn有机硫化物结合态的含量与有机质的含量密切相关。     

辛基酚在模拟水生态系统中的归趋与迁移动态

模拟水生态系统构建了室内微宇宙系统,包括水相、沉积物、苦草和斑马鱼,并利用高效液相色谱-串联质谱法研究了典型烷基酚类化合物辛基酚(OP)在其中的动态变化过程。结果表明,在模拟水生态系统中加入200μg/L的OP后,在各相中的暴露浓度随时间的变化而变化,试验结束时(23 d)水相、沉积物、苦草和斑马鱼中的平均浓度分别为7.98μg/L、16.7 ng/g、10.9μg/g和0.67μg/g;不同环境介质对OP的富集存在较大差异,其富集能力为苦草斑马鱼沉积物。     

吹扫捕集-气质联机法测定水中三氯乙醛

用吹扫捕集-气相色谱/质谱法对水中三氯乙醛进行了测定,研究了吹扫时间、NaOH溶液加入量对三氯乙醛响应值的影响,确定的实验条件为:吹扫4 min,每40 ml水样中加入0.20 ml NaOH溶液,标准曲线范围在1.0～200μg/L时,线性相关系数可达0.999,取样量5 ml时,检出限0.21μg/L。精密度和准确度实验结果为:空白水分别加标2.0μg/L和20μg/L时,6次平行测定的平均回收率分别为108%和94.4%,RSD分别为3.1%和2.4%。     

亚热带海湾表层沉积物对磷的吸附解析特征研究

磷在沉积物-水界面的吸附解析过程对水体富营养化具有重要影响,目前亚热带海湾沉积物对磷的吸附解析特征并不清楚,其自身的粒度组成和理化性质对沉积物磷吸附解析影响尚不明晰.本研究以3个主要入海河口区采集的表层沉积物为基础,通过吸附动力学和等温吸附试验,研究了不同粒径、pH和盐度等环境因子对磷吸附解析特征的影响规律.采用连续提取(SEDEX)法对沉积物吸附磷前后样品进行磷赋存形态分级,探讨沉积物对磷相应的吸附机制.结果表明：亚热带海湾入海河口区表层沉积物对磷的吸附动力学过程可用准二级动力学模型描述,等温吸附曲线符合Langmuir-交叉型模型.沉积物对磷的最大吸附量(Qm)范围为0.332～0.864 mg/g,沉积物磷的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC₀)在0.076～0.150 mg/L之间.粒径较小的沉积物具有较强的磷吸附能力,海水酸碱度和盐度有利于沉积物磷吸附,吸附后的沉积物中可交换态磷(Ex-P)和铁结合态磷(Fe-P)含量明显增加,沉积物对磷的吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附,且以物理吸附为主.研究显示,亚热带海湾表层沉积物较高含量的黏土矿物和高分子量的有机质...     

不同时间下反应水溶液对麦秆水热碳化的影响

为了研究回收溶液环境下不同停留时间时生物质的水热碳化过程和产物特性,在自动升温高压反应釜中,以麦秆为实验原料,回收220℃和120 min麦秆水热反应溶液作为溶剂,进行反应时间为30~180 min,反应温度为220℃条件下的水热碳化实验研究。研究发现,回收溶液环境中,同纯水环境相同的停留时间条件下,麦秆水热固体产物产率无明显变化,而碳含量则有所增加,芳香化和有序化程度逐渐提高;液体产物中还原糖浓度从90 min时的11.16 g/L下降至180 min时的6.25 g/L,糠醛和5-HMF浓度随停留时间的增加变化幅度较小,回收反应溶液对于改善固体产物碳化程度和固存液体产物中碳是有利的。