土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究进展

土壤/沉积物中重金属的污染问题越来越引起重视,而重金属在环境中的生态风险与其生物可利用性和生物有效性密切相关。在总结国内外研究的基础上,明确了重金属生物有效性和生物可利用性的定义;概述了用于研究土壤/沉积物中重金属生物有效性的生物模型(小鼠、猪、兔子等);总结了用于研究土壤/沉积物中重金属生物可利用性的几种体外方法,包括模拟人类肠胃消化(PBET、SBRC、UBM等)和底栖生物消化;分析了土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的关键影响因素(土壤/沉积物理化性质和分析方法)。提出了未来土壤/沉积物中重金属生物有效性和生物可利用性的研究方向,以期为重金属生态风险的评价和控制提供参考。     

阳宗海沉积物中重金属生物有效性评估

通过测定和分析阳宗海表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)的含量和分布特征,采用SEM/AVS方法对阳宗海表层沉积物中重金属的生物有效性进行评估;同时,采用生物有效阈值法评估了单一重金属的生物有效性。研究得出以下结论:阳宗海表层沉积物中AVS含量为15.09~149.74 μmol/g,平均值为49.42 μmol/g,从南向北呈递减趋势;AVS在南部和中部均与湖泊水深呈现正相关关系;∑SEM(包括Cu、Cr、Pb、Zn、Mn、As、Cd)含量分布波动较小,其范围为4.84~16.10 μmol/g,平均值为10.28 μmol/g,其分布规律为北部大于南部;阳宗海各采样点SEM/AVS<1,说明阳宗海表层沉积物中重金属不会对生物产生不良影响;从单一重金属来看,Pb可能经常产生生物毒性,Cu有可能产生生物毒性,其他金属除部分点可能产生生物毒性外,整体上几乎不会产生生物毒性。     

水体沉积物重金属生物有效性及评价方法

在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性,对沉积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题。本文就沉积物中重金属的生物有效性及沉积物质量评价方法作了简要评述。包括沉积物对水生生物的作用机理,孔隙水重金属浓度的估算,沉积物质量评价方法,沉积物质量基准。     

水体重金属稳定性的问题

在天然水体中,重金属污染物大多以沉积物为其最终归宿.相对水相而言,底沉积物固相浓缩重金属的倍数可高达数千至数万倍. 已知存在于底沉积物或悬浮沉积物中的重金属污染物具有不同的结合形式,其生物可给性也具有明显的差别,如沉积物间隙水中溶解态重金属被认为是最迅速生物可给     

乌梁素海表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

采样分析了内蒙古乌梁素海表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg和As的含量、分布特征和富集状况,分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和河套地区土壤中重金属含量背景值为参照,采用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对7种重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了评价。结果表明,乌梁素海表层沉积物中As和Pb的空间变异性较大;以2种背景值为参比得出的重金属污染水平顺序相近,Hg和As为对乌梁素海生态环境具有潜在影响的主要重金属元素;同时表明,以河套地区土壤重金属背景值为参照更能直观地反映出乌梁素海表层沉积物中重金属的污染程度。     

长江中游网湖沉积物重金属污染特征与生态风险评价

湖北网湖位于长江中游,与长江干流相通,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对长江经济带水质安全和水污染治理具有重要的意义。分析了网湖20个样点0~25 cm深度沉积物中As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr等7种重金属的质量分数和空间分布特征,利用相关分析和主成分分析探讨了表层沉积物中重金属的来源,并利用地累积指数法、潜在生态风险指数法和一致性沉积物质量基准进行重金属污染评价。结果表明：As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr等7种重金属的平均质量分数分别为37.5、0.137、108、123、0.283、37.8、108 mg·kg⁻¹。与长江流域其他重要湖泊如巢湖、太湖等相比,网湖沉积物重金属含量处于较高水平。Pearson相关性分析表明,As、Zn、Cd两两之间呈极显著正相关 (p<0.01),这说明其具有同源性,分析主要来自于农业源;Cu和Pb之间也呈极显著正相关 (p<0.01),分析主要来源于交通运输污染源。重金属污染评价结果表明,沉积物整体受到极严重的重金属污染和很强的潜在生态危害,入湖区附近相对较严重,需及时防控和治理。一致性沉积物质量基准评价结果显示,Zn、Cd、Hg和Pb引发生物毒性的概率低于25%,As、Cu和Cr有25%~75%的概率产生有害生物效应。     

小兴安岭地区环境中的重金属

小兴安岭地区人烟稀少,植被发育较好,受人类活动影响较小。1984年我们对该区土壤、植物、水体中Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Co、Cd、As、Ni、Pb10种重金属元素进行了调查研究,探讨不同环境要素之间以及沉积物中不同元素之间的关系。 一、小兴安岭地区环境中的重金属 本文研究了小兴安岭地区土壤、植物和水体中的重金属,土壤主要是暗棕色森林土,植物采用本区优势树种红松(Pinus ko-raiensis)、蒙古栎(Quereus mongolica)、糠椴(Tiliamand shurica)和兴安白桦(Betula plalyphylla),水体包括河水和河底沉积物.为了研究土壤与植物中元素含量关系,土壤和植物同步采样。 1.土壤中重金属含量特征 暗棕色森林土是重要的林业土壤资源,在小兴安岭地区,其分布面积约占土壤总面     

生物炭对土壤中铁生物还原作用和重金属分布的影响

构建厌氧精瓶培养实验体系,探讨生物炭对土壤中铁的生物还原和其他重金属形态转化的影响。结果表明:生物炭会影响铁还原菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)对土壤中铁矿物的还原溶出,降低亚铁离子浓度。培养70d后,土壤-希瓦氏菌(SR)处理组亚铁离子摩尔浓度为(291.0±58.0)μmol/L,土壤-希瓦氏菌-生物炭(SRB)处理组亚铁离子摩尔浓度降为(94.7±32.4)μmol/L。同时,生物炭改变了铁生物还原作用对土壤中重金属迁移性的影响。SRB处理组土壤中可交换态锌、钴和镍含量低于土壤-生物炭(CB)处理组,而铁锰氧化物结合态含量增加;与SR处理组相比,SRB处理组可交换态和铁锰氧化物结合态锌、钴、镍含量均有所增加。因此,在稻田等厌氧环境下应用生物炭修复重金属污染土壤时,生物炭对铁矿物生物还原、重金属形态转化的影响需要引起关注。     

生物有机肥在土壤改良和重金属污染修复中的研究进展

生物有机肥兼具有机肥料和微生物肥料的性质,可以培肥土壤、调控土壤微生态平衡、改善农产品品质、控制土壤中重金属的有效性,也是农业废弃物资源化利用的重要手段。综述了生物有机肥的主要特征、生物有机肥在土壤重金属污染中的修复作用,重点介绍了生物有机肥在改良土壤性质和修复重金属方面的优越性能,指出生物有机肥领域当前存在的问题,并提出未来在肥源监管、标准修订和品种研发等方面进行改进,为保障农产品的质量安全、有机肥料的资源化利用提供参考。     

典型生境中氨氧化古菌和厌氧氨氧化细菌的分布和丰度

运用分子生物学方法研究了某富营养化湖泊污泥(以下简称湖泊污泥)、某长期施肥的稻田土壤(以下简称稻田土壤)和某污水处理厂硝化污泥(以下简称硝化污泥)中氨氧化古菌(AOA)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌的分布及丰度。结果表明,湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中AOA的amoA基因Shannon指数分别为1.64、2.14、0.57,稻田土壤的生物多样性最丰富;但以上3种生境中AOA的amoA基因丰度分别为(1.45±0.13)×10~7、(7.24±0.25)×10~5、(3.46±0.22)×10~5拷贝数/g(以干质量计,下同),湖泊污泥中最大。湖泊污泥和稻田土壤中的AOA与水/沉积物中的古菌亲缘关系相近,既有来自水/沉积物分支,又有来自土壤/沉积物分支;硝化污泥中的AOA与土壤/沉积物中的古菌亲缘关系相近,全部来自土壤/沉积物分支。湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中ANAMMOX细菌的16SrRNA基因Shannon指数都较小,生物多样性不丰富,但hzsB基因的丰度分别达到(1.32±0.17)×10~8、(2.88±0.28)×10~8、(7.76±0.25)×10~8拷贝数/g。湖泊污泥、稻田土壤中ANAMMOX细菌的优势种属于Brocadia属;硝化污泥中ANAMMOX细菌的Brocadia和Kuenenia几乎各占一半。     

土壤中重金属的生物有效性分析方法及其影响因素综述

土壤环境质量关系着粮食安全和生态安全。对土壤环境质量进行正确的评价尤为重要,而重金属的生物有效性对于揭示环境污染程度和评价生态风险具有重要意义,因此探寻土壤中重金属生物有效性的分析方法是目前国内外研究的热点。主要介绍了化学试剂提取法、薄膜扩散梯度技术(DGT)、道南膜技术(DMT)和同位素稀释法在重金属生物有效性分析方面的应用,并归纳了影响重金属生物有效性的主要因素,为重金属生物有效性分析方法的统一提供参考。     

磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤的钝化效果

中国存在着较大面积受重金属污染土壤,尤其是Pb、Cd两种重金属的复合污染较常见。利用磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤展开修复研究。结果表明:(1)磷改性生物炭可使土壤中Pb、Cd由弱酸提取态向可氧化态、残渣态转变,Pb的可氧化态和残渣态分别增加了19.4、16.9百分点,Cd的可氧化态、残渣态分别增加了17.4、9.9百分点;(2)磷改性生物炭可提高土壤有效磷,有效磷最终稳定在39 mg/kg左右;(3)磷改性生物炭能显著增加土壤阳离子交换量至19.3 cmol/kg。磷改性生物炭不仅能有效钝化重金属,还能有效改善土壤质量。     

高速公路路面沉积物的污染特性

对湖南省长潭西高速公路不同采样点的路面沉积物进行取样分析,并检测了样品的颗粒级配、COD、重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)和有机质。结果表明,路面沉积物主要以粒径<0.15 mm的颗粒为主;较小颗粒物中的COD含量高于较大颗粒中的COD含量;粒径在0.15 mm以下的颗粒物所含重金属Cu、Zn、Pb和Cd的浓度普遍高于所选的土壤标准值,降雨一旦形成径流将会产生严重的污染危害;沉积物中的有机质含量对重金属的吸附有一定的影响,有机质含量越高,沉积物中重金属含量相对也高。     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响简

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明,生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Pb和Zn,去除率的大小顺序为Zn>Cu>Pb;采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态,结果表明,通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤,可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态）,并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属的分布特征与风险评价

采用重金属的富集系数和多金属污染度分析鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属的分布特征.结果表明:鸭绿江口及毗邻浅海沉积物Cu、Hg和Cd属于重要的污染因子;多金属污染度高强度分布区与高含沙量区存在对应关系,但对重金属富集影响更大的是人类活动.采用潜在生态风险指数法与生物效应阈值浓度法2种评价方法进行研究区的生态风险评价,结果...     

“引江济太”河段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的含量特征研究及标准化分析

研究了"引江济太"河段(长江—望虞河—贡湖段)孔隙水、上覆水、悬浮颗粒物及表层沉积物中重金属的含量特征,并采用标准化分析方法推测了"引江济太"调水对太湖重金属含量及分布的影响。结果表明,"引江济太"河段的上覆水和间隙水中的重金属污染较轻,6种重金属(Cd、Pb、Zn、Cu、Cr和As)平均值大多低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准,且低于美国优先污染物国家推荐水质基准持续浓度。悬浮颗粒物及表层沉积物中主要的重金属污染元素是Cd,其中Cd平均值分别为2.20、1.78μg/g,为中国水系沉积物平均值的16、13倍,且达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平的3倍左右。标准化分析结果表明,"引江济太"调水工程对太湖重金属含量的变化有一定影响,"引江济太"河段沉积物中的重金属可能经过再悬浮过程进入水体,造成水体二次污染。     

铁改性生物炭的制备及其在重金属污染土壤修复技术中的应用进展

生物炭已被广泛应用于修复重金属污染土壤,但粒径大、力学性能差、吸附点位较少等缺点限制了其应用。由铁基化合物和生物炭制备的铁改性生物炭,可优化生物炭的性能,弥补生物炭修复能力的不足,表现出良好的重金属钝化效果。综述了铁改性生物炭的制备方法,以及该材料对重金属污染土壤修复的研究进展：介绍了铁改性生物炭的制备方法和常用表征手段;总结了制备及修复过程中的主要影响因素(原材料、温度、投加量、修复时间等);从静电作用、离子交换、络合、氧化还原、共沉淀作用等方面阐明了铁改性生物炭对重金属的固定化机制;分析了施用铁改性生物炭对土壤微生态的影响;最后指出了铁改性生物炭材料在应用中可能存在的问题。以期为铁改性生物炭在重金属污染土壤修复中的应用提供理论依据。     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明,生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Ph和Zn,去除率的大小顺序为Zn〉Cu〉Pb;采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态,结果表明,通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤,可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe—Mn氧化物结合态）,并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

Cd、Pb复合污染下柠檬酸对龙葵修复效率及抗氧化酶的影响

植物修复土壤重金属被普遍认为是清洁、经济的生物修复方法。为了提高生物修复土壤重金属污染的效率,在室内盆栽实验中添加柠檬酸作为螯合剂促进龙葵对重金属的吸收,并研究其生理活性的变化。结果表明:当添加柠檬酸浓度为10 nmol/kg时,龙葵生物量显著提高(P<0.05),各部分生物量表现为:茎>叶>根;随着柠檬酸浓度的增加,龙葵对重金属Cd的吸收量显著(P<0.05)增加,在10 nmol时总吸收量最大,为229.85μg/g DW;龙葵对Cd、Pb的富集系数均在柠檬酸浓度为5 nmol/kg时达到最大;Pb吸收量随柠檬酸浓度增加表现出先增大后减小的趋势;添加柠檬酸促进了龙葵对Cd的吸收,增强了抗氧化酶活性,而对Pb的吸收效果不明显。     

北运河表层沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附

首先分析了北运河6个采样点表层沉积物中重金属含量及相关基本特征。通过实验室模拟实验,利用分配系数Kd评价沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附特性,进一步考察了水体pH变化和有机质对重金属在北运河沉积物上吸附的影响。结果表明,沉积物中重金属的含量顺序为Zn>Cu>Pb,去除有机质后,沉积物对重金属的吸附能力显著降低,但各采样点中的重金属含量,沉积物对重金属吸附能力,以及沉积物中的有机质含量并没有明显相关性,这可能是因为不同采样点中有机质种类与结构不同导致的。总之,北运河沉积物对Pb有很强的吸附能力,其次是Cu和Zn,而且,Cu、Zn、Pb的吸附量随着pH的升高逐渐增大,水体pH值对于Zn的吸附影响更大。