基于总量和形态的表层沉积物重金属污染及来源——以马鞍列岛海域为例

为了解马鞍列岛海域沉积物特征及重金属污染状况,于2017年6月采集了该海域表层沉积物样品,并对表层沉积物pH值、氧化还原电位（Eh）、粒度（D_[3,2]）等地球化学指标进行了同步原位调查,采用改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法（European Community Bureau of Reference （BCR））分析了7种重金属（Cr、As、Ni、Zn、Pb、Cu、Cd）各形态含量,并结合富集因子系数（EF）、地累积指数法（I_geo）等方法初步探索了马鞍列岛海域沉积物中重金属的污染特征及其来源.结果显示,马鞍列岛海域沉积物呈中性-弱碱性,属还原环境;近岛礁区以粉砾和粘粒为主,而远岛礁区以砂砾和粉砾为主;7种重金属总量均满足我国海洋沉积物质量I类标准;Cr、As、Ni以原生相为主,而Zn、Pb、Cu、Cd均以次生相为主;Cd以可交换态及碳酸盐结合态（F1）以及有机物及硫化物结合态（F3）为主要赋存形态,Zn、Pb、Cu以铁锰氧化物结合态（F2）为主要赋存形态,而Cr、As、Ni以残渣态为主要赋存形态;以Fe作为参比,7种重金属的富集程度顺序为Cd > Cu > Ni > Zn > Pb > Cr > As;通过空间污染状况分析发现,Cu、Cd在受人为活动影响较大的近岛礁区存在富集污染现象,其他重金属则主要表现为天然来源,除Ni外,Cu、Pb、Cd、As、Cr、Zn含量均呈近岛礁区>远岛礁区的空间分布特征.总体上,马鞍列岛国家级特别海洋保护区沉积物重金属污染程度较低,生态环境保护与底质修复效果较好.     

石家庄市秋季道路积尘化学组分分析

以石家庄市铺装道路积尘为研究对象,用样方采样法收集秋季道路积尘样品,处理后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定样品中的Zn、Mn、Cu、Pb、V、Ni、Co、Sc、Cr、Cd共10种特征元素,同时用离子色谱仪测定样品中的SO~(2-)_4和NO~-_3 2种水溶性离子,得到PM_(2.5)和PM_(10)中化学组分的浓度,并使用富集因子法和主成分分析法探索其富集程度和来源。结果表明:SO~(2-)_4、Cr、NO~-_3和Zn这4种化学组分的质量浓度在PM_(2.5)和PM_(10)中的含量较高,分别占被测化学组分的95.80%和94.72%,且更易附着在细颗粒物上;PM_(2.5)和PM_(10)中Cr、Cd、Cu、Zn和Pb富集程度强,主要受人为来源的影响;主成分分析结果表明,PM_(2.5)和PM_(10)化学组分主要来源于地壳土壤、机动车尾气的排放、机动车轮胎和刹车片的磨损和工业排放的沉降。综上所述,石家庄市道路积尘的化学组分主要与机动车行驶有关。     

脱硫剂在流化风中的增湿及预分散输送模型

针对增湿石灰石减湿脱硫系统,为提高脱硫剂增湿的均匀性及分散性,先后提出预分散流态化输送模型与均化增湿模型。均化增湿模型以预分散流态化输送模型的计算结果作为建模的主要参数。在预分散流态化输送模型中,建立颗粒最小聚团尺寸预测模型并计算聚团尺寸及相应的流化风速。在均化增湿模型中,将上述模型计算的流化风速设置为速度入口条件,对增湿石灰石减湿脱硫技术中现有的脱硫剂增湿设备在不同旋转轴个数下雾化水体积分布的模拟,实现装置结构的优化。结果表明:双轴装置内旋流范围较大、流态较好,有利于物料的输送;设有流化风分布器的双轴装置内风速分布较为均匀,但雾化水的分散性较未设置分布器的双轴装置更差。     

海参(Apostichopus japonicus)对三种多环芳烃的富集动力学研究

应用半静态双箱动力学模型模拟了海参对苯并[a]芘、2-甲基蒽、3-甲基菲三种PAHs的生物富集实验,通过对这三种多环芳烃在海参体内含量进行非线性拟合,得到富集动力学参数。结果表明,海参对三种多环芳烃的富集能力和速率随着海水中的这三种多环芳烃的浓度增加而增加。海参在苯并[a]芘5 μg/L、2-甲基蒽10 μg/L和3-甲基菲100 μg/L浓度条件下的吸收过程符合双箱动力学模型。在5 μg/L条件下,海参对三种多环芳烃的平均富集系数,2-甲基蒽148.3>苯并[a]芘126.9>3-甲基菲88.0。     

氢氧化镁共沉淀富集分离ICP-MS测定海水中的稀土元素

本文通过条件优化、标准验证等建立了一种直接在海水中加入NH₃·H₂O溶液使稀土元素与氢氧化镁形成共沉淀富集分离,电感耦合等离子体质谱仪测定海水中14种稀土元素的方法。海水样品通过共沉淀、离心操作后,主要基体物质得到了分离,目标稀土元素实现了富集。氢氧化镁共沉淀富集的条件是1:1 NH₃·H₂O溶液最佳加入量为0.35 mL,沉淀清洗次数为1次,静置时间为5 min。方法对稀土元素的加标回收率为88.7%~107.1%,稀土元素的方法空白为0.008×10-12 ~0.441×10-12,方法定量下限为0.054×10-12~0.423×10-12,RSD为2.8%~8.6%。所建立的方法与海水标准物质NASS-6的测定结果一致,方法具有准确度与精密度高、操作简便快速等优点,可用于大批量海水样品中稀土元素的定量精确测定。     

KMnO4-PAC对高原喀斯特湖库DOM的DBPsFP控制

以云贵高原典型喀斯特湖库红枫湖取水口溶解性有机质（DOM）为研究对象,调查不同组合方式下高锰酸钾-聚合氯化铝（KMnO₄-PAC）对消毒副产物的生成潜能（DBPsFP）变化和平均组成分布,并通过红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）对部分样品进行化学表征,推断其影响机制.结果表明：在0.1,0.2,0.4mg/L KMnO₄投加量下,DBPsFP降低17.5~73%,DOM的卤代活性化学结构和官能团部分被有效钝化;PAC的网捕和卷扫效应使DBPsFP进一步减少27.9~86.1%,组合工艺对DBPs的生成潜能影响大小为：三卤甲烷（THM₄） > 卤乙酸（HAA₉） > 卤乙腈（HAN₄）/卤代酮（HK₂）/三氯硝基甲烷（TCNM）.FTIR的结果表明预氧化后3300cm^-1处的透过率降低,指纹区1000~1300cm^-1处的峰频提升,表明分子中的O-H、COOH和C-O官能团增加,共轭不饱和结构在KMnO₄作用下部分消失.3D-EEM验证了外源有机物（腐殖酸）在DOM中占比随KMnO₄浓度梯度升高而下降,同时类蛋白结构的吸收峰强度增加,说明最终DBPs贡献可能源于DOM中剩余的小分子类蛋白（氨基酸）.     

辽河干流沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价

在辽河干流共设置24个监测点位,进行表层沉积物样品的采集,测定沉积物样品中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu和As的浓度,并在此基础上,采用单因子污染指数法、富集系数法和潜在生态风险评价指标法对沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价。结果表明:沉积物中6种元素平均浓度顺序为Cr>Zn>Cu>Ni>Pb>As,但均未超过GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中的标准值,且沉积物中Pb、Zn、Cu、Ni和Cr的浓度相比南方部分省份河流较低。各种重金属的富集程度较低,其中As和Zn处于中度污染程度,Ni、Pb、Cu和Cr处于轻度污染程度。单因子污染指数法和潜在生态风险评价指标结果表明:辽河干流沉积物中重金属污染处于低风险状态,但As存在中度风险点位,应予以关注。研究结果为治理辽河污染,加强环境保护和水环境管理水平提供参考。     

植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染植物修复技术应用广泛,但超富集植物的寻找耗时费力,现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大,导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用,为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展,着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程,主要包括:①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因,主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白,作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因,主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases,通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因,主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成,并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制,建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因,使其在目标植物中高效表达,并在实际环境中进行植物生长测试应答机制,最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系,以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.      

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

土著水生植物对页岩气钻井废水中Cu和Pb的去除及富集特征

为实现页岩气钻井废水绿色环保无害化现场处理,选取页岩气井场附近的土著水生植物凤眼莲（Eichhorniacrassipes）、水花生（Alligator philoxeroides）、鱼腥草（Herbahouttuyniae）、狐尾草（Alopecuruspratensis）、菖蒲（Acoruscalamus）、雍菜（Swamp mrningglory）为试验植物,考察植物单一养殖与5种植物（凤眼莲、水花生、鱼腥草、狐尾草、菖蒲）组合作用时对页岩气钻井废水中Cu、Pb的去除率及生物富集特征.结果表明:凤眼莲对钻井废水中Cu的去除效率最高,达到83.04%,对Pb的去除效率达到88.89%,根部吸附重金属离子能力较强;鱼腥草对废水中Cu、Pb富集能力较强BCF（富集系数）达400以上,地上转运系数在0.5以上,Cu、Pb主要富集在茎叶;雍菜对页岩气钻井废水的毒性物质较为敏感,不易存活.水生植物组合养殖时,对废水中Cu、Pb的降解速率大于单一养殖,分别达到82.17%、88.03%.试验用土著水生植物对页岩气钻井废水中Cu、Pb的BCF均达到200以上.研究显示,通过土著水生植物对页岩气钻井废水中的Cu、Pb可以进行有效降解.