基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

大宝山尾矿库区水体重金属污染特征及生态风险评价

为阐明大宝山槽对坑尾矿坝水体中重金属的污染特征,分析了过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染程度进行评价.结果表明,水体中ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)和ρ(Pb)分别高达7.228、41.190、0.178和0.377 mg/L,其中pH和E_h(氧化还原电位)是影响重金属含量的重要因素.悬浮物和沉积物中重金属沿河流断面呈相似的空间分布规律,Cu和Cd污染较为严重.从尾矿库N1采样点至河流下游N4采样点处,重金属沿水流方向呈现溶解态向悬浮态和沉积态迁移特征,而Cu的迁移行为有所不同.据地累积指数法的评价结果,各重金属I_geo(地累积指数)顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,Cu和Cd的I_geo平均值分别为4.552和1.605,属重度污染和偏中污染.潜在生态风险指数法评价表明,各重金属危害程度为Cu>Cd>Pb>Zn,Cu和Cd的E_ri(潜在生态危险系数)平均值分别为193.3和143.0,均属强生态危害级别.两种方法均表明Cu和Cd为主要风险元素.该研究区域的RI(生态危害指数)为163.1～576.6,平均值为356.6,属强生态危害级别,相关部门应采取相应措施,加强对该区域污染防治和风险管理.      

北极生活污水低温降解菌筛选与多样性分析

利用筛选培养基从北极海洋沉积物中筛选可用于生活污水低温处理的微生物,并进行了分子鉴定和模拟生活污水降解效率的测定。结果表明,经筛选培养基富集培养和分离纯化,根据菌落形态学特征,从11个北极海洋沉积物中共分离到37株微生物,均可在以葡萄糖为惟一碳源和能源的筛选培养基中生长。分子鉴定与系统发育分析表明,37株菌分属于细菌域的不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和红球菌属(Rhodococcus),酵母的Mastigobasidium属和白冬孢酵母属(Leucosporidium),真菌的隐球菌属(Cryptococcus)和念珠菌属(Candida)。4株不同种属的试验细菌均能够利用各种有机物,如葡萄糖、甘露醇、甘露糖、苹果酸、苯乙酸和枸橼等。对模拟生活污水降解效果的初步试验表明,菌株5-3、9-2和11-3的处理效果较好,3株菌株10℃单独培养72 h,COD降解率均可达75%以上;菌株9-2在温度0~30℃的温度范围内均可生长,10℃条件下培养48 h对模拟生活污水COD降解率可达88.1%。研究结果表明北极存在着丰富的可用于生活污水低温处理的微生物资源种质资源。     

湖泊沉积物中多环芳烃生物降解及其影响因素

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类持久性有机污染物,随着环境中PAHs污染的加剧,湖泊沉积物中PAHs含量呈逐年增加的趋势,对湖泊环境造成了潜在的生态风险。生物降解在PAHs的迁移转化、自然分解甚至最终从环境中消失的过程中占有重要的地位,是沉积物中PAHs去除最主要的途径。在介绍国内外湖泊沉积物中多环芳烃污染分布与污染程度的基础上,详细阐述了影响沉积物中多环芳烃生物降解的主要因素:溶解氧、温度、电子受体、电子供体以及降解PAHs的微生物,并探讨了不同因素下PAHs的降解特征及其强化生物降解过程中存在的问题,最后对其今后的研究方向进行了展望。     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

水坝建设影响下澜沧江中游沉积物重金属形态分析及污染指数研究

采集了漫湾库区和大朝山库区25个采样断面的沉积物样品.每个库区均从上游到下游分为河流区、过渡区和湖泊区,研究了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn元素的含量和赋存形态差异,利用次生相与原生相分布比值法(RSP)分析重金属元素的污染水平.结果表明,各库区从上游到下游沉积物中的重金属元素和碳氮元素均呈现出增加的趋势,而沉积物的中值粒径呈现出减小的趋势.漫湾库区的As、Cd、Zn元素平均含量均高于大朝山库区;大朝山库区的Cr、Mn、Ni、Pb元素平均含量均高于漫湾库区.在重金属赋存形态中,Cd和Mn元素以可交换态和残渣态为主;Cu、Pb以有机质态和残渣态为主;其余重金属元素均以残渣态为主.沉积物中的可交换态在有机碳的络合作用下转化成有机质态.在水坝建设的影响下沉积物中细颗粒和有机质含量明显上升,重金属在细颗粒物和有机质的共同作用下蓄积于坝前的沉积物中.PSR分析结果表明,在水坝运行影响下,各库区湖泊区和过渡区的污染水平均高于河流区.其中,Cd元素所有地区处于重度污染水平;Mn和Pb大部分区域处于中度污染水平;Cu元素大部分区域处于轻度污染水平;其余元素基本无污染.     

基于CT技术的巢湖沉积物孔隙结构三维重建的初步研究

为更好地了解分析沉积物孔隙结构特征,本文通过CT技术及相关软件,对巢湖沉积物孔隙结构进行了三维重建,展现了巢湖沉积物真实的三维孔隙结构,并以此为基础定量计算了孔隙度、孔隙连通性、曲率等沉积物孔隙结构参数.结果表明,巢湖表层沉积物孔隙度变化范围为0.28~0.75;曲率在2.83~9.31内变化,且在不同方向上表现出明显的差异性,Z方向上的较高曲率阻碍了孔隙水中的污染物扩散.沉积柱在垂直方向上,总体上随深度的增加,孔隙度减小,但在某些深度存在异常,可能是因为底栖动物活动或沉积条件变化.     

沉积物金属迁移-转化的影响因素及其规律

沉积物金属的迁移-转化行为和污染风险一直是研究热点。金属污染物在人为或自然因素下进入水体,绝大部分通过沉降作用成为沉积物固定相,如此,底泥也成了河流生态系统中重要的污染源(汇)。受外界条件干扰,沉积物和上覆水体环境条件随之变化,固定的金属污染物很可能会被释放到水体中,对生态环境造成危害。通过文献研究,对金属在水环境中的主要形态,影响沉积物-金属结合物迁移-转化的环境要素及影响机制,金属的生物可利用性和污染风险进行了综述。最后提出应加强对环境参数的变化程度和金属释放的量化关系,沉积物再悬浮-金属释放的预测模型,具有长期稳定性和可持续性的底泥污染修复和控制技术方面的研究。     

磺胺抗生素在河流沉积物中的吸附特性研究

地表水环境是抗生素污染物的重要汇。磺胺类抗生素是地表水环境中重要的抗生素类污染物,对生态系统及人类健康构成严重威胁。磺胺类抗生素在水-土界面的迁移、扩散研究对维护水环境及人类健康有重要意义。采用OECD Guideline批量平衡法,通过对磺胺嘧啶(SD)在河流沉积物中吸附过程、吸附机理及不同阳离子影响的研究,探讨了SD在水-土界面的环境行为。结果表明,SD在各断面沉积物中的吸附动力学过程均最适于用Elovich方程描述。SD在各断面沉积物中的吸附行为最适宜用Freundlich方程描述。SD在沉积物中的吸附量与沉积物的有机质质量比及阳离子交换量显著相关(p0.05)。不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强,从小到大为M+(Na+、K+)、M~(2+)(Ca~(2+)、Mg~(2+))。