基于分步热解技术的沉积岩形态汞同位素分析方法

沉积岩中的汞及其同位素常被用于指示大规模火山活动、海洋氧化还原演变等古环境演化事件,但现有研究主要聚焦总汞含量及相应的总汞同位素组成,缺少形态汞含量及其同位素组成数据,因此无法精准判别古环境中汞的来源、沉积环境和沉积过程。本研究开发了基于热解技术的沉积岩中不同形态汞的分离和同位素分析方法。首先通过沉积岩中典型形态汞（有机质、硫化物和粘土矿物结合态汞）单一标准建立热解温度曲线,然后将上述单一标准物质混合,通过调整升温速率以及形态汞采集的温度范围和时间优化热解分离方法,收集不同温度下析出的气态单质汞进行同位素分析。结果表明,分离的有机质结合态及硫化物结合态汞的δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg值同参考值的平均差值分别小于0.20‰和0.03‰,因此该分离方法能有效分离上述形态汞并进行汞同位素组成分析。上述方法被进一步应用于分析天然标准物质（黄红壤、水系沉积物、海相沉积岩）的汞形态及其同位素组成,验证了该方法在自然样品中的广泛适用性。     

土壤溶液中镉的化学形态及化学平衡研究

据土壤溶液的实际情况建立简便的平衡模式,研究了红壤、黄棕壤、黄潮土三种典型土壤溶液中Cd的化学形态和化学平衡.结果表明,溶液中Cd的主要形态为Cd~(2+)、CdCl~+和CdSO_4~6.黄潮土还有一定量的CdHCO_3~+,其它形态Cd很少,其中游离Cd~(2+)占绝大部分.红壤最高,黄棕壤次之.红壤施石灰后游离Cd~(2+)下降,CdSO_4~6增加;添加氯化物后,溶液pH下降,大量Cd进入溶液中,CdCl~+比例明显升高.溶液中Cd的形态分布与土壤Cd的生物有效性有一定关系.此外,溶解度图证明,供试土壤中不可能有Cd的矿物生成.Cd在固液相间的平衡受吸附解吸反应控制.     

铜矿尾矿库修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属形态研究

香根草是一种能在极端环境中生长的草本植物。对安徽铜陵冬瓜山铜矿水木冲尾矿库生态修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属Cu、Zn、Mo和Cd进行了赋存形态分析。香根草根际尾矿砂中四种元素形态绝大部分是残渣态,但Cu和Cd的有效态含量远高于香根草正常生长所需,是主要胁迫元素。香根草的生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)均小于1,表明它严格限制这四种重金属元素在根-茎叶中的迁移。乙醇提取态和去离子水提取态是植物体中活性较高的重金属形态。香根草地下部分Cu、Zn、Mo和Cd的乙醇提取态和去离子水提取态之和占各形态总和的比例分别为10%、23%、51%和16%;地上部分相应的比例为24%、26%、47%和12%。不同重金属元素表现出不同形态分布特征,这与香根草对它们的吸收和转运方式有关。香根草根际尾矿砂及其体内重金属形态决定了它对重金属的耐受性,表明香根草是有色金属矿山尾矿库理想的生态修复植物。     

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

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.      

砷的发生、形态、污染源及地球化学循环

文章首先总结了砷在地表水、地下水、土壤、沉积物、岩石、大气中的含量和分布;归纳了砷的地球化学循环过程;分析了砷在水和土壤/沉积物固相中的形态;并重点阐述了砷在土壤和沉积物中的迁移转化机理。砷通常与Fe、Al、Mn的氧化物和氢氧化物、粘土矿物、硫化物、磷酸盐和碳酸盐矿物结合,砷的生物可用性和迁移性与其在土壤和沉积物中的形态有密切关系。文章最后定量阐述了砷的污染源,包括金属开采与冶炼,化学燃料的燃烧和含砷化学品使用。     

半固态培养条件下烟曲霉去除土壤中镉

选用了1株高耐镉(Cd)的烟曲霉,提出了利用烟曲霉在半固态培养体系表面生长并去除Cd的方法,研究了菌体对不同模拟Cd污染水平土壤中Cd的去除效果,测定了菌体吸附和富集Cd的变化.结果表明,烟曲霉在半固态培养体系中能够实现一定的Cd去除效果,Cd含量为10 mg·kg~(-1)时,对土壤Cd的综合去除率可达31%.同时通过研究不同Cd含量下烟曲霉干重和体系pH随时间变化情况,发现随着培养时间和Cd含量的增加,烟曲霉干重逐渐下降,最大下降幅度可达64%,pH为5.6~6.0时去除效果较好.培养过程中土壤Cd形态变化表明,烟曲霉在该体系下主要去除土壤中弱酸溶态和可还原态的Cd,可氧化态Cd含量在培养前后基本保持不变.这种方法的提出为微生物去除土壤重金属污染提供了新的思路.     

Gallic acid和SDS对黑麦草体内重金属亚细胞及形态分布的影响

通过盆栽试验,研究了投加螯合剂没食子酸gallic acid(5mmol·kg-1)与表面活性剂十二烷基磺酸钠SDS(1mmol·kg-1)对黑麦草(Lolium perenneL.)体内重金属亚细胞及形态分布的影响.结果表明,单独投加gallicacid增强了黑麦草对Cd、Pb的区室化作用及对Zn的细胞壁沉积作用;复合投加gallic acid和SDS增强了黑麦草对Cd的区室化作用和细胞壁沉积作用,以及对Zn的细胞壁沉积作用.单独投加gallic acid使黑麦草体内Cd、Zn总量分别增加了33.5%和6.0%,其中,惰性态Cd、Zn所占比例分别增加了6.2%、6.3%;复合投加gallic acid和SDS使黑麦草体内Cd总量增加了35.6%,Zn总量减少了1.1%,其中,惰性态Cd、Zn所占比例分别增加了7.2%、8.6%,增强了植物对Cd、Zn的螯合作用.各处理对Pb的亚细胞分布及形态无明显影响.     

低分子量有机酸对岩源磷释放的实验研究

低分子量有机酸是微生物和植物根系分泌物中重要的组成部分.采用浸泡实验比较了4种常见低分子量有机酸(草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸)对巢湖北岸东部富磷地层中岩源磷的释放量,并对浸提后的部分残渣进行磷的赋存形态分析.结果表明,当有机酸浓度小于5mmol·L-1时,柠檬酸的释磷量最大;大于5mmol·L-1时,草酸和酒石酸的释磷量最大,此时释磷量与有机酸的浓度具有一定的线性关系,其增加趋势远大于浓度小于5mmol·L-1时的增加趋势,而其中草酸和酒石酸又远大于柠檬酸和苹果酸.在有机酸溶液终止pH≥4时,有机酸溶液终止pH与释磷量有较好的线性关系.在50mmol·L-1相同浓度时,草酸对各赋存形态磷转化作用均最大,酒石酸次之.而4种酸对有机磷释放率最大,均高达97%以上,对闭蓄态磷的释放率最小.     

北京市西城区雨水管道沉积物中重金属特征

在对北京市西城区部分排水管道调研的基础上,对几个典型雨水检查井连接雨水管道沉积物中赋存的主要重金属污染物污染水平及形态分布进行了研究,分析了沉积物粒径及有机质含量对重金属污染物赋存水平的影响.结果表明,排水管道沉积物中:Cr主要以残渣态存在;Cu和Zn以具有活性潜力的铁锰氧化物形态及碳酸盐结合态两种形态为主;Pb的残渣态含量平均值达到了56.4%;Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量相对较大;可交换态Cd占其总量的比例最高值达22.4%,而残渣态的Cd含量极小.