鸡粪热裂解对重金属Mn、Cu、Zn和Cr生物有效性的影响

畜禽粪便直接农用引起的重金属污染是社会普遍关注的问题,探索如何有效降低畜禽粪便重金属生物有效性的技术是急需解决的难题.本文通过分析鸡粪(CM)裂解前后Mn、Cu、Zn和Cr等4种重金属形态分布变化,并采用林地大型盆栽试验研究添加CM和鸡粪炭(CMB)处理对湿地松地上部分重金属吸收状况的影响.结果表明,与CM直接还田相比,添加CMB(400℃)处理降低Mn、Cu和Zn在湿地松地上部分的吸收量和富集系数,而处理之间植株Cr元素的吸收量和富集系数差异不显著. Tessier连续提取结果表明, Mn、Cu和Zn的交换态含量分别由CM的94.8、10.0和34.9 mg·kg~(-1)显著降为CMB的16.6 mg·kg~(-1)、未检测出和1.8 mg·kg~(-1). CM裂解成CMB后, Cr元素残渣态含量显著提高.从元素质量守恒来看, CM制成CMB后Mn、Cu、Zn和Cr损失率分别为29.3%、35.6%、33.5%和3.3%.裂解油中Mn、Cu、Zn和Cr的金属总量分别占CM金属损失量的51.7%、53.0%、32.9%和13.1%. CM裂解成CMB后,91.7%的交换态Mn、几乎100%交换态Cu和97.5%的交换态Zn会随裂解转化为铁锰氧化态、有机结合态和残渣态形式或挥发而降低有效性. 1年盆栽试验结果表明,在CMB处理中,土壤Mn、Cu和Zn交换态含量显著低于CM处理.相关性分析发现,植物体内重金属吸收量与土壤金属有效态含量显著相关,而与总量相关性不明显.由此可见,将鸡粪制成鸡粪炭是一种有效降低Mn、Cu和Zn生物有效性的途径.     

北京市不同区位耕作土壤中重金属总量与形态分布特征

采集北京市不同区位(中心城区、近郊平原、远郊平原)的代表性耕作土壤-麦粒匹配样品23组,分析不同人类活动强度影响下耕作土壤中重金属(Cd、Cu、Zn、Pb)全量、赋存形态以及生物有效性,并探讨其来源差异与健康风险.结果表明:①频繁的交通活动与工业释放致使中心城区(Pb平均含量为35.59 mg·kg-1)土壤呈现出较为明显的Pb富集特征,而长期污水灌溉等农业活动导致了近郊平原局部土壤重金属的明显积累.②土壤中Cu、Zn和Pb主要以残余态(35%～75%)与有机结合态(23%～53%)形式存在,其次是铁锰氧化态(1%～19%),而碳酸盐结合态(n.d.～5%)与离子交换态(n.d.～2%)含量非常少.Pb、Zn和Cu的生物可利用性从中心城区到近郊平原、远郊平原逐渐下降,Cd则呈相反的趋势.近远郊土壤中Cd的离子交换态(13%～31%)与碳酸盐结合态(11%～27%)占有相当高的比例,在4种重金属中生物可利用性最高.③Cd与Zn在麦粒中的含量与土壤中金属的铁锰氧化态含量正相关(P<0.05,r为0.43～0.57);④种植于中心城区与近郊土壤上的小麦籽粒中部分Zn、Pb含量超出了WHO限值,对当地居民健康构成潜在风险.     

铸造废砂的环境毒性研究

采用毒性特性浸出程序、顶空气相色谱技术检测了5种铸造废砂中的重金属与有机污染物,采用发光细菌毒性检测技术和土壤酶活性实验研究了废砂的生物效应.结果表明,由于浇注金属与造型材料的不同,5种铸造废砂中的金属与有机污染物成分和浓度均有较大差异.其中,铸铁与铸钢废砂浸出液中的铁离子,铸铝废砂中的As离子超出了《地表水环境标准》规定的最大允许检出浓度.5种废砂中的有机污染物种类十分复杂,对发光细菌表现出不同程度的抑菌活性,发光强度的抑制率在30%～95%之间.此外,土壤酶活性实验结果表明,废砂中的金属污染物可能会抑制土壤中微生物的活性,而有机物则对土壤微生物的活性有一定的促进作用.因此,铸造废砂的随意排放将会对环境造成较严重的威胁.     

东莞石马河流域重金属污染及生态毒性的时空差异

采用发光菌毒性测试方法和水样、土壤理化指标分析河水和地下水对发光菌的抑制率时空差异和土壤重金属浓度空间差异及其耦合.结果表明,旱季(2月)的河水重金属污染较严重,超过了地表水Ⅰ类水质量标准,河水R1的抑制率高达38.34%,为中毒,河水重金属浓度和抑制率从上游至下游呈下降趋势,旱季和雨季(6月)的大部分河水对发光菌的抑制率存在显著性差异(P<0.05或P<0.001);雨季的河水抑制率(R11除外)无显著性差异(P>0.05),R11的抑制率为15.56%,显著高于(P<0.05)同期其他水样.不同时期的地下水GW4、GW5和GW6抑制率产生了显著性差异(P<0.01或P<0.001),GW6的抑制率最高(15.88%),为低毒.Zn、Fe、Mn和Ni与抑制率呈正相关关系(P<0.05或P<0.01),相关系数分别为0.452、0.567、0.726和0.475.河水-地下水交互作用导致了土壤重金属(Cu、Ni和Zn)污染;土壤中Cd的污染程度最高,河水中Fe和Mn浓度最高,地下水中Ni污染最严重.     

长江口沉积物重金属的分布、来源及潜在生态风险评价

为了解长江口潮滩沉积物中重金属的污染特征,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析了长江口北支、南支和杭州湾27个表层沉积物中Cu、Pb、Ni、Ag、As、Cd、Zn、Sn、Sb和Hg 10种重金属的含量,并对其分布、来源及生态风险进行了评价.结果表明,沉积物中10种重金属的含量和介于102.9 ～ 326.4 mg· kg-1之间,北支、南支和杭州湾的平均值分别为180.9、244.7和155.6 mg·kg-1.方差分析结果表明,南支与北支、杭州湾平均含量之间均存在显著性差异(p＜0.01),南支因受沿岸工业污水和生活污水的影响污染加重.来源分析表明,沉积物中大多数重金属的来源具有一定的相似性,主要来源于各种工农业废水、船舶运输、农药和化肥污染,而Ag和Hg具有不同的来源.地积累指数评价结果表明,10种重金属的平均污染程度由高到低依次为:Cd＞ Hg＞ Sb＞ Ag＞ As＞ Cu ＞Zn＞ Ni＞ Sn＞ Pb,Hg和Cd在多数采样点分别为中度污染和偏重污染,南支Cd和Ag的污染程度高于北支和杭州湾,而在杭州湾Hg的污染程度高于北支和南支.潜在生态风险系数评价结果表明,长江口沉积物7种重金属潜在生态风险系数从高到低依次为:Cd＞Hg＞As＞Cu ＞Ni＞Pb ＞Zn,长江口沉积物的潜在生态风险主要由Cd和Hg引起,两者的贡献分别为62.6％和34.0％,各采样点7种重金属的潜在生态风险指数(RI)介于565.9～1601之间,均达到极强生态风险.     

2011~2012北京大气PM2.5中重金属的污染特征与来源分析

为研究北京PM_(2.5)中重金属污染特征,于2011年夏季~2012年夏季每3 d采集一次PM_(2.5)样品.利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了Li、V、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Se、Ti、Ga、Ni、Sr、Cd、In、Ba、Tl、Pb、Bi和U的浓度,选取其中Zn、Pb、Mn、Cu、As、V和Cr 7种主要重金属元素进行深入讨论.北京市PM_(2.5)中重金属Zn、Pb、Mn、Cu、As、V和Cr的平均质量浓度分别为(331.30±254.52)、(212.64±182.06)、(85.96±47.00)、(45.19±27.74)、(17.13±19.02)、(4.92±3.38)和(9.04±7.84)ng·m-3.采样期间秋冬季节PM_(2.5)中重金属污染较春夏季节严重,这可能与北京秋冬季节取暖导致煤燃烧增加有关.霾过程会加剧北京PM_(2.5)中主要重金属Zn、Pb、Mn、Cu、As、V和Cr的污染,霾天对重金属污染的增加作用呈现一定的季节变化特征.源分析结果表明北京大气颗粒物中重金属主要来源于扬尘(包括建筑扬尘和道路扬尘)和煤燃烧,少量来自远距离输送和其他工业来源.     

Sorption and desorption of Cd, Cu and Pb using biomass from an eutrophized habitat in monometallic and bimetallic systems

This work examines the sorption capacity of a natural biomass collected from an irrigation pond. The biomass mainly consisted of a mixture of chlorophyte algae with caducipholic plants. Biosorption experiments were performed in monometallic and bimetallic solutions containing different metals commonly found in industrial effluents (Cd, Cu and Pb). The biosorption process was slightly slower in the binary system comparing with monometallic system which was related to competition phenomena between metal cations in solution. The biosorbent behaviour was quantified by the sorption isotherms fitting the experimental data to mathematical models. In monometallic systems, the Langmuir model showed a better fit with the following sorption order: Cu ~ Pb > Cd; and biomass-metal affinity order: Pb > Cd ~ Cu. In bimetallic systems, the binary-type Langmuir model was used and the sorption order obtained was: Pb ~ Cu > Cd. In addition, the effectiveness of the biomass was investigated in several sorption-desorption cycles using HCl and NaHCO(3). The recovery of metal was higher with HCl than with NaHCO(3), though the sorption uptake of the biomass was sensitively affected by the former desorption agent in subsequent sorption cycles.     

Prediction of metal-adsorption behaviour in the remediation of water contamination using indigenous microorganisms

In recent years, the adsorption of heavy metal cations onto bacterial surfaces has been studied extensively. This paper reports the findings of a study conducted on the heavy metal ions found in mine effluents from a mining plant where Co²⁺ and Ni²⁺ bearing minerals are processed. Heavy metal ions are reported to be occasionally present in these mine effluents, and the proposed microbial sorption technique offers an acceptable solution for the removal of these heavy metals. The sorption affinity of microorganisms for metal ions can be used to select a suitable microbial sorbent for any particular bioremediation process. Interactions of heavy metal ions (Co²⁺ and Ni²⁺) and light metal ions (Mg²⁺ and Ca²⁺) with indigenous microbial cells (Brevundimonas spp., Bacillaceae bacteria and Pseudomonas aeruginosa) were investigated using the Langmuir adsorption isotherm, pseudo second-order reaction kinetics model and a binary-metal system. Equilibrium constants and adsorption capacities derived from these models allowed delineation of the effect of binding affinity and metal concentration ratios on the overall adsorption behaviour of microbial sorbents, as well as prediction of performance in bioremediation systems. Although microbial sorbents used in this study preferentially bind to heavy metal ions, it was observed that higher concentrations (>90 mg/?) of light metal ions in multi-metal solutions inhibit the adsorption of heavy metal ions to the bacterial cell wall. However, the microbial sorbents reduced Ni²⁺ levels in the mine-water used (93–100% Ni²⁺ removal) to below the maximum acceptable limit of 350 μg/?, established by the South African Bureau of Standards. Competition among metal ions for binding sites on the biomaterial surface can occur during the bioremediation process, but microbial sorption affinity for heavy metal ions can enhance their remediation in dilute (<5 mg/? heavy metal) wastewaters.     

电感耦合等离子体质谱同时测定沉积物中12种重金属元素

比较了王水回流、密闭容器消解及微波消解3种不同方法对海洋沉积物的消解效果,结果表明微波消解效果较好;优化了消解体系和程序,HNO3-HF-H2O2消解体系对重金属的溶出效果较好;并建立了电感耦合等离子体质谱测定沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Sn、Hg、Tl、Pb、U等12种重金属元素的分析方法,各元...     

西安市公园大气降尘中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd的化学形态特征及其生物有效性

采用连续提取法和原子吸收光谱法测定了西安市11个公园降尘中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd等元素化学形态的含量,结果表明,各公园降尘中Cu和Pb含量均超过该市道路灰尘平均含量的7倍和3倍以上,有机态、铁锰氧化物态、碳酸盐态和可交换态分别为Cu总量的38%、31%、15%和13%;有机态、铁锰氧化态、碳酸盐态和交换态分别为P...