津北大气干湿沉降重金属元素通量与评价研究

大气干湿沉降是有害物质进入土壤的一种重要途径,是影响农田生态系统安全的重要因素.天津市北部的蓟州区大气干湿沉降重金属元素具有以下特征:(1)大气干湿沉降重金属元素年沉降通量从大到小依次为Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>As>Cd>Hg,Zn、Pb是大气干湿沉降重金属元素中最主要的元素,山区年沉降通量小于平原区,表明山区空气环境质量相对于平原区好,与天津城区、北京平原区、全国相比,津北蓟州区大气干湿沉降重金属各元素年沉降通量均相对较低;(2)大气干湿沉降物输入浓度中,Cd、Pb、Zn、Hg显著高于蓟州区土壤含量平均值,尤其是Cd,表明大气干湿沉降可能是土壤中Cd的重要来源;(3)根据大气干湿沉降物环境地球化学评价结果,大气干湿沉降物环境地球化学单指标和综合指标评价结果均为一等,表明该地区大气环境质量很好.     

江苏省浅水湖泊表层沉积物重金属GIS空间分布及生态风险评价

为了解江苏省内浅水湖泊表层沉积物中重金属污染情况,对该省内11个湖泊表层沉积物进行采样,测定了As、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni这6种重金属的含量.利用GIS对重金属进行空间分布分析,并采用地累积指数法、改进的污染指数法、污染负荷法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染情况进行评价.结果表明,研究湖泊表层沉积物中,As、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni平均含量占江苏省土壤背景值的倍数分别为1.74~3.85、0.65~2.66、0.48~3.56、0.43~1.52、0.02~1.49和0.12~1.42,根据地累积指数法和潜在生态风险单项金属评价结果,As为主要污染物,不仅富集程度高而且具有较大的潜在生态风险,Cu次之,其余几种重金属污染程度相对较轻.综合几种评价方法的结果,三氿湖、高邮湖、邵伯湖表层沉积物中重金属污染情况相对最严重,污染负荷最大,潜在生态风险达到中等程度;滆湖、白马湖、洪泽湖表层沉积物中部分区域存在某些金属的污染,整体污染有加重趋势,沉积物中重金属污染负荷较大,潜在生态风险达到中等程度;其余5个湖泊,沉积物受重金属污染的风险以及污染负荷均较小,整体为无污染状态.     

长江口沉积物重金属赋存形态及风险特征

基于长江口沉积物8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)总量与形态在丰、平、枯水期以及14个典型点位的分布特征,通过平衡分配法建立了长江口沉积物质量基准(SQGs),并以此评价长江口沉积物重金属生态风险,揭示重金属生态风险与其形态特征间的相关关系.结果表明,除Cd之外,长江口沉积物重金属以残渣态为主导形态,尤其是As、Cr、Hg,其残渣态含量均为90%以上.长江口As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的沉积物质量基准分别为43.29、0.672、79.65、19.08、0.569、339.09、30.87、411.36μg·g~(-1).Cu的生态风险程度最高,对水生生物具有较大的毒性影响,应当引起重视.河口上游受到长江径流影响大,在丰水期风险较高,在平水期和枯水期则风险偏低;而下游受上海等城市排污影响较大,风险较高(尤其在平水期和枯水期).8种重金属的生态风险与赋存形态之间表现出3种不同的相关关系.     

富里酸对重金属在沉积物上吸附及形态分布的影响

以连续碱提取法获得的乌梁素海沉积物中的富里酸为基础,以原状沉积物和去除有机质沉积物为吸附剂,开展了富里酸对重金属在沉积物上吸附行为和形态分布的影响实验研究.结果表明,有机质的去除和富里酸的添加对沉积物吸附重金属均有一定影响;未添加富里酸条件下,有机质的去除对Cu~(2+)影响最大,可导致沉积物对Cu~(2+)的吸附率下降17.85%;随富里酸添加量的增加,2种沉积物对重金属离子的吸附率均逐渐降低,下降速率表现为Cu~(2+)?Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+);当富里酸添加量超过5%时,富里酸逐渐成为影响重金属离子吸附率下降的主导因素;随富里酸添加量的增加,原状沉积物和去除有机质沉积物中重金属的形态分布均有明显变化,添加富里酸增加了体系中H~+的浓度,H~+能够置换碳酸盐结合态金属,使碳酸盐结合态金属从沉积物中释放出来,从而导致重金属的碳酸盐结合态与富里酸添加量呈显著负相关,重金属的有机硫化物结合态含量与富里酸添加量呈显著正相关,Cd因亲有机性较弱,其有机硫化物结合态的含量最低且变化幅度最小.     

都柳江水系沉积物锑等重金属空间分布特征及生态风险

以都柳江沉积物为研究对象,通过系统采集表层沉积物样品,测定其重金属含量,查明了流域沉积物中重金属空间分布特征,结合主成分分析和相关性分析等统计学方法探讨了都柳江表层水系沉积物中重金属的来源,并利用地累积指数法、富集因子法和生态风险指数法评估了沉积物中重金属污染状况及其潜在生态风险.结果表明:(1)都柳江表层沉积物中Sb含量极高,可达7 080 mg·kg~(-1),且从上游到下游呈现逐渐降低的趋势,As、Cd、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Tl和Zn等含量变化不大;(2)主成分分析提取的两个因子的累积贡献率达到77.67%,表明沉积物中重金属来源主要包括:矿业活动和自然源等;(3)地累积指数和富集因子表明,都柳江水系沉积物中Sb污染最为严重,其次是As和Cd,Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Tl和Zn的污染较轻,未受Cr污染;(4)各金属Hakanson潜在生态风险指数(Eir)依次为SbCdAsCoNiPbCuZnCr,而重金属综合潜在生态风险指数(RI)结果表明,中度生态风险及以上等级的样品约占58.1%,严重生态风险等级的样点主要集中在受锑矿采选冶活动影响和支流八洛河汇入后等周边采样点位;都柳江流域各重金属生态风险指数在综合指数中占主导地位的是Sb,表明Sb在都柳江流域水系沉积物中具有极强的生态风险性.     

广西刁江野生鱼类重金属积累特征及其健康风险评价

为评估广西刁江野生鱼类重金属积累特征及其健康风险,分析了广西刁江水系8种野生鱼类肌肉中铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)和汞(Hg)5种重金属的含量水平.利用污染指数法和目标危害系数法对其污染程度、食用安全性及健康风险进行了评价.结果表明,所有鱼类肌肉样品中Pb、Cd、Cr、As和Hg的含量范围分别为0.041~1.160、0.000 1~0.066、0.173~0.789、0.010~2.420和0.000 7~0.077 mg·kg~(-1).Pb和As的含量水平超出《食品中污染物限量》(GB 2762-2012)的限值,超标率分别为5.06%和64.56%;而Cd、Cr和Hg的含量水平未出现超标现象.污染指数结果表明:越南鱊和须鱊受到重金属严重污染;罗非鱼处于中污染水平;餐鲦、南方拟餐、鲫鱼、大眼鳜和草鱼处于轻污染水平.刁江水系8种野生鱼类对Pb、Cr和Hg的富集程度较大;肉食性和杂食性鱼类重金属含量水平高于草食性鱼类.越南鱊和须鱊复合重金属目标危害系数均大于1,这表明当地居民长期摄食越南鱊和须鱊暴露重金属存在潜在健康风险.在所有野生鱼类(南方拟餐和餐鲦除外)的复合重金属目标危害系数中,As的贡献比例最高,平均贡献率达到76.63%,说明As是主要风险元素.     

低分子量有机酸提取土壤中部分重金属的拟合模型研究

为研究不同浓度低分子量有机酸与提取的土壤重金属含量之间的关系,本文以采自安徽省安庆市某铜矿区及其周围的土壤为例,通过浸提法,研究了不同浓度苹果酸、甲酸对采样点土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb提取能力的影响并进行模型拟合.结果表明:不同浓度苹果酸和甲酸对采样点土壤中重金属的提取量不同,两种有机酸对低pH、高重金属含量采样点及其周围土壤中的重金属提取量较大,两种低分子量有机酸对S6采样点的重金属Mn的提取量最大,分别为322.5 mg·kg~(-1)和193.58 mg·kg~(-1),提取率达70.02%和42.03%,Zn、Pb次之,Cu最低;随着苹果酸、甲酸浓度的升高,土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb的提取量增加,苹果酸对土壤中重金属的提取能力大于甲酸;拟合模型对于两种低分子量有机酸与其提取的土壤中部分重金属含量之间的关系,具有较好的拟合性,其决定系数R~2在0.8293～0.9990之间,都具有显著性(p0.05),该模型可以定量表征低分子量有机酸对土壤重金属的提取能力,此研究结果为土壤中重金属的固定化和增强植物修复受重金属污染的土壤提供了理论支持.     

CS-EGDE/Fe3O4凝胶微球对水中重金属离子的吸附性能及机理研究

以壳聚糖为代表的天然生物质自身含有大量活性基团能选择性吸附重金属离子,为重金属废水的高效经济处理提供了可能.本实验以壳聚糖为基材,采用原位共沉淀法和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联法共同作用制得CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球吸附剂,通过电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、饱和磁强分析(VSM)对样品进行了充分表征.通过静态吸附批实验及模拟固定床动态吸附实验,较系统的考察了凝胶微球在不同初始pH、接触时间和初始浓度下对多元重金属Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附性能.结果表明:①CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球内部孔隙发达,具有良好的超顺磁性;②吸附剂能够快速与重金属离子发生螯合反应,主要作用基团为-NH_3和-OH,且对重金属离子吸附符合准二级动力学,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,为单层化学吸附;③在多元吸附体系中发生拮抗作用,重金属竞争吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),主要是3种离子共价指数的差异导致了这一结果;④固定床在多元重金属模拟废水处理中表现出良好的去除效能,对Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的饱和吸附时间分别为13、8、2 h.研究显示, CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球对水中重金属离子具有良好的吸附性能,有望为重金属废水处理提供一种新的研究思路和技术路线.     

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.     

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.