EuroBionet: a pan-European biomonitoring network for urban air quality assessment

EuroBionet, the 'European Network for the Assessment of Air Quality by the Use of Bioindicator Plants', is an EU-funded cooperative project currently consisting of public authorities and scientific institutes from 12 cities in 8 countries. In 2000, the bioindicator plants tobacco (Nicotiana tabacum Bel W3), poplar (Populus nigra 'Brandaris'), spiderwort (Tradescantia sp. clone 4430), Italian rye grass (Lolium multiflorum italicum) and curly kale (Brassica oleracea acephala) were exposed to ambient air at 90 monitoring sites according to standardised methods. Visible injuries and growth parameters were assessed and the accumulation of toxic substances in leaves determined. The exposure of tobacco resulted in a gradient with low levels of ozone-induced foliar injury in N and NW Europe, and medium to high values in the southern and central regions. The results of heavy metal and sulphur analyses in rye grass samples generally showed low to very low sulphur and low to medium heavy metal concentrations in leaves. In some cities, however, local hot spots of heavy metal contamination were detected. Analyses of the PAH contents in curly kale leaves gave low to medium values, with locally elevated levels at traffic-exposed sites.     

Euglena gracilis as a model for the study of Cu and Zn toxicity and accumulation in eukaryotic cells

We have observed the effect of copper and zinc on the biology of Euglena gracilis. The cells displayed different sensitivities to these metals, as the apparent LC₅₀ for Cu²⁺ was 0.22 mM, and for Zn²⁺ it was 0.88 mM. While Zn²⁺ was able to increase cell proliferation even at 0.1 mM, the minimal CuCl₂ concentration tested (0.02 mM) was sufficient to impair cell division. Higher concentrations of these metals not only inhibited cell division in a concentration-dependent manner, but also interfered with the metabolism of E. gracilis. A higher accumulation of proteins and lipids per cell was observed at the DI₅₀ concentration for metal-treated cells. These results suggest that the test concentration of both metals leads to a failure in completing cell division. Ultrastructural analysis indicated a chloroplast disorganization in copper-treated cells, as well as the presence of electron dense granules with different shapes and sizes inside vacuoles. Microanalysis of these granules indicated an accumulation of copper, thus suggesting a detoxification role played by the vacuoles. These results indicate that E. gracilis is an efficient biological model for the study of metal poisoning in eukaryotic cells. They also indicate that copper and zinc (copper being more poisonous) had an overall toxic effect on E. gracilis and that part of the effect can be ascribed to defects in the structure of chloroplast membranes.     

城市污水污泥固结体重金属浸出毒性及路用性能研究

城市污水污泥的重金属离子Pb、Zn超过国家固体废弃物排放最高允许值,属于危险废物。污水污泥的最佳出路是无害化处理,资源化利用,产业化发展。研究了以上海市污水污泥为原料,加入一定比例的固化剂和矿物掺合料使之固结,经养护满足路用强度性能,测试其固结体重金属离子浸出质量浓度亦满足国家固体废弃物排放标准,即污泥中的重金属离子得到有效的束缚和稳定固化,既解决了环境问题,又为污泥产业化发展开辟了新的途径。     

调理剂-植物栽培协同降低矿区农田土壤中重金属有效态含量

定量评估重金属有效态含量是明确农田土壤修复过程中重金属生态环境风险的重要步骤。针对硫化物矿区重金属污染土壤开展添加蚕沙-铁粉及蚕沙-伊蒙土-铁粉调理剂条件下油葵、孔雀草、香茅草和桑树4种经济作物的盆栽试验,并测定经济作物与调理剂共同作用下土壤中pH、有机质及镉砷铅锌铜有效态的含量。结果显示作物栽培与调理剂共同作用下,土壤pH值在两季中均有增加,土壤有机质在第一季中增加。第一季种植4种经济作物添加蚕沙-铁粉可显著降低土壤中多种重金属有效态含量,各重金属的最高钝化效率分别为Cd 30.3%、As 49.5%、Pb33.6%、Zn 52.1%、Cu 45.7%,优于蚕沙-伊蒙土-铁粉的调理效果。第二季种植时调理剂的钝化效率普遍降低。两季综合来看,蚕沙-铁粉联合香茅草时有效态镉、砷、铅、锌、铜的降低幅度最大。因此,添加蚕沙-铁粉调理剂的四种作物单季种植时能同时降低镉、砷、铅、锌、铜有效态的含量,香茅草两季种植时能同时降低以上5种重金属有效态含量,具有潜在应用价值。     

涉重危废概念的提出及其资源化利用

危险废物作为具有较高危害特性的固体废物,近年来受到国内外学术界、政府管理部门和公众的极大关注。危险废物的产生和排放呈现量大、面广、源多、物杂的特点,因此,科学分级分类既是其精细管理、精确监控、精准处置的现实需求,也是环境科学与工程领域危险废物和固体废物学科体系构建和健康发展的必然要求。危险废物中有一重要类别,其共有的危险特性源于重金属的毒性。重金属的不可降解性决定了该类危险废物的环境风险和环境危害具有持久性;重金属的不可再生性又决定了该类危险废物的资源属性具有稀缺性。为此,探讨并定义了以重金属毒性为危险特性的这一重要而独特的危险废物细分领域,明确了其内涵和外延;提出了金属五分法及该类别危险废物资源化利用的实现路径;分析了不同重金属提取工艺的适用性,并论述了该类别危险废物资源化利用的核心要务和技术原理。     

Fenton氧化联合人工湿地处理污泥中的重金属

针对单独应用Fenton氧化技术处理污泥的不足以及人工湿地在处理污水污泥方面的优势,以污水处理厂污泥浓缩池中含重金属污泥为对象,研究其依次经过Fenton氧化和人工湿地处理后重金属的去除效果及形态变化,以及污泥pH、TN和TP的变化情况。结果表明,Fenton氧化提高了污泥重金属的生物有效性,并促进了人工湿地对重金属的去除。Fenton氧化污泥经人工湿地处理后,Cu、Zn、Ni和Mn的去除率分别为67.2%、79.7%、37.0%和17.0%,与对照相比重金属的平均去除率提高了27.5%。经人工湿地处理后Fenton氧化污泥和原污泥重金属的生物有效性均降低。Fenton氧化污泥pH为4.4～4.6,经人工湿地处理后为6.2～7.1。人工湿地对Fenton氧化污泥和原污泥中TN的影响较小,而对TP表现出较高的去除率,2系统TP的去除率分别为51.1%和45.5%。     

3种植物水浸提液对工业园区污水处理厂污泥中重金属的淋洗效果

为探讨植物材料淋洗去除工业园区污水污泥中重金属的可行性,选用马桑（Coriaria nepalensis）、枳椇子（Hovenia acerba）和乌药（Lindera aggregata）的水浸提液作为淋洗剂,采用振荡淋洗实验研究了不同淋洗剂浓度和pH、淋洗时间和温度对其去除供试污泥中重金属的影响,并确定淋洗的最佳参数。结果表明,当3种淋洗剂浓度从20 g·L-1上升到80 g·L-1或淋洗温度从15 ℃增至55 ℃时,重金属去除率均呈先升高后稳定的趋势。同时,淋洗效果还受淋洗剂pH和淋洗时间的影响。基于淋洗效果、技术应用和经济成本,枳椇子、乌药和马桑水浸提液淋洗的最佳参数分别为pH 7、80 g·L-1、25 ℃、180 min,pH 4、100 g·L-1、25 ℃、180 min和pH 4、80 g·L-1、25 ℃、180 min,此时各淋洗剂重金属去除率总体表现为Cd>Cu>Pb>Ni。其中枳椇子和乌药对Cd去除率较高,分别为73.12%和82.60%,但Ni去除率仅为23.34%和19.42%;与前2种植物材料相比,马桑对Pb（36.40%）和Ni（27.88%）的去除率高,但对Cd（30.11%）和Cu（30.38%）的去除率相对较低。淋洗后污泥中Cu和Pb含量均可达农用污泥A级标准（CJ/T 309-2009）,乌药淋洗后Cd及马桑淋洗后Ni含量可达到A级标准,其他淋洗剂情况下Cd和Ni含量可达到B级标准。此外,植物水浸提液淋洗污泥还能有效保留甚至增加其养分,降低可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态重金属含量。研究表明,马桑、枳椇子和乌药在淋洗去除污泥中重金属和实现污泥土地应用上有一定潜力。     

超积累植物与煤在混烧过程中重金属的迁移特性

通过在管式炉中进行了煤与超积累植物——伴矿景天的混烧实验,主要研究了不同燃烧温度、不同氮氧比气氛以及煤与伴矿景天的不同混合质量比对混烧过程中重金属(Cd、Zn与Pb)迁移情况的影响,并应用XRD技术分析灰渣中重金属的存在形式。实验分析表明:升高温度能在不同程度上增强Cd、Zn与Pb的挥发,提高其在飞灰中的含量;与单独燃烧伴矿景天相比,煤与伴矿景天混烧更有利于Cd和Zn保留在底渣中,但不利于Pb保留在底渣中;对于不同氮氧比气氛而言,Zn和Cd在底渣中的含量随着气氛中氧气含量的提高而升高,而气氛对Pb的影响是随着氧气含量的增加,Pb在底渣的含量是先增加后减少;当煤在混烧中的比例较高时,Cd更多向飞灰迁移,Pb和Zn则更多地残留于底渣。     

河流重金属污染底泥的稳定化实验研究

以实现河道疏浚底泥中富含的重金属Cu、Zn、Ni的稳定化为目标,选用EDTA、DTCR、Na2S、Na2S2O3、膨润土、水泥及自主研发的特殊胶凝材料作为稳定剂,对底泥中的重金属进行固化稳定,通过分析稳定后重金属浸出液浓度及赋存形态变化,探讨各药剂稳定效果,并寻求稳定剂的最佳投加量.研究表明,7种稳定剂对3种重金属的综合稳定化效果由好到差依次为:水泥> 胶凝材料> 膨润土> DTCR> 硫化钠> 硫代硫酸钠> EDTA;对Cu、Zn、Ni单种重金属而言,稳定效果最好的药剂分别为膨润土、胶凝材料及DTCR,而EDTA则使重金属浸出液浓度升高.除EDTA外,其他药剂对重金属Cu和Zn的稳定效果要明显优于Ni.根据稳定后重金属赋存形态变化结果,EDTA可使重金属可交换态比例升高,而膨润土对重金属4种形态分布基本无影响,其他药剂使重金属可交换态比例降低.