发达国家金属环境风险评估方法研究

金属进入环境后可能会对人体和生态环境造成潜在危害。目前发达国家金属环境风险评估体系已较为完善,而我国尚处于起步阶段。为了科学开展金属环境风险评估,以发达国家金属环境风险评估方法为研究对象,对美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)、国际矿业与金属委员会(International Council on Mining and Metals,ICMM)等发达国家或国际组织发布的金属风险评估指南、导则中涉及的研究范围、关键评估要素等方面进行总结和分析。研究发现金属环境风险评估基于危害及效应评估、暴露评估及风险表征3个步骤,但由于在属性等方面的特殊性,在开展金属风险评估时需要考虑自然本底属性、营养属性、金属形态、金属混合物及其相互作用以及地域环境的差异性等要素,本文就上述要素提出了讨论与展望,以期为我国金属环境风险评估指南的建立提供参考。     

畜禽粪肥施用对耕地土壤金属元素影响的Meta分析

基于Meta分析,研究畜禽粪肥类型、耕作方式和施肥量对土壤中Cu、Zn、Cd和As含量的影响。结果表明：畜禽粪肥(鸡粪、猪粪和牛粪)施用会显著提高耕地土壤中Cu、Zn、Cd和As含量,其平均含量的增幅分别可达18.14%、16.44%、16.61%和14.81%;与施用鸡粪和牛粪相比,施用猪粪土壤Cu含量增加显著,且其Zn和As含量的增幅也最高;高粪肥施用量(≥60 t/hm²)下土壤Cu、Zn和Cd含量的增幅均达35%以上,而低粪肥施用量(≤30 t/hm²)下其含量的增幅均低于20%;旱地和水旱轮作2种耕作方式下施用粪肥土壤中金属元素含量显著增加,而水田耕作方式下其含量无显著变化。     

我国不同类型稀土矿区环境卫生学调查──矿区农民自然生活环境和头发中稀土水平

对我国有代表性的３种类型稀土矿区内农民自然生活环境（耕地土壤、饮用井水、天然植物和植物性食物）和头发中稀土含量进行了卫生学调查研究,初步了解了其稀土暴露、吸收和蓄积水平。结果表明：稀土矿区内,除耕地土壤中稀土含量（６８０—１２００ｍｇ／ｋｇ）明显高于对照地区、某些天然植物有富积稀土（１６．８—５７．２μｇ／ｇ）的能力外,浅井水（２．６—２１．０μｇ／Ｌ）、粮食＜（０．０５—３．１５μｇ／ｇ）和蔬菜（０．０６—１．８２μｇ／ｇ）中稀土含量仅是稍高于对照地区趋势;矿区农民平均每人每日稀土经日摄入量估计值〔（４９８．３—１７０８．１μｇ／（ｄ·人）］与相应对照点基本一致;仅江西轻稀土矿观察点［（６５９．４μｇ／（ｄ·人）］稍高于对照点［４９８．３μｇ／（ｄ·人）］。江西２矿区内农民发中稀土含量（０．５３—１５．０２μｇ／ｇ）均显著高于本地区对照点以及山东稀土矿区内农民发稀土水平（＜０．２０—１．１２μｇ／ｇ,Ｐ＜０．０５）,并接近或超过山东稀土矿矿工水平（０．４３—８．７６μｇ／ｇ,Ｐ＜０．０５）,但其平均每人每日稀土经日摄入量明显低于山东矿区农民摄入水平［１７０８．ｌμｇ／（ｄ·人）］。江西离子吸附型稀土矿区内     

河南省典型城市PM2.5无机元素污染特征及来源分析

分析2012年采暖季和非采暖季郑州市、洛阳市和平顶山市大气细颗粒物(PM_(2.5))样品中22种无机元素含量和污染特征,采用富集因子法、因子分析法研究当地PM_(2.5)中无机元素来源。结果表明:3个城市PM_(2.5)中无机元素总量在采暖季均高于非采暖季,不同季节占PM_(2.5)质量浓度的比例为1.7%~3.6%。Al、Na、Ca等地壳元素在PM_(2.5)中占比与PM_(2.5)浓度呈负相关关系,而Zn、Pb、Cu等人为源元素的占比随PM_(2.5)浓度增加无明显下降趋势。3个城市PM_(2.5)中Se、Cd、Br的富集因子高于1 000,Pb、Zn、Cu的富集因子为100~1 000,Co、Sc、Cr、Ni、As、Mn、Ba的富集因子为10~100,说明这些元素主要来源于人为源。13种人为源元素质量浓度在22种元素中占比为18.9%~26.3%,K、Fe、Ca、Al等4种元素占比为67.9%~76.1%。因子分析结果表明:3个城市无机元素来源组成有很大相似性,主要来源于燃煤、机动车、扬尘和建筑尘等,但Ni、Co、Sr、Ba还有来自其他排放源的贡献。     

重庆东南部岩溶水金属元素空间分布、源解析及健康风险评价

分散式岩溶水是重庆部分区县的重要供水水源,甚至是唯一供水水源,了解岩溶水金属元素分布特征及其暴露的健康风险尤为必要.以重庆东南部分散式岩溶水为主要研究对象,测定42组岩溶泉水样品中的Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni、Mn、As和Hg金属元素浓度,利用普通克里金插值方法绘图揭示了高检出率金属元素的空间分布情况,应用多元统计方法与健康风险模型分析金属元素空间分布特征、来源及其暴露的健康风险.结果表明,重庆东南地区分散岩溶水水质整体较好,金属元素在岩溶水中赋存的空间尺度变异性较强,特别是Ni和As; Cu、Pb、As、Zn和Cr元素来源主要受到区域地质背景的影响,Al和Mn元素主要受到人类工农矿业生产活动的影响,Ni元素受到自然背景与人类活动的双重影响; 通过饮用途径暴露的总健康风险高于皮肤渗入途径,是人体主要的暴露途径,儿童通过饮用途径暴露的总健康风险高于成人,而通过皮肤渗入途径暴露的总健康风险成人高于儿童,值得注意的是,Cr元素是引起健康总风险的决定元素.从饮水安全的角度考虑,当地居民在饮用分散式岩溶地下水时需对水质给予一定的关注,以期降低人群健康风险.     

稀土-重金属共污染土壤中真菌群落结构特征及主导影响因素

稀土元素已被列为新兴污染物,稀土元素经常与重金属在土壤中富集,造成生态危机.稀土污染的生态效应已逐渐受到关注,但忽视了稀土与重金属共存的协同效应.了解稀土和重金属共污染土壤中真菌群落结构及主导影响因素,有助于制定土壤修复策略,以减少或补救人类生产活动对环境的影响.目前,长期稀土和重金属污染对土壤真菌群落的影响尚不清楚.以包头稀土尾矿坝为研究区域,利用ITS1基因扩增子Illumina高通量测序分析稀土和重金属共污染土壤中真菌群落多样性和结构特征.结果表明,在共污染环境中,土壤环境变量的异质性决定了真菌群落在小范围内的分布,构成独特的生态位.污染土壤的真菌群落丰富度和多样性显著低于未污染土壤,且真菌群落组成差异明显.随机森林分析结果表明,TN是影响真菌群落丰富度和多样性的最主要因素,其次是稀土元素、重金属Zn和AK.CCA分析结果表明,重金属Zn是影响真菌群落结构的最关键因素.VPA分析结果显示,所检测环境变量能够解释土壤真菌群落变化93.3%的差异,土壤理化性质与污染因子（稀土和重金属）的综合效应解释了总差异的58.5%,二者单独解释的贡献度分别为13.5%和21%,污染因子的贡献度稍高于土壤理化性质;稀土和重金属的协同效应对总差异的贡献度为40.1%,各自的单独作用分别为21.8%和17.9%.因此,共污染环境中真菌群落结构和组成受土壤理化性质、稀土和重金属的共同调控,稀土和重金属的协同效应大于各自的单独作用,研究结果表明需要进一步加强土壤环境中稀土元素和重金属共污染的风险管控.     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定地下水中稀土元素

采用高分辨电感耦合等离子体质谱法测定地下水中14种稀土元素,并选择Rh作内标,可消除测定中的质谱干扰和非质谱干扰,使方法在0μg/L~100μg/L范围内线性良好。方法检出限为0.002μg/L~0.005μg/L,实际水样的加标回收率为80.0%~117%,RSD为2.1%~3.8%。     

The role of glomalin, a protein produced by arbuscular mycorrhizal fungi, in sequestering potentially toxic elements

Naturally occurring soil organic compounds stabilize potentially toxic elements (PTEs) such as Cu, Cd, Pb, and Mn. The hypothesis of this work was that an insoluble glycoprotein, glomalin, produced in copious amounts on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) sequesters PTEs. Glomalin can be extracted from laboratory cultures of AMF and from soils. Three different experiments were conducted. Experiment 1 showed that glomalin extracted from two polluted soils contained 1.6-4.3 mg Cu, 0.02-0.08 mg Cd, and 0.62-1.12 mg Pb/g glomalin. Experiment 2 showed that glomalin from hyphae of an isolate of Gigaspora rosea sequestered up to 28 mg Cu/g in vitro. Experiment 3 tested in vivo differences in Cu sequestration by Cu-tolerant and non-tolerant isolates of Glomus mosseae colonizing sorghum. Plants were fed with nutrient solution containing 0.5, 10 or 20 microM of Cu. Although no differences between isolates were detected, mean values for the 20 microM Cu level were 1.6, 0.4, and 0.3 mg Cu/g for glomalin extracted from hyphae, from sand after removal of hyphae and from hyphae attached to roots, respectively. Glomalin should be considered for biostabilization leading to remediation of polluted soils.     

北京城区冬季降尘微量元素分布特征及来源分析

降尘含量是评价大气污染程度的指标之一.降尘中的微量元素尤其是重金属,其质量分数超标会引发生态环境风险及人体健康风险.为了研究北京城区冬季大气降尘中微量元素分布特征以及其中的重金属污染状况及其来源,于2013年11月至2014年3月收集了北京城区及周边大气降尘样品49份.用Elan DRC II型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试了样品中40种微量元素的质量分数,结果表明,一半以上的微量元素在降尘中的质量分数不足10 mg·kg-1,约四分之一的微量元素其质量分数在10~100 mg·kg-1之间,Pb、Zr、Cr、Cu、Zn、Sr、Ba等7种元素的质量分数超过100 mg·kg-1.北京城区冬季降尘中Pb、Cu、Zn、Bi、Cd和Mo的含量分别是同期地表土壤中相应元素含量的4.18、4.66、5.35、6.31、6.62和8.62倍,均超出土壤背景值的300%以上,人为活动对北京城区降尘微量重金属含量的贡献较大.通过Pearson相关分析、Kendall相关分析以及主成分分析对大气降尘以及其中的Cd、Mo、Nb、Ga、Co、Y、Nd、Li、La、Ni、Rb、V、Ce、Pb、Zr、Cr、Cu、Zn、Sr、Ba等20种主要微量元素的来源进行了探讨.研究发现,北京城区冬季降尘的来源主要由地壳来源(包括道路扬尘、建筑粉尘和远程传输的尘埃)和化石燃料燃烧(汽车尾气排放、煤炭燃烧、生物质燃烧和工业过程)构成.