监测水体重金属污染的分子生物标志物研究进展

水体重金属污染具有持久性、高度危害性和难治理性,如何快速、准确监测并对其进行科学评价,成为当今环境科学关心的热点问题。大量研究表明,水生生物体内某些生理指标的变化可以反映水体重金属的污染程度。综述了乙酰胆碱酯酶、抗氧化防御系统、腺苷三磷酸、DNA损伤以及金属硫蛋白等几种分子水平上的生物标志物监测重金属污染的原理、国内外研究进展以及应用现状。认为分子生物标志物具有特异性、敏感性等优势,可以较快指示水体重金属污染对生物体的影响,在实际应用中需注意各种干扰因素。在进行野外研究时,要注重混合重金属与多途径暴露下,分子生物标志物的变化规律。生物体之间差异性会导致标志物在同样暴露条件下产生不同的变化规律,需要加强＂离体＂标志物和＂标准化＂标志物的研究,确保监测结果的可靠性和可重复性。生物标志物较为敏感,容易受到外界环境及体内生理因素影响,可考虑综合运用多种生物标志物指示重金属污染。目前,有关重金属对水生生物毒性效应的研究较多,但重金属对生物体的致毒机理方面研究并不深入,这将是今后研究的重点问题之一。     

中国大气颗粒物中金属元素环境地球化学行为研究

大气颗粒物金属污染已成为目前大气污染的研究热点之一。文章梳理、分析归纳了中国近年来大气颗粒中金属元素的环境地球化学方面的研究。目前研究较多的是Fe、Ca、Mg、Si等地壳元素和Cu、Pb、Cd、Zn、Hg等污染元素;大气颗粒物中对人体有害的Cu、Pb、Cd、As、Zn等污染较严重,而Cr、Mn、Co、Ni等污染较轻。大气颗粒物中金属含量随时间分布变化显著,总体上呈现冬季〉秋季〉春季〉夏季的特点,空间分布上一般北方燃煤城市大于南方一般城市;城市内部一般工业区〉交通区〉居民区〉郊区;金属元素在细粒径颗粒（〈2μm）中高,粗颗粒（〉2μm）中低,尤其以污染元素明显。污染元素与地壳元素的垂直分布规律差异较大。大气颗粒物中金属元素的富集程度与元素种类、区域类型、季节变化、粒径大小等有关。最后,提出应加强大气颗粒物中金属元素空间分布差异、时间分布的尺度及差异性研究;同时加强超细颗粒物的研究,以便建立大气颗粒物金属元素与人类健康关系的风险模型。     

利用废弃物煅烧水泥时重金属Pb、Cd的逸放污染

利用废弃物作为代替原料煅烧水泥已广泛应用于水泥生产,但其带来的环境污染问题不容忽视。以利用废弃物生产水泥的厂家为研究对象,采用原子吸收分光光度法检测所采集样品中重金属Pb、Cd的含量,对水泥生产过程中重金属Pb、Cd的逸放及其对周围土壤的污染进行研究。研究结果表明：利用废弃物煅烧水泥的过程中,重金属Pb、Cd的逸放率很高,其中立窑的Pb、Cd逸放率高达84％～90％。湿法回转窑的Pb、Cd逸放率达到63％～74％;在水泥厂上下风向500m、1000m和2000m处采集土壤样品,工厂周围的土壤均已受到不同程度的重金属污染,位于工厂下风向的土壤受到的污染更为严重,距离工厂500m处土壤中重金属Pb、Cd的含量均超过了国家标准的最大限量;对几家工厂员工的头发进行随机取样,头发样品中Pb含量均超过正常限量：     

镉对花生苗期的毒害效应及其品种间差异

重金属在籽粒中的积累与植物对镉的生物学耐性和吸收特性有一定的内在联系。本研究通过比较不同花生（Arachis hypogaea L.）品种对镉胁迫的生物学耐性,旨在为进一步揭示花生籽粒镉积累的种内差异形成机制提供实验参数。在人工气候箱控制环境下的含镉的营养液砂培试验中,花生苗期对镉胁迫的反应具有显著的品种间遗传差异。基于植株生物量变化,可将花生的镉胁迫反应分为3种类型,即镉钝感型,品种有平度01、花育23和莱农13;敏感型,品种有中花4号、花育20、丰花3号、莱农29、豫花15和祁阳小籽;普通型,品种有湘农3010-w、湘农312、湘农55、丰花2号和湘农小果w2-7等。钝感型品种在5个加Cd水平下的茎叶干物量比对照平均降低22.8%,全株生物量平均降低11.7%;敏感型品种茎叶干物量平均降低38.0%,全株生物量降低29.2%;普通型品种茎叶干物量平均降低33.2%,全株生物量降低25.1%。随着Cd质量浓度提高和暴露时间延长,花生叶片的叶绿素质量分数显著降低,叶片和根系丙二醛质量分数及细胞膜透性显著提高,与钝感型品种相比,敏感型品种的上述生理指标变化速率较高,而且随着镉暴露时间延长,两者之间的差异性持续扩大。     

南运河重金属污染状况及生态风险评价

采集南运河的水样和沉积物样品,对其重金属污染状况和生态风险进行了分析评价。利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对水、沉积物中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)和镉(Cd)浓度进行分析。结果显示南运河水样中这5种重金属浓度均低于地表水环境质量标准I类水质标准,虽然运河上游沉积物中As和Cd浓度较高,但沉积物中重金属浓度总体上均处于较低水平。地累积指数法计算显示:As和Cd在部分河段达到重度和中度污染水平,Cu、Cr、Pb均处于无污染水平。各种重金属的潜在生态风险指数(Eir)从大到小的顺序为:CdAsCuPbCr,与地累积指数法结果相似。南运河总的潜在生态风险指数(RI)均值为128.85,潜在生态风险程度为"中",沉积物中Cd和As是南运河需要优先控制的重金属污染物。     

广州市秋季PM2.5中重金属的污染水平与化学形态分析

采用消解法和连续提取法分析了广州市秋季PM_2.5样品中10种重金属元素的总量和化学形态,对广州市PM_2.5中重金属的污染水平和生物有效性进行了评价.结果表明,广州市PM_2.5和重金属污染非常严重,其中PM_2.5日浓度高达0.083 3～0.190 0 mg·m^-3,为1997年美国EPA相应标准的1.3～2.9倍.PM_2.5中Cd、Pb、Zn、Cu和Mo的富集因子K>10,是典型的污染元素;而Ni、Mn、Co和Fe的K值为1～10,除部分来自人为活动外,主要还是自然作用来源.化学形态分析结果显示,超过80％的Al和Fe分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态,而大部分Zn、Pb、Cd 和Cu分布在可溶态、可交换态、碳酸盐态、可氧化态和可还原态.生物有效性系数(K)分析结果说明,PM_2.5中重金属的生物有效性相对强弱顺序为：Cd>Zn>Pb>Cu>Mn>Mo>Co>Ni>Fe>Al.其中Cd、Zn和Pb的K>0.8,为生物可利用性元素;Cu、Mn、Mo、Co和Ni的K值在0.5左右,为潜在生物可利用性元素;Fe和Al的K<0.2,为生物不可利用性元素.     

钙钛矿LaMnO3负载贵金属在催化氧化碳烟中的作用

采用共沉淀法制备钙钛矿LaMnO₃,并用浸渍法在LaMnO₃上负载不同的贵金属得到系列催化剂.利用程序升温氧化反应对催化剂催化氧化碳烟的性能进行了测试.程序升温还原(H₂-TPR)、BET、XRD、SEM和FT-IR等表征手段对催化剂进行了表征.结果表明,当Pd的负载量在0.5%时,催化剂Pd/LaMnO₃的催化性能最好,和单独的LaMnO₃相比,最高燃烧速率温度降低了40℃.当负载量较小和较多时,碳烟起燃温度反而会比LaMnO₃高.在5种贵金属负载的催化剂中,其中Pd催化性能最好,依次为Au、Ru、Pt和 Rh.TPR测试表明贵金属的负载有助于钙钛矿中Mn⁴⁺的还原,对高温时Mn³⁺的还原作用不大.XRD衍射角向低角度出现了少许偏移,显示负载在表面的贵金属部分进入钙钛矿LaMnO₃的晶格结构中,使其晶粒增大;BET和SEM结果表明催化剂在反应后出现了轻微团聚现象.IR图谱显示反应前后,主要特征红外吸收带没有明显变化, 表明催化剂具有较好的结构稳定性.适量的贵金属在钙钛矿LaMnO₃上负载,能够有效地提高催化燃烧碳烟的活性.     

路域土壤重金属含量空间变异的影响因子

以纵向岭谷区景洪-思茅段公路沿线为研究区,通过公路不同地点样线布设,对不同土地类型、地形和公路距离下的98个样点进行了野外植被和环境因子调查及土壤采样,在土壤表层0～20cm重金属全量分析的基础上对影响其分布的环境因子做了相关分析,得出研究区路域土壤重金属污染的空间分异特征及其主要的影响因子.研究结果表明,公路沿线不同土地利用类型下土壤重金属元素的含量存在较大的差异,但不同类型下含量的变化趋势较为一致,草地重金属污染最为严重,而次生林,原始林重金属含量较低;土壤养分也受土地利用类型影响,但相关分析表明,除了pH值、总钾、总磷和重金属关系较为密切外,研究区其它土壤养分和重金属之间的含量相关不显著.重金属元素含量之间相关性显著,表明该段道路重金属污染具有同源性,即来自道路.距公路的距离对重金属含量影响较大,农田土壤重金属含量随距离公路增加逐渐降低,而自然土壤中,变化趋势呈波动趋势.进一步对自然土壤中重金属的影响因子做了分析,结果表明,地形影响重金属的含量垂直分异,而典范对应分析也显示研究区距离、地形、土地覆被和土壤特性共同作用于土壤污染的空间变异.影响程度为距离＞土地覆被＞地形＞土壤.     

利用QSAR模型探讨分类条件下金属离子性质与酵母吸附容量之间的关系

在金属离子分类基础上(按金属离子的软硬性质),以啤酒工业废酵母对10种金属离子(Pb2 ,Ag ,Cr3 ,Cu2 ,Zn2 ,Cd2 ,Co2 ,Sr2 ,Ni2 、or Cs )的Langmuir理论饱和吸附容量qmax为QSAR(Quantitative Structure Activity Relationships)模型的活性参数,以金属离子的22种物理化学性质作为QSAR模型的结构参数,利用QSAR方法建立了分类条件下离子性质与酵母生物吸附容量之间的定量关系.金属的离子性质与吸附容量之间的线性回归分析结果表明,对金属离子进行适当分类可以改善拟合效果对于含有软离子的金属离子,共价指数X2mr是22种变量中预测效果最好的离子性质.离子的X2mr数值越大,离子与细胞的共价结合程度越高,吸附量越大.对于不含软离子的金属离子,极化力Z2/r、第一水解常数|log KOH|和电离势IP是qmax预测中最有价值的3个离子结构参数.(似)极化力的多种表征形式Z/r,Z/r2,Z/AR2,Z/AR也可以用于预测qmax.但考虑了金属离子的价层电子数、离子有效电荷和离子半径的极化力参数Z*2/r,却难以解释酵母吸附金属离子的亲和力顺序.该研究为预测金属离子的生物吸附容量、研究重金属离子-微生物的相互作用提供了新的思路和方法     

从垃圾焚烧飞灰中回收金属研究进展

焚烧处理已成为我国大城市生活垃圾处理的主要方式之一,焚烧飞灰属于危险废物,其处理处置与利用已成为焚烧厂面临的主要问题。飞灰中含有大量的金属,如将其回收利用不仅可以缓解我国金属资源短缺的问题,而且可使飞灰由危险废物转化为惰性固体废物而加以利用。介绍从飞灰中回收金属国内外研究现状并分析了现有工艺存在的问题,建议采用水洗预处理结合酸碱两步浸取,辅之以溶剂选择萃取的方法从一次飞灰中选择性回收Pb、Cu和Zn。