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.     

广东大宝山多金属污染排土场耐性植物与改良剂稳定修复研究

通过在广东大宝山多金属污染排土场种植重金属耐性作物红麻、苎麻,辅以石灰+有机肥、石灰+生物炭的土壤改良,研究不同植物稳定修复模式下植物的生长状况、土壤pH与重金属含量、径流液产生与理化性质的变化情况.结果表明:改良剂处理有效促进红麻、苎麻生长,提高株高、根长和生物量,有助于排土场土壤的植被恢复.石灰与有机肥、生物炭的施加可以改善土壤酸性环境,将土壤pH由酸性显著提高至中性,降低土壤重金属生物有效性,且生物炭的作用更显著;随着红麻、苎麻稳定修复时间的增加,土壤重金属有效态含量呈一定程度下降趋势.植物的定植和土壤改良还可以减少地表径流的产生;提高径流液pH,但pH会随着修复时间的增加而下降;径流液中溶解态和悬浮态重金属含量均在植物稳定修复过程中得到降低,土壤中重金属污染物的扩散迁移得到有效控制.     

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.     

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.