武汉东湖沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)的深度分布及其影响因素

沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)是硫化物的生成、氧化和扩散等综合作用的反映,有机物的供给、硫酸盐的还原等因素都能影响其分布特征. 本文对武汉东湖三个污染程度不同站点的AVS深度分布特征进行了研究,结果表明,AVS含量在一定深度沉积物中具有最大值,东湖沉积物中AVS的深度分布具有两种不同的模式,I站和II站AVS浓度峰在5cm左右的表层沉积物中,且AVS还原层深度较狭窄,而III站AVS浓度峰处于10-20cm深度范围,沉积物中有机质负荷的差异是导致这种分布特征的重要原因. 沉积物中有机质含量对AVS的深度分布具有重要影响,高有机质负荷导致AVS浓度峰向表层迁移,且AVS还原层分布于较狭窄的深度范围. 对方涛等对流-扩散模型的应用表明,该模型在高有机质负荷沉积物中(I、II站)AVS深度分布的应用较为理想,然而低有机质负荷沉积物中(III站)不能准确反映AVS的深度分布特征,说明其应用范围具有一定的局限性.

水体沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)研究进展

水体沉积物中酸可挥发性硫化物 (AVS)是总硫含量中活性最高的部分 ,是沉积物中有毒重金属的重要结合形态 ,它的含量在很大程度上影响着沉积物重金属的生物有效性 ,从而作为沉积物中有毒重金属环境污染评价的一个重要指标 ;就十多年来水体沉积物中酸可挥发性硫化物 (AVS)的研究进行了综述。概述了 AVS的测定方法及其影响因素 ;探讨了水体沉积物中 AVS含量时空变化的规律 ;同时就目前“同时可提取重金属”(SEM)与 AVS摩尔浓度比值和水体沉积物重金属生物毒性关系的研究进行了概括和分析。

水体沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)研究概述

就水体沉积物中酸可挥发性硫化物 (AVS)的来源、采样和分析技术、AVS对水体环境质量的影响以及 AVS在制定沉积物质量基准中的应用进行了综述 .

太湖梅梁湾沉积物中酸挥发性硫化物垂直变化特征研究

水体沉积物中的酸溶性硫化物 (AVS)极易与二价金属阳离子反应生成难溶金属硫化物 ,从而控制沉积物中二价有毒金属的化学活性和生物有效性 .测定沉积物中的AVS和同步提取金属 (SEM) ,依据SEM AVS的比值可作为判定重金属生物有效性的良好指标 .通过对太湖梅梁湾 2个不同站点沉积物中AVS与SEM随深度分布的研究得出 :①AVS含量随着深度的加深先上升后降低 ,SEM含量随深度的加深呈逐渐降低趋势 ;②SEM AVS只在最表层 (0～ 2cm)大于 1,低于这一层都小于 1.③在表层沉积物 (0～ 2cm)中 ,可能存在重金属生物毒性效应 .但对于单个金属而言 ,Ni、Cu具有产生毒性作用的潜能 ,而Zn、Pb对沉积物中的生物不具有毒性 .

东海近岸沉积物中酸可挥发性硫化物的分布研究

研究了东海近岸沉积物中酸可挥发性硫化物（AVS）的水平分布和垂直分布。由于该区域水深较浅、水的垂直交换带来的氧的补充,表层沉积物中AVS的含量较低,大部分站位低于检出限。而对于AVS的垂直分布,其含量范围为0～5.82μmol/g。不同站位检出AVS的深度不同,这主要是由有机质含量和沉积物的孔隙度控制的,高有机质含量和低孔隙度将有利于AVS的生成。从可检测到AVS的层次以深,AVS含量基本随深度增加,呈现出较稳定的沉积状态。通过与不同沉积环境的AVS的测定结果进行比较发现,不同沉积环境下AVS的含量存在一定差异,研究区域AVS的含量与珠江口附近沉积物相近。

上海市滨岸带沉积物中酸挥发性硫化物垂直分布及空间变化特征

对上海市滨岸带（北起浏河口,南至杭州湾的金丝娘桥）18个柱状沉积物中酸挥发性硫化物（AVS）质量分数及其垂直分布特征进行了研究.结果表明：沉积物中w（AVS）为0.38-317.60 mg/kg,底层沉积物中w（AVS）平均值最高,是表层和中层的2倍左右.各采样点沉积物中底层w（AVS）空间变化差异最大,表层w（AVS）变化较小.人类活动干扰（滨岸带围垦、工业排污和生活排污和畜禽养殖等）显著改变了潮滩原有的自然环境特征〔w（有机碳）、含水率、粒度组成以及氧化还原电位等〕,可能成为控制上海市滨岸带沉积物中w（AVS）空间变化差异的决定性因素.

沉积物中酸可挥发性硫化物的分析方法研究

酸可挥发性硫化物(AVS)是评价沉积物中重金属生物毒性的一个重要参数,但AVS易随氧化还原环境变化,所以对分析测试要求较高。以往AVS的测定方法较为费时费力,无法用于常规监测,或不适用于测定AVS含量偏低的沉积物样品。本研究在现有分析方法的基础上进行了改进,建立了一个扩散法和亚甲基蓝比色法联用的分析方法,使其适用于测定AVS含量偏低的海洋和湖泊沉积物样品。通过对回收率、空白、重复性的实验显示,该方法能够快速、准确的进行大批量样品的测试。应用该方法对渤海湾和莱州湾上百个沉积物样品的分析发现,AVS含量低于0.6μmol/g(DW)的样品量达到75%。因我国近岸海域有机碳含量偏低,AVS的含量也可能偏低,所以该方法对我国近岸海洋沉积物中AVS的分析测试有普适性。该分析方法的建立为我国应用AVS对沉积物中重金属生物毒性的研究提供了便利。

长江河口盐沼湿地酸挥发性硫化物的时空分布特征及影响因素

以长江河口典型潮间带(崇明东滩湿地)不同地貌单元植被根际柱样沉积物(0~33 cm)为研究对象,探讨了长江河口潮间带表层沉积环境中酸挥发性硫化物(AVS)的时空间变化特征及其与环境因子的关系。结果表明,不同植被根际沉积物中AVS含量存在显著季节变化,表现为:互花米草大于海三棱藨草和芦苇。各采样点根际沉积物中AVS含量垂向变化为:高潮滩芦苇,随深度的增加而降低;中潮滩互花米草与海三棱藨草,随深度的增加先增大后减小,且在地面下约20 cm处显著增大。Pearson相关分析表明,沉积物中AVS含量与<16μm的颗粒物、有机碳含量及含水率之间不存在简单的正相关关系。根际沉积物中AVS含量的时空变化可能受潮汐、植被生长等因素的综合影响,其时空变化特征反映了长江河口潮滩复杂多变的氧化还原条件。与芦苇和海三棱藨草相比,入侵物种互花米草对沉积物中硫酸盐异化还原有显著影响,其可能改变了潮滩湿地生态系统原有的氧化-还原生物地球化学循环过程。

珠江口海岸带沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属生物毒效性研究

对珠江口淇澳岛附近2个站(QA-2、QA-5)柱状沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)的垂直分布规律进行了研究。研究表明,AVS在2个站沉积物中的质量摩尔浓度分别为3.44～13.13μmol/g和11.67～15.39μmol/g。QA-2站沉积物中AVS的质量摩尔浓度随深度增加,QA-5站AVS的质量摩尔浓度垂直剖面上没有明显的变化趋势,反映了不同沉积环境对AVS质量摩尔浓度分布特征的影响。2个站的SEM的质量摩尔浓度在沉积物垂直剖面上都随深度增加逐渐减小,这是因为珠江三角洲工业和城市的发展、污染物排放增加导致了重金属在沉积物中的累积。QA-2站表层沉积物(0～5 cm)SEM/AVS>1,表明可能存在重金属的生物毒效应;同时,SEM中Cu和Cd的质量摩尔浓度超过了它们的重金属浓度阈值(TEL),有可能产生重金属毒性作用;QA-2站5 cm以下和QA-5站沉积柱中SEM/AVS<1,不存在重金属的生物毒效性。

大风江口海域沉积物酸可挥发性硫化物、重金属分布及风险评价

为了解广西北部湾典型亚热带主要入海河口区——大风江口海域沉积物重金属生物毒性生态风险现状,以2018年7月在该区域采集的10个采样点表层沉积物为基础,采用冷扩散法提取样本中酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfides,AVS),并同步提取重金属(simultaneously extracted heavy metals,SEM),采用碘量法测定AVS含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定同步浸提的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb等5种重金属元素含量(同步提取的5种重金属含量之和用∑SEM表示),并利用∑SEM AVS比值法和∑SEM-AVS差值法进行沉积物重金属生态风险评价.结果表明:大风江口海域表层沉积物AVS含量范围在0.33~9.30μmol/g之间,平均值为(3.63±2.76)μmol/g,AVS含量呈现由河流向入海河口区域递减的趋势;∑SEM范围在2.12~27.08μmol/g之间,平均值为(7.61±7.32)μmol/g,∑SEM呈由河流向开阔海域先增加后递减的趋势;相比于其他海区,大风江口海域沉积物中AVS含量和∑SEM均较高.大风江口海域沉积物中AVS含量与溶出液pH(7.59~8.89)、沉积物氧化还原电位(E h)(-165~182 mV)均呈显著负相关,表明沉积环境中E h和pH越低,越有利于AVS的生成.大风江口及邻近海域表层沉积物中∑SEM AVS和∑SEM-AVS的变化范围分别为0.62~15.33和-3.49~22.90μmol/g.研究显示,大风江口海域表层沉积物中重金属具有潜在中等或高的毒性生态风险,应加强重金属污染防控.

哈尔滨市城市河道沉积物中酸挥发性硫化物的分布研究

为了深入了解哈尔滨市城市河道沉积物硫污染情况,以哈尔滨三大内河之一——信义沟为例,对其沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)的水平和垂直分布进行研究。结果表明,河道所在地的气温、酸雨沉降量以及河道水体-沉积物的氧化还原状态对表层沉积物中AVS的累积具有十分重要的影响;在垂直分布中,沉积物中AVS随深度增加呈现出不同的变化趋势,表明了信义沟河道各区域沉积物稳定性不同。在这一研究结果的基础上,将信义沟沉积物中AVS含量随深度的变化与有机质含量进行线性回归分析发现,信义沟沉积物中AVS与有机质呈正相关,说明了对于北方城市河道沉积物,有机质含量对AVS同样具有重要影响。

长江口吴淞-浏河滨岸带沉积物AVS和SEM含量的空间分布特征

对长江口吴淞-浏河滨岸带37个站位沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同时可提取态重金属(SEM)含量及其空间分布特征进行了研究。结果表明,SEM在37个站位沉积物中浓度范围为0.20～1.37μmol/g,平均值为0.74μmol/g;AVS的浓度范围为0.20～0.80μmol/g,平均值为0.23μmol/g;沉积物中AVS含量与总有机碳(TOC)和含水率呈显著正相关关系,而SEM分别与TOC和含水率呈显著正相关关系,与沉积物中值粒径呈显著负相关关系。依据SEM/AVS比值评价方法以及美国EPA(SEM-AVS)差值评价方法对沉积物中重金属的生物有效性的判断表明,除了B2站点无显著生物毒性外,吴淞-浏河滨岸带沉积物中重金属对水生生物均处于中等毒性水平。

双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)的生物扰动作用对沉积物中AVS分布的影响

通过室内微宇宙实验系统,进行60 d的扰动试验,研究了双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)的生物扰动对沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)分布的影响。结果显示,60 d后,生物扰动组(放入双齿围沙蚕)和对照组(未放双齿围沙蚕)沉积物的氧化还原电位均高于实验初始值,且生物扰动组沉积物的氧化还原电位显著高于对照组(P<0.05);生物扰动组和对照组沉积物中AVS含量的纵向分布为表层(0~5 cm)<中层(5~15 cm)<深层(15~25 cm),其中深层AVS含量显著高于表层和中层(P<0.05),且生物扰动组各层沉积物中AVS含量均显著低于对照组(P<0.05)。研究表明,双齿围沙蚕的生物扰动增加了沉积物中的氧分布,提高了沉积物的氧化还原电位,从而促进了AVS的氧化,因此沉积物中AVS含量降低。本研究可为沉积物环境质量评价及改善提供参考。

太湖梅梁湾与五里湖沉积物活性硫和重金属分布特征及相关性研究

对太湖梅梁湾和五里湖表层及柱状沉积物中的酸性可挥发性硫化物(AVS)、同步可提取金属(SEM)及重金属总量的分布特征进行研究.分析发现,表层沉积物中的AVS与SEM具有相同的分布特征,其浓度均自河口稳定沉降区至湾(湖)心方向减小.表层沉积物中AVS/SEM<1,说明表层重金属具有潜在的生物有效性.AVS浓度在沉积深度上具有先增加后减小的趋势,且波动幅度较大,而SEM的浓度保持相对稳定.比较SEM与重金属总量得知:Cu和Ni的提取量有自表层至下层逐渐降低的趋势,表明硫结合态的Cu、Ni在逐渐增加;Pb和Zn的提取量与硫态沉积物相比较低,说明太湖AVS对Pb和Zn的控制作用较小.由AVS与活性铁的摩尔比可知,重金属在研究湖区沉积物中变化较强.

太湖沉积物中无机硫的化学特性

选取太湖富营养化相对较严重的梅梁湾北部（ML）与西五里湖（WL）为研究对象，对沉积物及其间隙水中的无机硫形态进行了分析.结果表明，WL和ML间隙水中Fe^2＋的平均含量分别为72.1-162.7μmol/L和63.0-182.7μmol/L，是∑S^2-的18倍和6倍，分析认为，太湖沉积物中的还原环境是以Fe^3＋为主导而并非SO4^2-.沉积物中酸性可挥发性硫化物（AVS）的含量为1.0-11.7μmol/g，在未受污染湖泊范围之内.黄铁矿态硫（Pyrite-S）/AVS〉3，表明AVS能够高效地转化为黄铁矿，也说明黄铁矿是SO4^2-还原的主要产物.沉积物中黄铁矿化程度（DOP）〈10%、硫化程度（DOS）〈14%，说明黄铁矿的形成主要受SO4^2-的控制.

南海北部陆坡NH-1孔沉积物中自生硫化物及其硫同位素对深部甲烷和水合物存在的指示

海洋沉积系统中较高的甲烷浓度和通量是水合物形成的重要物质基础.向上迁移扩散的甲烷在硫酸盐-甲烷交接带(SMI)与硫酸盐反应生成硫化物矿物.保存在沉积物中的自生硫化物及其硫同位素可以用来有效地指示甲烷通量和SMI深度,进而指示深部水合物形成或存在的可能性.通过对中国南海北部陆坡水合物可能存在区域NH-1孔柱状样岩芯沉积物中硫化物及其硫同位素的研究发现:(1)沉积物中黄铁矿含量较高,矿物颗粒较大;(2)沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)峰值(>2μmol/g)最浅深度位于437.5cm,大于自生黄铁矿相对富集的深度(141.5～380.5cm);(3)在262.5～380.5cm间沉积物中自生黄铁矿中硫同位素δ34S具有显著的正异常值(最大+15‰),其他深度均为数值稳定的负异常;(4)δ34S正异常出现在自生黄铁矿相对富集区.与Jorgensen等对黑海沉积物硫化物的研究结果相比较,这些特征表明研究区域的SMI下边界深度为(或曾经在)437.5～547.5cm,反映了向上迁移扩散的甲烷通量具有(或曾经具有)异常高值.这一结论与蒋少涌等通过孔隙水硫酸盐梯度和刘坚等通过顶空气甲烷异常在研究区邻近海域所获得的结果相吻合.表明研究区海域深部形成或赋存水合物的可能性很大.沉积物中自生硫化物及其硫同位素可用作寻找水合物有效的地球化学指标之一.

泥-水界面微孔曝气对底泥重金属释放潜力的影响

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著提高了表层底泥氧化还原电位(ORP).泥-水界面微孔曝气处理显著改变了表层底泥重金属形态分布特征,显著降低了酸提取态重金属质量分数,而残渣态重金属的质量分数比例均出现不同程度增加.特别是镍(Ni)的形态变化对微孔曝气反应更为敏感,曝气前后残渣态质量分数比例由39.5%上升到55.0%.与对照组相比,在试验初期,泥-水界面微孔曝气处理下底泥间隙水重金属质量分数有所增加,但随着处理时间延长,这种增加效应逐渐减弱,至曝气处理10d以后,底泥间隙水重金属质量分数较对照组均有明显下降,尤其Ni下降更为明显.泥-水界面微孔曝气导致表层底泥中酸可挥发性硫(AVS)减少,但并没有促进底泥中重金属的释放.泥-水界面微孔曝气对底泥重金属生物有效性和释放风险的抑制效应主要归功于上覆水和表层底泥DO质量分数、pH和ORP等理化环境的改变.

外加碳源水淹条件下高硫土壤中铜的迁移转化

采用高硫低有机质酸性重金属污染土壤,通过研究外加碳源水淹条件下各层土壤中酸可挥发性硫化物(AVS)的产生以及各剖面层中Cu的总量分布、Cu在孔隙水中的浓度及存在形态的变化情况,探讨了水淹土壤中的AVS对Cu迁移转化的影响.结果表明,外加碳源水淹条件下,硫酸根被还原,产生的大量AVS可促使水相中游离活性Cu向惰性较高的硫化物结合态和残渣态转化而被固定;不同深度土壤中AVS产生情况不同,其含量由深层向浅层递增,并在顶层大量聚集,由此导致孔隙水中的Cu2+浓度由土壤深层向浅层递减,这种垂直浓度梯度差,趋动活性态Cu由深层向浅层的垂直迁移,在AVS大量富集的表层中形成丰富的铜硫化物沉淀,使土壤表层中惰性态铜及总量累积增加,底层活性铜及总量下降,从而使铜的生态风险和生物风险降低.

长江中下游部分城市岸段沉积物中重金属的生物可利用性特征分布

2007年10月对长江中下游部分城市岸段河道底质和边滩共31个站位沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和4种同时可提取态重金属(SEM)含量及其空间分布特征进行了研究,结果表明:河道底质中∑SEM浓度范围为0.20～0.94μmol/g,平均值为0.45μmol/g;AVS浓度范围为0.01～0.08μmol/g,平均值为0.03μmol/g。边滩沉积物中∑SEM浓度范围为0.35～1.57μmol/g,平均值为0.91μmol/g;AVS浓度范围为0.01～0.14μmol/g,平均值为0.04μmol/g。沉积物中∑SEM与有机碳(R=0.714,p≈0.000)、含水率(R=0.401,p=0.025)和Eh(R=0.368,p=0.042)呈显著正相关关系,而AVS与各个环境因子并不存在显著相关性;依据不同的生物有效性评价方法对沉积物中重金属的生物有效性的判断表明,长江中下游中泓底质沉积物比边滩沉积物中重金属对底栖生物具有更高的潜在危害性。