鄱阳湖水体沉积物中Zn、Cd对底栖生物的毒性效应及基准验证

以泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、河蚬(Corbicula fluminea)为受试生物,以死亡率、渗血率、体质量变化、行动迟钝率、挖洞率为测试指标,探究沉积物中Zn和Cd对底栖生物的21 d慢性毒性效应,并对鄱阳湖Zn和Cd的沉积物基准值进行了验证.结果表明,沉积物中Cd对底栖生物的毒性效应强于Zn,沉积物中Zn、Cd对泥鳅、铜锈环棱螺、河蚬的LC_(50)(半数致死浓度)分别为644和61 mg/kg、751和54 mg/kg、652和81 mg/kg,EC 50(半数效应浓度)值分别为526和49 mg/kg、589和35 mg/kg、474和45 mg/kg.经验证,沉积物Zn和Cd的TEL(临界效应浓度)、PEL(必然效应浓度)值比较合理,具有一定适用性,即当Zn、Cd的加标含量低于TEL值时,Q_(TEL)<1,不具有毒性;当加标含量高于PEL值时,Q PEL>1,毒性明显.

外源DOM对湿地土壤吸附重金属Pb^(2+)、Cd^(2+)的影响

为了解溶解性有机质(DOM)对湿地土壤重金属的吸附特征,采用批量平衡法,结合紫外-可见吸收光谱技术,探究了两种外源DOM(苔草DOM和腐殖酸HA)对湿地土壤吸附Pb^(2+)、Cd^(2+)的影响。结果表明:HA的紫外吸收强度明显大于苔草DOM,且HA分子量、腐殖化程度、芳香性、疏水性组分及芳环上含氧官能团含量均大于苔草DOM。在HA作用下湿地土壤对Pb^(2+)、Cd^(2+)均可在8h达到吸附动态平衡,但吸附过程存在差异。不同外源DOM对湿地土壤吸附重金属效果不同,苔草DOM浓度越高对湿地土壤吸附Pb^(2+)的促进作用越明显;HA对湿地土壤吸附高浓度Pb^(2+)(600 mg·L^(-1))总体表现为促进作用,当HA浓度增大到500 mg·L^(-1)时则与Pb^(2+)产生竞争,对低浓度Pb^(2+)(30 mg·L^(-1))表现为抑制作用。当苔草DOM添加浓度高于500 mg·L^(-1)时,对湿地土壤吸附Cd^(2+)表现出促进作用;HA对湿地土壤吸附Cd^(2+)表现为促进作用且在浓度为250 mg·L^(-1)时促进效果最佳。

不同溶解氧水平下沉积物DOM的释放及光谱特性

溶解性有机质(DOM)广泛分布于土壤和水环境中,沉积物中DOM的释放是水体DOM的重要来源,探明沉积物中DOM的释放规律,可为水体重金属污染和有机物污染治理提供理论支撑。该文以鄱阳湖湿地沉积物为研究对象,探讨了时间以及溶解氧水平对沉积物中DOM释放的影响,运用三维荧光光谱法对不同溶解氧水平下上覆水中DOM进行了光谱分析,并结合荧光指数、生物源指数和荧光区域积分法对DOM进行了性质和来源的分析。结果表明,随着时间的增加,DOM的累积释放量逐渐增加,在240 h时达到最大值并稳定。随着溶解氧水平的增加,DOM的累积释放量先减小后增加,在溶解氧为0%和100%时,累积释放量较大。不同溶解氧水平下,吴城沉积物释放到上覆水中DOM的荧光峰为C峰和T峰,湖口沉积物释放到上覆水中DOM的荧光峰为C峰、T峰和B峰,梅溪沉积物释放到上覆水中DOM的荧光峰为A峰、C峰和T1峰。除梅溪采样点外,缺氧条件下,释放出来的DOM主要来源于陆源输入,有氧条件下,释放出来的DOM既有陆源输入,又有内源产生的新生源DOM。因此,溶解氧水平对沉积物中DOM的释放有显著影响。

外源DOM条件下K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)对湿地苔草吸收Cu的影响

文章在重金属Cu胁迫下,通过水培实验探究了外源溶解性有机质(DOM)存在下不同浓度K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)对鄱阳湖湿地优势植物苔草(Carex cinerascens)吸收Cu的影响。在苔草的生长完全受到抑制的30 mg/L Cu^(2+)浓度和缓解Cu胁迫效果最佳的1 mg/L DOM条件下,通过设置培养液中不同浓度的K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)、Mg^(2+)水化学特性,观察苔草水生根形态,分析苔草体内和水培液中Cu^(2+)浓度水平。研究表明,K^(+)、Mg^(2+)、Na^(+)浓度为20 mg/L,Ca^(2+)浓度为1 mg/L时能有效缓解Cu胁迫,使苔草水生根恢复生长。20 mg/L Mg^(2+)与不同浓度的K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)对苔草水生根形态的影响存在显著差异(P<0.05)。苔草根系部分的Cu富集能力明显高于茎叶部分,富集能力顺序为浓度水平10 mg/L K^(+)>5 mg/L Mg^(2+)>10 mg/L Ca^(2+)>20 mg/L Na^(+),转运能力为浓度水平10 mg/L K^(+)>5 mg/L Mg^(2+)>20 mg/L Na^(+)>10 mg/L Ca^(2+)。在不同水化学特性下苔草地上部分与地下部分的Cu富集无显著差异(P>0.05)。K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)、Mg^(2+)可能在水培液中与游离Cu^(2+)竞争,影响Cu-DOM的结合,从而改变溶液中剩余Cu^(2+)浓度。

人工鸟粪石对Cd污染土壤中黑麦草生长的影响

以MgCl;为添加剂,调节含N、P废水中n(Mg^(2+))∶n(NH_(4)^(+))∶n(PO_(1)^(3-))比例为1.15∶1∶1,pH为8.5~9,反应时间30 min,经SEM、FT-IR、XRD表征后发现,所得产物以鸟粪石为主。将人工鸟粪石联合黑麦草修复Cd污染土壤,研究表明:人工鸟粪石可有效提升土壤pH、速效磷含量以及酶活性,同时可以降低土壤中交换态Cd含量,增加黑麦草叶片谷胱甘肽GSH含量来降低叶片内丙二醛MDA含量,减少膜脂过氧化程度。与对照相比,人工鸟粪石使黑麦草生物量提升81.7%~148.5%,Cd总提取量提升25.41%~44.27%,且当添加剂量为5%时修复效率最佳。

鄱阳湖湿地DOM对铁还原菌异化还原水铁矿的影响

湿地土壤和沉积物中的Fe(Ⅲ)还原过程是地球化学循环中重要的一部分,目前有关鄱阳湖湿地DOM的化学组成及其与Fe(Ⅲ)还原作用的构效关系尚不明确.为此,以鄱阳湖湿地沉积物中分离筛选出的铁还原菌作为模式菌,Fe(II)的生成量作为考察指标进行Logistic方程拟合分析,并采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱及XRD光谱,研究了不同浓度和来源的DOM对水铁矿的还原作用,并对"DOM-铁还原菌-水铁矿"体系中电子转移机制进行了探讨.结果表明,DOM对水铁矿的还原具有促进作用,当苔草DOM浓度为30 mg·L^(-1)时,可使Fe(II)含量增加39.7%;DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用与水铁矿含量相关,在水铁矿添加量为0~1000 mg·L^(-1)时,Fe(II)含量显著增加,其中1000 mg·L^(-1)下的Fe(II)生成量是50 mg·L^(-1)的13.2倍.不同浓度DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用不同,表现为苔草DOM:150 mg·L^(-1)>100 mg·L^(-1)≈50 mg·L^(-1)≈30 mg·L^(-1)>20 mg·L^(-1)>0 mg·L^(-1),沉积物和根际土DOM对Fe(Ⅲ)还原的促进作用均随着浓度(20、30、50 mg·L^(-1))的增加而略有增大.不同来源(苔草、沉积物、根际土)DOM对水铁矿还原的促进作用无显著性差异(p<0.05).DOM对水铁矿还原的促进作用主要表现为低分子量组分(色氨酸、酪氨酸等)为铁还原菌提供营养物质和大分子量组分(腐殖酸、富里酸)作为电子穿梭物质.这些结果反映了DOM在电子转移反应中的重要性,为DOM的环境属性提出了一个新见解.