基于DGT和化学提取法研究浙西北地质高背景区土壤镉生物有效性

地质高背景区相较于人类活动引起的土壤镉污染影响范围更广,在区域尺度上对生态系统和人类健康构成危害。土壤镉生物有效性是决定其生物可利用性、生物毒性的关键因素,因此探寻可行的土壤镉生物有效性评价方法对污染农用地安全利用和风险管控具有重要的理论和实际意义。DGT技术、单一提取法、连续提取法和土壤溶液法常用于测定土壤有效镉,但已有研究成果主要基于同种土地利用类型土壤的室内盆栽实验,难以代表自然污染土壤中的复杂情况。为探明各土壤重金属有效态提取技术对地质高背景区不同土地利用类型土壤Cd生物有效性评估效果,本文以浙江西北部土壤Cd高地质背景区水田土壤-水稻籽实和旱地土壤-小白菜样品为研究对象,实验应用DGT技术、单一提取法(0.01mol/L氯化钙提取)、连续提取法(七步连续提取)和土壤溶液法评价土壤中镉生物有效性。结果显示:①研究区水田和旱地土壤Cd平均含量分别为1.07mg/kg和0.73mg/kg,显著高于浙江和全国土壤平均水平,Cd的异常富集主要与浙西北地区广泛分布的黑色岩系有关。②相较于碳酸盐岩区,黑色岩系区土壤中Cd的生物有效组分占比较高,水田和旱地土壤Cd的活动系数(MF)高达59.9%和51.8%,Cd易在土壤-作物系统中发生迁移富集;③植物体内镉含量Cd-P与不同方法测定的有效镉含量均呈显著正相关,但Cd-P与DGT技术测定的有效镉含量相关性优于其他三种方法,水田土壤测得的有效Cd与水稻籽实相关关系:C_(soln)>C_(DGT)>C_(Cacl_(2))>C_(F_(1)+F_(2)+F_(3)),旱地土壤测得的有效Cd与小白菜相关关系:CDGT>C_(Cacl_(2))>C_(F_(1)+F_(2)+F_(3))>C_(soln)。综合比较不同土壤有效Cd测定方法的优缺点,DGT技术可以模拟植物体对Cd的动态吸收过程,更能准确地反映土壤Cd生物有效性,预测作物Cd含量水平,这与已有研究成果一致。此外,本文研究成果表明DGT技术评价土壤Cd生物有效性,不仅适用于人为污染区,也可应用于地质高背景区。

应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象，在分析其粒度分布和重金属总量的基础上，采用单一化学提取法（DWLP、TCLP）和多级化学提取法（SEP）研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性。结果表明：样品中96％以上颗粒小于100μm，其中10μm和2．5μm以下颗粒分别占33％和11％。大气颗粒物中重金属含量很高，Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362．43、1033．81、830．32和5．80mg／kg，是广东省环境土壤背景值的17～64倍。单一提取法中，TCLP的提取效率明显高于DWLP，表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素。SEP法结果显示，Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb。经DWLP和TCLP法提取后，颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低，生物可利用态所占比例明显增加。通过综合分析，发现SEP此其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性。

化学提取法预测土壤中镉对蚯蚓的毒性效应

以赤子爱胜蚓为实验生物，通过慢性毒性实验研究了黑土中生物有效态镉（ca）对蚯蚓的毒性效应。采用梯度扩散薄膜技术（DGT）、土壤溶液法、CaCl2提取法和醋酸提取法分别测定土壤中的有效态cd含量，研究蚯蚓体内活性氧（ROS）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽硫转移酶（GST）、脂质过氧化物（MDA）和金属硫蛋白（MT）等生化指标在土壤cd胁迫下的响应，进而探讨生物有效态cd与蚯蚓毒性效应之间的相关性。结果表明，4种化学提取法获得的有效态cd含量与蚯蚓体内cd含量呈极显著相关（P〈O．01）。通过综合比较毒性试验各种指标，获得黑土中4种化学提取法cd对蚯蚓产生早期伤害的阈值范围：DGT—Cd2．00—12．7μg·L-1土壤溶液法Cd0．388~2．04ug·L-1、HAc—Cd0．813-2．90mg·kg。和CaCl2-Cd0．0292-0．0802nag·kg一，对应研究土壤中1．0~5．0mg·kg。的总cd含量。利用指数吸收模型对4种有效态cd含量和蚯蚓的生理生化指标进行拟合，具有良好的相关性，说明有效态cd与蚯蚓的部分毒性效应之间存在剂量一效应关系。研究结果揭示了土壤有效态cd一生物富集一毒性效应之间的关系，可为土壤污染的早期预警以及风险评价提供技术支撑。

地电化学提取法的理论与实验研究

根据离子溶液电化学的基本性质和稳定电流场的基本理论，通过理论计算和物理模拟实验，指出：离子在外电场作用下，由所在地点迁移至接收电极所需时间与多种因素有关，当外界条件一定时，加大供电电流强度可减少接收时间；离子淌度值很小，由实测时量曲线计算出的ｕｉ值，一般不超过几个ｃｍ２·ｈ－１·Ｖ－１单位，因此欲提取深部离子，即使在最有利条件下也是非常困难的；由不同供电电流强度测出的时量曲线，计算得到的淌度值是相等的，因此改变供电电流强度并不能改变离子淌度值，但当围岩介质的颗粒度较大时，可使离子淌度值变大；离子的迁移质量与供电电量Ｑ＝Ｉ·ｔ成正比，因此在供电电流强度不变的条件下，采用间断供电方式可取得与连续供电相同的结果；通过浅部已存在的离子晕，用电提取法可以发现深部隐伏矿体。

地球电化学提取法在高原寒冷区寻找隐伏金矿——以青海格尔木西藏大沟地区为例

为了在高原寒冷区寻找隐伏矿床,在青海省格尔木市西藏大沟南金矿区已有工程揭露的矿化蚀变的勘探线(00号勘探线)上开展了地电化学提取法寻找隐伏金矿床的可行性研究,并且在已知剖面上对寻找金矿进行地电化学提取法与土壤次生晕法对比研究。结果显示,在已知剖面上地电化学提取法的元素异常明显,且找矿效果优于土壤次生晕法,地电化学提取法在高原寒冷区寻找隐伏金矿体是有效的。对西藏大沟北金矿普查区进行找矿预测,圈定了2个找矿靶区。

内蒙古额尔古纳市虎拉林金矿区地电化学提取法寻找隐伏金矿研究

地电化学提取法是在动态平衡原理的基础上,利用人工电场提取深部的矿化或成矿离子,进行成矿预测,确定成矿靶区。为探明资源、节省投入,在虎拉林金矿区投入了以地电化学提取为主的找矿方法,来找寻矿区隐伏的矿体。通过对地电化学提取异常和其他方法异常的综合分析,确定在金矿区具有一定的找矿潜力,并证明了地电化学提取和其他方法在森林覆盖区寻找深部隐伏金矿床是可行的。

地电化学提取法在金川南延寻找隐伏镍钴矿床的应用

通过金川南延地电提取法找矿研究发现,Ni、Co的相关系数为0.8,表现出极强正相关性。根据测区的地电化学测量结果(wB):Ni背景值为1.57×10-6,Co的背景值为0.28×10-6。以w(Ni)>4.3×10-6、w(Co)>0.84×10-6划分内带,以w(Ni)(2.9～4.3)×10-6、w(Co)(0.56～0.84)×10-6划为外带,结合该地区的岩体和构造线走向,圈定出3个有找矿潜力的Ni、Co异常带。地电提取法在干旱、岩屑覆盖区找矿具有可行性。

化学提取法与梯度扩散薄膜技术提取太湖沉积物中有效砷的比较

以底栖生物河蚬(Corbicula fluminea)为实验生物,外源三价砷污染太湖沉积物为研究对象,利用生物富集实验分别比较了DGT(Diffusive gradients in thin films)梯度扩散薄膜技术和化学连续提取法所测浓度与河蚬中砷的生物有效性的相关性,并分析了这两种方法的差异。实验结果显示随着沉积物中染毒的总砷浓度(9.48,14.12,19.88,26.86,35.66,46.42,54.25mg·kg-1)增加,DGT测得砷浓度和化学提取法所测砷含量也随之增加,Pearson相关系数均在0.98以上(P<0.01),表明这两种技术均能很好地预测沉积物中有效砷含量。通过河蚬对三价砷的暴露实验,发现当沉积物总砷含量在35.66mg·kg-1以下时,暴露14d和28d后河蚬体内富集的总砷含量与暴露浓度增加趋势一致。Pearson分析结果显示DGT法和化学提取法测得结果均与河蚬体内砷的富集量显著相关,因此这两种方法都可用于预测河蚬体内肉质部的总砷富集量。

电感耦合等离子体发射光谱-逐级化学提取法研究低硫煤矸石中微量元素的赋存状态及其环境效应

煤矸石是我国堆存量最大的工业固体废物，本文应用电感耦合等离子体发射光谱法、逐级化学提取法和相关性分析研究了淮北临涣矿区低硫煤矸石中10种微量元素的含量及赋存状态，并运用风险评价指数法评价其环境效应。结果表明，低硫煤矸石中Ba、Co、Cr、Mn、Ni、Pb、V含量均高于淮北煤和中国煤均值，Mn、V的富集系数大于1，有一定迁移风险。微量元素主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在，两者质量分数之和为68．87％～92．93％，其中Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、zn赋存于硫化物矿物中，V赋存于黏土矿物中，Mn赋存于碳酸盐矿物和硫化物矿物中．10种微量元素对环境的危害性大小为：Mn〉Zn〉Ni〉Pb〉Cd〉Cu〉Ba〉V〉Cr〉Cc），表明低硫煤矸石堆存过程中活性态Mn对生态环境造成危害的可能性最大，由Mn可能引起的煤矸石山周边地区土壤及水体污染应当重视．

地电化学提取法在金银矿上的应用效果

地电化学提取法 (简称电提取 )是一种物理化学相结合 ,以离子晕为基础的找矿方法 ,即用人工电场力富集 ,提取自然状态的微量离子晕中的元素信息 ,以达到直接找矿或区分物化探异常源性质为目的新兴找矿特效方法 .我单位在 90年代初引进此方法以来分别在辽宁省阜新排山楼金矿、盖县猫岭金矿、开原市李家银矿、北票二道沟金矿等已知矿床上进行了方法试验研究 ,并取得较好的找矿效果 .在阜新排山楼金矿已知矿体上的方法试验结果对比 ,在已知金矿外围双山地段 ,通过做电提取金矿勘查工作 ,发现电提取金异常带 ,经槽探工程揭露发现平均品位 1.0 5×10 - 6 ,最高品位 2 .4× 10 - 6 的含金矿化体 ,经打钻验证 ,在深部发现工业矿体 ,现今成为中型金矿 .通过对收集的国内外和我单位电提取实地勘查资料的分析研究 ,总结出在典型金、银矿电提取找矿规律 .

广西罗城县记洞湾矿区地电化学提取法寻找隐伏锡铜多金属矿的研究及找矿预测

为了解决广西罗城县记洞湾矿区深部找矿问题,在矿区开展了地电化学提取法寻找隐伏锡铜多金属矿的研究工作。在已知矿体剖面上发现的地电化学提取异常与矿体对应度较高,能较好地反映出锡铜矿体的埋藏位置,说明地电化学提取法在罗城县记洞湾矿区找矿是可行有效的。利用因子分析和聚类分析得出4组成矿元素组合F1(Cu-Ni-Co-Pb-Zn)、F2(W-Sn)、F3(Ag-Bi)和F4(B),表明研究区地电化学异常规模大且比较集中,清晰度高,异常浓度分带明显,从而划分出A类靶区2个,B类靶区2个,各预测靶区与区内已知锡铜多金属矿体有着相似的成矿地质条件。根据地电化学研究结果,认为该研究区具备有利的成矿地质条件,是寻找隐伏锡铜多金属矿体的有利地段,具有较大的找矿潜力。

地电化学提取法在青海西藏大沟北金矿区勘探中的应用

西藏大沟北金矿区地处昆仑山东段青藏北特提斯成矿域,矿区内褶皱和断裂构造发育,成矿地质条件优越。通过已知地质剖面地电化学综合异常分析及相关地电化学测量工作,建立西藏大沟北金矿区异常评价标准,并圈定3类异常靶区共5处,其中Ⅰ类靶区主成矿元素金异常规模和强度大,各类异常明显且趋势基本一致,周边隐伏断层发育,成矿潜力较大。经槽探工程,Ⅰ-2和Ⅲ-2靶区异常验证效果良好。区内靶区异常与隐伏构造、侵入岩体走向一致,金矿成矿可能与构造活动和岩浆热液有关。

化学提取法表征污染土壤中PAHs老化规律和蚯蚓富集特征

以添加3种典型多环芳烃(菲、芘、苯并[a]芘)的模拟污染土壤(黄壤和红壤)为对象,研究了PAHs的4种化学提取量即:ASE耗竭性提取总量、Tenax-TA树脂提取量、羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取量和正丁醇提取量随老化时间的变化规律.结果表明,在0~60 d老化时间范围内,PAHs耗竭性提取总量在前30 d随时间的延长而降低,后30 d降低趋势不明显,含量基本稳定;PAHs的Tenax、HPCD、正丁醇提取量在0~60 d老化时间范围内,随老化时间的延长而持续降低.实验进一步研究了PAHs的蚯蚓蓄积量(赤子爱胜蚓Eisenia fetida)与4种化学法提取量的相关关系.结果显示,ASE耗竭性提取总量高估了土壤中PAHs的存在风险,并且与蚯蚓富集量没有显著的相关性(R^2为0.44~0.56),因此不能用耗竭性提取总量来评估污染土壤PAHs的生物有效性;而3种非耗竭性提取量与蚯蚓富集量呈现出较好的线性关系,其中HPCD提取法(R^2为0.94~0.99)较Tenax提取(R^2为0.62~0.87)和正丁醇提取(R^2为0.69~0.94)更优.表明可以将HPCD提取法作为预测污染土壤中PAHs生物有效性的一种较为理想的方法.

沉积物中磷形态的化学连续提取法应用研究

对水体沉积物中磷的环境地球化学研究中较普遍采用的7步法连续提取磷分级方案在实际应用中出现的一些问题进行了探讨。从该方法对水系沉积物成分分析标准物质GSD-12及太湖沉积物的分析结果看,该方法的应用中各形态的重现性问题必须得到重视,尤其是闭蓄态磷的提取中,实际操作中要尽量避免因沉积物固结容器底部而降低提取剂的提取效率,对于提取离心液过滤难的问题也一定要解决好。可交换态磷、铝磷和铁磷的提取液由于磷浓度低,可以不将其后的漂洗液混入后测定,以提高待测液中磷的浓度。另外,从GSD-12与太湖沉积物中磷形态特征的相似性看,GSD-12可以考虑作为淡水水体沉积物磷形态分级的标准物质,从而解决不同文献、不同研究项目在沉积物形态分析方面缺乏可比性的问题。

改进化学顺序提取-电感耦合等离子体质谱法应用于铅锌尾矿中铜铅锌镉镍的化学形态分析

采用改进化学顺序提取（BCR）法提取铅锌尾矿样品中铜、铅、锌、镉和镍等重金属元素的可交换态（F1）、可还原态（F2）、可氧化态（F3）和残渣态（F4）四种形态,利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了铅锌尾矿中铜、铅、锌、镉和镍的各元素总量及各元素不同形态含量。研究结果表明：各元素不同形态的方法检出限在0.012～0.85mg/kg之间,测定结果的相对标准偏差（RSD,n=5）在2.1%～9.9%之间;各元素所有形态量的总和与各元素测得总量的比值在88.1%～101.2%之间。这说明实验所用的形态分析方法适用于铅锌尾矿中铜、铅、锌、镉和镍的形态分析。采用实验方法对3个铅锌尾矿样品进行分析测定,结果表明铜、铅、锌、镉和镍的化学形态中残渣态含量最大,占各元素总量的30%及以上;铅和锌含量分布从高到低的顺序依次为F4、F2、F1、F3,铜和镍为F4、F3、F2、F1,镉为F4、F1、F3、F2。实验方法可为铅锌尾矿区中重金属元素的综合利用、环境影响评价及环境治理提供重要参考信息。

酶解法提取甘薯渣中水溶性膳食纤维的研究

研究了脂肪酶、淀粉酶和木瓜蛋白酶的加入对酶法提取甘薯渣中水溶性膳食纤维的影响,并采用正交试验对提取工艺进行优化,得出酶法提取的最佳工艺条件:脂肪酶添加量为0.03g,淀粉酶添加量为1.20g,木瓜蛋白酶添加量为0.50g,水溶性膳食纤维的最佳提取率为7.30%。提取得到的甘薯渣中水溶性膳食纤维纯度高达85.48%,持水力为77.5%,溶胀力为3.93mL/g,感官性状好。

某湿法冶炼矿区土壤重金属赋存化学形态分析

重金属的毒性除与含量有关,还与其特定的化学形态关系密切。以优化的连续化学提取法(SCE)对矿区土壤中的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素的赋存形态进行了提取,并分析了重金属元素形态分布规律及迁移能力。研究表明:6种元素总量均高于标准限制数倍不等,Cd和Pb超标倍数较高,分别为7.17倍和4.14倍,Cu、Ni和Zn其次,Cr最小。结合重金属总量、形态分布规律及迁移能力分析结果,该地区重金属风险等级为:Cd>Zn>Cu>Ni>Pb>Cr。重金属均以残渣态为主,阴雨潮湿偏酸的自然环境能促进重金属的释放并造成二次污染。因此,该地区存在较大的潜在重金属污染风险。

土壤中有效态重金属的化学试剂提取法研究进展

近年来,土壤中重金属污染成为了当前研究学者高度重视的问题。针对目前重金属土壤污染存在的问题进行分析,阐述了近年来土壤重金属提取的方法,并且比较单一提取以及影响重金属提取的重要因素。基于此,评价了多种提取方法的特点和优势,结合实验初步提出利用去离子水作为提取剂具有一定的可行性。

正交试验法优化北极海洋沉积物中生源硅提取条件

生源硅主要来源于硅藻等生物,生源硅的积累反映上层水体中海洋生产力的时空变化,是古生产力和古气候研究的重要工具.为准确测定北极海洋沉积物中生源硅含量,优化生源硅化学提取法的提取条件,通过正交试验法,探讨了不同因素对生源硅提取效率的影响,优选出适合北极海洋沉积物中生源硅测定的实验条件.结果表明,各因素对提取效率的影响程度依次为：提取剂浓度〉固液比〉提取剂种类〉提取温度;化学提取法的优选条件为：0.50 mol/L氢氧化钠,固液比1.25 g/L,提取温度90℃.测得北极海洋沉积物标样中生源硅含量为57.03 mg/g,平行误差2.51%,方法加标回收率介于76.15%~92.11%,相对标准偏差（RSD）为1.93%~7.52%.