液相色谱-串联质谱法测定土壤、沉积物和水中3种新型除草剂残留

除草剂在杂草和有害植物防控上发挥着重要的作用,但其有效利用率低,大量除草剂进入环境中,对生态环境和人类健康构成了潜在威胁,因此建立环境样品中除草剂的残留分析方法尤为重要。该文采用电喷雾正离子源模式,建立了液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)测定土壤、沉积物和水中异噁唑草酮、吡唑草胺和苯嘧磺草胺残留量的方法。土壤和沉积物样品经乙腈振荡提取、盐析后经C18固相萃取小柱净化,水样过滤后经C_(18)固相萃取小柱净化;再用LC-MS/MS测定样品中异噁唑草酮、吡唑草胺和苯嘧磺草胺的残留量。实验优化了仪器检测和前处理条件,考察了方法的线性关系、基质效应、检出限和定量限,并选取4种土壤、2种沉积物和水样进行了方法验证。在0.0005~0.02 mg/L范围内,异噁唑草酮、吡唑草胺、苯嘧磺草胺的线性关系均良好,r≥0.9961。3种除草剂在土壤、沉积物和水中的基质效应为-10.1%~16.5%。异噁唑草酮、吡唑草胺和苯嘧磺草胺的检出限分别为0.05、0.02、0.01μg/kg,定量限分别为0.2、0.05、0.05μg/kg。异噁唑草酮、吡唑草胺和苯嘧磺草胺在土壤、沉积物和水样中3个水平(0.005、0.1、2.0 mg/kg)下的加标回收率分别为77.2%~101.9%、77.9%~105.1%、80.8%~107.1%;相对标准偏差(RSD)分别为1.4%~12.8%、1.2%~7.7%、1.5%~11.5%。结果表明:本方法操作简单,方法稳定,定量准确,实用性强,可用于土壤、沉积物和水中异噁唑草酮、吡唑草胺和苯嘧磺草胺残留量的检测。

湿地水环境中表层沉积物吸附铅、镉能力的研究

在选定的实验条件下,对向海自然保护区 5 个不同类型湿地水体的表层沉积物样品进行了铅、镉的热力学吸附实验。结果表明,沉积物样品吸附铅、镉的过程符合 Langmuir和 Freundlich(n=8,p=0.01)等温吸附曲线。在所讨论的范围内,沉积物样品吸附铅、镉的能力与样品中铁、锰氧化物及有机质含量存在着显著的相关性。表层沉积物吸附铅、镉的能力小于生物膜吸附铅、镉的能力,即在湿地水环境中,生物膜对重金属迁移转化的作用相对于表层沉积物而言更重要。

北京通惠河水和表层沉积物中氯苯类有机物污染现状

对 2 0 0 3年 11月采自北京通惠河的水和表层沉积物样品中 11种氯苯类有机物进行了分析测定 .结果表明 ,通惠河水中氯苯类有机物的总量范围为 0 . 0 93～ 6 . 6 38μg·L-1,其中DCBs平均占氯苯总量的 88. 8% ;表层沉积物 (干重 )中氯苯的总量范围为 95 . 3～ 182. 7 7ng·g-1,其中DCBs、TCBs、TeCBs、PeCB和HCB分别平均占总量的 15 . 6 %、31. 7%、17. 6 %、2 1 .2 %和13. 9% .与国内外其他区域相比 ,表层沉积物中氯苯类有机物污染较为严重 .水和表层沉积物中的氯苯总量没有显著的相关性 .

强潮海湾近岸表层沉积物时空分布特征及水动力响应——以杭州湾北岸为例

沉积物粒度参数是表征其分布和输运特征的重要信息。根据2005年7月和2006年12月采集的167个表层沉积物样品以及收集到的实测水文资料,以杭州湾北岸为例,分析研究强潮海湾近岸表层沉积物的时空变异特征,同时在应用GSTA模型对沉积物进行输运趋势分析的基础上探讨该区域的泥沙来源,并通过掀沙计算分析表层沉积物对高能水动力环境的响应过程。结果表明:(1)杭州湾北岸表层沉积物普遍较细,以粉砂质粘土为主,在南汇、金山岸段存在两个砂质密集区,并且随动力条件的不同在由岸向海方向呈现出逐渐变细的粒度趋势;(2)表层沉积物粒度特征在洪、枯季亦存有差异,枯季较洪季存在普遍粗化现象;(3)GSTA模型结果显示该区域泥沙主要来源于上游岸段来沙和湾口海域来沙,此外局部区域之间的泥沙交换过程也是区域内泥沙平衡协调的重要途径;(4)潮流掀沙作用主要以南汇和奉贤水域为主,波浪掀沙作用范围基本覆盖研究区域的整个岸段,且波高为1.5m(P=94.9%)以下的波浪掀沙作用对浅水区域的影响最为显著。

海洋浅表层沉积物和孔隙水的天然气水合物地球化学异常识别标志

天然气水合物是一种赋存在低温、高压条件下海底沉积物中的规模巨大的新型能源。研究表明,地球化学是识别海底天然气水合物赋存的一种有效方法。国际上通过分析由大洋钻探采上来的柱状沉积物和孔隙水的地球化学异常,己建立了一套较为成熟的地球化学识别方法。但是,在没有钻井岩心的情况下,如何通过浅表层(<20m)沉积物和孔隙水及底层海水的地球化学分析来识别海底可能存在的天然气水合物,是国际国内天然气水合物勘查中面临的一道难题。通过对国际上己有数据和资料的全面总结,尝试提出了一系列在海底浅表层条件下识别天然气水合物赋存的地球化学异常标志,包括底层海水的烃类气体及其同位素组成异常,沉积物中有机碳和水的含量异常,沉积物中孔隙水的元素和同位素组成异常,沉积物中气体含量异常及沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素组成异常等。这些标志的建立将有助于在我国海域开展天然气水合物的勘查工作。

天津地区表层土壤和河流沉积物中正构烷烃化合物的成因分析

对天津地区表层土和河流沉积物中正构烷烃化合物进行了测试分析。不同环境功能区正构烷烃组成特征存在一定差别。表层土和河流沉积物中正构烷烃主峰碳、CPI和轻重比指数等地球化学参数分析表明,样品中中、低碳数正构烷烃主要来源于石油及其衍生物,个别样品中C17、C19 正构烷烃含量很高,并具明显的奇碳优势,可能与藻类生物活动有关;高碳数正构烷烃具有比较明显的奇碳优势,主要来源于高等植物蜡质的降解产物。不同环境功能区污染源的构成也存在比较明显的差别。

黑河金盆水库表层沉积物中磷的形态和分布特征

水源水库沉积物生源要素形态显著影响上覆水体水质,为给深水型水源水库水质修复提供科学依据,应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对西安市黑河金盆水库库区和上游入库6个代表性沉积物样的理化特征及磷赋存形态进行研究。结果表明:金盆水库表层沉积物中总磷(TP)含量范围为987~1326 mg·kg^(-1),从上游入库至库区,总磷含量逐渐增加;无机磷(IP)是沉积物中磷的主要成分,占总磷(TP)的比例为62.5%~78.9%;Ca-P是IP的主要组成成分,占IP的比例为72.0%~90.5%。沉积物-水界面存在明显的磷浓度梯度,当氧化还原条件变化时溶解性磷易从间隙水扩散到上覆水中,从而在一定程度上影响金盆水库整体的营养水平。TP与IP变化趋势基本一致,且TP的变化主要由IP决定,IP的增减因Ca-P和Fe/Al-P而改变。

珠江三角洲地区土壤与表层沉积物有机质的性质结构研究

通过分析海洋、河流、池塘和稻田四种热带 /亚热带土壤与表层沉积物及用化学方法分离的有机质 ,证明了土壤与沉积物有机质是高度不均匀的 ,除了包括腐殖酸和演化程度较深的干酪根外 ,强调了演化程度更深的碳黑的存在 ,并对不同有机质的来源、性质和结构进行了表征。腐殖酸和干酪根来源于生物体的演化 ,在结构上后者比前者致密 ;碳黑来源于化石燃料和生物体的不完全燃烧 ,具有更致密的结构 ,对有机质的非均质性影响很大。因此可认为 ,系统地研究土壤与表层沉积物有机质的非均质性及组分特征对了解地球表层的生物地球化学过程和疏水性毒害有机污染物在环境中的迁移具有重要的意义。

液相色谱-串联质谱法测定水体、沉积物及土壤中全氟化合物

建立了水、沉积物及土壤中13种全氟化合物（ PFCs）的富集、净化、浓缩的前处理方法及快速液相色谱三重四级杆串联质谱的分析方法。9种全氟羧酸、2种典型全氟磺酸、2种磺酰铵衍生前体物的响应因子与质量浓度的线性关系良好。添加回收实验表明，13种全氟化合物在水、土壤和沉积物中的回收率为52.3％～119.3％，变异系数为2.3％～19.4％，方法检出限分别为0.015～0.472 ng/L、0.012～0.875 ng/g、0.004～0.743 ng/g。该法成功应用于实际样品的测定，沉积物和土壤中分别检测到3种和10种全氟化合物。

太湖胥口湾表层水和沉积物中多环芳烃的浓度水平及生态风险

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的稠环类化合物,由于其对人体健康和生态环境产生较大危害,美国环保局将16种PAHs列为优先控制的污染物。PAHs也是太湖流域的主要污染物之一。作为华东地区的重要水系和水源地,研究太湖环境质量的变化对改善太湖流域水生生态系统和提高沿岸居民身体健康具有重要意义。论文研究了太湖胥口湾水域表层水和沉积物的PAHs。结果显示,表层水和沉积物的PAHs总浓度分别为7.2~83 ng·L^(-1)和66~620ng·g^(-1)干重;年均值为29 ng·L^(-1)和218 ng·g^(-1)干重;年均毒性当量浓度为2.4 ng·L^(-1)和28 ng·g^(-1)干重。沉积物中的主要污染物为荧蒽、芘和,影响毒性当量浓度的主要是苯并(a)芘和二苯并(a,h)蒽。4环PAHs在沉积物中占主要,其浓度百分比为44%~48%,而5环PAHs则占毒性当量总浓度的90%以上,说明其危害主要来自5环PAHs。PAHs特征化合物比值分析表明,胥口湾沉积物中PAHs主要来源于煤和木材燃烧,表层水大部分为燃烧和石油的混合来源。污染水平的时空变化特点为丰水期(8月)表层水PAHs浓度偏高,沉积物偏低。湖区和湖岸的PAHs浓度只在丰水期有显著差异,表层水PAHs浓度湖区高于湖岸,沉积物相反;其他时期湖区和湖岸PAHs浓度无显著差异。根据加拿大沉积物环境质量标准,胥口湾整体生态风险水平较低。从时空分布特征来看,个别生态风险较高的点主要分布在湖岸,5月平水期可能是沉积物中PAHs生态风险较高的频发期。

浅水湖泊表层沉积物粒度垂向分布及其水动力表征

为揭示浅水湖泊表层沉积物粒度组成特征,解析沉积物粒度分布对沉积物物源和水动力的响应,并为浅水湖泊沉积物营养盐分布特征研究提供支撑。利用激光法对里下河地区4个不同大小和形状的浅水湖泊沉积物样品的粒度进行研究,结果表明:(a)研究区表层沉积物平均粒径随深度增加而减小;(b)面积大的湖泊表层沉积物的中值粒径垂向分布差异较大;(c)面积大且宽的湖泊中的砂粒搬运作用强于面积小且窄的湖泊;(d)对于面积较大的湖泊,湖心区砂粒含量高于湖泊周边区域;(e)粒径的三角分布图显示研究区表层沉积物颗粒大多落入壤粒和砂粒的范畴,表明研究区湖泊水动力活动较强;(f)风浪扰动较大的九龙口沉积物垂向分布连续性较差;(g)蜈蚣湖和得胜湖沉积物平均粒径垂向分布变化不大,表明其水动力条件变化相对较小,与实际调查一致。

“引江济太”河段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的含量特征研究及标准化分析

研究了"引江济太"河段(长江—望虞河—贡湖段)孔隙水、上覆水、悬浮颗粒物及表层沉积物中重金属的含量特征,并采用标准化分析方法推测了"引江济太"调水对太湖重金属含量及分布的影响。结果表明,"引江济太"河段的上覆水和间隙水中的重金属污染较轻,6种重金属(Cd、Pb、Zn、Cu、Cr和As)平均值大多低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准,且低于美国优先污染物国家推荐水质基准持续浓度。悬浮颗粒物及表层沉积物中主要的重金属污染元素是Cd,其中Cd平均值分别为2.20、1.78μg/g,为中国水系沉积物平均值的16、13倍,且达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平的3倍左右。标准化分析结果表明,"引江济太"调水工程对太湖重金属含量的变化有一定影响,"引江济太"河段沉积物中的重金属可能经过再悬浮过程进入水体,造成水体二次污染。

黄河水体表层沉积物与重金属交换吸附作用的研究

对黄河水中表层沉积物与重金属 Cu2 +、Pb2 +的交换吸附作用进行了研究。结果表明 ,在黄河水中 Cu2 + 、Pb2 + 与表层沉积物主要进行一价阳离子交换反应 :河水 p H是影响 Cu2 + 、Pb2 + 与表层沉积物交换吸附的主要因素。 Pb2 + 与表层沉积物的交换吸附能力大于 Cu2 + ;温度升高有利于Cu2 +、Pb2

赤道东北太平洋表层沉积物间隙水中营养盐的剖面分布及其海底扩散通量

对赤道东北太平洋海域表层沉积物间隙水中硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐等营养盐的剖面分布三个航次的研究表明,研究区在采样深度内沉积物中有机质的分解以硝化作用为主。在水-沉积物界面附近硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐都存在着极陡的浓度梯度,Fick扩散定理的计算结果表明,研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量分别为-886.45～42.62μmol/(m2·d)、-3.04～5.83μmol/(m2·d)和-189.43～21.05μmol/(m2·d),且硅酸盐和硝酸盐主要是从沉积物向底层水体扩散,是底层水体营养盐的来源之一;研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量存在着一定的时间和空间变化,这可能与因全球气候变化而导致的沉积环境的改变有关。

水动力作用对潮滩表层沉积物重金属时空分布的影响

选取上海滨岸潮滩具有代表性的4个采样断面,分析了重金属在潮滩表层沉积物中的季节性含量变化。结果表明,在水动力作用较弱的地貌部位,表层沉积物中重金属元素明显趋于富集。在崇明东旺沙、白龙港排污口附近和奉新边滩表层沉积物中,Cu、Pb、Fe、Mn、Zn的最低值出现于夏季,而在东海农场表层沉积物中,这几种重金属元素的最低值出现于秋季,夏季值反而较高,Cd与此不同。这说明在长江冲淡水作用下,重金属污染物能沿岸发生迁移与扩散,Cd受长江冲淡水影响较小。

长江源区主要河流表层沉积物及沿岸土壤重金属分布特征及来源

采用电感耦合等离子体质谱仪和原子荧光分光光度计测定了长江源区主要河流沉积物及周边土壤中14种重金属的含量,并采用富集因子法评价了长江源区主要河流沉积物及土壤中重金属富集程度,同时分析了河流沉积物及沿岸土壤中重金属分布特征及来源。研究结果表明:长江源区主要河流表层沉积物中,除Ni、Pb、Cd、Hg四种重金属外,其他元素含量均低于中国沉积物的平均含量;沉积物中Hg、Ni和Cd存在一定富集;与长江源区其他河流沉积物中重金属相比,沱沱河Cd含量相对较高,楚玛尔河重金属含量均相对较低,而通天河Hg和Fe含量相对较高;沉积物中重金属主要受自然因素影响。土壤中Ni、Pb、Cd、Ti略高于青海省土壤背景值,但重金属富集程度均较低;与长江源区其他河流沿岸土壤中重金属相比,当曲Cr、Ni、Cu含量相对较高,沱沱河Pb、Cd、Sb和Tl含量相对较高,而通天河V含量相对较高;重金属主要受自然因素影响,但部分重金属可能受交通因素影响。研究成果可为长江源区生态环境保护提供基础支撑。

异恶唑草酮在环境介质中的挥发、土壤吸附和水-沉积物系统降解特性

为评价异恶唑草酮的环境安全性,采用室内模拟试验方法,研究了异恶唑草酮在不同环境介质(空气、水和土壤表面)的挥发特性,在不同质地土壤(潮土、水稻土、黑土和红壤土)的吸附特性,和2种水-沉积物系统中的降解特性。结果表明:异恶唑草酮在潮土、水稻土、黑土和红壤土中的吸附均符合弗罗因德利希(Freundlich)方程,吸附常数值分别为0.6406、1.3762、0.8169和1.2895,在土壤中属于难吸附农药。异恶唑草酮在湖泊(杭州西湖)水-沉积物系统和河流(杭州运河)水-沉积物系统中的好氧降解和厌氧降解均符合一级动力学方程,好氧降解半衰期分别为73.7h和75.3h,厌氧降解半衰期分别为42.3h和43.0h,在水-沉积物系统中属于易降解农药。在20~25℃、气体流速为500mL·min-1的条件下,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面的挥发率均小于1%,属于难挥发性农药。试验结果表明,异恶唑草酮在空气、水和土壤表面难挥发,在土壤中难吸附,在水-沉积物系统中降解快,环境风险较小。

ICP-MS研究太湖过滤水和表层沉积物中重金属的含量水平及污染评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对太湖22个采样点过滤水和18个采样点表层沉积物中镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)六种重金属元素含量进行测定。同时,采用单因子指数法(I_i)、内梅罗综合指数法(I)、地质累积指数法(I_(geo))、潜在生态风险指数法(RI)和平均可能影响浓度商法(mPEC-Q)分别对过滤水和表层沉积物进行了污染评价。结果表明,除S_3,S_4,S_(20),S_(22)采样点外过滤水中Cu,Ni和Zn元素含量最高。其重金属平均含量水平大小排序为:Zn>Ni>Cu>Cr>Cd>Pb。研究区域的I_i和I值均小于1,表明所有采样点五种重金属元素(Ni无标准限值)均处于清洁状态。而在表层沉积物中六种元素含量均超过当地背景值,其平均含量大小排序为:Zn>Cr>Pb>Ni>Cu>Cd,其中S_(12)采样点(渔民生态园)六种元素含量最高,且它们具有最大的I_(geo),RI(327)和mPEC-Q(0.605),表明沉积物存在不同程度的污染。源分析的结果表明,六种重金属具有较大的相关性,且Cd,Cu,Pb和Zn受电镀、冶炼工业生产及农业活动中化肥使用的影响较大。研究结果对追溯太湖重金属来源、迁移规律、生物效应和综合治理提供可信的实验依据。

贡湖湾北部退渔还湖区水、沉积物和土壤中氮的时空分布

太湖贡湖湾北部退渔还湖区(2.18 km2)的水陆交错带,虽已进行了基底改造和小部分植物种植,但仍需开展大规模种植,故迫切需要了解其生境特性的状况,为此开展了该区域的水陆交错带水、沉积物、土壤中氮的时空分布特征调查,以便为后续示范工程的设计提供基本参数。选择南部和北部两处交错带(面积分别为6700、8300 m2)及其周边陆域、水域,分别在2012年11月和2013年5月采集17个点位的水、沉积物和土壤样品,分析了其氮的时空分布。结果表明:水、沉积物和土壤样品中的氮存在明显的季节变化,春季水、沉积物和土壤中的总氮和氨氮均低于秋季,而春季沉积物和土壤中硝氮含量较高。人为栽种植物有利于氮的去除,温度和微生物的活动对此也有一定的贡献。在春季,水陆交错区的硝化作用更强烈;氨氮的空间分布与总氮基本一致,水中氮的主要存在形式是氨氮,而沉积物和土壤中的氮以有机氮为主。

南麂列岛附近海域表层水及沉积物中细菌的丰度及其在环境中的作用

本文描述了南麂列岛附近海域中各类细菌的数量分布状况及其与环境之间的关系，现场调查和实验结果表明：该海区氨化细菌数量极高，对水化学的变化起了重要作用；在所设的站位中有８０％的站位可以检出石油降解细菌；而大肠菌群几乎没有检出。