潜在有毒元素和抗生素复合污染形成与治理研究的教学实践

该实验以小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,采用水培方法,形象直观地展现了潜在有毒元素Cu^(2+)、Zn^(2+)和抗生素土霉素(oxytetracycline,OTC)、磺胺嘧啶(sulfadiazine,Sul)单一及复合污染对小麦种子根和芽的毒性差异,以期为土壤潜在有毒元素和抗生素复合污染防治和土壤生态系统安全提供理论依据。实验表明,小麦种子的根和芽对单一污染的敏感程度依次为:Sul>Cu^(2+)>OTC>Zn^(2+);复合处理对小麦种子根伸长和芽长呈现“低促高抑”规律,且根长和芽长抑制率都随处理浓度的增大而增大。该实验从小麦种子的根和芽对环境污染物胁迫的直观感受,到环境污染物如何影响作物生长科学问题的提出与解决,加深了学生对复合污染影响植物生长的理解,激发了学生对环境学课程的热情和兴趣。

矿区潜在有毒元素评价及修复技术综述

矿区开采在我国的工业化和城市化进程中发挥了不可或缺的作用,由于过度开采,矿区潜在有毒元素(PTEs)污染的问题逐渐凸显。矿区开采过程中PTEs不仅会对当地的生态环境造成破坏,还会通过降雨、地表径流和大气降尘等方式造成大面积的污染,故开展矿区污染评价和生态治理修复至关重要。本文将围绕矿区PTEs的污染评价方式:内梅罗污染指数、地质累计指数、潜在生态危害指数;矿区生态修复技术:物理修复、化学修复和生物修复技术归纳总结,为今后更好地开展矿区生态修复提供指导。

三门湾沿岸土壤潜在有毒元素分布、来源及环境风险评价

土壤中潜在有毒元素(PTEs)易通过食物链的累积对人体健康构成严重威胁,探究其浓度对于生态环境安全具有重要意义。为查明浙江三门湾沿岸土壤中PTEs含量、分布特征及主要来源,在三门湾沿岸4个小流域采集了36个站位土壤样品,进行了土壤黏土矿物、土壤酸碱度、10种PTEs及Si、Al、Fe和TOC含量分析。利用相关性和主成分分析进行了来源分析,并采用《土壤环境质量》(GB 15618−2018)、富集因子(EF)、内梅罗污染指数(PI)及潜在生态风险污染指数(RI)评价模型进行了环境风险评价。结果表明,不同地貌单元土壤黏土矿物组成差异明显,山间平原土壤高岭石和绿泥石占比相对高(平均值>30%),海积平原伊利石占比相对高(>60%)。山间平原土壤主要为原地母岩风化成壤,而海积平原区土壤主要为历史时期长江来源沉积物改造而成。土壤PTEs整体上呈现流域上游向下游增加的分布趋势。平均富集程度依次为Hg>Cd>Sb>As>Pb>Ni>Cr>Co>Zn>Cu。Hg元素轻微富集、中等富集和中等严重富集站位占比分别为27.8%、2.8%和2.8%。Cd、Sb、As和Pb分别有13.9%、8.3%、8.3%和16.7%的站位为轻微富集。PI值显示,5.6%的站位为严重和重度污染。RI值显示,16.7%的站位处于中生态风险水平,其中Hg和Cd分别贡献了44.8%和25.9%。相关性及主成分分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni、Co、As、Sb主要是自然来源,受到成土母质、土壤机械组成、土壤pH等因素的影响。Pb、Cd、Hg主要为工业、农业及交通等人类活动来源。

黔西南不同风化程度含煤岩系潜在有毒元素地球化学特征

为探究不同风化程度含煤岩系剖面中潜在有毒元素的地球化学特征,以黔西南龙潭组含煤岩系为研究对象,采用XRD、XRF、ICP-MS、BCR连续提取等技术和方法,对比分析不同风化程度含煤岩系剖面的化学组成、矿物学特征和潜在有毒元素含量及其赋存形态。结果表明,含煤岩系在风化过程中表现为明显的Si、Al累积和Fe的流失。相较于弱风化剖面,强风化剖面中伊利石、高岭石等粘土矿物占比相对较大,黄铁矿占比相对较小。弱风化和强风化含煤岩系剖面均较为富集As。强风化泥岩较弱风化泥岩表现为As、Cd的流失和Cr累积的特征;强风化煤中Cr、As、Cd、Pb均出现不同程度的累积,其中Cr、As累积最为明显。不同风化程度的煤和泥岩中Cr以残渣态为主,As以残渣态和可还原态为主。潜在有毒元素的迁移释放与元素含量及赋存形态紧密相关,在风化作用过程中其环境效应值得人们关注。

生物炭联合城市污泥复合堆肥辅助植物修复杭州湾PTE土壤试验

为了评估生物炭联合城市污泥复合堆肥对于土壤中PTEs的辅助治理效果,以杭州湾滨海湿地土壤为研究对象,采用原子吸收分光光度法(AAS)测定了土壤中重金属锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、铅(Pb)和镉(Cd)的含量。并以城市污泥复合堆肥联合生物炭为修复剂,进行辅助盆栽植物(鸭茅)修复土壤试验。结果表明:(1)杭州湾湿地土壤存在不同程度的重金属累积,虽然整体污染程度较低,但镉存在轻度污染,铜已经到达警戒线水平;(2)城市复合堆肥联合生物炭可以有效提升土壤pH值,降低土壤中金属含量;(3)鸭茅是一种优质的土壤PTEs修复植物,根部可以大量吸附土壤中的金属,城市污泥复合堆肥联合生物炭可以有效提升鸭茅修复成效;(4)2.5%的城市污泥复合堆肥联合生物炭的添加比例较为合适。

贵州省典型铅锌矿区潜在有毒元素(PTEs)物源甄别、生态风险评价及控制因素

贵州省碳酸盐岩和玄武岩广泛发育,潜在有毒元素(PTEs)具有天然的高含量低活性属性,在PTEs高背景区开展生态风险健康评价和识别潜在来源具有重要意义.贵州省赫章县是典型的成土母质为碳酸盐岩和玄武岩的土壤PTEs高背景区,全县分布有18处大型以上的铅锌矿和铁矿,PTEs来源复杂,潜在生态风险较高.在赫章县采集土壤表层样品(0~20 cm)3180件,分析了表层土壤中8种PTEs(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn和Ni)含量,采用统计分析(SA)、地理信息系统(GIS)、富集系数(EF)、生态风险指数(RI)和正定矩阵因子分析模型(PMF)等方法开展生态风险评价和重金属源解析.结果发现,8种PTEs含量平均值均超过贵州省土壤背景值,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)规定的筛选值.EF结果显示,Cd有较大面积的中等污染,Pb、Zn和Cu元素有较大面积的轻微污染,Hg、Cr、Ni和As富集系数在基线值附近(EF≈1),污染较小,研究区具有多种重金属的复合污染特点.正定矩阵因子分析模型结果显示,研究区重金属来源包括铁矿开采、铅锌矿开采、玄武岩成土风化、碳酸盐岩成土风化和农业活动,贡献率分别为5.25%、27.37%、28.94%、17.91%和20.53%.Fe、Mn和Si等氧化物含量是PTEs富集的影响因素.矿区土壤样品中含有较高比例的Zn/Cd和Pb/Cd值,非矿区土壤样品中含有较低比例的Zn/Cd和Pb/Cd值,说明矿区的PTEs可能主要来源于铅锌矿的冶炼废渣,非矿区Zn/Cd和Pb/Cd的比值较低,可能来源于烟气粉尘的大气沉降和地质背景.

矿区污染修复技术应用进展研究

对矿产资源的需求和人口的过度增长导致采矿活动的激增,这加剧了环境污染。在世界各地,矿山尾矿和剔除废物已占据了数百万公顷的土地,导致大量潜在有毒元素(PTEs)排放到周边土壤和地下水环境中。通常矿区周边土壤中的PTEs含量远高于背景值。因此,人们非常关注有效的治理方法,以控制采矿土壤中PTEs的流动性和生物利用度。目前,植物修复、物理修复、化学修复和生物修复通常用于矿区的土壤修复中,这些技术对采矿环境的恢复和土壤生态的重建各有利弊。本文将对这些矿区生态修复方法的最新应用进展进行探讨。

锑矿周边土-蔬金属元素富集特征与风险评估

为揭示不同锑矿废渣堆放区周围土壤-蔬菜系统中潜在有害重金属元素(PTEs)的富集特征及健康风险,该文以不同种类废渣堆场(锑矿废石、锑矿冶炼渣、锑矿尾砂)周围3处村落及在废渣共同影响下的琏溪河下游的1处村落为采样区,并以采样区域内的土壤-蔬菜系统为研究对象。运用统计学、迁移系数法和体外消化模拟法等方法对土壤和蔬菜样品中的Sb、As、Hg、Pb、Cd和Zn等6种PTE的富集特征及健康风险评估进行讨论。结果表明,6种PTEs在土壤中的平均含量均超过湖南省土壤背景值及风险筛选值。所有蔬菜样品对土壤PTEs的吸收能力弱,生物累积系数平均值低于0.12。蔬菜样品的PTEs中Pb、Cd、Zn的生物转移系数数值均超过1.0,易被蔬菜富集。4个采样区中,锑的暴露风险指数均大于1.0,对人体存在明显的健康风险。用于评价复合污染危害的指数HI在4个采样区均大于2.0,主要PTEs污染因子为Sb和Pb,复合污染已对人体存在健康风险。研究表明,4个采样区的土壤已受到多种PTEs的污染与富集,蔬菜对当地居民均存在健康风险,需要特别关注。

渭南地区加工小食品和食用菌中重金属含量的测定

食品中的有毒重金属元素，一部分来自于农作物对重金属元素的富集，另一部分则来自于食品生产加工、贮藏运输过程中出现的污染。有毒重金属元素通过食物链经生物浓缩，浓度提高千万倍，最后进入人体造成危害。进入人体的重金属要经一段时间的积累才显示出毒性，具有很大的潜在危害性。为此，试验抽取了部分渭南地区市售加工类小食品和主要食用菌，测定了它们的重金属含量，比较重金属的变化情况和卫生安全性，