富硫型水库沉积物AVS和SEM空间分布特征及重金属风险评价

随着湖库外源性污染的有效控制,沉积物污染特征成为影响湖库水环境质量的关键因素。本文以富硫型水库——汤河水库为研究对象,分析探讨水库沉积物的理化性质、重金属总量、酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同步提取重金属(simultaneously extracted metals,SEM)的空间分布特征,采用沉积物基准法(sediment quality guidelines,SQGs)和AVS与SEM关系法对重金属可能诱发的生态风险和毒性效应进行评估。结果表明:汤河水库沉积物中AVS含量在0.03~51.75μmol/g之间,并呈现坝前深水区>东支流库区>西支流库区的空间分布特征。根据Pearson相关性分析可知,汤河水库沉积物AVS含量与间隙水中SO^(2-)_(4)浓度、沉积物烧失量(LOI)含量呈显著正相关,与沉积物间隙水中NO^(-)_(3)浓度和沉积物pH呈现显著负相关。间隙水中SO^(2-)_(4)浓度和沉积物LOI含量是控制AVS产量的重要因素。水库沉积物中ΣSEM变化范围为0.52~2.75μmol/g,呈现出东支流库区>坝前深水区>西支流库区的分布规律。水库沉积物中ΣSEM/AVS和ΣSEM-AVS的变化范围分别为0.06~22.73和-49.18~2.44μmol/g,显示出水库坝前深水区表层0~10 cm沉积物不具有生态风险,而东、西支流库区沉积物中的SEM因为不能完全被AVS所固定而存在潜在生态风险。就单一重金属而言,汤河水库坝前深水区和东西支流中部区域沉积物Ni、Cu、Pb和Zn含量均介于临界效应含量(threshold effects level,TEL)值和可能效应含量(probable effect level,PEL)值之间,可产生低级风险毒性效应,但Ni的毒性效应风险接近中级,今后应予以重点关注。富硫型水库沉积物中容易出现高含量AVS,沉积物间隙水中SO^(2-)_(4)和NO^(-)_(3)的浓度是决定沉积物AVS净产量的重要因素。流域内重金属土壤背景值以及工业、采矿产业排放的废水类型直接影响着诱发生态风险的重金属种类。

煤矸石中重金属连续提取方法的对比研究

采用BCR和Tessier连续提取方法,设置不同的提取剂用量对煤矸石重金属Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的可交换态和碳酸盐结合态进行提取实验。结果表明,在BCR提取过程中,40mL、0.11mol/L醋酸的提取剂量对重金属Cu、Mn、Ni、Zn可交换态和碳酸盐结合态的提取量是最高的。在Tessier提取重金属可交换态过程中,16mL、1mol/L的MgCl2提取剂量对重金属Cr,24mL、1mol/L的MgCl2提取剂量对重金属Mn和Pb的提取量为最高;对于重金属碳酸盐结合态,32 mL、1 mol/L的NaAC提取剂量对重金属Cr,24 mL、1mol/L的NaAC提取剂量对重金属Mn,16mL、1mol/L的NaAC提取剂量对重金属Zn的提取浓度为最高。不同提取方法的提取量对比结果表明,BCR提取法显著优于Tessier提取法。

全国土壤污染状况详查重金属元素可提取态提取试剂的选择

土壤重金属元素可提取态是衡量其生物有效性的重要指标,但其含量随着土壤酸碱性等环境条件的变化而改变,在提取土壤重金属元素可提取态时,不可避免地面临着提取剂与提取方法的选择。中国有关土壤重金属元素可提取态的标准分析方法或技术规范涉及的提取剂多达7种(pH=5.8盐酸溶液、0.1mol/L盐酸溶液、0.43±0.02mol/L硝酸溶液、0.11mol/L乙酸溶液、1mol/L硝酸铵溶液、0.005mol/L DTPA浸提剂、0.01mol/L氯化钙溶液),不同学者对不同提取剂有不同的研究结论,对于通用提取剂的系统研究未见报道。本文选择代表性农耕土壤样品,采用以上7种提取剂提取其中8种重金属元素(镉镍铜锌铬铅砷汞),电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定镉铬铜铅锌镍含量,原子荧光光谱法(AFS)测定砷和汞含量,对比了7种提取剂对各重金属元素的提取率,并研究了土壤酸碱性质对重金属元素提取率的影响。结果表明:①稀酸溶液对土壤重金属元素的提取率较高,且与土壤的酸碱性无关;②1mol/L硝酸铵溶液虽然对镉的提取能力表征了镉在酸性土壤中的活性远大于碱性土壤的特点,但其对碱性土壤中铅的提取率大于镉;③DTPA提取剂对各重金属元素(尤其是铅、铜、锌)的提取率均显著高于0.01mol/L氯化钙溶液,且提取率随土壤酸碱性质的变化不显著;④0.01mol/L氯化钙溶液对镉的提取率最高,且与土壤酸碱性质密切相关,是土壤重金属元素可提取态较为理想的通用提取剂。

深圳西部海域河流入海口沉积物酸可挥发性硫、同步提取重金属分布特征与生物毒性评价

对深圳西部海域7个河流入海口沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步可提取重金属(SEM)的区域和垂直分布特征进行了研究,对沉积物重金属的潜在生物毒性进行初步评价。结果表明:深圳西部海域河流入海口沉积物AVS的含量范围为0.54~24.17μmol·g^(-1)之间,平均为10.74μmol·g^(-1),分布规律为后海河河口>西乡河河口>新圳河河口>大沙河河口>铁岗水库洪排口>福永河河口>深圳河河口;ΣSEM含量范围为5.58~32.18μmol·g^(-1)之间,平均值为15.63μmol·g^(-1),分布规律为铁岗水库洪排口>深圳河河口>福永河河口>新圳河河口>西乡河河口>后海河河口>大沙河河口。ΣSEM垂直分布规律与AVS相似,都有先增高后降低趋势;沉积物中AVS与沉积物有机碳(TOC)、粒度以及溶出液p H呈显著性相关,河口区沉积物有机质含量越高、粒度越大、p H越高越有利于AVS生成;对沉积物进行重金属生物毒性效应分析,表层沉积物中(ΣSEM/AVS)、(ΣSEM-AVS)和(ΣSEM-AVS)/foc值(foc为有机碳百分含量)的变化范围分别为0.77~8.93、–5.58~16.85μmol·g^(-1)和-244.30~2071.65μmol·g^(-1),而柱状沉积物中(ΣSEM/AVS)、(ΣSEM-AVS)和(ΣSEM-AVS)/foc值的变化范围分别为0.38~8.93、-19.69~36.05μmol·g^(-1)和-1278.27~2931.28μmol·g^(-1)。其中,福永河河口、铁岗水库洪排口和深圳河河口沉积物重金属表现为高生物毒性效应,应加强重金属污染监控。

土壤中重金属可提取态(氯化钙法)分析质量控制样品的研制

为真实反映土壤中重金属的生态风险和环境效应,全国农用地土壤污染状况详查土壤检测要求测定土壤中重金属可提取态(氯化钙法)指标。针对农用地土壤污染状况详查分析质量控制工作要求,研制了土壤中重金属可提取态(氯化钙法)分析质量控制样品。土壤样品为采自江西省旱地农田的红壤,经除杂、干燥、球磨、筛分(0.250 mm)、混匀等加工处理后装瓶。采用重金属总量和重金属可提取态(氯化钙法)两大类指标评价土壤样品的均匀性,均匀性分析结果同时采用单因素方差分析法(F检验法)和相对标准偏差法(RSD法)评价。结果表明:土壤样品均匀性良好,样品最小取样量为4.0g。8家实验室对土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种元素开展联合定值。标准值为联合定值结果的总平均值(X-),标准值上、下限值分别为(X-+3 S)和(X--3 S),S为联合测定平均值的标准偏差,低于《全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法技术规定》中分析方法检出限的元素不做量值评定。As、Cd、Cu、Ni和Zn等5种元素评定了标准值,含量范围为0.190~13.6 mg/kg。Cr、Pb和Hg等3种元素分析结果低于分析方法检出限,未能定值。研制的土壤分析质量控制样品已应用于土壤详查工作,在保证土壤详查检测结果准确可比等方面发挥了重要作用。

电感耦合等离子体质谱法测定土壤中6种重金属可提取态的含量

为测定土壤中铜、铅、锌、镉、铬、镍等6种重金属可提取态的含量,采集农田区土壤样品,经风干、压碎、磨细、过筛等步骤制得粒度小于2mm的分析样品。取此样品10.00g,加入0.01mol·L^-1氯化钙溶液100mL作提取剂(土液比为1∶10),在密封状态下于(20±2)℃振荡提取120min,所得悬浮液经离心分离,用带滤膜(0.45μm)的针筒抽取溶液10mL,加入硝酸两滴,供电感耦合等离子体质谱法分析。同时做空白试样。在质谱分析中,采用碰撞池模式,以流量4mL·min^-1的氦气为反应气体,从而消除了大部分质谱干扰。在制作标准曲线时,采用基体匹配法并在线加入103Rh(5.0μg·L^-1)和185Re(10μg·L^-1)混合标准溶液作为内标,有效地解决了基体效应等非质谱干扰。结果表明:所测定的6种重金属元素的质量浓度在一定范围内与其对应的信号强度之间呈线性关系,其检出限(3s)在0.002~0.012mg·kg^-1之间。应用此方法分析了两个标准样品(ASB-S2和ESS-EC^-1)中上述6种重金属可提取态的含量,所得结果与认定值相符,测定值的相对标准偏差(n=6)在1.2%~6.8%之间。

土壤中六种可提取态重金属的测定精密度控制指标

用氯化钙作为提取系,研究了浙江省内311组土壤实际样品中6种可提取态重金属(镉、砷、铜、铅、锌、镍)的精密度控制指标(室内相对偏差和室间相对偏差)。研究结果表明,室内相对偏差控制指标建议如下:镉≤25%、砷≤35%、铜≤20%、铅≤30%、锌≤20%、镍≤25%。室间相对偏差控制指标建议如下:镉≤40%、砷≤40%、铜≤30%、铅≤55%、锌≤45%、镍≤35%。本研究结果是对当前土壤中6种可提取态重金属控制指标的有效完善和补充,将对大型土壤调查中的质控评价提供科学依据。

珠江口沉积物酸挥发性硫化物与重金属生物毒性的研究

研究了2003年10月采于珠江口5个站位的沉积物剖面酸挥发性硫化物(AVS)和同时提取的重金属(SEM:Pb,Zn,Cu,Cd,Ni)。其中,站位1、2位于中滩,其沉积物的AVS含量变化范围较小,为0.25—4.06μmol.g-1;站位3、4位于西滩,其沉积物的AVS含量变化范围较大,为0—26.09μmol.g-1。中滩和西滩沉积物的AVS含量均随深度增加。西滩表层沉积物的AVS含量接近于零,这可能与该水域较强的底层流和沉积物的再悬浮作用有关。站位5位于珠江口外侧,其表层沉积物的AVS含量相对较高,且垂向变化较小,可能是还原性沉积物间歇性再悬浮后重新沉积的结果。站位1、2和5沉积物中同时提取的重金属含量大体在0.95±0.2μmol.g-1范围内,随深度增加略呈下降趋势;而西滩沉积物重金属含量相对较高,为1.43—2.42μmol.g-1,且在一定深度范围内随深度增加呈明显下降的趋势,表明珠江口西滩沉积物中的重金属污染有加重的趋势。对AVS/SEM摩尔比值和单个金属的毒性效应研究显示,珠江口内尤其是西滩的表层沉积物存在重金属污染,对其中生活的底栖生物具有潜在的毒性效应。

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。

苍南海洋倾倒区沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属的研究

为了更清楚认识倾倒区海域沉积物的污染状况,测定了苍南海洋倾倒区海域表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)、酸可提取重金属(SEM)的含量,并对AVS、SEM、及SEM-AVS的平面分布进行分析。结果表明,该倾倒区表层沉积物中AVS含量为0.19-1.88μmol.g-1,倾倒区附近海域AVS含量高于周边海域;SEM平均含量为2.4μmol.g-1,SEM含量往倾倒区方向有增加趋势。从单个重金属对SEM的贡献率来看,Zn>Cr>Cu>Pb>Cd,SEMZn基本在50%以上,而SEMCd均在1%以下,其分布形态主要受Zn的控制。SEM-AVS差值均大于0,且在倾倒区及附近海域其SEM-AVS值高于沿岸各站,说明倾倒区海域沉积物中重金属对生物可能有一定毒性,具有潜在重金属生态风险。

海陵岛旧澳湾沉积物的酸可挥发性硫化物和重金属生物毒性研究

测定了阳江旧澳湾12个地点的表层沉积物的AVS和SEM,对AVS、SEM、差值(SEM-AVS)进行了平面分析及AVS和SEM的相互关系进行了分析。研究结果表明在调查海区,大多数地点的∑SEM-AVS的差值均0<(∑SEM-AVS)<5,预计沉积物重金属对阳江旧澳湾的底栖生物具有中等毒性。

洋山海洋倾倒区倾倒前后沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属的比较分析

为了更清楚认识洋山海洋倾倒区海域沉积物的污染状况，测定了该海域倾倒前后表层沉积物中酸可挥发性硫化物（AVS）、酸可提取重金属（SEM）的含量，并对AVS、∑SEM及∑SEM—AVS差值的平面分布进行了分析。结果表明，该倾倒区及周边海域倾倒前、中、后表层沉积物中AVS含量分别为0．55～2．62，0．83～1．65和0．51～1．23μmol·g-1，倾倒后AVS含量呈下降态势，倾倒区AVS含量高于周边海域；∑SEM倾倒前、中、后平均含量分别为2．80，2．79和2．60μmol·g-1，倾倒后∑SEM含量略呈下降态势，往倾倒区方向富集；从单个重金属对∑SEM的贡献率来看，Zn〉Cr〉Cu〉Pb〉Cd，SEMZn基本在35％以上，SEMcr基本在20％以上，而SEMca均在1％以下，∑SEM分布形态主要受Zn和Cr的控制；∑SEM-AVS差值均大于0，且在倾倒区其∑SEM—AVS值低于周边海域，说明倾倒区海域沉积物中重金属对生物可能有一定毒性。

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。

养殖塘生态系统重金属污染状况与风险评价

近年来,人们对水产品的需求日益增高,对养殖水体环境安全问题也越来越关注.重金属作为一种高持久性的污染物,其在环境中的存在可能给人们带来较高的健康风险.测定了虾塘生态系统中水体、动植物、底泥的Cr,Cu,As,Cd,Pb含量,研究了五种重金属在底泥中的赋存形态,用潜在生态污染指数法评价了底泥和水体的重金属生态风险.研究发现养殖水体的重金属生态风险等级为轻微,底泥的重金属生态风险等级为轻微或中等.比较所研究的几种重金属,水体中Cu的生态风险最高,底泥中Cd的生态风险最高,其他重金属生态风险等级均为轻微.研究结果表明,虾的As含量较高,而其他金属含量均低于标准值.虾体内Cr,As,Cd,Pb的富集量由高到低依次为虾壳>肌肉>虾头,Cu主要在虾头中富集.底泥中Cr,Cu,Cd,Pb主要以络合态和残渣态的形式存在,较难被生物吸收,而30%左右的As以可交换态形式存在,易被生物吸收.

品清湖沉积物酸可挥发性硫化物与重金属生物毒效性研究

测定了广东汕尾品清湖海域7个站位表层沉积物样品的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步浸提重金属(SEM)质量摩尔浓度,对AVS、SEM及其比值以及分布进行了分析。结果表明,该海域表层沉积物AVS质量摩尔浓度范围为0.315～1.635μmol.g-1;SEM质量摩尔浓度分布范围为1.332～2.424μmol.g-1。通过分析,品清湖表层沉积物中Cu和Pb的生物有效性较高,对底栖生物存在潜在的毒性效应,其它单个重金属不会对底栖生物产生毒性效应。

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.

珠江虎门河口表层沉积物中酸可挥发性硫化物的重金属同步提取

测定了珠江虎门河口16个站位的表层沉积物样品中的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)Cu、Co、Cr、Pb、Zn、Cd、Ni、Ba和V的含量。结果表明,AVS的浓度范围为0.13～31.68μmol/g,平均值为8.54μmol/g;SEM的浓度范围为0.37～5.54μ/g,平均值为1.84μ/g。采用SEM/AVS比值评价方法和SEM-AVS差值评价方法预测沉积物中重金属的生物有效性,结果表明,除P3、P13、P16、P19、P20的表层沉积物中重金属对水生生物可能具有中等毒性水平外,其余站点的表层沉积物中重金属对水生生物无不良影响。

制革含铬污泥处置及资源化技术进展

重金属固废在不当储存、运输、处置环节中扩散到自然环境中,重金属会随着生态循环不断富集,对人体和环境造成不可逆的破坏。制革含铬污泥属于重金属危险固体废弃物,对处置的要求极高,分析了目前对制革含铬污泥填埋和焚烧的主要处置方式,重点介绍制革污泥的资源化利用技术,主要是对重金属提取,制备建筑材料、沼气、有机肥、饲料及饲料助剂。并对制革含铬污泥处置和资源化利用进行了总结与展望。

太湖沉积物酸可挥发性硫化物分布特征及重金属生物有效性评价

对太湖4个湖区沉积物的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步可提取重金属(SEM)的水平和垂直分布特征进行了研究,并对沉积物重金属的潜在生态风险进行初步评价.结果表明,氧化还原电位(Eh)与AVS和SEM含量均无显著相关性;表层沉积物中AVS含量分布在研究区差异较大,变异系数达134.28%;∑SEM含量波动较小,变异系数为74.33%.研究区AVS含量的水平和垂直分布规律与∑SEM相似:表层沉积物含量较高,湖岸区域高于湖心区,北部区域高于其他区域;沉积物5cm范围内重金属对底栖生物潜在毒性风险较高,以西岸区尤为严重,沉积物深度达10cm之后,重金属对底栖生物产生危害的风险大幅降低.就单种重金属而言,Pb、Cd、Ni对底栖生物具有潜在毒害作用.

阳宗海沉积物中重金属生物有效性评估

通过测定和分析阳宗海表层沉积物中酸可挥发性硫化物（AVS）和同步提取重金属（SEM）的含量和分布特征,采用SEM/AVS方法对阳宗海表层沉积物中重金属的生物有效性进行评估;同时,采用生物有效阈值法评估了单一重金属的生物有效性。研究得出以下结论：阳宗海表层沉积物中AVS含量为15.09-149.74μmol/g,平均值为49.42μmol/g,从南向北呈递减趋势;AVS在南部和中部均与湖泊水深呈现正相关关系;∑SEM（包括Cu、Cr、Pb、Zn、Mn、As、Cd）含量分布波动较小,其范围为4.84-16.10μmol/g,平均值为10.28μmol/g,其分布规律为北部大于南部;阳宗海各采样点SEM/AVS〈1,说明阳宗海表层沉积物中重金属不会对生物产生不良影响;从单一重金属来看,Pb可能经常产生生物毒性,Cu有可能产生生物毒性,其他金属除部分点可能产生生物毒性外,整体上几乎不会产生生物毒性。