沉积物磁性特征对物源指示作用的探讨

利用快速发展的磁学技术对环境系统中的自然物质和人类活动所产生的次生物质进行物质来源鉴别是当前环境磁学研究的热点和难点。本文在简要介绍了磁学物质鉴别分析原理的基础上,详细阐述了沉积物磁性特征对物质来源的指示作用及其在古环境演变研究和现代环境污染研究中的实际应用,最后指出磁学鉴别物质来源存在的主要问题和努力方向。     

上海市杨浦区表土重金属污染的磁学响应

[目的]揭示上海市杨浦区土壤重金属污染情况,为环境磁学在城市表土重金属污染的应用提供科学依据。[方法]结合磁学方法与传统化学方法,对杨浦区5个功能区内的17个表土样品进行磁学特征和重金属浓度的分析。[结果]杨浦区表土磁化率值平均值为2.42×10~(-6) m~3/kg,磁性特征以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主导,颗粒较粗。除频率磁化率外,磁学参数整体呈现工业区与交通区值较高的特点;重金属Zn,Pb,Cu,Cr浓度值高于背景值,且高值集中在工业区、交通区、居住区,污染负荷指数(PLI)的值为1.962,属于轻度污染。除工业区外,各功能区之间重金属含量与磁学参数的相关性较好(p0.05),磁化率(χlf)、饱和等温剩磁(SIRM)、硬剩磁(HIRM)对杨浦区表土重金属含量有良好的指示作用。[结论]环境磁学方法可以快速简便地提供城市污染信息。     

长叶异痣Cong对水体铅污染的指示作用

为确定长叶异痣Cong对水体铅污染的指示作用，于2000年5月，7月和8月3次在太原市清徐县东湖及鱼塘集长叶异痣Cong（成虫）样品（每个样品含9个个体）及水样，进行分析研究。结果发现，长叶异痣Cong对水体铅具有富集性，可作为水体铅污染的监测生物。但为了保护蜻蜓，使雌性产卵不受影响，采样时应以雄性为宜。同一时间同一采样点近采的长叶异痣Cong雄性成虫体内铅含量样本间差异不显，并且此种昆虫雄性成虫体内铅含量有随水体铅含量的增加而增加的趋势，对水体铅的污染程度具有指示作用。     

磁性土壤中Cu和Zn污染的指示作用

Concentrations of copper （Cu） and zinc （Zn） and various magnetic parameters in contaminated urban roadside soils were investigated using chemical analysis and magnetic measurements. The results revealed highly elevated Cu and Zn concentrations as well as magnetic susceptibility in the roadside soils. The mean concentrations of Cu and Zn in these roadside soils were almost twice those in average Chinese soils, with the mean magnetic susceptibility of the roadside soils reaching about 179 ×10^-8 m^3 kg^-1. This enhanced magnetic susceptibility was attributed to the presence of anthropogenic soft ferrimagnetic particles. A low frequency-dependent susceptibility （2.5%± 1.0%） observed in the roadside soils indicated the coarse multidomain （MD） ferrimagnetic grains to be the dominant contributor to magnetic susceptibility. The Cu and Zn concentration of the soils had highly significant linear correlations with magnetic susceptibility （P 〈 0.01）, anhysteretic remanent magnetization （P 〈 0.01）, and saturation isothermal remanent magnetization （P 〈 0.01）. This suggested that heavy metals were associated with ferrimagnetic particles in soils, which were attributed to input of traffic emissions and industrial activities. Scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectra of magnetic extracts of the roadside soils further suggested the llnk between the magnetic signal and concentrations of heavy metals. Thus, the magnetic parameters could provide a proxy measure for the level of heavy metal contamination and could be a potential tool for the detection and mapping of contaminated soils.     

土壤酶对重金属污染的响应及指示研究进展

土壤酶在关键元素生物地球化学循环、动植物健康维持、环境污染净化等方面起着不可替代的重要作用,同时还是土壤污染程度评价的辅助指标之一。然而,由于土壤物理、化学和生物学性质的差异,以及研究方法的多样化,导致重金属与土壤酶活性之间的关系十分复杂,阻碍了土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用。系统阐述了重金属污染对土壤酶的生态毒理效应,及其对土壤酶催化动力学特征的影响,构建了土壤-重金属-微生物对土壤酶作用的概念模型,并探讨未来的研究趋势和方向。土壤酶活性测定高效、便宜,且对重金属污染敏感,是极具潜力的土壤重金属污染评价的生物学指标,但仅采用土壤酶活性可能高估或低估重金属的生态毒性,加之当前对土壤酶的选择、活性的测定均缺乏统一的标准,致使难以建立重金属毒性阈值与土壤理化性质或土壤重金属有效性之间的定量关系,最终导致土壤酶在土壤污染生态风险评价中存在争议。未来亟需通过新技术和数学模型,深入揭示不同类型土壤中酶对重金属胁迫的响应机理,构建土壤性质与毒性阈值关系的经验模型,可为加强土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用提供重要的理论依据。     

重金属污染及治理研究进展

介绍了重金属污染的定义、危害、来源、污染现状及治理措施等方面的研究进展,以便为重金属的综合治理提供依据。     

土壤重金属污染监测技术研究进展

重金属污染对生态稳定和食品生产安全造成诸多潜在威胁,建立环境中重金属的标准化检测流程,对保证食品来源安全和保护食品生产环境有着重要意义。本文对土壤重金属污染监测中常见的样品采集、预处理和检测方法进行了综述,结合国内外土壤污染物重金属检测方法标准,同时考虑国家发展需求,提出从预处理到检测的系统重金属检测方案——湿法-微波消解-石墨炉原子吸收光度法。     

茶皂素对污染土壤中重金属的修复作用

采用振荡离心的方法研究了生物表面活性剂茶皂素在不同浓度、pH值和离子强度下对污染土壤中重金属去除效果的影响;并采用BCR法研究了茶皂素处理前后土样中各形态的重金属含量变化。试验结果表明:随着茶皂素浓度的增加,重金属的去除率随之增加,在茶皂素浓度为7%时,对供试土样中重金属的去除率达到最大值,去除率分别为Cd 96.36%,Zn 71.73%,Pb 43.71%,Cu 20.56%;随着土壤环境pH值的增加,重金属的去除率随之减少,适宜的pH范围在5.0左右;离子强度对Pb,Cu的去除效率影响不大,Zn,Cd的去除率随着离子强度的增加而减少。比较茶皂素处理前后土样中重金属各形态含量的变化,发现酸溶态的重金属更易被茶皂素去除,其次为可还原态、可氧化态和残渣态的重金属很难被去除。     

江阴市耕地重金属污染及其评价

江阴市在2004年对全市耕地和灌溉水的主要污染物质─重金属进行了较为全面的调查,对土壤和灌溉水进行了多种评价分析。结果显示:全市90%以上的耕地安全、清洁,97%以上的耕地没有受到重金属污染。并对调查结果进行了分析,提出了初步的对策与建议。     

土壤重金属污染的植物修复研究进展

随着工业的发展,重金属在土壤和水体中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题正引起人们的普遍关注。     

基于“源-径-汇”关系的土壤重金属污染风险空间区划研究

构建土壤污染风险管控空间区划体系是对《中华人民共和国土壤污染防治法》“分类分区分阶段管理”思想的深入落实,高分辨率的风险空间区划地图能为划分风险管控优先区和大尺度统筹部署土壤污染防治铺排工作提供科学有效的决策指导。利用正定矩阵因子分析模型（PMF）源解析模型明确了浙江省宁波市某工业集聚区铬、铜、砷、镉、铅、镍、锑和汞等8种重金属的污染源和贡献率,然后基于“源-径-汇”关系和质量平衡理论形成土壤重金属污染风险管控空间区划技术体系。结果表明,土壤重金属的空间分布具有明显异质性,主要排放源包括火力发电燃煤燃烧源（17.08%）、其他工业源（17.94%）、农业活动排放源（26.07%）、自然源（28.61%）和交通排放源（10.31%）等五类;利用构建的空间区划技术体系可将土壤重金属污染风险划分为极高、高、中、低和极低共五个等级,分别占研究区总面积的8.64%、17.28%、18.27%、22.92%和32.89%。区域风险胁迫水平的空间量化表达能有效识别高风险热点,进而采取优先管控措施实现土壤污染精准防治。     

溶解性有机质影响土壤吸附重金属的研究进展

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,能作为重金属在环境中的迁移"载体"或"配位体",通过与土壤中重金属之间的离子交换吸附、络合、螯合等一系列反应抑制或促进重金属在土壤中的吸附,影响重金属的沉淀、迁移转化和生物有效性,进一步影响生态环境安全和人类健康。因此,详细介绍了DOM尤其是外源DOM的来源、提取和组成,同时综述了溶解性有机质对土壤吸附重金属的影响及其影响机理的研究进展。     

洛川苹果园地土壤重金属污染调查与评价

通过对洛川苹果园地土壤样品的采集、监测,依据无公害果园产地土壤环境质量标准和绿色食品产地土壤环境质量标准,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的污染现状。评价结果表明:以无公害果园产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Cr>Cd>Pb的特征,土壤重金属综合污染指数为0.51,土壤Cd、As、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤环境中的重金属元素含量现状水平符合无公害苹果生产的要求;以绿色食品产地土壤环境质量为评价标准,洛川苹果园地土壤重金属污染程度有As>Pb>Cr>Cd的特征,土壤重金属综合污染指数为0.64,土壤Cd、Cr、Pb单项污染指数平均值均小于0.7,土壤As单项污染指数平均值大于0.7,但小于1。土壤环境中的重金属含量现状水平符合绿色食品苹果生产的要求。但土壤As单项污染指数平均值为0.74,已超过绿色食品产地土壤污染警戒线。洛川苹果园地土壤重金属As污染程度较高,主要是由于人为长期不合理使用含As农药、化肥所致。因而,洛川苹果生产中应将土壤环境中的As作为严控的土壤污染物。     

关中灌区农业土壤重金属污染调查与评价

通过对关中宝鸡峡灌区、交口灌区、洛惠东灌区农业土壤样品的采集、监测,依据关中土重金属元素背景值和国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准作为评价标准,重点分析评价了对土壤环境及人体危害较大的Cd、As、Cr、Pb等重金属元素的累积程度和污染程度。结果表明:以关中土重金属元素背景值为评价标准,关中灌区土重金属综合累积程度依次为交口灌区、宝鸡峡灌区、洛惠东灌区,土壤重金属累积程度具有PbAsCrCd的特征;关中灌区农业土壤重金属Pb累积程度普遍较高,主要是由于长期污水灌溉所致。以国家土壤环境质量二级标准为评价指标,关中灌区土重金属污染程度依次为宝鸡峡灌区、洛惠东灌区、交口灌区,土壤重金属污染程度具有AsCrCdPb的特征;关中灌区农业土壤重金属综合污染指数P均小于0.7,土壤样品单项污染指数Pi均小于0.7。因而,关中灌区农业土壤环境中的重金属元素含量现状适宜于无公害农产品和果品基地建设的要求。     

稳定同位素示踪土壤中重金属环境行为的研究进展

随随着以多接收器电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）为代表的高精度质谱分析技术的革命性突破,稳定同位素的研究取得了跨越式发展。重金属稳定同位素成为了示踪土壤环境介质中重金属地球化学循环的有效工具,在识别污染来源、解析关键过程、跟踪环境行为等方面展现出极大的应用潜力。从同位素基本概念出发,系统介绍了利用重金属稳定同位素示踪土壤环境重金属污染的来源与归趋、土壤-植物体系重金属元素的迁移转化以及金属纳米颗粒的环境过程等方面的研究进展,并进一步总结了氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合反应、生物作用等影响重金属稳定同位素分馏的相关机制,最后针对当前应用和研究现状,提出了拓展稳定同位素示踪重金属环境行为的潜在研究方向和研究内容,对土壤重金属污染防治及修复具有重要的指导意义。     

巢湖表层沉积物中重金属的分布及污染评价

对巢湖湖区不同位点的表层沉积物中的Fe、Cr、Pb、Cu、Co、Zn、Ni7种重金属含量进行的分析表明,湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,由于巢湖西半湖靠近合肥市区,大量的工业废水和生活污水通过河道排入巢湖,引起西半湖区中重金属含量高于东半湖区。采用富集因子法和地积累指数法对巢湖沉积物重金属污染现状进行了评价,结果表明,巢湖沉积物中存在Pb、Cu污染,个别地区已相当严重,并呈现沿湖心区至东半湖区逐渐降低趋势。研究表明,两种方法均能对人为污染行为做出较为科学的评价,且两种方法得到的评价结果基本一致。由于重金属元素有很强的毒性,并且能够在食物链中传递,有关部门应及早从流域环境综合规划入手,对重金属污染问题采取有力的控制对策,保护沿湖地区居民免受危害。此外,对巢湖表层沉积物中重金属污染物来源进行了初步分析,据分析结果判断,巢湖沉积物中重金属总量Co、Fe、Cr的来源相似,Zn和Cu的来源相似。     

畜禽粪中重金属环境行为研究进展

随着畜禽养殖业向集约化、规模化发展,饲料添加剂被大量使用,畜禽粪中重金属问题日益严重.本文综述了国内外畜禽粪中重金属污染状况、施用后对土-水-生物系统的影响、堆肥过程中重金属的迁移分配以及减少重金属污染的控制措施,为有机食品发展和养殖业废弃物安全利用提供参考.     

抗生素-重金属复合污染对土壤中细菌耐药的影响

目前复合污染环境下耐药细菌在数量、种类以及抗性强度上都显著增大,多重耐药菌株也高频率检出,甚至出现了能够抵抗绝大多数抗生素的"超级细菌",因此抗生素-重金属复合污染对环境中细菌耐药的影响更需高度重视。就我国土壤环境中抗生素-重金属复合污染的现状,对抗生素与重金属复合污染的对土壤微生物耐药效应研究进展进行了综述,并对该领域需要进一步研究的问题进行展望,对于消除环境中的微生物耐药性具有重要意义。     

基于污染损失率法的土壤重金属污染评价及经济损失估算

半定量或定量估算土壤污染造成的经济损失,对开展土壤环境质量评价工作具有重要意义。以长三角典型区张家港市蔬菜地为例,在分析蔬菜地土壤中Cd、As、Cr和Cu4种重金属含量及其变化趋势的基础上,以该地区土壤重金属的基线值为基准,运用污染损失率法,初步估算了重金属污染损失率（重金属污染对土壤的损害程度,%）和土壤进行蔬菜种植利用时的重金属污染经济损失量（万元·a^-1）,并预测了未来10a和20a重金属污染经济损失量。结果表明,张家港市蔬菜地各单项重金属污染损失率在1.00%-1.67%之间,综合重金属污染损失率为5.02%,土壤重金属污染总体较轻,污染等级整体为Ⅱ级,属于尚清洁水平。但如果按照目前重金属积累的趋势发展下去,随着蔬菜种植年限的增加和种植面积的扩大,综合重金属污染损失率将呈不断增加的趋势,导致重金属污染经济损失量不断增加,2009年重金属污染经济损失量约为1998万元·a^-1,2029年将增加到5532万元·a^-1。因此,需要对蔬菜生产系统中重金属的来源进行有效控制,以降低土壤重金属的积累,减少由此带来的经济损失。     

重庆市长寿湖重金属污染评价

中国环境科学研究院采集了长寿湖沉积物样品,分析其表层沉积物中Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Hg、As 8种重金属元素含量特征,结果表明,按照《土壤环境质量标准》,目前长寿湖主要是Cd、Hg和As的污染,且中部湖区沉积物重金属污染强度要高于东部和西部两区。各重金属间的相关性分析表明,Cu-Zn、Cu-Ni、Zn-Ni之间呈极显著相关,说明这3种元素污染源可能相同。由潜在生态风险评价结果可知,长寿湖重金属污染只是略超轻微生态危害,各重金属对长寿湖生态风险影响程度由高到低依次为：Hg〉Cd〉As〉Pb〉Ni〉Cu〉Cr〉Zn。应用Hakanson潜在生态危害指数法评价其生态风险,并提出了相关污染防治措施,为预防和综合治理长寿湖提供了科学依据。