Influence of pH on the release and chemical fractionation of heavy metals in sediment from a suburban drainage stream in an arid mine-based oasis

Purpose

The objectives of this study were to explore the influences of pH on the release of Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, and Cr in sediments derived from the upstream, middle, and downstream reaches of Dongdagou stream in Gansu Province, Northwest China, and to examine the fractionation changes of heavy metals in the sediments after reaching their release equilibrium under different pH conditions.

Materials and methods

Sediment samples were obtained using a stainless steel grab sampler to collect the uppermost 10 cm of sediment from the channel bed. The pH-dependent release experiment was conducted in the solid-to-liquid ratio of 1:20 at different pH values (2, 4, 6, 8, 10, and 12) at room temperature. The total Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, and Cr concentrations in the sediments were digested using an acid digestion mixture (HNO₃ + HF + HClO₄) in an open system. Metal fractionation of selected sediments was obtained using the Tessier sequential extraction procedure. Heavy metal concentrations in the samples were determined using atomic absorption spectrophotometry.

Results and discussion

The mean concentrations of heavy metals in sediments decreased in the following order: Zn (1676.67 mg kg^?1) > Pb (528.65 mg kg^?1) > Cu (391.34 mg kg^?1) > Cr (53.48 mg kg^?1) > Ni (34.27 mg kg^?1) > Cd (11.53 mg kg^?1). Overall, the solubility of Cu, Zn, Cd, Pb, and Ni decreased with increasing pH, and they were strongly released at pH 2. Moreover, the solubility of Cr increased with increasing pH, and its release was highest at pH 12. After reaching the release equilibrium of heavy metals under different pH conditions, the percentages of organic Cu, Zn, Cd, and Fe-Mn oxyhydroxide Pb decreased, compared to their initial fractions. The residual fractions of Ni and Cr were dominant, regardless of pH.

Conclusions

The average concentrations of Cu, Zn, Cd, and Pb in sediments were highly elevated compared with the soil background values in Gansu Province, China. The results of this pH-dependent release experiment showed that the release behaviors of Cu, Zn, Pb, and Cr followed an asymmetric V-shaped pattern, whereas Cd and Ni followed an irregular L-shaped pattern. The changes in the release of heavy metals in sediments were related to their redistribution between chemical fractionations.

     

葱蝇成虫防御类酶和血细胞对球孢白僵菌的防御作用

测定了葱蝇成虫被球孢白僵菌侵染后,虫体超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)和乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性变化,并对侵染后血细胞的变化进行拍照观察。结果表明,虫体内SOD、CAT、POD、GSTs和AChE的比活力呈先上升后下降的趋势;处理组虫体内的Car E比活力和对照组的变化趋势相同,但始终低于对照组。侵染36~48 h后,大量的血细胞在菌丝体周围集结、包囊,阻碍和抑制菌丝的增殖。侵染54 h后,菌丝开始突破包囊块,在血淋巴中大量增殖,血细胞免疫被破坏。综上所述,球孢白僵菌侵染初期会触发葱蝇成虫的免疫系统,但由于菌丝的大量增殖,后期免疫系统崩溃,导致成虫死亡。为揭示球孢白僵菌的致病机理及葱蝇对真菌侵染的免疫防御提供理论依据。     

不同温度下4株白僵菌对西花蓟马的致病力

本文测定了4株白僵菌在18、22、26、30、34 ℃ 5个温度下对西花蓟马成虫和若虫的毒力, 结果表明：白僵菌JMS、HS、MBb、RSB 4个菌株在这5个温度下对西花蓟马成虫均具有很高的致病力,绝大多数西花蓟马在5 d左右死亡,致死率均在97％以上,多数为99％～100％,致死中时为1.4～3.2 d,白僵菌RSB菌株对西花蓟马成虫的致死中时最短,在30 ℃下,仅为1.4 d。在各温度下供试菌种对西花蓟马若虫的致病力明显低于对西花蓟马成虫的致病力,其致死率一般在90％～99％,致死中时也相对较长。     

北方农村小康家庭能源消费结构演变研究——以山东省桓台县为例

目前对中国北方地区农村家庭能源消费结构演变的研究较少.该文根据实地调查数据,从能源品种和最终用能类型两个角度对桓台县农村(北方典型小康农村)家庭能源消费结构演变进行了深入分析.结果表明:在能源品种上,表现为煤炭消耗大量增加,持续占据统治地位,电、汽油、液化气消费快速提升,秸秆等生物质能用量减少;在最终用能类型上,炊事用能由占主导地位演变为与取暖用能并驾齐驱,生活享受用能快速增加.短期内,除了液化气用量将有所减少外,其余能源品种消费都将保持上述演变特征.在全面建设小康社会过程中,桓台县可以作为北方地区农村家庭能源消费发展趋势的一个重要参考.     

微生物除臭剂应用于畜禽养殖场的研究现状

畜禽养殖过程中排放的NH3、H2 S和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成严重的危害.本文概述了畜禽养殖场恶臭气体主要成分及来源、微生物除臭剂的作用机理和研究进展,重点讨论了微生物法降解恶臭气体机理.畜禽养殖场恶臭气体主要来源于动物肠道菌群和畜禽粪尿中土著微生物的厌氧发酵,成分复杂,恶臭气体减排...     

Hi5-SF悬浮细胞系的建立及鉴定

从中国典型培养物保藏中心(CCTCC)引进High Five细胞并对其进行驯化,获得无血清悬浮驯化株(Hi5-SF)。依据《中华人民共和国药典(2010年版三部)》对其进行细胞生物学特性研究、微生物污染、病毒外源因子及细胞致瘤性检测。结果发现,Hi5-SF细胞复苏活力76.3%,生长曲线呈"S"型,最大增殖密度可达3.50×10~6 mL~(-1),群体倍增时间为26.2h;细菌、真菌及支原体检查均为阴性;血细胞吸附试验、致细胞病变试验和特异性病毒荧光抗体结合物检查结果均为阴性;致瘤性检查结果也为阴性。说明该细胞株符合兽用疫苗生产用细胞质量要求,可以在疫苗研究与生产中应用。     

贵州湄潭茶区土壤-茶叶系统中微量元素富集规律与产地溯源

为了解贵州湄潭茶区土壤-茶叶系统中微量元素的迁移与特征规律,采集湄潭县洗马镇、鱼泉镇等12个村镇的茶叶与土壤,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定茶叶、土壤中11种微量元素(Ce、Co、Fe、La、Mg、Mn、Na、Ni、Pr、Se、Zn)的含量。结果表明:上述地区土壤Ni、Zn等重金属的平均含量低于国家限定标准,所测重金属中单项污染指数(P_i)≤1,地累计指数(I_geo)≤0,表明这些地区土壤均未受到污染,且湄潭茶区达到富硒土壤要求;但Co、Pr、Ni的污染指数接近污染值界限,建议茶区减少含有Co、Pr、Ni 3种元素的有毒有害物质排放,以便解决未来元素污染的隐患,保持土壤清洁状态;对照国家标准,湄潭茶叶重金属含量未超标,且湄潭部分茶区符合富硒茶叶要求;茶叶-土壤-pH值系统中,茶叶与土壤上下层大部分元素含量有正或负相关关系,上下层土壤pH值与其部分元素含量也有正或负相关关系,茶树中Mn元素富集能力较强,Mn元素的吸收与Mg、Na、Ni、Pr、Co、Se元素的吸收具有一定拮抗作用;采用主成分分析与典则判别分析探讨湄潭茶区土壤上下层以及茶叶特征规律,发现主成分分析和典则判别分析均可将12个茶区的茶叶、土壤各自区分,其不仅实现了不同茶区土壤的区分,而且相同茶区土壤上下层也得到区分,且典则判别分析结果图中数据点的聚集性更好,以上结果证实,湄潭茶区不同地域茶叶与土壤微量元素含量特征存在差异性,特征规律明显。系统地对湄潭茶区土壤-茶叶体系中微量元素的特征规律进行探究,可为贵州省湄潭茶区土壤-茶叶体系中微量元素富集、迁移规律,以及产地溯源提供依据。     

兰州大尾羊肾和睾丸组织细胞的分离培养和鉴定

兰州大尾羊是中国濒临灭绝的物种，通过体细胞培养和长期保存，在细胞水平上保存珍贵的种质资源。采用胰蛋白酶消化分离并培养原代肾细胞和睾丸细胞，并通过差速消化和差速贴壁法纯化成纤维细胞并用液氮保存，细胞复苏后进行活力、形态、生长特性、微生物污染和染色体等检查，保存兰州大尾羊26个个体的肾细胞和9个个体睾丸细胞，保存细胞生长良好，均呈成纤维型，平均复苏活力为98.6%和95.2%，生长曲线均呈“S”型，最大增殖密度分别为3.15×10⁵ mL^-1 和2.92×10⁵ mL^-1，倍增时间分别为29.3 h和30.8 h，细菌、真菌、病毒和支原体检查均为阴性，染色体为2n=54，二倍体占88%和90%，说明成功分离培养并保存兰州大尾羊肾和睾丸组织细胞。