水体重金属污染评价方法对比研究——以扎龙湿地湖水为例

采用对权重公式进行发展的模糊综合评价模型对仙鹤湖湖水重金属污染状况进行了评价和分析,并与灰色关联分析法、分级评价法、内梅罗指数法和单因子指数法进行了评价结果的比较,其中前3种方法的评价结果整体趋势是基本一致的。与实际情况对比表明,模糊综合法和分级评价法评价结果概率分布比较客观真实地反映了整体湖水水质状况,因此模糊综合法对评价对象的整体质量状况评价结果明显。基于评价结果进行了蒙特卡罗（MC）预测,参考各方法的评价结果的蒙特卡罗预测值和湖水水质实际情况,满足湖水评价参数的概率为74.87%,即扎龙湿地仙鹤湖湖水整体水质为Ⅱ级,同时有向Ⅲ级转化的趋势。扎龙湿地仙鹤湖营养状态级别为中度富营养。     

基于稳健统计学确定高潜在污染土壤Cu、Pb基线值

土壤重金属基线值的确定对于评价重金属积累现状具有重要意义。在存在人为污染的情况下,土壤重金属数据经常强烈地偏离正态分布和对数正态分布,影响统计分析结果的可信度,而稳健统计方法可以降低离群值对统计分析结果的影响。本研究以张家港为研究区域,采用稳健回归方法,建立表层和底层土壤Cu、Pb的回归关系,通过底层土壤Cu、Pb含量计算表层土壤Cu、Pb基线值,并对土壤Cu、Pb积累状况进行评价。结果表明,稳健回归方法确定的表层土壤Cu、Pb基线值可以反映出不同样点间,土壤Cu、Pb背景含量的自然变异。与稳健统计学方法相比,使用国家土壤环境质量标准值,或大区域(江苏省)的土壤背景值,评价自然背景本身存在变异区域的土壤重金属积累状况时,可能会产生较大的误差。     

基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染评价模型

土壤重金属污染程度综合评价问题是一个前沿的、复杂的不确定性问题。本文尝试利用集对分析方法描述土壤重金属污染评价过程中的确定性和不确定性特征,并应用角模糊数刻画集对差异度系数以改进集对分析方法,进而提出了基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染综合评价新模型。实例应用结果及与其他方法对比分析表明:该模型评价过程直观、计算简便、结果客观合理,在土壤重金属污染评价中具有参考价值。     

Cu^2＋、Zn^2＋复合条件下Cd^2＋在陕西5种土壤中的吸附

通过平衡吸附的方法,研究了Cd2＋在单一及与Cu2＋、Zn2＋复合条件下,在陕西塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并通过多重相关分析探讨了其吸附机制。结果表明,在20、30℃条件下,Cd2＋在各供试土样中吸附等温线总体上呈H或L型等温线形式,黑垆土对Cd2＋总是吸附最强,而砂土的吸附总是最弱;Cd2＋吸附的温度效应呈现升温负效应特征,塿土土样中,Cu2＋的共存对其温度效应影响较大,而在其他4种土样中Zn2＋的共存具有较大影响;Cu2＋、Zn2＋的共存均降低了Cd2＋的吸附量,具有显著的拮抗作用;Freundlich模型是描述Cd2＋吸附等温线最佳模型。相关分析结果表明,Cd2＋在土壤中的吸附主要以电性引力吸附为主,Cu2＋的共存主要和其与土壤有机质之间的络和吸附等化学吸附作用有关,因此其对Cd2＋以化学竞争性吸附的影响相对较弱,而Zn2＋共存吸附与Cd2＋吸附机制类似,因此表现出Zn2＋共存对Cd2＋吸附影响较大的特点。     

渭河宝鸡段表层沉积物重金属污染研究

采用现场采样及室内分析方法,在对渭河宝鸡段表层沉积物基本理化性质分析的基础上,研究了沉积物中重金属的含量、赋存形态及迁移特征,并进行了污染评价。结果表明,沉积物中Zn、Co、Cd和Hg的平均含量均高于世界、中国和陕西土壤元素背景值,其中Cd（中国和陕西土壤元素背景值的4倍）和Hg（中国和世界土壤元素背景值的7~8倍、陕西土壤元素背景值的16倍）尤为突出。Cr、Ni、Zn、Cu和Co在沉积物中主要以残余态形式存在（50%以上）,Pb主要以可还原态形式存在（近55%）,Mn和Cd主要以乙酸可提取态形式存在（近50%）。重金属迁移顺序为Mn（56.70%）≈Pb（56.65%）〉Cd（53.66%）〉Co（48.82%）〉Cu（43.99%）〉Zn（21.93%）〉N（i15.49%）〉C（r11.43%）,其中Mn、Pb、Cd、Co和Cu的危害较大,有近45%~60%可以发生迁移转化。污染评价结果表明,沉积物主要受到Cd和Hg污染,具有高的潜在生态危害。     

重金属锌对猪粪堆肥过程中氧化还原类酶活性的影响

以猪粪和秸秆为主要试验材料,添加不同浓度重金属Zn,采取发酵罐处理方法,在好氧高温条件下研究了重金属Zn对猪粪堆肥过程中多酚氧化酶、脱氢酶活性的变化,以及堆腐过程堆体温度、堆料pH值、胡敏酸E4/E6值的变化。结果表明：（1）低量重金属Zn处理（L）较不添加重金属Zn（CK）和添加高量重金属Zn（H）堆料升温快、温度高、高温持续时间长。（2）重金属Zn的加入对堆料的pH值影响不大,不是影响堆肥进程的直接原因。（3）H处理在整个堆肥过程中E4/E6值均高于L和CK,表明高浓度Zn处理抑制腐殖质的缩合和芳构化。（4）L处理的多酚氧化酶活性大多数时间高于H处理的活性,说明低量重金属Zn更好地促进了木质素的降解及其产物的转化。（5）从整个堆肥过程来看,3个不同处理的脱氢酶活性表现出一定的不稳定性,可能是重金属对脱氢酶活性有抑制作用的同时发生＂抗性酶活性＂现象。     

吉林省畜禽粪便自然堆放条件下粪便/土壤体系中Cu、Zn的分布规律

本文通过对不同养殖场鸡、猪、牛粪便自然堆放条件下粪便和土壤样品的采集和实验室分析,研究了吉林省部分养殖场不同类型畜禽粪便Cu、Zn含量,以及粪便自然堆放对土壤Cu、Zn含量的影响。结果表明,鸡粪、猪粪和牛粪中Cu的含量范围和均值分别为7.12～26.04mg·kg-（1风干样,下同）（均值18.24mg·kg-1）、87.99～463.7mg·kg-（1均值243.6mg·kg-1）、3.95～27.63mg·kg-（1均值12.28mg·kg-1）;Zn的含量范围和均值分别为179.2～340.8mg·kg-（1均值276.9mg·kg-1）、140.5～455.8mg·kg-（1均值381.8mg·kg-1）、150.5～292.3mg·kg-（1均值188.1mg·kg-1）。不同类型粪便中Cu、Zn含量均是猪粪〉鸡粪〉牛粪,但不论是哪种类型的畜禽粪便重金属含量均是Zn〉Cu。在自然堆放条件下,鸡粪和猪粪中的Cu可从粪便向底土迁移,迁移量随粪便中Cu含量的增加而增加,并主要积累在土壤表层,而牛粪在自然堆放过程中对底土的Cu含量影响不显著,粪底土Cu含量分布规律为猪粪底土〉鸡粪底土〉牛粪底土;鸡粪、猪粪和牛粪中的Zn也可向底土迁移,使粪底土Zn含量有不同程度的增加,但主要积累在粪底土的表层,且不同类型粪便底土Zn含量差异不明显。     

锌污染对猪粪堆腐过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究。结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量为400mg·kg^-1）的堆料升温快,高温持续时间长。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明不同浓度重金属处理的堆料微生物群落有明显不同,Zn含量为400mg·kg^-1的堆料微生物活性高,有利于增加群落的丰富度和功能多样性,与Zn含量为1000mg·kg^-1的堆料、对照组堆料起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类。     

商品大米中Cd、Pb、Cr的污染状况及健康风险评价

为了解本地商品大米中重金属的污染情况,采用微波消解法和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法,对144个大米样品进行Cd、Pb和Cr含量的检测,采用单项污染指数和内梅罗综合指数法对其污染状况和健康风险进行分析评价.结果表明,样品中Cd、Pb和Cr的超标率分别为0.69%、27.78%和34.03%.无等级大米中3种重金属的超标率高于有等级大米,但差异不显著.本土商品大米样品中Cd的含量显著高于外省样品,Pb含量差异不显著,Cr的含量显著低于外省样品.144个样品中处于安全级别的样品仅占63.89%.健康风险评价结果显示,当地居民通过食用大米实际摄入Cd和Pb的量都低于FAO/WHO推荐的每人每日的允许摄入量,不存在严重的健康风险,但却存在Cr的健康风险问题.     

氧化节杆菌生物降解苯并芘

A pot experiment was conducted with multi-metal (Pb, Cd, Cu, and Zn) contaminated acidic soil to investigate changes in available metal burden resulting from the application of industrial wastes (fly ash and steel slag). The efficiency of amendments-induced metal stabilization was evaluated by diffusive gradients in thin films (DGT), sequential extraction, and plant uptake. The stability of remediation was assessed by an acidification test and by chemical equilibrium modeling. Addition of fly ash (20 g kg-1 ) and steel slag (3 g kg-1 ) resulted in similar increase in soil pH. Both amendments significantly decreased the concentrations of metals measured with DGT (C DGT) and the metal uptake by Oryza sativa L. Significant correlations were found between C DGT and the concentration of a combination of metal fractions (exchangeable, bound to carbonates, and bound to Fe/Mn oxides), unraveling the labile species that participate in the flux of metal resupply. The capability of metal resupply, as reflected by the R (ratio of C DGT to pore water metal concentration) values, significantly decreased in the amended soils. The C DGT correlated well with the plant uptake, suggesting that DGT is a good indicator for bioavailability. Acidification raised the extractable metal concentration in amended soil but the concentration did not return to the pre-amendment level. Equilibrium modeling indicated that the soil amendments induced the precipitation of several Fe, Al and Ca minerals, which may play a positive role in metal stabilization. Chemical stabilization with alkaline amendments could be an effective and stable soil remediation strategy for attenuating metal bioavailability and reducing plant metal uptake.