长江口重金属元素固-液界面的过程——Ⅱ.水合氧化铁对Pb、Cu和Cd吸附的热力学模式

模拟长江口某些环境条件,用制备的水合氧化铁对Pb、Cu和Cd进行吸附实验,不同温度下的数据均符合Langmuir等温式.测定了各元素的饱和吸附量、吸附热、平衡常数及其他热力学参数.溶液pH对吸附有明显的影响,各元素均在一定的pH区间产生吸附突跃,吸附过程可用改进的M2+-H+表面化学交换模式说明.初步确定:水含氧化铁对Pb、Cu的吸附以化学作用为主;Cd的吸附则以静电作用为主.模拟结果与现场调查结果基本一致,进一步对吸附过程的热力学性质给予定量的描述.     

长江口重金属元素的固液界面过程——Ⅰ.沉积相中Pb、Cu和Cd的行为和沉积机理

本文阐述了长江口表层沉积物及其酸可溶相和间隙水中Pb、Cu和Cd的分布,分析了它们与环境参数的关系,发现它们的多数与沉积物的粒度、有机质、氧化铁和粘土矿物的含量之间有较好的相关性,与Eh、pH也有一定的关系.间隙水和沉积物之间存在着准平衡关系.Pb、Cu在两相间的分配主要受氧化铁和有机质的吸附-解吸和沉淀-溶解过程所控制,Cd的分配主要受CdS的沉淀-溶解过程所控制.     

厦门西港表层沉积物对铅的吸附作用

在海水介质中,模拟研究了厦门西港沉积物对Pb吸附过程的热力学和动力学性质,提出相应的定量模式,测定饱和吸附量、吸附速率常数和表观活化能等重要物化参数。结果表明,沉积物-Pb的吸附以化学作用为主,静电作用为辅。其吸附性质与水合氧化铁-Pb的吸附类似。     

厦门篔筜湖疏浚沉积物对海水中铅铜镉吸附的动力学

为了解疏浚沉积物倾弃入海洋后的化学行为,本文研究了在海水中已达溶出平衡的篔筜湖疏浚沉积物,对再外加入的Pb,Cu,Cd的吸附行为,给出了吸附动力学数据,并用作者先前提出的重金属固液界面吸附动力学模式作了理论处理。     

珠江口贫氧区沉积物中微量金属元素的地球化学特征

研究了珠江口贫氧区表层沉积物中Cu,Pb,Zn,Cd,Fe和Mn含量的相互关系;探讨它们在迁移和固-液平衡过程相互作用的特征;研究了沉积物的环境因素和重要组分对其沉积-溶解作用的影响;研究了表层沉积物对它们的富集作用。结果发现,沉积物对Cu,Pb,Zn和Cd的富集系数(K)排列次序为K_(Cd)>K_(Pb)>K_(Cu)>K_(Zn)。K_(Cd)大于对照区和长江口的相应值。此结果说明,上述区域的表层沉积物中可能有自生的CdS。且贫氧水的表层沉积物中Fe,Mn,Cu,Pb和Cd的地球化学特性尚未有显著的改变。     

长江河口悬浮物对几种金属吸附的pH效应

在实验室中控制吸附反应体系的pH，研究了长江河口现场悬浮颗粒物质对添加金属Cu、Pb、Zn和Cd吸附作用。结果表明，反应体系pH值的增大使得金属在悬浮颗粒物质上的吸附百分率增大。在长江河口水体pH变化范围内，pH的变化对Cu和Pb在悬浮颗粒物上的吸附作用影响较小，而对Zn和Cd的影响则非常显著。根据固—液界面吸附模型，长江河口悬浮物质对Cu、Pb、Zn和Cd的吸附平衡常数(IgK)分别为—8．87、—6．51、—13．68和—13．65。长江河口特定的水化学环境和水、沙特征决定了金属Zn和Cd的环境行为显著受到pH变化的控制，而pH对Cu和Pb的影响可能较小。     

沉积物暴露条件下文蛤Meretrix meretrix 对重金属Cu、Pb的富集动力学研究

应用半静态双箱动力学模型室内模拟了沉积物暴露条件下文蛤Meretrix meretrix 对Cu、Pb的生物富集,通过对富集与排出过程中文蛤体内重金属污染物的动态监测和对富集与排出过程监测结果的非线性拟合,得到了文蛤富集重金属的吸收速率常数K₁、排出速率常数K₂、生物富集因子BCF(bioconcentration factors)、生物学半衰期B_1/2等动力学参数。拟合结果得到的Cu、Pb各动力学参数分别为,K₁为4.6333—72.3754;K₂为0.0512—0.0798;BCF为60.7646—1414.9634;B_1/2为8.69—13.55。对模型的拟合优度检验结果显示,沉积物暴露条件下文蛤对重金属Cu、Pb的生物富集数据符合双箱模型,模型的拟合优度良好。比较结果得出,吸收速率常数K₁及生物富集因子BCF均随着外部水体金属暴露浓度的增大而减小;文蛤对Cu富集能力大于Pb;Cu在文蛤体内的生物学半衰期B_1/2大于Pb;理论平衡状态下生物体内Cu、Pb的含量C_Amax随着外部水体中金属暴露浓度的增大而增大,且呈显著正相关,实验结果表明沉积物暴露条件下双箱动力学模型在一定条件下是可以应用于文蛤的富集动力学研究的,仍需要进一步开展不同条件下实验研究分析。     

三峡工程一期蓄水后长江口及其邻近海域表层沉积物重金属污染及其潜在生态风险评价

根据2003年6月和2007年4月长江口及其邻近海域表层沉积物中Cu、Cr、Pb、Zn和Cd 等重金属元素含量的实测资料,采用3种评价方法(基于沉积物质量标准的评价、生物效应浓度阈值法和潜在生态危害指数法)对其污染及生态危害程度进行了评价.结果表明:三峡工程一期蓄水后Cu在第二类沉积物中的比例上升,偶尔对生物产生的负面效应有增加趋势,Cr则恰好相反,Pb、Zn和Cd在不同沉积物标准中所占比例基本不变,对生物的负面效应较低.从总的污染程度来看,长江口及其邻近海域污染程度和潜在生态风险为低级.典型污染要素的污染程度由高到低的顺序为:Cr＞Cu＞Zn＞Pb＞Cd;各污染物对生态风险影响程度由大到小的顺序为:Cd＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn,前两种元素是研究区主要的潜在生态风险因子.在三峡工程一期蓄水早期(2003年),长江口及其邻近海域表层沉积物总的潜在生态风险指数和单个污染物的潜在生态风险系数较蓄水前有所增加,2007年的风险水平与1988-1992年基本持平.     

图们江口水中Zn,Cd,Pb,Cu的形式分析

本文用防吸附物理涂汞电极反问极谱对图们江口、东海及日本海水中Zn,Cd,Pb,Cu进行了形式分析,其不稳定态的平均浓度分别为5.9,0.071,0.039,0.69ug/L(占总量的15～27％),分布较为均匀,证实了痕量金属离子(自由离子及不稳定络离子的均匀分布规律。有机结合态Zn,Cd及Pb(10～30％)和颗粒态Zn,Cu和Cu(15～40％)的较高含量位于长江口、东海及图们江口。     

紫贻贝(Mytilus edulis)对4种重金属的生物富集动力学特性研究

应用半静态双箱模型室内模拟了紫贻贝对 4种重金属 (As、Hg、Cd、Pb)的生物富集实验 ,通过非线性拟合得到了紫贻贝富集重金属的吸收速率常数k1 、排出速率常数k2 、生物富集因子BCF、生物学半衰期B1 / 2 等动力学参数。实验海水盐度为 32、温度分别为( 1 2 .34± 2 .2 8)℃和 ( 6.63± 3.1 2 )℃、溶氧量 >6.5mg/L。得到的Hg、Cd、Pb的动力学参数k1为 8.71 2— 30 1 .5 ;k2 为 0 .0 0 942 5— 0 .0 30 64;BCF为 783.4— 1 1 75 4 ;B1 / 2 为 2 2 .62— 73.5 4。比较结果得出 :吸收速率常数k1 及生物富集因子BCF均随着外部水体浓度的增加而减小 ,在平衡状态下生物体内金属含量CAmax随着外部水体浓度的增加而增加 ,且基本呈正相关 ,说明紫贻贝是比较理想的重金属Hg、Cd、Pb污染的指示生物。紫贻贝排出Cd的生物学半衰期要长于金属Hg、Pb、As。     

长江口海域悬浮颗粒物中铜、铅、镉的化学形态及分布特征研究

研究了重金属Cu,Pb,Cd在长江口及其邻近海域悬浮颗粒中各化学形态间的含量,及其在长江内河段—河海混合界面—海区间的各形态间的迁移转化特征。结果表明,长江口海域中重金属以非残渣相为主要存在形式,其中铁锰氧化物为重要的清除载体;以铁锰氧化物和碳酸盐形式存在的重金属含量受水环境盐度和pH控制;通过多元回归计算求得重金属与pH值、盐度(X_s)、悬浮体(X_(s.s))的多元一次方程。     

长江口沉积物对铅的吸附作用

模拟研究长江口悬浮沉积物对Pb的吸附作用,发现沉积物的吸附性能与其氧化铁和有机物等活性组份的含量密切相关,获得Langmuir型吸附等温线,测定饱和吸附容量和分配系数,结果表明,pH和盐度对吸附产生明显影响,吸附率与pH和盐度之间分别呈线性正相关和负相关关系。初步探讨吸附动力学特征,沉积物对Pb吸附化化学作用为主,与厦门港沉积物相似。     

长江口沉积物-铅的吸附动力学及环境影响

模拟研究不同水环境条件下长江口悬浮沉积时对Ｐｂ的吸附动力学,提供动力不模式,测定速率常数和分配系数。研究表明盐度和ＰＨ对吸附产生明显影响、ｋ１和ｋｄ分别与盐度存在着负指数关系;与ｐＨ存在线性关系。沉积物－Ｐｂ的吸附以化学作用为主。     

长江口及邻近海域沉积物重金属潜在生态风险评价

利用2007年10月和2009年6月对长江口及邻近海域表层沉积物的监测数据,分析了其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg等7种重金属元素和TOC的含量,并采用Hakanson生态风险指数法进行了潜在生态风险评价.结果表明:重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg元素的平均含量分别为:37.43×10-6,36.85×10-6,93.48 × 10-6,0.17×10-6,72.91×10-6,10.60 × 10-6和0.043×10-6.各重金属元素空间上呈现长江口及杭州湾高、外陆架海区低的分布趋势,且总体上调查海区南部海域高于北部海域.7种重金属元素的污染指数由大到小排序为:Cu＞Cr＞ Zn＞Pb＞As＞Cd＞ Hg,其中Cu和Cr元素是主要的污染因子;潜在生态风险系数由大到小依次为:Cd＞ Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn,其中Cd、Hg和Cu元素是主要的潜在生态风险因子.研究区仅局部海域受到了重金属元素的污染,RI值均小于150,属低潜在生态危害的范畴.     

长江口及其邻近海域表层沉积物中重金属分布和潜在生态危害评价

对长江口及其邻近海域表层沉积物中重金属Cu、Mn、Pb、Zn、Cr、Fe、Hg、Cd的含量分布以及富集状况进行分析,并采用Hakanson潜在生态危害指数法评价该海域中Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、Cd污染的程度及其潜在的生态危害,结果表明:长江口及其邻近海域表层沉积物中Cu、Mn、Pb、Zn、Cr、Fe的分布特征表现为由近岸向远岸递减的趋势,整体上象山县和舟山群岛近岸海域的含量高于研究区北部含量;Hg在长江口南端含量较高,呈由西向东递减的趋势;Cd在长江口南端以及象山县东含量较高,在研究区中部含量较低。潜在生态危害评价结果表明,长江口及其邻近海域表层沉积物只有部分站点处于生态危害的中等级别,大多站点生态危害轻微,污染程度顺序为Cd>Hg>Cu>Pb>Cr>Zn;对长江口及其邻近海域生态环境具有潜在影响的重金属元素首先是Cd,其次是Hg。对底质环境质量进行系统聚类分析结果显示,象山县和长江口外以及济州岛西南近海海域的底质环境较差,应予以重视。     

厦门筼筜湖污染疏浚物中铜在海水的释放动力学

本工作模拟研究了厦门筼筜污染疏浚物中的Cu 在海水中的释放动力学。Cu 在海水中的释放比较缓慢,在一周内才基本达到平衡.平衡溶出率约10%,平衡时Cu 的质量浓度达13μg/dm~3。溶出过程可用交换吸附动力学模式描述。测得溶出速率常数k_2为0.04～0.20d~(-1),表现活化能E_2≈121kJ/mol,表明Cu 与疏浚物主要以化学作用形式相互结合。本研究结果为疏浚物海上倾倒的环境评估和预测提供定量依据。     

长江口海域表层沉积物重金属元素的潜在生态风险评价

根据三峡水库一期蓄水3 a后(2006年)长江口海域表层沉积物样品中元素(Cd,Cr,Cu,Pb,Zn,Al,As,Ca和Sr等)质量比和黏土组分百分含量,采用Hakanson潜在生态风险指数法,分析了长江口海域表层沉积物中重金属元素(Cd,Cr,Cu,Pb,Zn和As)的污染程度,评价了长江口海域表层沉积物的环境质量现状,定量分析了长江口海域表层沉积物的潜在生态风险程度,并结合2003年的资料,讨论了三峡水库一期蓄水3 a后长江口海域的环境变化。结果表明,长江口海域表层沉积物环境质量状况良好,6种重金属元素的污染程度排序为:AsCrCdZnCuPb;表层沉积物的潜在生态风险程度为"轻度",6种重金属元素的潜在生态风险程度排序为:CdAsCuCrPbZn。从区域差异来看,杭州湾口外泥质区和长江口外东北偏北海域表层沉积物中重金属元素(As,Cr,Zn,Cu和Pb)的污染指数和潜在生态风险指数均出现相对高值。从元素差异来看,Cd的污染指数和潜在生态风险指数高值区的分布明显异于其他重金属元素,说明Cd存在与其他重金属元素不同的富集机制,很可能是因为Cd更易受悬浮体浓度、有机质含量以及水体盐度的影响。与2003年的资料相比,三峡水库一期蓄水3 a后(2006年)表层沉积物总体潜在生态风险程度和重金属元素(除Cd之外)潜在生态风险指数的高值区均未发生显著变化。     

固定化海带粉吸附剂对污水中3种重金属离子吸附的模拟研究

为了探讨海带粉吸附剂工业运用的可能性,采用海藻酸钙包埋法对海带粉进行固定,在合适的反应条件下对Ni2+、Cu2、pb2+三种重金属离子进行吸附.采用二级动力学方程、Langmuir方程和Freundlich方程对吸附过程进行模拟.结果显示二级动力学方程能很好地对固定化海带粉吸附剂吸附Ni2+、Cu2+、pb2+过程进行拟合,平衡时的吸附量分别达到0.317 4、0.465 9、0.501 5 mg/g,对应的二级动力学常数为0.128、0.116、0.114 g/(mg·min),即三种离子的吸附速率Ni2+＞ Cu2+＞ Pb2+;Langmuir方程和Freundlich方程都能较好地模拟Ni2+、Cu2+、pb2+的吸附过程,根据Langmuir方程Ni2+、Cu2、pb2+的最大吸附量分别达到2.786、13.699、39.063 mg/g,即吸附效果pb2+＞Cu2+＞ Ni2+,该实验对日后开发海藻生物吸附剂并将其大量制成应用产品有一定的意义.     

阳离子交换树脂吸附石墨炉原子吸收法测定海水中痕量铜、铅、镉

用阳离子交换树脂吸附石墨炉原子吸收法测定海水中痕量Cu,Pb,Cd。实验选定了最佳的测定条件。结果表明,在弱碱性条件下,Cu,Pb,Cd能同时被阳离子交换树脂定量吸附。方法的相对标准偏差<3﹪,样品加标回收率93﹪～102﹪,检出限分别为Cu 0.06μg/L,Pb 0.06μg/L,Cd 0.005μg/L。本法操作简便、快速、无干扰、无污染,已用于海水中铜、铅、镉的分析,取得了令人满意的结果。     

球等鞭金藻对5种金属离子的吸附作用研究

通过研究球等鞭金藻(Isochrysis galbana)不同生长过程中对5种重金属离子(Cd2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Cr6+)的吸附作用,探讨了其生长与金属离子吸附的关系,同时比较了其对不同金属离子的吸附能力。结果表明:在生长初期,球等鞭金藻对重金属离子的吸附能力较强,而在对数生长期后吸附能力变弱,其对5种重金属离子的吸附能力依次为:Pb2+≈Cu2+Zn2+Cr6+Cd2+。