不同环境污染载体的磁学研究及其应用特点

环境磁学因其快速、经济以及对样品破坏性小的优点,逐渐在现代环境污染研究中发挥着重要作用.研究对象也扩展到土壤、降尘、植物和沉积物等污染载体.为了探讨现代污染中环境磁学的应用,回顾了环境磁学应用于环境污染研究的发展情况,总结了国内外基于不同污染载体的环境磁学研究成果,并对土壤、降尘、植物和沉积物在环境磁学研究中的特点及局限进行了初步探讨.除了反映污染分布外,各污染物载体的磁学应用各有侧重:土壤分布广泛,并可以用于反映中长期污染历史;降尘可用于监测短期污染变化;植物的磁学研究提供了高分辨率的污染分布图,且更为经济;沉积物稳定沉积以及受外界干扰较小,有助于污染历史的研究.不过,磁背景值的区分,人类活动对污染载体磁信息干扰等问题也需要得到关注.并认为,在未来的环境磁学发展方向中,应该努力挖掘现有参数的新意义,探索新的环境磁学参数,深入探讨磁性响应机理,同时运用不同污染物载体作为研究对象进行综合分析.     

浙江东钱湖底泥污染物分布特征与评价

对东钱湖底泥做了全面调查,测定了底泥粒度组成、有机质、TN、TP及重金属含量,分析了底泥沉积特性及污染物分布特征,分别采用潜在生态危害指数(RI)法和相对背景值法对重金属污染风险和有机污染及营养盐污染进行了评价.研究结果表明:东钱湖底泥组成以细颗粒为主,重金属含量除镉污染达到中等生态危害程度外,其余均处于较低水平,湖区底泥中有机污染和氮污染问题非常突出.为有效治理东钱湖内源污染,有必要开展包括生态疏浚在内的内源污染治理措施.研究为进一步开展东钱湖水环境治理提供了理论依据.     

鄱阳湖饶河段重金属污染水平与迁移特性

鄱阳湖饶河入湖段是鄱阳湖重金属污染最严重的水域之一,为了研究其污染现状,本文于2005年3月平水期对鄱阳湖饶河段的水体、底泥、土壤及水生植物的重金属污染水平及迁移特性进行了调查与分析．结果表明,饶河段水体中的重金属除Pb的含量超出地表水环境质量标准Ⅲ类标准外,其它各项监测指标均能达到地表水环境质量Ⅲ类标准．饶河段底泥及河滩土壤的重金属含量平均值与国家土壤环境质量相比,Zn、Cd的平均值超出了三级标准,而Cu、Pb的含量指标均符合三级标准;通过地质积累指数评价结果表明,饶河段重金属底泥除Zn污染为中度污染以外,其他各种重金属污染为轻度污染或偏中度污染,且饶河段底泥中Cu、Zn、Ph三种重金属元素之间呈极显著正相关．饶河段水生植物对Cu、 Zn、Ph都有不同程度的富集;根据富集系数评价表明,植物对Cu的平均富集能力相对较强些,其次是Pb和Zn,多数水生植物表现出对Cd具有一定的抗性．     

南京某钢铁公司周边耕作土壤的磁学性质与重金属污染的相关性研究

对取自于南京西南郊某钢铁公司附近水稻田土壤NJ008样芯进行了磁性测量和重金属含量分析,探讨了利用农业耕作土壤的磁参数指示工业区周围重金属污染的可行性。环境磁学测试结果表明：磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）及饱和等温剩磁（SIRM）在土壤剖面上部20cm显著增强,磁化率平均值达到112.5×10^-8m^3·kg^-1;20cm以下呈现为较低磁背景特征,磁化率平均值为27.8×10^-8m^3·kg^-1。进一步的磁学实验证明低矫顽力的亚铁磁矿物主导了NJ008样芯的磁性特征,不完整反铁磁性矿物在20cm以下土壤中含量相对较高。Ni,Cu,Fe,Pb,V和Zn等重金属与磁化率呈现相同的变化特征。主成分分析表明亚铁磁性矿物和重金属受同一主成分控制,且磁指标（χ,ARM和SIRM）与重金属（Ni,Cu,Fe,Pb,V和Zn）呈显著相关关系（0.69≤R≤0.98）。对远离钢铁公司的同种耕作土壤剖面NJ013测试表明：其磁化率随深度变化不大,绝对值与NJ008在20cm以下磁背景值基本一致。表明耕作过程中的化肥和农药对土壤磁化率影响不大,钢铁公司释放的工业污染是NJ008土壤剖面中磁化率显著增强的主要原因。耕作土壤由于反复翻种,虽然不能用于污染历史及污染物迁移过程研究,但基于磁指标与部分重金属之间的显著相关性,耕作土壤仍然可以用于重金属污染分布范围的圈定和相对污染程度评价。     

首钢工业区土壤剖面重金属含量及其结合态的磁指示作用的研究

对取自首都钢铁厂附近的土壤样芯进行了重金属含量、形态分析和的磁学测量.探讨了利用磁参数追踪和指示重金属污染和有机结合态和铁锰氧化结合态重金属的可行性.结果表明:土壤样芯中Cu、Pb、Zn、Fe和Mn的含量与χ、SIRM和ARM存在着十分相似的垂向变化特征,且相关关系显著(0.98>R>0.86).进一步对磁化率和Cu、Pb、Zn、Fe和Mn各结合态进行相关分析表明:五种元素的有机结合态与铁锰结合态和磁化率呈显著相关关系(0.98>R>0.56),而交换态和残渣态重金属与磁化率基本不存在相关关系.反映了磁性矿物和和重金属在赋存状态的本质联系.表明了磁性测量可作为工业区土壤重金属污染及有机结合态与铁锰结合态重金属记录信息提取的辅助手段.     

北京石景山工业区附近一个污染土壤剖面的磁学研究

对北京西郊石景山工业区附近的土壤剖面进行环境磁学研究,结合粒度、金属元素分析、磁学指标测试和多元统计分析,发现磁参数(χ,ARM,SIRM)与重金属元素(Mn,Cu,Fe,Pb,Zn,Al,Sr)含量呈同步垂向变化趋势.来源于工业区附近工业生产排放(钢铁厂、发电厂、水泥厂)的污染物是土壤剖面上部(0～3 cm)磁性和金属含量增强的主要原因,由富集在细粉砂和中粉砂的多畴磁铁矿主导了样品的磁性特征.3～10 cm重金属含量逐渐下降,土壤的磁性特征与上层相似,但磁性矿物含量降低,属于剖面中的迁移过渡阶段.10 cm以下,土壤基本未受到污染,磁性矿物和重金属含量都低,磁性颗粒大小变化稳定,基本代表了该地区土壤的自然背景.指标聚类和相关分析表明,土壤磁参数与重金属元素含量显著相关.结合模糊聚类分析,磁参数可用于追踪、识别工业污染物质在土壤剖面中的富集、迁移状态,揭示不同深度土壤的污染程度.     

砷污染治理背景下阳宗海浮游植物生物量的时空分布模式及驱动因子

在社会经济发展和流域开发持续的背景下,砷污染已成为我国部分水体面临的重要环境问题,目前对砷污染防控的生态效应与修复效果评价仍缺乏系统识别。湖泊生态系统中浮游植物是重要的生产者,砷等重金属污染可以直接影响浮游植物生长、物种演替和初级生产力水平,浮游植物已成为指示砷污染水平及其生态效应的敏感指标。本研究以长期受到砷污染胁迫并经历污染治理的阳宗海为研究对象,设置南、中、北3个调查位点,于2015年4月-2019年12月对浮游植物和水质因子开展季节调查和空间分析,通过识别浮游植物生物量的时空分布模式与驱动因子,评价了砷污染与治理下浮游植物生物量的变化机制和生态修复效果。调查结果显示,采样期间阳宗海浮游植物以蓝藻门为主,浮游植物的生物量范围为0.7~30.4 mg/L,平均生物量在2016年最低((3.0±1.8) mg/L)、在2017年最高((10.5±8.9) mg/L)。ANOVA分析结果显示,浮游植物生物量存在显著的季节差异而空间差异不明显。相关分析结果显示,阳宗海浮游植物生物量与砷浓度和透明度呈显著负相关,而与水体温度和pH呈显著正相关。多元线性回归分析进一步显示,砷和水温是驱动阳宗海浮游植物生物量变化的显著环境因子。由此可见,在重金属污染湖泊经过修复后,水体砷遗留物的毒性效应仍然对浮游植物生长产生了明显的抑制作用,表明了水体重金属污染物可能具有长期的沉积物释放作用与持久的生态毒理效应。     

典型小型水库表层沉积物重金属分布特征及生态风险

以典型乡镇水库通济桥水库表层沉积物为研究对象,在分析其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等有毒、有害重金属分布特征的基础上,分析重金属来源,评价重金属污染程度及其潜在生态危害.结果表明:通济桥水库表层沉积物中,上述8种重金属均存在一定程度的污染,坝前和入库区污染物蓄积更为明显.其中,Hg和Cd的污染范围较广、污染程度较严重.受重金属Hg和Cd的影响,水库表层沉积物存在中等程度的重金属生态危害风险,其中坝前区域已处于强风险等级.为保障水库水体水质安全,防范重金属污染应提到当前水库管理工作的重要位置.     

城市化对湖泊和港湾环境的影响

全球经济的发展必然经历工业化和城市化，在城市化过程中，不可避免地产生工业和生活垃圾，这些垃圾不仅污染土地，也污染河流和湖泊，特别在湖泊和港湾中，由于水流速度变缓，污染物容易随着沉积物沉淀下来，又由于气候变化和人类活动，湖泊和港湾的沉积物会再次释放污染物而污染水体，这些污染物主要是过量的氮、磷、有毒有机物和重金属，由于经济和人文环境的不同，在不同地区污染程度有差异，目前，在发展中国家较为严重，针对这些污染人们用机械的、化学的和生物的方法来治理湖泊和港湾的污染，但根本上要从源头控制污染-减少污染物的排放。     

南四湖表层底泥重金属污染及其风险性评价

通过对南四湖表层底泥中的重金属元素浓度分析,揭示出南四湖不同湖区重金属污染物空间分布特征.利用潜在生态风险指数(RI)和地质积累指数(Igeo)两种指标相结合的方法对表层底泥中重金属污染程度进行评价.结果表明,南四湖上级湖的重金属污染主要以汞为主,并依据潜在生态风险指数将南四湖上级湖分为三个生态风险功能区: 昭阳湖轻污染区;独山湖中等污染区和南阳湖重污染区.     

藻类对重金属的耐性与解毒机理

重金属是一类具有潜在危害的重要污染物,越来越多的重金属被排入水体,对水生生态环境构成严重威胁.藻类在长期响应重金属胁迫过程中,建立起一系列的适应机制.藻类通过控制重金属的吸收、富集、转运与解毒,使不同细胞组分中的重金属维持在正常浓度范围内.这些保护机制主要包括藻细胞的某些胞外组分与重金属结合,从而减少重金属进入胞内;在重金属诱导下藻细胞可合成金属结合蛋白或多肽;重金属诱导藻细胞合成一些代谢物使其免受伤害或修复由重金属胁迫造成的损伤;藻细胞通过液泡区室化作用使重金属远离代谢;藻细胞对重金属具有排斥与排出作用.     

太湖宜溧河水系沉积物的重金属污染特征

用ICP方法分析了太湖宜溧河水系沉积物中主要重金属含量,以太湖宜溧河口下层沉积物作背景样品,用均根法对沉积物中重金属进行了污染综合指数计算,并根据划分的污染等级对宜溧河水系沉积物污染状况进行了分析和评价。结果表明：宜溧河及其入湖口沉积物平均呈轻污染状态,北部支流未受污染,南部支流和太湖沿岸呈轻污染,干流河段污染最为严重,呈偏中度污染水平,在个别测点综合评价已达到重度污染状态。全水系Cu,Zn,Cd和Pb的污染指数略高。其中仅有Cd含量高出我国土壤一级自然背景值,表现为Cd污染型,其原因能与该地区水泥制造业和有色金属冶炼的污染排放有关。     

某建设用地污染土壤修复及治理对策浅析

本文根据某建筑用地污染土壤问题,提出相关的修复及治理对策和措施,对污染土壤修复具有一定的指导意义。     

土地重金属污染,如何修复？——访农业部环境保护科研监测所环境污染研究室主任、博士生导师徐应明

近年来,我国重金属污染呈现出加剧的态势,人体血铅超标、尿镉超标等时有报道,重金属污染出现了工业向农业转移、城区向农村转移、地表向地下转移、上游向下游转移,从水土污染到食品链转移,由逐步积累的污染正在进入突发性、连锁性、区域性的爆发阶段,土壤重金属污染,对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。     

鄱阳湖流域乐安河重金属污染水平

乐安河是鄱阳湖五大入湖水系中重金属污染最严重的水域.为研究其污染现状,于2003-2004年度对乐安河水体、底泥及水生生物的重金属污染进行了调查与分析.结果表明,乐安河水体中的重金属除Cu的含量超出地表水环境质量标准Ⅲ类标准外,其它各项监测指标均能达到地表水环境质量Ⅲ类标准.乐安河底泥的重金属含量平均值与国家土壤环境质量相比,Cu的平均值超出了三级标准,而Pb和Zn的含量指标均符合三级标准;通过地质累积指数评价结果表明,乐安河底泥中Cu为严重污染,Pb为偏中度污染,Zn为中度污染.乐安河水生植物对Cu,Pb,Zn都有不同程度的富集,根据富集系数评价表明,植物对Cu的平均富集能力相对较强,其次是Pb和Zn.浮游动物、植物和底栖动物也受到不同程度的污染,其分布和数量因河段水质变化的影响也出现类似的波动.     

政策

2011首个“十二五”规划 剑指重金属污染 环保部部长周生贤2月18日透露,《重金属污染综合防治“十二五”规划》已被国务院正式批复,成为中国第一个“十二五”国家规划。《规划》要求,到2015年,重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放,比2007年削减15％。     

提高As污染土壤中As可迁移性含量的功能菌株

砷(As)污染已成为全球关注的环境问题,中国受As污染的农田和场地土壤面积较大,急需合适的方法进行修复.其中植物修复是受广泛关注的重要方法,但需解决土壤中可迁移性As含量,提高修复效率.为此,在筛选的耐砷菌株基础上,以两株细菌和真菌为供试菌株,在纯培养条件下,单接或联合接种两株细菌B1和B2,两株真菌F1和F2于液体培养基中,加入60Co-γ射线灭菌的含As土壤,研究菌株对砷污染土壤As形态的影响.结果表明,接种菌种均显著增加了土壤中非专性和专性吸附态As的含量,其中4株菌单接种或混合接种增加土壤中非专性态As含量达3~7倍,即显著增加土壤中活性态可迁移性As含量,可利于被植物吸收;接种处理的培养液p H由酸性变为弱碱性,并与非专性吸附态As和专性吸附态As含量显著相关.此外,筛选出的两株细菌、两株真菌都能产生IAA,有利于植物修复As污染土壤时吸收As的同时增强其存活能力,可应用于微生物-植物联合修复As污染土壤工程中.     

洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价

于2003-2004年在洞庭湖湖区采集沉积物样品700个,测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量,并用地积累指数方法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行了评价和分析.结果显示,洞庭湖各子湖区沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、zn的平均含量都属于国家土壤二级标准,AB、Hg、Ni属于国家土壤一级至二级土壤标准;在南洞庭湖与东洞庭湖人湖河流的三角洲的前缘是沉积物重金属积累最高的地点,而在西洞庭湖入湖河流三角洲的后缘沉积物重金属含量比前缘高.采用综合地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物进行评价,结果表明:南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染).采用主成分分析法对洞庭湖各子湖区沉积物进行分析,结果表明:南洞庭湖与东洞庭溯第一主成分贡献率分别为55.22%、56.86%,主要支配AS、Cd、Hg、Pb、zn的载荷,而第二主成分贡献率分别为30.04%、33.11%主要支配Cu、Cr、Ni的载荷:西洞庭湖、大通湖和城陵矶因沉积物重金属来源不同,主成分分析结果相差较大.     

湖泊环境科学与工程技术研究进展探讨

湖泊环境与工程学科是近10～20年发展的、研究变化环境条件下湖泊水环境质量演变规律、互动机制、保护治理及和谐发展的一门交叉性的基础研究和应用研究学科.随着人类活动强度增加,我国湖泊面临富营养化、蓝藻水华暴发与引发次生灾害及持久性和新兴污染等多类型或叠加复合的严峻环境问题,迫切需要发展湖泊区域性的复合污染防控与治理技术体系,服务于国家生态文明建设.本文首先简单介绍对湖泊环境与工程学科概念及内涵的认识,然后较系统地阐述了国内外近10年来关于主要污染物在湖泊中环境行为的研究,针对性地分析了主要由蓝藻水华暴发引发的次生灾害"湖泛"的发生原因及防控策略,展示了以湖泊底泥为主的湖泊监测方法和技术研究进展,总结和归纳了从入湖污染控制到内源污染治理的湖泊污染防控技术研发成果,最后对湖泊环境与工程学科研究尺度向宏观与微观两极延伸及治理修复技术向生态/水利工程和智慧感知/大数据技术融合发展等方面进行了展望.     

“土十条”重拳落地 中国环保“三大战役”终于全面打响

正近年来,我国土壤污染形势日益严峻,不论是以镉、汞、砷等重金属污染为主的无机污染物,还是以苯、甲苯、三氯乙烯为代表的挥发性有机污染物,都不时造成严重污染后果,各种"毒地""镉大米""重金属污染"等热点事件暴露了我国土壤安全问题的严重性,引起公众广泛关注,各界一直期待着国家早日出台土壤污染防治制度的顶层设计。5月31日,国务院正式印发《土壤污染防治行动计划》(简称"土十条"),完成了和《大