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梯级拦河堰对典型山地城市河流重金属元素的滞留效应:以重庆市梁滩河为例

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环境科学 2022年第8期43卷 4018-4031页

作者：王超贾伯阳潘成勇何文战叶秋罗杉山张夏武中国长江三峡集团有限公司博士后科研工作站北京100038 长江生态环保集团有限公司武汉430062

梯级拦河堰通过改变水力条件的方式将大量重金属元素滞留到河底沉积物中,滞留在沉积物中的重金属会长期影响地表水质和水生态.在2020年5月采集位于重庆市主城区、布设有梯级拦河堰的典型山地城市河流——梁滩河干流河底沉积物,并监测各... 详细信息

梯级拦河堰通过改变水力条件的方式将大量重金属元素滞留到河底沉积物中,滞留在沉积物中的重金属会长期影响地表水质和水生态.在2020年5月采集位于重庆市主城区、布设有梯级拦河堰的典型山地城市河流——梁滩河干流河底沉积物,并监测各河段内沉积物累积量和样品中重金属元素含量以及其它基本理化指标.结果表明,梁滩河干流沉积物ω(As)、ω(Cd)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)和ω(Pb)均值分别为(4.66±4.78)、(0.361±0.256)、(32.30±14.38)、(0.069±0.039)、(33.47±15.37)和(26.34±11.52)mg·kg^(-1),由于污染源空间分布不均和梯级拦河堰对河流连通性的破坏,各点位沉积物重金属含量有着较大的空间变异系数.改进的地累积指数(I_(m))显示,Cd是沉积物中污染水平最高的重金属元素;有12.50%的监测点位处于偏中度或中度污染水平,污染主要分布于建设用地集中的上下游区域.潜在生态风险评价指数法(RI)和沉积物质量基准法(SQGs)显示,除污染水平较高、毒性强的Cd和Hg外,流域内背景值含量较高的Ni也对地表水生态风险形成威胁.在梯级拦河堰的影响下,干流沉积物中滞留As、Cd、Cu、Hg、Ni和Pb总量分别为446.10、47.28、4997.80、10.81、5135.68和4048.16 kg,其中Cd、Ni和Pb会长期威胁地表水生态安全.由于较高的重金属滞留总量和更易形成厌氧环境,各级拦河堰上游附近河段也是重金属内源释放所需关注的重点区域.利用主成分分析和聚类分析解析沉积物中重金属元素来源:Cd、Cu和Pb主要源于居民/工业点源污染;Hg主要源于农业面源污染;As和Ni主要源于自然土壤侵蚀.

关键词：山地城市河流梯级拦河堰沉积物重金属元素生态风险来源解析

基于全反射X射线荧光光谱测定污水痕量重金属元素

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应用化学 2023年第3期40卷 404-412页

作者：吴蕾李凌云彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 北控水务集团有限公司北京100102

以Ga为内标,探究全反射X射线荧光光谱(TXRF)快速测定多质量梯度浓度多元素重金属溶液Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb的可行性,并以实际生活污水为研究对象,比较分析了离心、过滤和消解3种预处理方式对测定污水中重金属元... 详细信息

以Ga为内标,探究全反射X射线荧光光谱(TXRF)快速测定多质量梯度浓度多元素重金属溶液Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb的可行性,并以实际生活污水为研究对象,比较分析了离心、过滤和消解3种预处理方式对测定污水中重金属元素的影响。实验结果表明,Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As和Pb,较适宜用TXRF直接进行定量分析;Pb的Lα与As的Kα谱线重叠,致使As的回收率略高于其它元素;Cd、Sn和Sb元素,仅可用于趋势分析。当质量浓度为40和4 mg/L时,Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Pb元素呈现出较高的准确度和精密度,回收率在99%~117%之间,相对标准偏差(RSD)处于1%~14%。随着质量浓度的逐渐降低,各元素的准确度和精密度表现出不同程度的下降,当质量浓度处于本次试验的最低水平4μg/L时,大部分元素的回收率与RSD已超出定量分析的要求。通过对生活污水的3种预处理方式进行比较,发现污水悬浮颗粒同样携带部分金属元素,经消解后,Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn这6种元素的准确度和精密度最好,质量浓度范围在36~152μg/L之间,回收率均高于95%,RSD低于5%。综上所述,TXRF可直接对污水样品中的重金属元素进行快速的定性、定量分析,其精确度和准确度在很大程度上取决于元素种类、样品制备程序和待测元素的质量浓度,对于质量浓度低的样品可结合预浓缩技术以提高测量准确率。

关键词：全反射X射线荧光光谱多元素污水重金属元素

川西北地区典型钙华景观钙华中重金属元素空间分布特征及物源解析

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矿物岩石 2022年第3期42卷 111-122页

作者：曾子馨唐浩鹏马尉斌王永敏王定勇西南大学资源环境学院重庆400715 西南大学创新创业学院重庆400715

钙华作为陆相碳酸盐沉积的一种,一直以来被认为是高分辨古气候重建的重要载体,为探究不同区域沉积的钙华中重金属元素含量及来源是否存在差别,本研究选取黄龙、神仙池、卡龙沟等典型钙华景观为研究区,分别测定了钙华中Cr,Ni,Cu,Zn,As,Rb... 详细信息

钙华作为陆相碳酸盐沉积的一种,一直以来被认为是高分辨古气候重建的重要载体,为探究不同区域沉积的钙华中重金属元素含量及来源是否存在差别,本研究选取黄龙、神仙池、卡龙沟等典型钙华景观为研究区,分别测定了钙华中Cr,Ni,Cu,Zn,As,Rb,Sr,Ba,Pb,Hg,U等11种重金属元素含量以及Ca,Mg两种常量元素的含量,并通过PMF模型对钙华中重金属元素的可能来源进行解析。Mg/Ca比值的差异表明不同区域形成钙华的基岩组分不同,Rb/Sr比值大小依次为黄龙>卡龙沟>神仙池,基岩风化过程产生的颗粒物在黄龙的钙华沉积中占比更高。钙华中风化产生的颗粒物组分存在显著性差异。重金属元素含量整体表现出黄龙>神仙池>卡龙沟的趋势,且三个区域大部分的重金属元素都在沟口显著升高,重金属元素含量的升高可能受人为活动的影响。总体来说,三个区域钙华中重金属元素含量处于较低水平,生态危害较弱。PMF模型结果表明,钙华中重金属元素可能来源大气沉降、地下泉水汇入的地质背景源以及地表径流输入。黄龙钙华中的大部分重金属元素以地表径流源为主,神仙池则以地质背景源为主,不同来源对卡龙沟钙华的大部分重金属元素的贡献相近。然而,钙华中重金属元素来源极其复杂,如需厘清其来源仍需要开展更为系统的研究工作。

关键词：钙华重金属元素空间分布源解析川西北地区

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律

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吉林大学学报：地球科学版 2022年第2期52卷 434-441页

作者：李晓艳张青伟洪松涛袁雨婷余金燕潘俐傧刘莹红桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004 桂林理工大学广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心广西桂林541004 桂林理工大学有色及贵金属隐伏矿床勘查教育部工程研究中心广西桂林541006

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律.结果表明:经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活... 详细信息

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律.结果表明:经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移.在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制.

关键词：氧化还原迁移规律重金属元素铅锌矿尾砂

上海市PM_(2.5)中重金属元素对COVID-19控制的高频响应

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环境科学 2021年第8期42卷 3644-3651页

作者：程凯常运华旷雅琼邹忠南京信息工程大学应用气象学院耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心南京210044 复旦大学环境科学与工程系上海市大气颗粒物污染防治重点实验室上海200433

为研究城市大气重金属元素在新冠控制前、中(与春节重叠)、后的演化和来源,利用多金属在线分析仪于2020年1月1日至2月26日测定了上海市PM_(2.5)中重金属元素的小时浓度.利用PMF模型确定了8个来源.结果表明,大部分元素的浓度呈现“V”字... 详细信息

为研究城市大气重金属元素在新冠控制前、中(与春节重叠)、后的演化和来源,利用多金属在线分析仪于2020年1月1日至2月26日测定了上海市PM_(2.5)中重金属元素的小时浓度.利用PMF模型确定了8个来源.结果表明,大部分元素的浓度呈现“V”字型的变化趋势,主要受烟花爆竹(特征性元素有K、Cu、Ba)、Se工业、道路扬尘(Ca、Fe、Ba)和机动车(Mn、Zn、Fe、Cu)等排放源影响.但在新冠控制期间,K、Ba和Cu浓度仍较高.以Cu元素为例的特殊事件分析表明,其浓度高值在控制期前显著受到外来传输的影响,在控制期内主要来自于本地烟花爆竹排放的影响.

关键词：重金属元素新冠控制高频响应来源 PMF模型

某区生活垃圾焚烧发电厂周边及厂区内土壤中重金属元素的污染特征及评价

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环境科学 2019年第5期40卷 2483-2492页

作者：吕占禄张金良陆少游邹天森刘凯张晗谷亚亚中国环境科学研究院北京100012 深圳市疾病预防控制中心深圳518055

为了解与评价生活垃圾焚烧电厂周边土壤重金属元素的污染状况,按照点源扇形布点原则,在生活垃圾焚烧电厂周边和厂区内布点采样,以远离电厂区域为对照点,共采集29个土壤样品,分析检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Pb等10种重... 详细信息

为了解与评价生活垃圾焚烧电厂周边土壤重金属元素的污染状况,按照点源扇形布点原则,在生活垃圾焚烧电厂周边和厂区内布点采样,以远离电厂区域为对照点,共采集29个土壤样品,分析检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Pb等10种重金属元素的含量.结果显示,生活垃圾焚烧发电厂周边和厂区内土壤中各重金属元素的含量水平均满足国家《土壤环境质量》(GB 15618-2018)和(GB 36600-2018)中土壤污染风险筛选值要求;仅有Mn、Cu和As的平均含量高于安徽省土壤平均背景值,其中As是背景值的1. 03倍,Cu是1. 07倍;与对照点对比,Cr、Ni、Cd、Cu和As含量低于对照点,差异有统计学意义(P≤0. 05).电厂周边土壤中Hg在空间分布上的差异较明显,其余重金属元素空间分布差异不明显、呈现较均匀,在常年主导下风向和次主导下风向500 m土壤中最高,之后随着距电厂的距离增大而逐渐下降,最后低于对照点的水平.电厂周边和厂区内土壤中各重金属元素的污染程度为轻度污染,内梅罗综合污染指数(PI)为1. 1～1. 2,对照点也为轻度污染(PI为1. 5);潜在生态风险为轻微,多种重金属元素的综合潜在生态风险指数(RI)为60. 2～67. 7,Hg和As对RI的贡献率较大,对照点为中等生态危害(RI为116. 8).基于主成分分析的结果,综合考虑土壤中各重金属元素的含量和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,将10种重金属元素分为3类:①Ni、Cr、As和Mn;②Cu、Zn、Ag、Cd和Pb;③Hg.其中Ni、Cr、As和Mn来源主要受土壤母质影响; Cu、Zn、Ag、Cd和Pb来源主要受土壤母质和多种人类活动共同影响; Hg则很可能源于生活垃圾焚烧烟气的扩散沉降及其在土壤中的累积.在研究表明,生活垃圾焚烧发电厂周边和厂区内表层土壤中Hg具有独特的环境污染特征,在生活垃圾焚烧发电厂周边的土壤重金属污染调查中,Hg污染应受到重点关注.

关键词：生活垃圾焚烧发电厂表层土壤重金属元素污染特征潜在生态风险评价汞

保定地区PM_(2.5)中重金属元素的污染特征及健康风险评价

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环境科学 2021年第1期42卷 38-44页

作者：雷文凯李杏茹张兰徐静赵文吉刘子锐首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学化学系北京100048 生态环境部环境发展中心环境标准样品研究所北京100029 中国科学院大气物理研究所北京100029

为了解保定市大气环境中PM_(2.5)中重金属的污染特征及其健康风险,在保定市设立观测站点,利用中流量颗粒物采样器对保定市大气PM_(2.5)进行了连续昼夜采集,并使用微波消解-电感耦合等离子质谱法分析了样品中的V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn... 详细信息

为了解保定市大气环境中PM_(2.5)中重金属的污染特征及其健康风险,在保定市设立观测站点,利用中流量颗粒物采样器对保定市大气PM_(2.5)进行了连续昼夜采集,并使用微波消解-电感耦合等离子质谱法分析了样品中的V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等10种重金属元素的质量浓度.结果表明,保定市大气PM_(2.5)浓度范围为16.84~476.19μg·m-3,采样期间有65d高于我国《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中的二级标准,超标率为54.2%.保定市PM_(2.5)中重金属元素的浓度变化趋势为:除Ni、Mn和Co外,夜间浓度略大于日间;大部分重金属元素秋冬季浓度大于春夏季.富集因子分析可知,保定市Cu、Zn、Pb、Cd主要来自于人为源,特别是受到交通源的影响较大.健康风险评估结果表明,保定市大气PM_(2.5)中的重金属污染的非致癌风险较小,致癌风险主要是As、Cr、Cd和Co,且成年人的致癌风险大于儿童.

关键词： PM_(2.5) 重金属元素季节变化富集因子健康风险

内蒙古钱家店铀矿区土壤-植物中重金属元素迁移富集特征

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2022年第5期48卷 625-634页

作者：肖蓓王正海申晋利周聪中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082 中国石油勘探开发研究院北京100083

为探究内蒙古钱家店铀矿区铀(U)及其相关元素在农田土壤(风沙土)和植物之间的迁移富集规律,以该铀矿区农田土壤和植物为研究对象,系统采集了结缕草、高粱、花生、玉米、柳树和杨树的根、茎、叶及其根际土样品,分析了U、砷(As)、镉(Cd)、... 详细信息

为探究内蒙古钱家店铀矿区铀(U)及其相关元素在农田土壤(风沙土)和植物之间的迁移富集规律,以该铀矿区农田土壤和植物为研究对象,系统采集了结缕草、高粱、花生、玉米、柳树和杨树的根、茎、叶及其根际土样品,分析了U、砷(As)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、铅(Pb)、锑(Sb)、钍(Th)、锌(Zn)共13种元素的含量以及各元素在土壤-植物中的生物富集系数及转运系数。结果表明:1)钱家店铀矿区风沙土中重金属元素含量较低,浓集系数多低于1,U与其他元素呈显著正相关;2)结缕草及其根际土中重金属元素含量较其他植物偏高;3)植物对重金属元素的吸收具有选择性,杨树对Cd富集作用最强,结缕草、花生、柳树可分别富集Cu、Mo、Zn;4)各器官对重金属元素的吸收作用大致表现为叶片>根系>茎秆。整体而言,该研究区风沙土中重金属元素含量较低,各植物对土壤中Cd和Zn的选择性吸收能力较强,且对重金属元素有较强的耐受性;结缕草、高粱和花生可作为该矿区开采后生态修复的备选植物。

关键词：重金属元素风沙土生物富集系数转运系数钱家店铀矿区

浸泡淋滤作用下煤矸石重金属元素的释放规律及特征研究

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环境科学研究 2023年第1期36卷 54-62页

作者：康得军张芳吕茳芏龚亚萍赵颖脱向银中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012 福州大学先进制造学院福建晋江362251 福州大学土木工程学院福建福州350108 宁夏远声绿阳林草生态工程有限公司宁夏银川750000

为探究天然煤矸石在雨水浸泡淋滤作用下重金属元素的释放规律及特征,通过扫描电镜(SEM)对天然煤矸石进行表征以观察其淋滤前后的微观形貌,借助X射线衍射(XRD)技术测定煤矸石淋滤前后的矿物成分组成及变化情况.结合模拟降水连续静态浸泡... 详细信息

为探究天然煤矸石在雨水浸泡淋滤作用下重金属元素的释放规律及特征,通过扫描电镜(SEM)对天然煤矸石进行表征以观察其淋滤前后的微观形貌,借助X射线衍射(XRD)技术测定煤矸石淋滤前后的矿物成分组成及变化情况.结合模拟降水连续静态浸泡与动态淋滤试验,考察在不同固液比、粒径、pH、土壤介质条件下煤矸石中重金属元素的释放规律与特性.结果表明:(1)淋滤后的煤矸石表面凹凸结构较多,淋滤前后煤矸石中各矿物相含量差异较小.(2)As、Mn的浸出浓度均较高,最大释放率大小表现为As>Cd>Cu≈Ni>Mn>Cr>Zn>Pb. As的累积释放对周边土壤环境以及地下水产生不利影响的风险较高.(3)连续动态淋滤试验在pH为3时,Mn、Cu、Zn、Ni的累积释放量明显较高,As、Cr在中性条件下的累积释放量高于在酸性条件下.引入土壤介质这一因素后,Cr、As的累积释放量均明显减少,这两种重金属元素均呈现出在土壤中积累的状态.研究显示:对于相同煤矸石堆存量,降雨量越大,重金属的释放总量越高,固液比为1∶20时,As释放量最高可达2.822μg/L;Cr、As呈现出在土壤中积累的状态,煤矸石淋滤后Cr、As对土壤存在潜在污染风险,同时也需考虑其对周边地下水的影响.

关键词：煤矸石重金属元素释放规律淋滤影响因素