红壤不同粒级组分中砷的形态——基于连续分级提取和XANES研究

土壤固相由不同大小的土壤颗粒构成.研究砷在土壤不同粒级组分中的形态,有助于深入了解土壤中砷的生物有效性、移动性及其环境风险.本文以砷吸附能力很强的红壤为研究对象,采用传统化学提取法研究了砷在各粒级组分（50～250μm,5～50μm,1～5μm和〈1μm）中的含量和形态,并采用X射线吸收近边结构（XANES）光谱法表征...     

采矿业污染河流底泥及河漫滩沉积物的粒径组成与砷形态分布特征

采用连续提取法分析了刁江底泥和河漫滩沉积物中砷的形态变化规律及其与沉积物粒径组成的关系.结果表明,刁江流域底泥和河漫滩沉积物中As含量分布存在差异,底泥中As主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,河漫滩沉积物中As主要赋存在63μm粒级颗粒中.底泥和河漫滩沉积物中砷主要以铁合态、钙合态和残渣态的形式存在,且残渣态比例相对较高,表现出典型的尾砂污染特征.底泥中残渣态砷(Res-As)组成比例总体较高,主要赋存在63～170μm粒级颗粒中,而洪水水位河漫滩沉积物中Res-As组成比例相对较低,这与不同沉积物中硫化态砷的氧化反应差异有关.对于中下游河段,底泥和中水水位河漫滩沉积物中Res-As总体上呈逐渐降低的趋势,铁合态砷(Fe-As)组成比例的分布与Res-As呈相反的趋势.     

石灰性土壤中砷形态分级方法的比较及其最佳方案

通过对修改自Chang和Jackson及Manful的5种SEPs方法进行对比研究,确定适合于石灰性土壤砷分级的SEPs方法,即:1 mol·L-1 NH4Cl、0.5 mol·L-1 NH4F、0.1 mol·L-1 NaOH、0.5 mol·L-1 H2SO4分别提取松散结合态、Al-结合态、Fe-结合态和Ca-结合态的As,以HNO3-H2O2消煮法测定残渣态As含量.同时发现,前人常采用的"可还原态"提取步骤不适合用于石灰性土壤的砷分级.该分级方法的确立对于石灰性土壤砷污染的风险评价具有一定科学意义和实用价值.     

十字河长江师范学院段受污底泥中重金属含量及化学形态分析

通过对十字河长江师范学院段底泥沉积物中的重金属含量及化学形态分布进行分析,得知本段河流底泥沉积物中重金属主要是以不稳定的可交换态存在,容易释放析出对水体产生二次污染。     

利用μ-XRF和XANES研究铅锌矿区土壤铅形态及其生物有效性

土壤中铅的可迁移性和生物有效性受土壤中铅形态影响.本工作采用改进的BCR顺序提取法、植物栽培、微区X射线荧光(μ-XRF)和同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)研究了铅锌矿区土壤中铅生物有效性.结果表明:(1)铅在土壤中的分布规律为:可还原态酸溶态残渣态可氧化态;(2)植物组织中铅浓度与土壤中酸溶态铅浓度呈一定相关性;(3)微米水平上,铅在土壤中呈非均匀分布,与Fe和Mn存在一定相关性;(4)土壤中铅的分子形态主要以Pb-goethite(铅-针铁矿为41%~46%)、Pb3(PO4)2(36%~55%)和Pb-Mn O2(铅-锰氧化物为3%~24%)形式存在.研究表明BCR、μ-XRF和XANES分析方法结果可以相互印证,均表明土壤中铁锰氧化物吸附和磷酸铅沉淀是降低铅生物有效性的主要机制.     

底泥中砷含量测定的4种前处理方法的比较

本文对测定底泥中砷含量的4种前处理方法进行了比较,并通过对H2SO4-H3PO4-H2O2消解体系进行质控的相关试验分析,得出本消解方法在技术上是可行的,且具有不产生硝酸雾的优点.     

痕量砷的形态分析进展

对近十年来痕量砷的形态分析的方法进行评述,其中包括各种分离富集方法。     

砷的发生、形态、污染源及地球化学循环

文章首先总结了砷在地表水、地下水、土壤、沉积物、岩石、大气中的含量和分布;归纳了砷的地球化学循环过程;分析了砷在水和土壤/沉积物固相中的形态;并重点阐述了砷在土壤和沉积物中的迁移转化机理。砷通常与Fe、Al、Mn的氧化物和氢氧化物、粘土矿物、硫化物、磷酸盐和碳酸盐矿物结合,砷的生物可用性和迁移性与其在土壤和沉积物中的形态有密切关系。文章最后定量阐述了砷的污染源,包括金属开采与冶炼,化学燃料的燃烧和含砷化学品使用。     

同步辐射XRF和XANES研究重金属污染环境中小羽藓体内硫元素的生物指示作用

在实验室将小羽藓(Haplocladium)暴露于不同浓度的铅、铁、铬重金属环境下进行培育,分别应用同步辐射X射线荧光(SRXRF)方法测定小羽藓植株硫元素的含量和X射线吸收近边结构(XANES)分析不同价态的硫所占的相对含量.结果表明,暴露于铅、铁下的小羽藓植株内硫的含量明显增加,铅、铁浓度分别为400 mg/L和200 mg/L时,硫元素含量下降.培养周期为15 d时,小羽藓在100 mg/L铅胁迫下,低价硫由对照组的17.8%升高到23.6%,而同时以硫酸盐形式存在的硫由对照组的56.3%下降到51.2%.在400 mg/L铅胁迫时,低价硫含量增加到24.8%,硫酸盐中的硫所占的比例下降到48.4%.小羽藓植株内的胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸和谷胱甘肽中所含低价态硫的总相对含量增加,以硫酸盐态存在的硫相对含量明显下降.研究表明,重金属污染环境导致小羽藓硫吸收同化过程中硫元素含量和价态变化特征具有一定的生物指示作用.     

砷氧化菌对胡敏酸络合As (Ⅲ)的氧化作用

土壤砷与土壤微生物相互作用是土壤砷形态转化中需要重点关注的内容之一.为了研究砷氧化菌对胡敏酸络合三价砷[HA-As(Ⅲ)]的作用,设置了不同p H值反应体系,研究砷氧化菌HN-2对HA-As(Ⅲ)作用下,砷的形态变化及其在固液两相中的分配.结果表明,在HA与As(Ⅲ)络合过程中,HA可以将一部分游离态As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ).其中,在p H=7的体系中,As(Ⅲ)被HN-2和HA氧化成As(Ⅴ)的效率最高.在含有砷氧化菌株和不含砷氧化菌株的体系中,0~10 h振荡过程中,HA-As材料均可以释放一部分As(Ⅲ)及As(Ⅴ)进入液相中,同时砷氧化菌可以快速地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),而胡敏酸可以较缓慢地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ);反应10~24 h期间,HN-2砷氧化菌可以将络合态HA-As(Ⅲ)转化为游离态As(Ⅲ)并氧化为As(Ⅴ);48 h后反应逐渐达到平衡.固相同步辐射结果可以进一步证明HN-2砷氧化菌对络合态As(Ⅲ)的释放及氧化作用.     

应用X射线吸收近边结构谱研究东北农耕土壤中的氯种态及含量

建立了应用X射线吸收近边结构谱(XANES)测定土壤中氯种态及含量的方法并应用该方法对东北地区3种典型农耕土壤(黑土、沼泽土和暗棕壤)进行了分析.本研究以氯化钠、3-氯丙酸以及氯酚红这3种模型化合物谱图作为标准谱图,采用最小二乘法拟合进行定性分析,用一系列不同浓度氯化钠标准谱在2854.80 eV的绝对荧光强度和氯元素浓度线性关系做定量总氯浓度.方法检出限为2 mg·kg-1,相对标准偏差为0%~5%(n=5),回收率为77%~133%.结果表明,研究区土壤总氯含量均值为19 mg·kg-1,其中有机氯平均相对含量高达61%,是无机氯浓度的1~2倍.不同类型土壤中总氯、无机氯和有机氯含量趋势皆为:沼泽土>暗棕壤>黑土.结果表明,XANES法可以无损、全面地测定真实土壤样品中的氯种态及含量,将为进一步研究氯素的地球化学循环提供一定的基础数据.     

石煤砷的赋存形态对砷迁移释放的影响

高砷石煤燃烧是陕西南部秦巴山区砷中毒流行的主要因素,煤燃烧的砷释放过程不仅与砷元素化学性质、砷含量有关,也与砷赋存形态有关。文章利用连续化学浸提法对陕南石煤砷的赋存形态进行了分析,并探讨了各赋存形态对石煤砷迁移和燃烧释放率的影响。结果表明,高砷石煤砷主要以硫化物结合态存在,其含量占煤砷含量的75%以上;石煤燃烧的砷释放率与煤中残渣态砷有显著的负相关,相关系数为-0.773,P<0.01;煤砷溶出率与可交换态砷和硫化物结合态砷均呈显著正相关,相关系数分别为0.983(P<0.05)和0.796(P<0.05)。     

硒连续化学提取技术中的若干问题讨论

硒的生物可利用性、毒性、环境行为和生物效应等不仅仅与硒的总量有关,更取决于硒的形态。硒的连续化学提取技术是硒形态研究的一个重要手段。在硒七步连续提取方案的基础上,重点探讨了有机结合态、元素态、硫化物/硒化物结合态硒的提取技术细节,讨论了不同液固比和提取剂对硒提取的影响,并对不同结合态硒提取中存在的问题进行了相应讨论。研究结果表明:在硒的连续化学提取过程中,液固比为20:1到50:1时能够满足不同结合态硒提取的要求;在水浴加热条件下,NaOH浓度0.1～0.5mol/L时能有效提取有机结合态硒;1mol/LNa2SO3溶液是元素硒的较好提取剂;而对于硫化物/硒化物结合态硒,600～700ml/min的载气气流能保证其还原所产生HSe气体的完全吸收。     

煤中As赋存状态的逐级化学提取研究

应用５步法逐级化学提取研究了２个烟煤和３个无烟煤样品中微量Ａｓ（０．６６μｇ－５．２６μｇ／ｇ）的赋存状态,研究表明应用逐级化学提取方法可以有效地定量研究煤中微量Ａｓ的赋存状态;煤中Ａｓ含量较低时,Ａｓ仍然有多种赋存状态,当煤灰分（主要是粘土矿物）较低时主要是进入有机质中,当灰分较高时主要进入粘土的晶格。     

阳宗海湖滨湿地环境因素对沉积物砷赋存形态的影响及浓度水平预测

湖滨湿地独特的水文条件区别于其他生态系统,环境因素变化频繁,对沉积物中污染物形态影响显著.以阳宗海南岸湖滨湿地表层沉积物为研究对象,探究不同季节的S-TAs（沉积物中总砷）、不同形态砷质量分数及环境因素时空分布特征,以及环境因素与不同形态砷分布的关系,同时基于逐步回归和BP神经网络模型对沉积物中4种不同形态砷（弱酸提取态砷、可还原态砷、可氧化态砷、残渣态砷）质量分数进行预测和比较.结果表明:①夏季ρ（W-TAs）（W-TAs为水体总砷）、w（S-TAs）（S-TAs为沉积物总砷）略高,且ρ（W-TAs）处于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ级限值（0.05 mg/L）和Ⅴ类限值（0.1 mg/L）之间,冬季物理指标pH、ρ（DO）、E_h（氧化还原电位）、电导率（TDS）、w（OM）均较高,沉积物pH（记为S-pH）、ρ（DO）与E_h存在明显的季节性差异（P < 0.05）.②湖滨湿地沉积物中活性砷（弱酸提取态砷、可还原态砷、可氧化态砷）质量分数之和所占比例为17.70%~62.59%,80%采样点的活性砷的质量分数较低,对生态风险影响较小,S-pH、ρ（DO）、E_h对不同形态砷的质量分数影响显著（P < 0.05）,同时,不同季节湖滨湿地对砷均有明显的拦截作用.③与逐步回归模型相比,BP神经网络预测模型是通过输入层到输出层的计算完成,增强了非线性、自适应性处理能力,不同砷形态质量分数的实测值与预测值的拟合度高达0.999 5,而逐步回归仅为0.374 9,神经网络更准确地预测了不同形态砷的质量分数及时空变化规律.研究显示,湖滨湿地环境因素的变化对沉积物砷赋存形态具有显著影响,因BP神经网络比数理统计线性回归模型更能准确地反映沉积物不同形态砷与环境因子间复杂的非线性关系,预测效果更精确.      

河流底泥沉积物分子形态综合分析

采用BCR连续提取分类法,结合透射电镜、X-ray粉末衍射光谱、红外光谱、原子吸收光谱和相应的化学法等手段,综合分析了山东小清河济南段底泥沉积物的形貌,主要和次要成分的化学组成,并探讨了在BCR分级提取的各个阶段中被提取的底泥试样污染物Cu,Pb,Zn,Cr,Cd的分子存在形态.同时发现污染区底泥试样中硅酸盐晶格内污染元素含量均较本底试样有规律地增加.      

逐级化学提取法研究煤中溴的赋存状态

采用逐级化学提取法研究了煤中溴的赋存状态,用电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）测定了煤及各种提取状态中溴的含量．结果表明,来自四川和重庆的8个煤中溴主要以水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机态存在,平均总提取率为88．2％．对于烟煤和无烟煤,前者有机态溴的相对量大于后者,平均值分别为22．3％和20．0...     

黄河泥沙吸附砷污染物室内静态试验

黄河是典型的多沙河流,其水体中砷的来源有自然本底砷和外来砷2种.随着砷污染的日益加剧,给黄河流域生态环境和饮用水安全构成巨大威胁.黄河泥沙对砷污染物具有吸附能力,其吸附量取决于砷污染物在水、沙两相间的分配比例.为了研究自然状态下黄河泥沙对砷的吸附规律,以黄河原型沙为对象,采用静态吸附微污染含砷废水试验,考察了接触时间、含沙量、泥沙粒径对泥沙吸附砷能力的影响.结果表明:①当含沙量在200 kg/m3以下时,泥沙对砷的吸附在5 min以内基本达到吸附平衡;②相同含沙量情况下,细沙对砷的吸咐量最大,中沙次之,粗沙最小;③同一颗粒级配下,泥沙对砷的吸咐量随含沙量的增加呈对数增长.      

北京市凉水河表层沉积物中砷含量及其赋存形态

选择北京市典型的非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,采用王水水浴消解法和BCR三步提取法分析了表层沉积物中砷含量及其形态,并利用富集系数法、风险评估指数法和沉积物重金属质量基准法对表层沉积物中砷进行评价.结果表明,凉水河表层沉积物中总砷含量范围是2.18~22.5 mg·kg~(-1),均值为6.01 mg·kg~(-1),多数样点低于北京市土壤中砷的背景值;沉积物中砷主要以残渣态(B4态)存在,平均含量为3.93 mg·kg~(-1);沉积物中各形态砷所占的平均比例顺序为:残渣态(B4态)可还原态(B2态)可氧化态(B3态)弱酸可溶解态(B1态),其中生物有效态砷占总砷的平均比例为39.61%.富集系数法分析结果显示凉水河表层沉积物中砷基本未出现富集;风险评估指数法分析结果显示凉水河60%的采样点表层沉积物中砷含量呈中度风险,40%的采样点呈低风险;沉积物重金属质量基准法分析结果显示凉水河55%的采样点表层沉积物中砷含量低于阈值效应水平(TEL),40%的采样点处于可能效应水平(PEL)和阈值效应水平(TEL)之间.     

采用连续分级提取法研究沉积物中磷的化学形态

沉积物中磷的潜在释放很大程度上取决于有机磷和无机磷的组分和分布. 为研究沉积物中不同形态磷的释放能力及其生物可利用性大小,采用连续分级提取法,以NH₄Cl、NaHCO₃、NaOH和HCl作为提取剂,同时对沉积物中有机磷和无机磷的赋存形态进行分析,将无机磷分为WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)和Ca-P_i(Ca结合态无机磷);将有机磷分为WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)、MA-P_o(中活性有机磷)和NA-P_o(非活性有机磷),并以蠡湖表层沉积物样品为例,考察了该方法的回收率及蠡湖沉积物中的磷形态. 结果表明:①该方法具有较好的回收率,与SMT(标准测量和测试)法测定结果比较,连续分级提取法对TP、无机磷、有机磷的回收率分别为93.3%~112.1%、93.9%~111.5%、76.4%~119.9%,平均值分别为99.4%、101.8%、101.0%. ②蠡湖表层沉积物中的磷以无机磷为主,其质量分数在271.29~666.34 mg/kg之间,平均值为441.03 mg/kg,占w(TP)的62.91%;不同形态无机磷质量分数表现为w(Ca-P_i)>w(Fe/Al-P_i)>w(PA-P_i)>w(WA-P_i). 有机磷的质量分数在201.76~368.52 mg/kg之间,不同形态有机磷质量分数表现为w(R-P_o)(R-P_o为残渣态磷)>w(NA_NaOH-P_o)(NA_NaOH-P_o为NaDH提取非活性有机磷)>w(PA-P_o)>w(MA_HCl-P_o)(MA_HCl-P_o为HCl提取中活性有机磷)>w(WA-P_o)>w(MA_NaOH-P_o)(MA_NaOH-P_o为NaOH提取中活性有机磷). 改进后的连续分级提取法能够同时有效分离沉积物中无机磷和有机磷的化学形态,并且能兼顾沉积物生物可利用性磷分析测试的需要.