沉积物中重金属的生物有效性研究综述

《土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究》篇一土壤-植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染已经成为全球性的环境问题。

土壤-植物系统作为生态系统中重要的组成部分，其重金属的生物有效性研究对于环境保护和人类健康具有重要意义。

本文旨在探讨土壤-植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素，以期为重金属污染的防治提供科学依据。

二、研究背景与意义土壤-植物系统中重金属的生物有效性是指重金属在土壤中与植物相互作用的能力，即植物对重金属的吸收、转运和积累能力。

了解重金属的生物有效性及其影响因素，有助于评估土壤-植物系统对重金属污染的响应和修复潜力，为制定科学合理的污染治理措施提供依据。

三、研究内容与方法1. 研究区域与样本采集本研究选取了某工业区及其周边农田作为研究区域，采集了不同土地利用类型下的土壤和植物样本。

2. 实验方法（1）土壤样品处理与重金属含量测定：采用化学方法提取土壤中的重金属元素，利用原子吸收光谱法或X射线荧光光谱法测定其含量。

（2）植物样品处理与重金属含量分析：将植物样品进行烘干、研磨，利用同样的方法测定植物组织中的重金属含量。

（3）生物有效性评估：通过分析土壤pH值、有机质含量、土壤微生物群落结构等因素对植物吸收重金属的影响，评估重金属的生物有效性。

3. 数据分析与处理采用统计分析方法，对土壤和植物样品中的重金属含量进行描述性统计、相关性分析和回归分析，探讨重金属的生物有效性及其影响因素。

四、实验结果与分析1. 土壤和植物中重金属含量分析实验结果显示，研究区域内土壤和植物中均存在一定程度的重金属污染。

其中，锌、铅、镉等重金属元素含量较高。

不同土地利用类型下，重金属含量存在差异，可能与工业排放、农业活动等因素有关。

2. 重金属的生物有效性分析（1）土壤pH值对重金属生物有效性的影响：随着土壤pH 值的降低，重金属的生物有效性提高。

大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征及生物有效性研究范英宏,林春野,何孟常,杨志峰*(北京师范大学环境学院,水环境模拟国家重点试验室,水沙科学教育部重点实验室,北京 100875)摘要:为了研究大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征和生物有效性,采集了9个表层沉积物样品,测定了沉积物的理化性质、重金属Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的总量及化学形态,并利用DGT 方法和离心方法测定了沉积物孔隙水中Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的浓度.结果表明,沉积物中Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的总含量分别为1618~4912、1219~5518、3817~15218和1811~3910mg P kg;DGT 测定的孔隙水中重金属的浓度c (DGT )与离心方法测定的孔隙水中重金属浓度的比值低于015,表明沉积物中重金属从固相到液相的再补给能力和生物有效性比较低.相关分析表明,碳酸盐结合态Cu 对DGT 测定的Cu 的浓度c (DGT )的贡献较大(r =01633,p <0105);对于Pb,可交换态含量对c (DGT)的贡献较大(r =01617,p <0105);而对于Ni,可交换态、锰氧化物结合态、有机质结合态和铁氧化物结合态对c (DGT )浓度的贡献都比较大(r >01650,p <0105).此外,p H 也是影响重金属元素从固相到液相的释放重要因素.关键词:重金属;DGT;化学形态;生物有效性;沉积物中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2008)12-3469-08收稿日期:2007-11-01;修订日期:2007-12-25基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2004CB418502);国家自然科学基金项目(40671002)作者简介:范英宏(1979~),女,博士研究生,主要研究方向为水污染环境化学,E -mail:fyh -bj@1631com *通讯联系人,E -mail:zf yang@Transport and Bioavailability of Cu,Pb,Zn and Ni in Surface Sediments of Daliao River WatersystemFAN Ying -hong,LIN Chun -ye,HE Meng -chang,YANG Zh-i feng(Key Laboratory of Water and Sediment Sciences,M inistry of Education,State Key Laboratory of Water Environment Simulation,School of Environmen t,Beijing Normal University,Beijing 100875,China)Abstract :T o understand the transport and bioavailabili ty of heavy metals in the surface sediment of Daliao River system,nine samples of surface sediment were collected.Clay content,p H,and Eh of these sediment samples were measured.Total contents and chemical speciation of Cu,Pb,Zn and Ni in the sedi ment were determined.In addition,the concentrations of Cu,Pb,Zn and Ni i n the pore water of the sedi ment were determined separately by DGT (diffusive gradient in thin film)method and traditional centrifuge method.The total contents of Cu,Pb,Zn and Ni in the sedimen t were 1618-4912,1219-5518,3817-15218and 1811-3910mg P kg,respectively.T he rati os of DGT measured concentrati ons c (DGT)to heavy metal concentrations in pore water were lower than 015,showing lower repleni sh ment of these metals from solid to the liquid and lower bioavailability of the metals in the sedimen ts.Correlation analysis showed that c (DGT )of Cu was significan tly influenced by Cu in the carbonate fraction (r =01633,p <0105),while c (DGT)of Pb was influenced by Pb in the exchangeable fraction (r =01617,p <0105).Ni in the exchangeable,Mn oxides,organic matter (OM)and Fe oxides fractions may contribute to the c (DGT )of Ni (r >01650,p <0105).In addition,pH was also an important factor influencing the release of heavy metals from solid to liquid in sedimen ts.Key words :heavy metal;diffusive gradient in thin film(DGT );chemical speciation;bioavailability;sedimen t测定重金属总量可以了解沉积物中重金属污染的状况,但总量测定并不能有效地预测沉积物中重金属的生物有效性和毒性[1,2].通常认为溶解态金属是生物可吸收金属的主要来源[3],获得沉积物孔隙水浓度的方法通常有离心法、挤压法或渗析方法[4~6].也有许多研究者利用连续提取方法来估计沉积物或者土壤中重金属的生物有效性,研究表明可提取态金属与生物吸收金属浓度之间存在很好的相关性[7~9].但是在采样和提取过程中金属形态可能发生改变,因此利用可靠的方法测定重金属的形态是确定沉积物重金属生物有效性的关键[10,11].近几年发展起来的DGT(diffusive gradient in thin films)方法可用于评价土壤和沉积物中微量金属元素的生物有效性以及金属从固相到液相的释放通量[11~15].DGT 一般不能直接测定孔隙水中金属的平衡浓度c ,而是测定放置时间内DGT 膜与沉积物P 土壤溶液交界表面处的平均浓度c (DGT)[16].c (DGT)和c 之第29卷第12期2008年12月环 境 科 学ENVIRONME NTAL SCIENCEVol.29,No.12Dec.,2008间的关系依赖于金属从固相到液相的释放速率[14,17,18].传统的孔隙水收集或者连续提取方法可能不同程度地改变了沉积物的特性,而DGT方法对沉积物干扰很小.目前DGT方法已经用于研究土壤P沉积物中重金属的生物有效性或迁移特性[17,19].为了探讨大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特性和生物有效性,本研究采集了9个大辽河水系表层沉积物,测定了沉积物的理化性质,沉积物中Cu、Pb、Zn和Ni的总含量及形态,并利用DGT和离心方法测定了表层沉积物孔隙水中Cu、Pb、Zn和Ni的浓度.1材料与方法111DGT试验11111DGT装置及原理DG T装置是由2层装入硬塑料架中的扩散凝胶层和固定凝胶层组成,且有一个窗口以便接触所测定的基质[18],见图1.这窗口处通常覆盖一层滤膜以防外部基质对凝胶的机械损坏和生物污染.本研究所用DGT装置及凝胶购买于英国DGT有限公司,窗口面积2154cm2,扩散凝胶厚018mm,固定凝胶厚014mm,且上面固定着Clelex-100树脂.滤膜以内的扩散凝胶层控制着基质中测定组分到固定相的扩散通量.水或孔隙水中溶解态(自由态或小分子络合态)金属离子通过滤膜和扩散凝胶层到达固定凝胶层被固定起来,从而使有效浓度降到0,因此在扩散凝胶层中形成一个浓度梯度.假设在放置时间(t)内浓度梯度保持不变,那么对于特定金属离子从液相到固定凝胶层的通量(F)可以用Fick第一扩散定律来计算[20]:F=Dc(DGT)P$g(1)式中,D是金属离子在扩散层中的扩散系数(cm2P s),c(DGT)是装置界面处水或孔隙水中金属离子的浓度,$g是扩散层厚度(c m).扩散系数只与温度有关,可以从文献[21]中查出不同温度的数值.图1DG T装置示意Fig.1Schematic repres entati on of a section through the DG T as sembly固定凝胶层在单位时间内固定离子的总量M 可在室内测定,然后计算离子通量:F=M P At(2)式中,A是凝胶层面积,t是DGT装置浸在水溶液或沉积物中的时间.结合方程(1)和(2),得到方程(3):c(DGT)=M@$gD@A@t(3)在沉积物中,DGT测定的c(DGT)小于或等于孔隙水中金属离子的平衡浓度.如果采用其它方法单独测定孔隙水中金属离子的平衡浓度c,可计算二者之间的比例:R=c(DGT)P c(0<R<1)(4)根据R值,可把沉积物或土壤缓冲作用分为3类.(1)没有缓冲情况(unsustained case,R=R diff).沉积物固相不提供溶质给孔隙水,溶质只通过在孔隙水中的扩散到达DGT装置,因此边界层附近的溶质的浓度逐渐下降.R diff确切值决定于沉积物中溶质的扩散系数、DGT装置的设计和放置时间.有研究证明在高孔隙度的沉积物中24h放置DG T后,R diff 约011[14].(2)充分缓冲情况(sustained case,0195<R<1).在整个实验过程中,边界层附近的金属离子浓度被维持其在孔隙水中的平衡浓度.先决条件为溶质在沉积物中的扩散速率非常快,或者沉积物固相提供溶质的速率比溶质扩散迁移到DGT固定凝胶层的速率快,而且沉积物固相的有效态容量非常大.(3)部分缓冲情况(partially sustained case,R diff< R<0195).金属元素显著地从固相迁移到液相,但是其迁移的速率不足以维持界面附近的平衡浓度. 11112样品采集在大辽河水系的浑河、太子河和大辽河及支流上选择9个点采集表层沉积物样品(图2).采样点具体是:位于沈阳市下游的浑河大闸桥(H3)、沈阳市纳污河细河(浑河支流)的土台子(X7)、太子河上的辽阳曙光镇鹅眉村(T4)和下王家(T5)、汤河下游(Th)、大辽河上的三岔河大桥(D1)、田庄台大桥(D2)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3).利用抓斗式采样器采集大辽河水系0~15c m表层沉积物,样品采集后装于聚乙烯自封袋中4e保存.11113DGT试验在试验室把湿的沉积物放入PVC容器中并搅拌均匀,去除大的树枝和石块等杂物.轻轻压实沉积物后在表层加入现场采集的上覆水(约5cm),稳定3470环境科学29卷1周.然后把DGT 轻轻按入到沉积物中去(约1c m 深),使得开口与沉积物表面密切接触,记下温度和时间.24h 后取出DG T,用去离子水冲洗DGT,然后拆开,取出树脂凝胶放入115m L 离心管中,加入1mol P L 的HNO 31mL 提取24h 待测.图2 大辽河水系表层沉积物采样站点Fig.2 Sa mpling sites of s urface sedi ments in DaliaoRiver waters ys te m11114 计算树脂层固定的金属质量(M )可以通过下式计算:M =c e (V 硝酸+V gel )P f e(5)式中,c e 是1mol P L HNO 3提取液中金属的浓度(ng P mL),V 硝酸是HNO 3的体积(mL),V gel 是凝胶的体积,本试验的DGT 树脂凝胶的体积为01196mL,f e 是硝酸对树脂凝胶重金属的提取系数,通常取018[22].查得19e 时Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的扩散系数分别为5127@10-6、6179@10-6、5114@10-6和4188@10-6c m 2P s,计算出M 后根据公式(3)计算c (DGT).112 分析测定把DGT 凝胶提取液稀释5倍利用ICP -MS 测定DGT 提取液中重金属的浓度.称取012500g 自然风干过2mm 筛的沉积物样品于50mL 聚四氟乙烯烧杯中,用HF 、HClO 4和HNO 3消解,用ICP -MS (X Series Ò型)测定溶液中Cu 、Pb 、Ni 的含量,用ICP -AES(IRIS Instrepid Ò型)测定Zn 的含量[23].用重铬酸钾容量法测定沉积物的有机质(OM)含量.沉积物pH 值通过测定沉积物水悬浊液得到[24].采用ORP电极测定沉积物的Eh.取50g 饱和沉积物,加入到50mL 的离心管中,2500r P min 离心30min,上清液过0145L m 滤膜[25],加入10L L 浓HNO 3酸化过滤液,用ICP -MS 测定过滤液中金属浓度.用连续提取方法提取各种形态的金属[26],该方法把总金属含量分为6部分:可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(C ARB)、Mn 氧化物结合态(ERO,易还原态)、有机质结合态(OM)、铁氧化物结合态(RO)和残渣态.2 结果与分析211 沉积物重金属含量及理化性质大辽河水系表层沉积物的pH 值和氧化还原电位分别是6196~7173和-2216~-55018mV(表1),可见表层沉积物呈弱还原状态,pH 值呈中偏碱性.沉积物中有机质和粘土含量呈现出较大的空间变异,其值分别为0144%~5179%和nd~15152%.沉积物中Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的总含量空间差异也比较大,这几种金属的含量变化范围分别是1618~4912、1313~5518、3817~15218和1811~3910mg P kg.在浑河大闸桥(H3)、细河土台子(X7)及大辽河的三岔河大桥(D1)和营口政府(Dz),沉积物中重金属含量相对较高,而太子河上的峨嵋村(T4)、下王家(T5)和汤河下游(Th)重金属含量相对较低.沈阳市生活和工业污水可能是H3和X7点重金属污染主要来源;D1点位于浑河和太子河的交汇点下方,污染可能主要来自上游悬浮颗粒物携带的重金属污染物;而航运和营口市工业、生活污水可能是Dz 点重金属污染的主要来源.表1 表层沉积物中重金属含量及主要理化性质Table 1 Heavy me tal concentrati ons and maj or properties of surface sedi ments样品pH Eh P mV 粘土P %OM P %Cu P mg #kg -1Pb P mg #kg -1Zn P mg #kg -1Ni P mg #kg -1T47153-5215114711051918121938172410T57122-55018811801851618211851151811H37114-1271015152517944135518105163910Th 7173-13919nd 11082512131344162712X77126-1781515104213641133910112103210D16196-221613110116149124111152183211D27132-52101117211402518301084132312Dz 7116-971715113114034103617111153018347112期范英宏等:大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征及生物有效性研究212 表层沉积物中重金属的生物有效性及迁移特性21211 表层沉积物孔隙水中重金属的浓度离心法测定的孔隙水中Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的浓度分别为18127~88173、9137~47179、16617~37916和9147~25188ng P mL(图3).在太子河T5和浑河的H3点孔隙水中Pb 、Cu 和Zn 的浓度比较高.然而T5点沉积物中重金属总量却比较低.总体来讲在太子河的T5点、浑河的H3和X7点以及大辽河的D2和D3点,孔隙水中金属的浓度比较高,因而可能具有较高的生物有效性.DGT 测定的孔隙水中Cu 、Pb 、Zn 和Ni 的浓度c (DGT)分别为0107~9101、0149~6189、11193~65111和0104~9115ng P mL(图4).DGT 测定浓度c (DGT)比离心方法测定的浓度低,且c (DGT)的变化趋势与离心法测定的孔隙水浓度的变化趋势不太一致.从图5可以看出,在D1和D3点DGT 测定的浓度c (DG T)比较高,而这2点孔隙水中浓度和沉积物中金属含量并不特别高.总体来讲在T5、H3、D1、Dz 和D3点c (DGT)比较高,说明沉积物中重金属的迁移能力和生物有效性比较高.这2种浓度的差异体现了这2种方法在评价沉积物中重金属生物有效性方面的差异,用离心法测定孔隙水浓度来预测重金属的生物有效性是基于平衡分配原理,而DGT 测定的浓度c (DGT)是基于动力学原理.因此在有些沉积物中,尽管孔隙水浓度比较高,但是重金属元素从固相到液相的再补给过程比较慢或者有效态金属含量比较低,那么DGT 测定的浓度c (DGT)就会比较低.DGT 测定c (DGT)与孔隙水浓度的比值R 反映图3 表层沉积物孔隙水中重金属的分布特征Fi g.3 Concentrati ons of heavy metals in the pore water of s urface sediments图4 DG T 测定的孔隙水中重金属浓度c (DG T)的分布特征Fig.4 Concentrations of heavy metals i n the pore water measured by DG T了重金属从固相到液相再补给的程度.R 值接近于1说明再补给速率非常快,c (DGT)近似等于孔隙水中重金属的平衡浓度,而当R 值靠近0105时说明几乎没有再补给[14],R 介于两者之间说明金属从固相到液相的释放的速率小于金属在孔隙水中的扩散速率,DG T 界面的扩散通量反映了金属从沉积物固相到孔隙水的最大可能释放通量.由表2可知表层沉积物中重金属从固相到液相的再补给能力比较低(R <015).对于Cu 元素,在太子河的峨嵋村(T4)、田庄台大桥(D1)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3)(R >011)重金属从固相到液相的补给能力要比其他站点(R 接近0105)高.而对于Pb 元素,在峨嵋村(T4)、浑河大闸桥(H3)、三岔河大桥(D1)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3)(R >011)重金属从固相到液3472环 境 科 学29卷表2表层沉积物c(DGT)与孔隙水浓度比值RTable2R of c(DGT)to heavy me tal concentrati on of pore water i n surface sedi ments重金属T4T5H3Th X7D1D2Dz D3 Cu011901040102010301060144010201110117 Pb011701060115010701030131010301290139 Zn011801110106011701090125011001250132Ni012801220149010040125016011001470128图5表层沉积物中重金属化学形态分布特征Fi g.5Di stribution of the chemical s peci es of heavy metals i n the s urface sedi ments相的补给能力相对较强.对于Zn元素,在细河土台子(X7)和浑河大闸桥(H3)和大辽河田庄台(D2)重金属从固相到液相几乎没有补给(R接近于0105),而在汤河下游(Th)和田庄台(D2)Ni元素从固相到液相几乎没有补给.21212沉积物中重金属的化学形态水体沉积物中重金属的形态及环境条件决定了其生物有效性,一般来说可交换态和碳酸盐结合态与固相结合较弱,因而生物有效性较高;可还原态次之,有机质结合态组分较难被生物所利用,残渣态组分几乎不被生物利用[27,28].从图5可知,可交换态和碳酸盐结合态Zn的含量最高,其次是Pb、C u,Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量最低.空间分布上,在T4、X7、D1、Dz和D3点可交换态和碳酸盐结合态Cu的含量总和比较高;在H3、X7、D2、Dz和D3点,Pb、Zn和Ni 的可交换态和碳酸盐结合态含量总和比较高,且可交换态和碳酸盐结合态Cu和Zn含量之和的空间变化趋势与DG T测定的浓度c(DGT)变化规律非常一致.非残渣态Cu、Pb和Ni的含量与沉积物中Cu、Pb和Ni 的总含量、DG T测定的浓度c(DGT)的变化规律基本一致(T4、X7点除外),但与孔隙水中的浓度的变化规律却不一致.而非残渣态Zn的变化规律与Zn的总含量变化规律比较一致,但与DGT测定的浓度c(DGT)和孔隙水中Zn的浓度变化规律却不一致.3讨论从表3可知,随着Cu、Pb、Zn和Ni总量和各化学形态含量(Zn的OM结合态除外)的增加,测定的c(DGT)也增加.但Cu的c(DGT)浓度受碳酸盐结合态的影响比较大(r=01633,p<0105);而对于Pb,可交换态对c(DGT)的影响比较大(r=01617,p< 0105),碳酸盐结合态对c(DGT)也有比较大的影响;而Ni的c(DGT)受可交换态、锰氧化物结合态、有机质结合态和铁氧化物结合态的影响都比较大(r> 01600,p<0105).相关分析也证明了沉积物中重金属的生物有效性更多地取决于重金属的可交换态和347312期范英宏等:大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征及生物有效性研究碳酸盐结合态的含量[27].由于沉积物的高度异质性和重金属地球化学性质的差异,逐级形态提取法只能粗略估计金属的生物有效性.离心法测定的孔隙水中Cu和Zn的浓度与c(DGT)的变化规律却不一致,而且对于Pb和Ni,尽管变化规律一致,但相关性不显著.这可能是因为孔隙水只能反映静态平衡状态下液相的浓度,而DGT测定的是动力学条件下的生物有效浓度.同时这可能说明在大辽河水系表层沉积物中,重金属从有效态金属相到水相的释放动力学或者补给过程较慢[19].表3表层沉积物中c(DGT)、孔隙水重金属浓度及重金属各形态之间的相关性1)Table3Correlation of c(DG T),heavy metal c oncentrations i n pore water and chemical speciation of heavy metals in surface s ediments 重金属EXC CARB ERO OM R O总量孔隙水浓度Cu0135001633*01233010170121701358-01233 Pb01617*0145001383014330138301613*01483 Zn015480156701150-010170113301329-01268 Ni01650*0156701800**01700*01800**01600*01383 1)**表示相关性在0101水平显著;*表示相关性在0105水平显著,下同重金属元素从固相到液相的释放过程是受各种环境因素(酸碱度及氧化还原电位等)共同作用的(表4).由氧化环境向还原环境变化过程中,铁锰氧化物部分或完全溶解,部分重金属从铁锰氧化物中释放出来.而且pH下降,导致碳酸盐和氢氧化物溶解,由于H+离子的竞争,重金属从Fe、Mn氧化物表面解吸并释放出来[29](pH与Pb和Ni的c(DGT)呈负相关).从相关分析还可以看出随着粘土含量的增加,Ni和Pb的c(DGT)有增加趋势,但Cu和Zn的c(DGT)的变化趋势却和粘土含量不一致.粘土、有机质和金属离子相互作用过程是复杂的,简单来说可能是因为粘土矿物对Pb和Ni的亲和能力比对Cu和Zn的亲和能力大[30],粘土含量增加有助于Pb 和Ni从上覆水向沉积物富集.而有机质对Pb2+、Cu2+和Zn2+的络合吸附作用比Ni2+大,从而限制了DGT对Cu、Pb和Zn的吸收[31].表4DG T测定的浓度c(DGT)与沉积物理化性质的相关分析Table4Correlati on analysis of DGT-meas ured concentrations of metals and major characteris tics of sedimentsc(DG T)Cu c(DG T)Ni c(DGT)Pb c(DG T)Zn pH Eh Clay O Mc(DG T)Cu11000014000141701767**-0140001083-01500-01318 c(DG T)Ni1100001717*01133-01883**-010170159501444 c(DG T)Pb1100001350-01767**-010*******-01017 c(DG T)Zn11000-0135001267-01333-01477 pH11000-01150-01619*-01385 Eh110000111901418 Clay1100001802* OM110004结论(1)大辽河水系表层沉积物呈弱还原状态,Cu、Pb、Zn和Ni的总含量分别为1618~4912、1219~ 5518、3817~15218和1811~3910mg P kg.在浑河大闸桥(H3)、细河土台子(X7)及大辽河的三岔河大桥(D1)和营口政府(Dz)沉积物中重金属含量相对较高,而太子河上的峨嵋村(T4)、下王家(T5)和汤河下游(Th)重金属含量相对较低.(2)DGT测定的Cu、Pb、Zn和Ni的浓度c(DGT)分别为0107~9101、0149~6189、11193~65111和0104~9115ng P mL.在太子河下王家(T5)、浑河大闸桥(H3)、大辽河三岔河(D1)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3)c(DGT)比较高,说明沉积物中重金属的生物有效性比较高.离心法测定的孔隙水中相应金属的浓度分别为18127~88173、9137~47179、16617 ~37916和9147~25188ng P mL.c(DG T)比离心方法测定的孔隙水中金属的浓度低很多,两者的比值R 都小于1.这表明表层沉积物中重金属从固相到液相的释放速率小于重金属在孔隙水中的扩散速率.3474环境科学29卷对于Cu元素,在太子河的峨嵋村(T4)、田庄台大桥(D1)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3),Cu从固相到液相的补给能力较低,但有所补给(R>011),而在其它站点几乎没有Cu从固相到液相的补给(R接近0105).而对于Pb元素,只在峨嵋村(T4)、浑河大闸桥(H3)、三岔河大桥(D1)、营口政府(Dz)和营口渡口(D3)Pb从固相到液相有所补给(R>011);对于Zn元素,在细河土台子(X7)、浑河大闸桥(H3)和大辽河田庄台(D2)几乎没有补给(R接近于0105);对于Ni元素,在汤河下游(Th)和田庄台(D2)Ni金属的补给能力极低.逐级提取结果表明,在T4、X7、D1、Dz和D3点,Cu的可交换态和碳酸盐结合态含量总和比较高;在H3、X7、D2、Dz和D3点,Pb、Zn和Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量总和比较高.(3)DGT测定的浓度c(DGT)与离心法测定的孔隙水中重金属的浓度不具有相关性.且相关分析表明可交换态和碳酸盐结合态Cu和Zn的含量对DGT 测定的Cu和Zn的浓度的贡献比较大;可交换态Pb 对c(DGT)的贡献比较大(r=01617,p<0105);而Ni 的可交换态、锰氧化物结合态、有机质结合态和铁氧化物结合态含量对Ni的c(DGT)的影响都比较大(r>01650,p<0105).沉积物的pH对重金属Pb和Ni从固相到液相的释放具有重要作用(r>01767,p <0101).(4)综合试验结果可以发现,常规离心方法和逐级连续提取方法在一定程度上能够反映沉积物重金属的生物有效性高低.但这些方法是基于静态平衡原理的,因此不能真实反映生物扰动情况下重金属从固相到液相的补给作用.DGT方法模拟了生物扰动的情况下重金属从固相到液相释放的动力学过程,且综合考虑了pH、有机质、铁锰氧化物等理化性质的影响,因此更能真实反映沉积物中重金属的迁移特性和生物有效性.从科学研究的角度来看,综合DGT测定结果和常规提取方法更能科学的了解沉积物不同因素对沉积物中重金属的迁移特性和生物有效性的影响.但是由于沉积物的异质性,很难在DGT 测定结果和常规分析结果之间建立一个统一的定量关系.参考文献:[1]Luoma S N.Can we determi ne the biological availability of s edimen-tbound trace ele ments?[J].Hydrobiologia,1989,176P177:379-396.[2]Di Toro D M,Mahony J D,Hansen D J,e t al.Toxicity of cadmiumin sedi ments:the role of acid volatile s ulfide[J].EnvironmentalToxicology and Chemistry,1990,9(1):1487-1502.[3]Gillis P L,Wood C M,Ranville J F,et al.Bioavailabi li ty ofsedimen-t associated Cu and Zn to Daphnia magna[J].AquaticToxicol ogy,2006,77(4):402-411.[4]Batle y G R,Gi les M S.A solvent di splacement technique for theseparation of sediment 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《土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究》篇一土壤-植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染已经成为全球范围内的环境问题。

土壤-植物系统作为生态系统中重要的组成部分，其重金属的生物有效性及影响因素的研究对于保护环境和人类健康具有极其重要的意义。

本文将围绕这一主题，对土壤-植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素进行详细研究和分析。

二、土壤-植物系统中重金属的生物有效性重金属的生物有效性是指在一定环境条件下，重金属元素在土壤中被生物体（如植物、微生物等）吸收和利用的程度。

土壤-植物系统中重金属的生物有效性受到多种因素的影响，主要包括土壤pH值、有机质含量、重金属的形态和土壤微生物活动等。

1. 土壤pH值对重金属生物有效性的影响土壤pH值是影响重金属生物有效性的重要因素之一。

随着pH值的升高，土壤中重金属的溶解度降低，从而降低其生物有效性。

这是因为高pH值条件下，重金属离子与土壤中的负离子结合形成难溶性的化合物，降低了其在土壤中的移动性和可利用性。

2. 有机质含量对重金属生物有效性的影响土壤中的有机质可以与重金属结合形成稳定的络合物，从而降低重金属的生物有效性。

此外，有机质还可以通过改善土壤的物理和化学性质，提高土壤对重金属的吸附能力，进一步降低其生物有效性。

3. 重金属的形态对生物有效性的影响重金属在土壤中的形态对其生物有效性具有重要影响。

一般来说，可溶性和易还原态的重金属具有较高的生物有效性，而难溶性和氧化态的重金属则具有较低的生物有效性。

因此，了解重金属在土壤中的形态分布对于评估其生物有效性具有重要意义。

4. 土壤微生物活动对重金属生物有效性的影响土壤微生物通过分泌有机酸、酶等物质，可以与重金属发生化学反应，形成稳定的络合物或沉淀物，从而降低其生物有效性。

此外，微生物还可以通过改变土壤的物理和化学性质，影响重金属在土壤中的分布和形态，进一步影响其生物有效性。

《土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究》篇一摘要：本文重点探讨了土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素。

首先，概述了研究背景和意义，随后详细分析了重金属在土壤中的迁移转化、植物对重金属的吸收与累积机制，以及影响重金属生物有效性的多种因素。

本文通过实验数据和理论分析，为理解土壤—植物系统中重金属的生物地球化学行为提供了新的视角。

一、引言随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，尤其是在土壤—植物系统中。

重金属通过多种途径进入土壤，进而被植物吸收，对生态环境和人类健康构成潜在威胁。

因此，研究土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素，对于评估重金属的环境风险、制定污染防治策略具有重要意义。

二、土壤中重金属的迁移转化重金属在土壤中的迁移转化过程复杂，涉及物理、化学和生物等多种作用。

首先，重金属可通过大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆放等途径进入土壤。

进入土壤后的重金属，会受到土壤pH值、有机质含量、黏土矿物等的影响，发生吸附、解吸、氧化还原等反应，进而影响其生物有效性。

三、植物对重金属的吸收与累积植物通过根系从土壤中吸收必需元素和非必需元素（包括重金属）。

当土壤中重金属含量超过一定阈值时，植物会对其产生应激反应，导致生长受阻，同时可能将重金属累积在体内。

不同植物对重金属的吸收和累积能力存在差异，这主要受到植物种类、基因型、生长条件等因素的影响。

四、影响重金属生物有效性的因素1. 土壤pH值：pH值直接影响重金属的化学形态和溶解度。

一般来说，酸性土壤中重金属的溶解度较高，生物有效性也相应提高。

2. 有机质含量：有机质可以与重金属形成稳定的络合物，降低其生物有效性。

同时，有机质还可以改善土壤结构，间接影响重金属的迁移转化。

3. 黏土矿物：不同种类的黏土矿物对重金属的吸附能力不同，从而影响其在土壤中的迁移和生物利用度。

4. 植物种类与基因型：不同植物及其基因型对重金属的吸收和转运能力存在显著差异。

水体沉积物重金属污染分析方法研究水体沉积物是河流和湖泊污染物的重要载体，对水体沉积物中重金属污染的分析可以了解水体的污染程度，污染物的扩散范围并对污染物来源进行追述，在水体环境分析中具有重要作用。

文章对现行常用的水体沉积物重金属污染分析方法进行了研究和讨论，分析了各种分析方法的优缺点以及适用范围，并对如何提高分析的科学性和准确性提出了建议。

标签：沉积物；重金属；评价方法水体沉积物是河流和湖泊污染物的重要载体，污染物进入水体后通过水体颗粒物的吸附、絮凝作用在沉积物中沉降。

水体沉积物对进入水体中的重金属离子具有很强的吸附作用，多数重金属元素通过絮凝和沉降进入沉积物中。

由于重金属污染物难降解并对人体和生态环境具有较大的危害性，可以作为水体污染的敏感指标。

沉积物不仅反应了水体重金属污染的情况，同时记录了水体周围人为活动和城市经济发展所引起的环境变化情况。

因此对水体沉积物中重金属污染的分析可以了解水体的污染程度，污染物的扩散范围以及对污染物来源进行追述，在水体环境分析中具有重要作用[1]。

Hakanson潜在生态风险评价法通过测定沉积物中重金属的浓度值可以快速、简便、准确的对水体中重金属的潜在生态危害进行分析。

计算指标综合考虑重金属元素的生物毒性和生态风险，以及不同区域元素背景值之间的差异性，体现了对化学分析、生物毒理学以及指数灵敏度的要求。

不仅可以反应沉积物中单一重金属污染物的污染程度，同时还可以反映出水体沉积物中多种污染物的综合效应，以定量的方法划分出重金属污染物的潜在风险，便于环境治理。

但是评价指标没有充分的考虑水体pH、碱度等化学参数对毒性的影响，同样不能有效的区分沉积物重金属的自然变化和人为活动对沉积物中重金属污染的影响，不能对重金属污染物的来源和迁移过程进行分析。

1.3 归一化法归一化法即利用水体沉积物中某种未沾污的组分或者代表这种组分的量值对沉积物中重金属总量进行校对的过程，为分析沉积物中重金属污染物的来源，常选用某种受人为污染影响较小的元素或者分量对沉积物中重金属总量进行校对。

利用梯度扩散薄膜技术(DGT)研究沉积物中重金属生物有效性的应用展望高丽;高博;周怀东;徐东昱【摘要】梯度扩散薄膜技术(Dffusive grdients in thin-films,DGT)是一种新的原位被动采样技术,可以高分辨地测定水体、土壤和沉积物中重金属的生物有效态,近年来在水环境领域中得到了广泛应用.本文根据文献、资料分析,介绍了DGT装置、基本原理,扩散相和结合相的发展,展望了DGT技术的发展前景.重点综述DGT技术在评价沉积物环境中重金属生物有效性的研究进展,并认为DGT技术为研究沉积物重金属生物有效性提供了快速高效的方法,为水环境中沉积物-水界面重金属迁移转化研究提供了强有力的技术支撑.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2015(013)006【总页数】8页(P465-472)【关键词】梯度扩散薄膜技术;DGT;沉积物;重金属;生物有效性【作者】高丽;高博;周怀东;徐东昱【作者单位】中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;北京师范大学环境学院,北京100875;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038【正文语种】中文【中图分类】X171.5重金属具有积累性、持续性和不可降解性，可以在水体沉积物中积累［1］。

水体沉积物是重金属的一个重要存储库。

当水环境变化时（如pH降低或氧化还原电位升高等），沉积物就变成重金属的一个潜在污染源，重金属被释放到水环境中影响饮用水水质，对水生生物造成威胁，并通过食物链对人类健康造成影响［2-3］，因此沉积物重金属污染的生态毒性成为全球关注的焦点。

传统的评价重金属毒性的方法是将重金属总浓度与已有的沉积物质量基准比较［4］，然而，有研究表明，重金属总量在一定程度上可以反映沉积物中重金属的污染情况，但是重金属在水环境中的迁移性和生物有效性主要取决于重金属的化学形态。

海洋沉积物中重金属污染研究重金属污染是近年来全球面临的一个严峻问题，对环境和生物多样性造成了严重影响。

海洋沉积物中的重金属污染已经引起了科学家们的广泛关注。

本文将探讨海洋沉积物中重金属污染的研究现状、来源和影响，并介绍一些可能的解决方案。

一、研究现状目前，许多研究已经揭示了海洋沉积物中重金属污染的存在，并且通过采集样本并进行实验室测试，得出了一些重要的科学结论。

这些研究对于我们深入了解海洋沉积物中重金属污染的程度和影响具有重要意义。

二、重金属污染的来源海洋沉积物中的重金属污染主要来自于以下几个方面：1. 工业排放：工业生产中的废水和废气中含有大量的重金属，通过排放进入大气和水体，最终积聚在海洋沉积物中。

2. 农业活动：农业领域使用的化肥和农药中含有一些重金属成分，这些物质通过农田的径流进入河流和海洋，最终沉积在海洋底部。

3. 垃圾和污水处理：城市垃圾和污水中含有一些重金属，如果处理不当，会直接或间接地进入海洋沉积物中。

三、重金属污染的影响1. 生物多样性受威胁：重金属对海洋生物的生长和繁殖产生不良影响，导致生物多样性受到威胁，某些物种甚至可能灭绝。

2. 食物链传递：重金属在海洋沉积物中积聚，被底层生物吸收，再通过食物链传递给高级生物，进而对食物链系统产生影响。

3. 污染人类食物：海洋沉积物中的重金属会进入海鲜等食物中，一旦人类食用这些食物，有可能对人体健康造成威胁。

四、解决方案为了减轻海洋沉积物中的重金属污染，我们可以采取以下一些解决方案：1. 加强环保意识：通过宣传教育，提高公众对重金属污染的认知和环保意识，减少人为污染的产生。

2. 增强法律法规：加强对工业和农业排放的监管，制定更加严格的法律法规，对未经处理的废水和废气加强管控。

3. 提高污水处理技术：改进城市污水处理技术，减少有害物质排放，从源头减少对海洋沉积物的污染。

4. 可持续农业：推广可持续农业的概念，减少化肥和农药的使用，避免农业活动对海洋沉积物的污染。

沉积物中重金属污染的影响及治理研究一、引言随着人类社会的快速发展和工业化进程的加速，重金属污染受到了越来越多的关注。

重金属具有易积累、难降解、毒性大等特点，一旦被排放至环境中，则会对人类健康和生态系统造成严重的威胁。

沉积物是重金属污染的主要载体之一，其中重金属的含量可能会直接或间接地影响到生态系统的稳定性和健康。

因此，就沉积物中重金属污染的治理问题开展研究具有现实意义和深远意义。

二、沉积物中重金属的来源及富集特点（一）来源沉积物中重金属的来源主要有两个方面：人为排放和自然来源。

1. 人为排放工业、农业、城市垃圾焚烧等活动都会产生大量的重金属污染物排放到环境中。

其中，工业废水是沉积物中重金属污染的主要人为来源之一。

工业废水中含有大量的重金属污染物，如镉、铬、铅等，一旦排放到环境中，则会在沉积物中富集和积累。

2. 自然来源地壳中的重金属物质也是沉积物中重金属的自然来源之一。

例如，含有砷、铜、铅、锌等重金属的岩石在风化剥蚀过程中会逐渐释放到环境中，最终形成由河流、湖泊等水体搬运沉积的沉积物。

（二）富集特点沉积物对重金属的富集特点是由其物理、化学和生物特性共同决定的。

沉积物粒子细小，表面带有大量的负电荷，因此对带正电荷的金属离子具有吸附作用。

同时，沉积物中的有机质、硫化物、碱性离子等物质还可以与重金属形成配合物，从而促进了重金属的富集作用。

此外，沉积物还可以通过微生物代谢活动等生物作用将重金属有机化合物进一步转化为难水解的无机盐类，进而增加了重金属在沉积物中的富集程度。

三、沉积物中重金属的生态毒性沉积物中重金属的富集和积累可能会对生态系统稳定性和健康产生深远影响。

沉积物中重金属的生态毒性表现在多个方面，具体如下：（一）生物多样性的减少沉积物中重金属的富集会对水生生物产生毒害作用，并抑制其生命活动，最终导致水生生物群落的减少。

同时，重金属对土壤中的微生物也有毒性作用，从而影响生态系统的耕作力和物质循环。

（二）生态系统的结构与功能的受损沉积物中重金属的富集会破坏生态系统的稳定性和平衡性，进而导致生态系统的结构和功能的受损。

《黄河包头段沉积物重金属的生物有效性研究》篇一一、引言黄河，作为中国文明的发源地，也是中国最长的河流，在人类生活中占有极其重要的地位。

然而，随着工业化和城市化的快速发展，黄河包头段沉积物中的重金属污染问题日益突出。

这些重金属元素如铅、锌、镉等，不仅对水生生物产生直接威胁，还可能通过食物链进入人体，对人类健康构成潜在风险。

因此，对黄河包头段沉积物中重金属的生物有效性进行研究，对于保护生态环境和人类健康具有重要意义。

二、研究背景与意义近年来，黄河包头段沉积物中重金属污染问题逐渐成为研究的热点。

沉积物中的重金属含量及其形态分布是决定其生物有效性的关键因素。

生物有效性反映了重金属被生物体吸收利用的能力，直接关系到重金属对生态环境和生物体的潜在影响。

因此，本研究旨在通过对黄河包头段沉积物中重金属的形态分析，研究其生物有效性，为评价黄河包头段重金属污染程度及其环境风险提供科学依据。

三、研究方法本研究采用现场采样与实验室分析相结合的方法。

首先，在黄河包头段选择具有代表性的采样点进行沉积物采样。

然后，利用化学连续提取法分析沉积物中重金属的形态分布，通过生物实验评估重金属的生物有效性。

最后，结合统计学方法分析数据，得出结论。

四、研究结果与分析（一）沉积物中重金属的形态分布本研究发现，黄河包头段沉积物中重金属主要以铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态等形式存在。

其中，铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态的重金属具有较高的生物可利用性，而有机结合态和残渣态的重金属生物可利用性较低。

（二）生物有效性的评估通过生物实验发现，黄河包头段沉积物中不同形态的重金属对水生生物的生物有效性存在显著差异。

铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态的重金属更容易被水生生物吸收利用，具有较高的生物有效性。

而有机结合态和残渣态的重金属由于稳定性较高，生物有效性较低。

（三）环境风险评价根据研究结果，黄河包头段沉积物中铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态的重金属含量较高，表明该区域存在一定的重金属污染风险。

《黄河包头段沉积物重金属的生物有效性研究》篇一一、引言黄河作为中国的母亲河，拥有丰富的流域和多样的地理环境。

包头段作为黄河中游的一部分，其沉积物中重金属的生物有效性研究显得尤为重要。

沉积物中的重金属不仅影响水质，也对生态系统和人类健康产生潜在威胁。

因此，本研究以黄河包头段沉积物为研究对象，探究其中重金属的生物有效性，以期为环境保护和人类健康提供科学依据。

二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取黄河包头段作为研究区域，该区域具有丰富的沉积物和多样的生态环境。

2. 研究方法（1）样品采集：在黄河包头段不同位置采集沉积物样品，保证样品的代表性和可比较性。

（2）样品处理：对采集的沉积物样品进行预处理，如烘干、破碎、过筛等。

（3）重金属含量测定：采用化学分析法测定沉积物中重金属的含量。

（4）生物有效性评估：通过生物实验和模型预测等方法评估重金属的生物有效性。

三、黄河包头段沉积物重金属含量及分布特征1. 重金属含量通过对黄河包头段沉积物样品的化学分析，发现该区域沉积物中重金属含量普遍较高，主要重金属包括铜、锌、铅、镉等。

2. 重金属分布特征沉积物中重金属的分布受多种因素影响，如水流速度、地质构造、人类活动等。

在黄河包头段，重金属分布呈现一定的空间异质性，不同位置的重金属含量存在显著差异。

四、黄河包头段沉积物重金属的生物有效性1. 生物实验法评估生物有效性通过植物生长实验和动物毒性实验，评估沉积物中重金属的生物有效性。

实验结果表明，部分重金属具有较高的生物有效性，对生物体产生潜在危害。

2. 模型预测法评估生物有效性采用数学模型对沉积物中重金属的生物有效性进行预测。

模型结果表明，某些重金属在特定环境条件下具有较高的生物可利用性，可能对生态系统产生不利影响。

五、影响因素及机制分析1. 影响因素影响黄河包头段沉积物中重金属生物有效性的因素包括水质、底质环境、微生物活动、人类活动等。

其中，人类活动如工业排放、农业活动、城市污水等对重金属的生物有效性产生重要影响。

《黄河包头段沉积物重金属的生物有效性研究》篇一一、引言黄河作为中国的重要河流，其包头段沉积物中的重金属含量及其生物有效性一直是环境科学领域关注的焦点。

沉积物中的重金属不仅对水生生态系统产生直接影响，还可能通过食物链对人类健康构成潜在威胁。

因此，对黄河包头段沉积物重金属的生物有效性进行研究，对于了解该地区重金属污染状况、保护生态环境和保障人类健康具有重要意义。

二、研究背景与意义近年来，随着工业化和城市化的快速发展，黄河包头段面临着严重的重金属污染问题。

沉积物中的重金属可通过生物地球化学过程释放到水体中，进而影响水生生物的生长和繁殖。

此外，沉积物中的重金属还可能通过食物链进入人体，对人类健康构成潜在风险。

因此，研究黄河包头段沉积物重金属的生物有效性，有助于了解重金属的迁移转化规律、评估环境风险、制定有效的污染防治措施。

三、研究方法本研究采用野外采样与室内分析相结合的方法，对黄河包头段沉积物中的重金属含量进行测定和分析。

具体包括：1. 采样点设置：在黄河包头段设置多个采样点，采集表层沉积物样品。

2. 样品处理：将采集的沉积物样品进行干燥、研磨、过筛等处理，以便进行后续分析。

3. 重金属含量测定：采用化学分析法测定沉积物中重金属（如铜、锌、铅、镉等）的含量。

4. 生物有效性评估：通过模拟生物体内的环境条件，评估重金属的生物可利用性和生物有效性。

四、实验结果与分析1. 沉积物中重金属含量分析通过对黄河包头段沉积物样品的分析，发现该地区沉积物中重金属含量普遍较高，其中以铅和镉的含量最为突出。

不同采样点之间的重金属含量存在一定差异，可能与当地的工业排放、农业活动等因素有关。

2. 重金属的生物有效性评估通过模拟生物体内的环境条件，对沉积物中重金属的生物有效性进行评估。

结果表明，部分重金属具有较高的生物可利用性，可能对水生生物产生不利影响。

此外，部分重金属可能通过食物链进入人体，对人类健康构成潜在风险。

3. 影响重金属生物有效性的因素分析影响重金属生物有效性的因素包括pH值、有机质含量、微生物活动等。

《湖泊沉积物中富里酸与重金属的作用机制研究》篇一一、引言湖泊作为自然环境的重要组成部分，其沉积物中含有的物质成分对湖泊生态系统的平衡和稳定起着至关重要的作用。

其中，富里酸和重金属是湖泊沉积物中常见的化学成分，二者之间的相互作用机制一直是环境科学研究的热点。

本文旨在研究湖泊沉积物中富里酸与重金属的作用机制，探讨其对湖泊生态环境的潜在影响。

二、文献综述在过去的几十年里，学者们对湖泊沉积物中富里酸与重金属的相互作用进行了广泛的研究。

研究表明，富里酸作为一种有机酸，在湖泊沉积物中具有吸附、络合和螯合重金属的能力，对重金属的迁移、转化和生物可利用性产生重要影响。

同时，重金属的存在也会影响富里酸的化学性质和生物活性。

三、研究方法本研究采用实验室分析和野外调查相结合的方法，对湖泊沉积物中富里酸与重金属的相互作用进行深入研究。

首先，我们采集了不同湖泊的沉积物样本，并对其中的富里酸和重金属含量进行测定。

其次，通过实验室模拟实验，研究富里酸与重金属在不同环境条件下的相互作用机制。

最后，结合野外调查数据，分析湖泊沉积物中富里酸与重金属的分布特征及其对湖泊生态环境的影响。

四、实验结果1. 湖泊沉积物中富里酸与重金属的分布特征实验结果表明，湖泊沉积物中富里酸和重金属的含量存在明显的空间分布差异。

其中，富里酸的含量与湖泊的水质、底质类型等因素密切相关；而重金属的含量则受人类活动、自然风化等因素的影响。

2. 富里酸与重金属的相互作用机制通过实验室模拟实验，我们发现富里酸与重金属之间存在吸附、络合和螯合等相互作用。

在一定的环境条件下，富里酸可以吸附和络合重金属离子，形成稳定的络合物，降低重金属的生物可利用性。

此外，富里酸还可以通过螯合作用改变重金属的化学形态，影响其迁移和转化。

五、讨论本研究发现，湖泊沉积物中富里酸与重金属的相互作用对湖泊生态环境的稳定具有重要影响。

富里酸的吸附、络合和螯合作用可以降低重金属的生物可利用性，减少重金属对湖泊生态系统的潜在危害。

《黄河包头段沉积物重金属吸附机制及污染生态学研究》篇一一、引言随着工业化进程的推进，黄河包头段水环境受到了重金属污染的严重影响。

对黄河包头段沉积物中的重金属吸附机制进行深入研究，对于揭示其污染来源、评价环境风险及采取有效的污染治理措施具有重大意义。

本文以黄河包头段为研究对象，探讨了沉积物中重金属的吸附机制，并从污染生态学角度对其进行了深入研究。

二、研究区域与材料方法2.1 研究区域本文选取黄河包头段作为研究对象，该区域是黄河上游重要的流域之一，具有丰富的沉积物资源。

2.2 材料方法（1）样品采集：在黄河包头段不同位置采集沉积物样品，并进行分类保存。

（2）实验方法：通过实验室模拟实验，研究沉积物对重金属的吸附机制；运用化学分析方法测定沉积物中重金属含量；采用生态学方法分析重金属污染对生物群落的影响。

三、沉积物中重金属的吸附机制3.1 吸附动力学研究通过对沉积物吸附重金属的动力学研究，发现沉积物对重金属的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型，表明吸附过程为单分子层吸附。

3.2 影响因素分析影响沉积物吸附重金属的因素主要包括pH值、离子强度、有机质含量等。

研究表明，pH值越高，沉积物对重金属的吸附能力越强；离子强度对吸附过程有一定影响，但影响程度较小；有机质含量高的沉积物对重金属的吸附能力也较强。

3.3 吸附机理探讨沉积物对重金属的吸附机理主要包括静电吸附、离子交换、络合作用等。

其中，静电吸附是主要的吸附方式，随着pH值的升高，静电吸附作用增强；离子交换和络合作用则受到沉积物中矿物质和有机质的影响。

四、污染生态学研究4.1 重金属污染对生物群落的影响研究发现，黄河包头段沉积物中的重金属污染对水生生物群落产生了不良影响，导致生物多样性降低、群落结构发生变化。

4.2 生态风险评估通过对沉积物中重金属含量进行生态风险评估，发现黄河包头段存在一定程度的生态风险，特别是对底栖生物和水生生物的生存环境构成威胁。

《黄河包头段沉积物重金属的生物有效性研究》篇一一、引言黄河作为中国第二长河流，其流域的沉积物重金属含量及其生物有效性一直是环境科学领域的重要研究课题。

包头市位于黄河上游，其沉积物中重金属的分布和生物有效性对于理解河流生态系统健康及人类活动对环境的影响具有重要意义。

本文旨在通过对黄河包头段沉积物重金属的生物有效性进行研究，为保护该区域生态环境提供科学依据。

二、研究背景与意义随着工业化和城市化的快速发展，大量重金属通过废水、废气等途径进入河流，沉积在河床底部。

这些重金属不仅对水生生物产生毒害作用，还可能通过食物链进入人体，对人类健康构成潜在威胁。

因此，研究黄河包头段沉积物重金属的生物有效性，对于评估河流生态风险、保障人体健康以及制定环境保护政策具有重要意义。

三、研究方法本研究采用野外调查与室内分析相结合的方法，对黄河包头段沉积物中的重金属含量进行测定，并分析其生物有效性。

具体步骤如下：1. 野外调查：收集黄河包头段的相关地理、地质、水文等资料，了解该区域的历史人类活动情况。

2. 样品采集：在黄河包头段的不同位置采集沉积物样品，避免样品污染。

3. 实验室分析：利用化学分析方法测定沉积物中重金属（如铜、锌、铅、镉等）的含量，并采用生物可利用性测试方法（如DGT技术）评估重金属的生物有效性。

四、实验结果与分析1. 沉积物中重金属含量分布通过实验室分析，我们发现黄河包头段沉积物中重金属含量存在一定的空间分布差异。

其中，某些重金属元素的含量高于其他地区，这可能与该区域的工业活动和人类活动有关。

2. 重金属的生物有效性评估利用DGT技术评估黄河包头段沉积物中重金属的生物有效性，我们发现部分重金属具有较高的生物可利用性，可能对水生生物产生较大的毒害作用。

不同重金属的生物可利用性存在差异，需要进一步研究其影响因素。

五、讨论根据实验结果，我们分析了影响黄河包头段沉积物中重金属生物有效性的因素。

首先，人类活动如工业排放、农业活动等是导致重金属含量升高的主要原因。

沉积物中重金属的生物有效性研究综述张学辉1，陈爱华1，宋端阳1(大连水产学院，大连，116023)xhz19810@摘要：本文综述了沉积物中重金属的生物有效性的研究，主要包括重金属污染常用评价体系，沉积物中重金属的存在形态，以及生物对重金属的生物利用等方面。

同时对沉积物中重金属的生物有效性研究进行了展望。

关键字：沉积物 重金属 生物有效性近年来,随各种工业废液排入水体,其中重金属的含量越来越高,严重影响着人类及其它生物的健康与生存,如汞、砷、铬能引起神经系统疾病和有致癌作用。

海洋沉积物是进入海水中许多化学物质的主要归宿地，海洋沉积物环境质量研究自上世纪8O年代以来已成为国际重要研究领域[1]。

在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。

由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性，对积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题[12]。

一、沉积物中重金属污染的评价体系及存在形态1.1沉积物中重金属污染的评价体系对于沉积物中重金属污染的研究，近年来出现了许多从沉积学角度提出的污染评价方法，如地累积指数法(Geoaccumulation Index)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)及Hilton 等的回归过量分析法(Excess after Regression Analysis)．我国学者贾振邦等应用模糊集理论(Theory of Fuzzy Subset)和脸谱法(Face graph)对沉积物中重金属进行了评价。

上述评价方法代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法。

潜在生态危害指数法和地累积指数法是两种比较常用的评价体系。

1.1.1潜在生态风险评价潜在生态风险指数法是瑞典学者Haknson[3]于1980年提出的，它是划分沉积物污染程度及其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的方法，通过测定沉积物样品中有限数量的污染物含量进行计算。

⽔体沉积物重⾦属⽣物有效性及评价⽅法第6卷第5期1998年10⽉环境科学进展ADVANCES IN ENV IRONMENTAL SCIENCEV ol.,6,No.5O ct., 1998⽔体沉积物重⾦属⽣物有效性及评价⽅法何孟常(中国科学院⽣态环境研究中⼼环境⽔化学国家重点实验室,北京100085)摘要在研究以重⾦属为主要污染物的⽔体中,通常把沉积物视为探索环境重⾦属污染的⼯具。

由于沉积物中重⾦属化学⾏为和⽣态效应的复杂性,对沉积物中重⾦属⽣物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题。

本⽂就沉积物中重⾦属的⽣物有效性及沉积物质量评价⽅法作了简要评述。

包括沉积物对⽔⽣⽣物的作⽤机理,孔隙⽔重⾦属浓度的估算,沉积物质量评价⽅法,沉积物质量基准。

关键词:研究⽅法有机污染物⼟壤迁移环境⾏为沉积物作为⽔环境中重⾦属的主要蓄积库,反映了⽔体受重⾦属污染状况。

同时,在环境条件改变时,束缚在沉积物中的重⾦属可被释放出来(F rstner,1987),造成⼆次污染。

由于重⾦属化学⾏为和⽣态效应的复杂性,对沉积物中重⾦属的研究是国际环境科学界不衰的研究课题。

本⽂就沉积物中重⾦属⽣物有效性及评价⽅法作⼀评述。

⼀、沉积物中重⾦属对⽔⽣⽣物的影响1.对⽔⽣⽣物的影响途径沉积物中重⾦属污染物对⽔⽣⽣物的影响主要通过两种途径:⾮直接的和直接的。

⾮直接途径中,沉积物中的重⾦属通过平衡分配进⼊孔隙⽔中,孔隙⽔中的重⾦属通过扩散过程进⼊上覆⽔,其中游离分⼦与简单络离⼦可为⽣物体吸收,并在⽣物体内发⽣各种⽣化与⽣理过程,产⽣积累和危害。

另⼀种途径是底栖⽆脊椎动物直接取⾷沉积物,并通过⾷物链向鱼体中富集。

两种途径最终都会危害⼈体。

2.重⾦属-⽔⽣⽣物的相互作⽤机理(FIAM模型)⼤量的实验表明,重⾦属对⽔⽣⽣物的效应可以⽤⾦属离⼦活性态(metal activity)浓度描述。

Morel(1983)系统地描述了重⾦属-⽣物相互作⽤的⾃由离⼦活性态模型(free ion activity model,FIAM)。