溶解性有机质对砷形态及藻类有效性的影响

【摘要】： 砷(As)广泛存在于自然环境中，它的存在形态及迁移转化过程决定了其生物有效性，并受到溶解性有机质(DOM)、水合金属氧化物等因素的影响。本文通过建立适合砷元素形态分析的HPLC-HG-AAS分析方法，结合紫外／可见光谱、荧光发射光谱、三维荧光光谱等手段研究了水中溶解性有机质与砷之间的相互作用，并探讨了pH、光照、微生物、温度、DOM来源等各种因素的影响；研究了DOM与砷在无定形水合氧化铁上的竞争吸附过程，并对砷的藻类有效性进行了有益的探讨，初步取得了一些研究成果。 首先，以商品化腐殖酸为研究对象研究了DOM对砷的吸附作用，研究证明，DOM能吸附As(V)，并能将部分As(V)还原为As(III)；环境因素对这种相互作用也有很大影响，不同pH条件下DOM对As的作用不同，在中性条件下砷与DOM结合量较酸性和碱性条件下少；光照的存在、微生物的存在能够抑制DOM对As的还原作用；温度越低，DOM：对As(V)的作用程度越低；DOM同As的作用还同砷的加入量有正相关关系；来源不同的四种DOM都能与砷发生相互作用，加入As(III)和As(V)都能使DOM的荧光强度削弱。 其次，研究了砷和DOM在无定形水合氧化铁上的竞争吸附过程，结果表明：无定形水合氧化铁对As(III)、二甲基砷(DMA)、一甲基砷(MMA)和As(V)都具有强烈的吸附作用；DOM既能与两种无机砷形态结合，使溶液中自由溶解态As(III)和．As(V)减少，并具有一定的氧化作用，使As(III)转化为As(V)；DOM与砷能在无定形水合氧化铁表面产生竞争吸附，使砷形态在其表面的吸附量减少。 再次，利用ToxY-PAM和ehyto-PAM两种仪器，研究了砷对藻类光合作用的效应，通过对藻类的抑制率曲线的研究发现，As(III)和As(V)对小球藻的光合作用无明显急性毒性；As(III)和As(V)对藻类的毒性因物种而异。对于小球藻来说，As(III)和As(V)的加入对藻的光合作用并没有严重阻碍；对于铜绿微囊藻来说，As(V)的加入使得藻的光合作用活性有明显降低；DOM的存在，使砷的毒性作用减弱。藻的砷富集量都是随着加入砷的浓度的增大而增大，并且相较于As(V)而言，藻在As(III)存在条件下更易富集砷。