Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu so sánh về số phận và khả năng di chuyển của kim loại thải ra từ nước thải khai thác và đô thị sử dụng các phương pháp chiết xuất tuần tự trên chất rắn lơ lửng
Tóm tắt
Số phận, khả năng sinh khả dụng và tác động môi trường của kim loại thải ra từ nước thải sinh hoạt và khai thác sẽ phụ thuộc lớn vào đặc điểm hóa học và sự phân bố của chúng. Các nghiên cứu trước đây về sự bioaccumulation của kim loại đã chỉ ra rằng nồng độ kim loại tổng cộng không phải là chỉ số dự đoán tốt về khả năng sinh khả dụng trong các luồng phân tán của nước thải đô thị. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định đặc điểm dạng rắn của kim loại trong các nguồn nước bề mặt tiếp nhận nước thải đô thị và khai thác nhằm đánh giá số phận và khả năng di chuyển tương đối của chúng trong môi trường tiếp nhận. Chất lơ lửng đã được thu mẫu bằng cách sử dụng bẫy trầm tích tại một số vị trí hạ lưu các luồng nước thải cũng như tại các vị trí tham chiếu thượng lưu. Kim loại dạng hạt trong các phân đoạn được xác định hoạt động – có thể trao đổi/ carbonat, có thể khử, có thể oxy hóa và dư lượng – đã được xác định trong chất lơ lửng thông qua một loạt các phương pháp chiết xuất hóa học chọn lọc. Sự làm giàu kim loại trong các hạt lơ lửng thường được quan sát thấy ở cả sự xả thải từ khai thác và đô thị. Khi so sánh với môi trường tiếp nhận của nó, nước thải khai thác dường như đã thải ra nhiều kim loại dạng hạt (Cu, Fe, Zn) ở các dạng phản ứng cao nhất (tức là dạng có thể trao đổi/carbonat + dạng có thể khử, 23–43%), trong khi các kim loại khác được thải ra, chẳng hạn như Cd và Mn, chủ yếu ở các dạng ít phản ứng hơn (tức là, dạng có thể oxy hóa + dư lượng, 73–97%). Ngược lại, tính reactivity của tất cả các kim loại dạng hạt, với ngoại lệ là Mn, từ nước thải đô thị cao hơn nhiều, với tỷ lệ lên đến 65, 42, 30 và 43% cho Cd, Cu, Fe và Zn, tương ứng, trong hai phân đoạn có phản ứng cao nhất. Như mong đợi trong các luồng phân tán của nước thải, các tham số như carbon hữu cơ, oxit sắt và thành phần carbonat có những tác động cụ thể lên quá trình phân phối của nhiều kim loại vi lượng, đặc biệt là Cd, Cu và Zn. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng sự phân bố tương đối của các kim loại giữa các phân đoạn địa hóa khác nhau đã thay đổi trong các nguồn nước tiếp nhận nước thải, nơi mà carbon hữu cơ và oxit sắt đã xuất hiện là các tham số quan trọng nhất. Điều này do đó có thể giảm mức độ tiếp xúc của các sinh vật thủy sinh với các trầm tích ô nhiễm cũng như giảm rủi ro cho sức khỏe con người.
Từ khóa
#kim loại #nước thải #sinh khả dụng #sự phân tán #chất lơ lửng #oxit sắt #carbon hữu cơ #chiết xuất hóa họcTài liệu tham khảo
Buffle, J. (1988). Complexation reactions in aquatic systems. Chichester, UK: Ellis-Horwood.
Campbell, P. G. C., Lewis, A. G., Chapman, P. M., Crowder, A. A., Fletcher, W. K., Imber, B., et al. (1988). Biologically available metals in sediments. NRCC No. 27694. Ottawa, Canada: National Research Council of Canada.
Canadian Council of the Ministers of the Environment (CCME). (2006). Canadian Water Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life. Summary Table. Update 6.0.1.
Chambers, P. A., Allard, M., Walker, S. L., Marsalek, J., Lawrence, J., Servos, M., et al. (1997). Impacts of municipal wastewater effluents on Canadian waters: A review. Water Quality Research Journal of Canada, 32, 659–713.
Cossa, D., Rondeau, B., Pham, T. T., Proulx, S., & Quémerais, B. (1996). Principles et pratiques d’échantillonnage d’eaux naturelles en vue du dosage de substances et d’éléments présents à l’état de traces et ultra-traces. Scientific and Technical Report ST-5. Montreal: Environment Canada, Environmental Conservation—Quebec Region, St. Lawrence Centre, 28 pp.
Cossa, D., Pham, T. T., Rondeau, B., Quémerais, B., Proulx, S., & Surette, C. (1998). Mass balance of chemical contaminants in the St. Lawrence River. Scientific and Technical Report ST-163. Montreal: Environment Canada, Environmental Conservation—Quebec Region, St. Lawrence Centre, 258 pp.
Dumouchel, F., Turcotte, P., Surette, C., & Jobin, I. (1997). Méthode d’analyse d’éléments métalliques majeurs, mineurs et traces dans les phases dissoute et particulaire des eaux naturelles. Scientific and Technical Report ST-31E. Montreal: Environment Canada, Environmental Conservation – Quebec Region, St. Lawrence Centre, 34 pp.
Fisher, N. S., & Reinfelder, J. R. (1995). The trophic transfer of metals in marine systems. In A. Tessier & D. R. Turner (Eds.), Metal speciation and bioavailability in aquatic systems (pp. 363–406). New York: Wiley.
Gagnon, C., & Fisher, N. S. (1997). The bioavailability of sediment-bound Cd, Co and Ag to the mussel Mytilus edulis. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 54, 147–156. doi:10.1139/cjfas-54-1-147.
Gagnon, C., & Saulnier, I. (2003). Distribution and fate of metals in the dispersion plume of a major municipal effluent. Environmental Pollution, 124, 47–55. doi:10.1016/S0269-7491(02)00433-5.
Gagnon, C., Gagné, F., Turcotte, P., Saulnier, I., Blaise, C., Salazar, M., et al. (2006). Metal exposure to caged mussels in a primary-treated municipal wastewater plume. Chemosphere, 62, 998–1010. doi:10.1016/j.chemosphere.2005.06.055.
Gupta, S. K., & Chen, K. Y. (1975). Partitioning of trace metals in selective chemical fractions of nearshore sediments. Environmental Letters, 10, 129–158.
Hung, T. C., Meng, P. J., & Wu, S. J. (1993). Species of copper and zinc in sediments collected from the Antarctic ocean and Taiwan Erhjin Chi coastal area. Environmental Pollution, 80, 223–230. doi:10.1016/0269-7491(93)90042-M.
Jamali, M. K., Kazi, T. G., Afridi, H. I., Arain, M. B., Jalbani, N., & Menon, A. R. (2007). Speciation of heavy metals in untreated domestic wastewater sludge by time saving BCR sequential extraction method. J Environ Sci Health Part A, 42, 649–659. doi:10.1080/10934520701244433.
Kersten, M. (2002). Speciation of trace metals in sediments. In A. M. Ure & C. M. Davidson (Eds.), Chemical speciation in the environment (2nd ed., pp. 301–321). London, UK: Blackwell Science Ltd.
Kersten, M., & Förstner, U. (1989). Speciation of trace elements in sediments. In G. Batley (Ed.), Trace elements speciation: Analytical methods, problems (pp. 245–317). Boca Raton, FL: CRC Press.
Kersten, M., & Förstner, U. (1995). Speciation of trace metals in sediments and combustion wastes. In A. M. Ure & C. M. Davidson (Eds.), Chemical speciation in the environment (1st ed., pp. 234–275). Glasgrow, UK: Blackie.
Lijklema, L., Tyson, J. M., & Lesouf, A. (1993). Interactions between sewers, treatment plants and receiving waters in urban areas: A summary of the INTERURBA’92 workshop conclusions. Water Science and Technology, 27, 1–29.
Luoma, S. N. (1983). Bioavailability of trace metals to aquatic organisms: A review. The Science of the Total Environment, 28, 1–22. doi:10.1016/S0048-9697(83)80004-7.
Luoma, S. N., & Rainbow, P. S. (2005). Why is metal bioaccumulation so variable? Biodynamics as a unifying concept. Environmental Science and Technology, 36, 1921–1931. doi:10.1021/es048947e.
Luoma, S. N., Johns, C., Fisher, N. S., Steinberg, N., Oremland, R. S., & Reinfelder, J. R. (1992). Determination of selenium bioavailability to a benthic bivalve from particulate and solute pathways. Environmental Science and Technology, 26, 485–491. doi:10.1021/es00027a005.
Ministère de l’Environnement du Québec, Environment Canada. (2001). Toxic potential assessment of municipal wastewater treatment plant effluents in Quebec: Final report. St. Lawrence Vision 2000, Phase III—Industrial and Urban component, 136 pp. +app.
National Laboratory for Environmental Testing (NLET) (1994). Manual of analytical methods, Vol. 2: Trace metals. Burlington, Ontario: Environment Canada.
OMOE (Ontario Ministry of the Environment) (1988). Thirty-seven municipal water pollution control plants: Pilot monitoring study. Vol. 1: Interim report and Vol. II: Appendix A. Prepared by Canviro Consultants for the Water Resources Branch of the Ontario Ministry of the Environment.
Roditi, H. A., Fisher, N. S., & Sanudo-Wilhelmy, S. A. (2000). Uptake of dissolved organic carbon and trace elements by zebra mussels. Nature, 407, 78–80. doi:10.1038/35024069.
Rutherford, L. A., Doe, K. G., & Wade, S. J., Hennigar, P. A. (1994). Aquatic toxicity and environmental impacts of chlorinated wastewater effluent discharges from four sewage treatment facilities in the Atlantic region. In R. van Coillie, Y. Roy, Y. Bois, P. G. C. Campbell, P. Lundahl, L. Martel, M. Michaud, P. Riebel, C. Thellen, (Eds.), Proceedings of the 20th Annual Aquatic Toxicity Workshop: October 17–20, 1993, Québec City, Québec. Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 1989, pp. 179–195.
Tack, F. M., & Verloo, M. G. (1995). Chemical speciation and fractionation in soil and sediment heavy metal analysis: A review. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 59, 225–238. doi:10.1080/03067319508041330.
Tessier, A., & Campbell, P. G. C. (1991). Comment on “Pitfalls of sequential extractions” by P.M.V. Nirel and F.M.M. Morel. Water Research, 25, 115–117. doi:10.1016/0043-1354(91)90106-Z.
Tessier, A., Campbell, P. G. C., & Bisson, M. (1979). Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51, 844–851. doi:10.1021/ac50043a017.
Tipping, E. (1998). Humic ion-binding model VI: An improved description of the interactions of protons and metal ions with humic substances. Aquatic Geochemistry, 4, 3–48. doi:10.1023/A:1009627214459.
Thurman, E. M. (1985). Organic geochemistry of natural waters. Dordrecht: Martinus Nijhoff/Dr. W. Junk Publishers (Kluwer Academic Publishers Group).
Ure A. M., & Davidson, C. M. (2002). Chemical speciation in the environment (2nd ed.). London: Blackwell Science, 425 pp.
Van der Sloot, H. A., Heasman, L., & Quevauviller, P. (1997). Harmonization of leaching/extraction test (Vol. 70). Amsterdam: Elsevier Studies in Environmental Science, 281 pp.
Wang, W.-X., & Guo, L. (2000). Influences of natural colloids on metal bioavailability to two marine bivalves. Environmental Science and Technology, 34, 4571–4576. doi:10.1021/es000933v.
Zhang, J. G., Huang, W. W., & Wang, Q. (1990). Concentration and partitioning of particulate trace metals in the Changjiang (Yangtze River). Water, Air, and Soil pollution, 52, 57–70. doi:10.1007/BF00283114.