席建紅，張素芳，李雪梅，王君玲，白培萬

(山西大同大學化學與環(huán)境工程學院，山西大同037009)

生物擾動對沉積物中污染物遷移轉(zhuǎn)化影響的研究進展

席建紅，張素芳，李雪梅，王君玲，白培萬

(山西大同大學化學與環(huán)境工程學院，山西大同037009)

生物擾動可以改變沉積物的理化性質(zhì)和生物地球化學作用，從而促進或減弱污染物從沉積物向水中的釋放，而沉積物中污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律對于指導環(huán)境修復以及評價污染物的潛在風險均大有裨益。本文介紹了生物擾動的定義，并綜述了近年來關(guān)于生物擾動對沉積物中污染物遷移轉(zhuǎn)化影響方面的研究。

生物擾動；沉積物；污染物；遷移；轉(zhuǎn)化

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的重金屬和有機污染物通過大氣沉降、廢水排放、地表徑流等多種途徑進入水體，并與顆粒物發(fā)生一系列物理化學反應，如物理吸附、化學吸附和再分配等，使得水中溶解態(tài)污染物濃度下降轉(zhuǎn)入顆粒物，并隨顆粒物一起進入沉積物，在沉積物中逐漸積累，使沉積物成為環(huán)境中污染物的蓄積庫[1]。而沉積物中的污染物在沉積物再懸浮過程中又有可能重新釋放到水體當中[2]。以往普遍認為自然條件和人為活動的物理擾動引起的沉積物再懸浮過程是導致沉積物中污染物二次釋放的主要過程，在此過程中，顆粒態(tài)的污染物會二次釋放進入水體，溶解態(tài)的污染物也會部分溶出進入水體當中[3]。最近的研究表明底棲生物的擾動，可以將上層沉積物中顆粒態(tài)和孔隙水混合，從而影響污染物的歸趨，可能是影響污染物的二次釋放更為重要的過程[3]。

1 生物擾動的定義

生物擾動可以定義為生長在沉積表面和表層內(nèi)部生物的底棲、挖洞、捕食、呼吸等活動所引起的結(jié)果。20世紀80～90年代，生物擾動作為水層-沉積物界面耦合過程的一個重要機制受到人們重視，并取得了一些突破性進展[4]，生物擾動的直接作用結(jié)果是對沉積物的垂直搬運和混合，加速間隙水與上覆水的物質(zhì)能量交換，以及微型生物和小型生物對有機質(zhì)的分解礦化和代謝過程。生物擾動導致沉積物物理、化學性質(zhì)的變化，并給水層-底棲界面的生物地球化學過程造成重大影響[5]，如深海底的動物捕食、運動和挖掘洞穴都能將含氧水引入到深海底缺氧的沉積物中[6]。

2 生物擾動的環(huán)境效應

生物擾動的環(huán)境效應較復雜。一方面生物擾動可以促進污染物從沉積物向水中的釋放[7]，另一方面也可以通過掩埋來去除表層沉積物中的疏水性有機污染物[8]。因此生物擾動可以促進或者減少污染物從沉積物向水體中的釋放。實際的環(huán)境效應還依賴于具體的環(huán)境條件，如污染物的位置、生物種類、污染物的性質(zhì)以及擾動的模式等[2]。

C.fluminea和H.rigida 2種生物在沉積物中的擾動可以使沉積物中的鋅和鎘以懸浮態(tài)的形式進入到上覆水中來[9]。顫引在沉積物中引起的生物擾動也能增加上覆水中懸浮顆粒物中重金屬的濃度，從而使沉積物中的鎘釋放到上覆水中，不過這種形式的鎘幾乎都是顆粒態(tài)的，很難被C.fluminea這種生物得用[10]。沉積物中的汞主要以硫化物的形式沉淀下來，與鐵錳氧化物或有機質(zhì)結(jié)合，因此生物擾動對汞從沉積物到水中的遷移不產(chǎn)生影響[11]。

3 底棲動物的影響

與受試生物共存的底棲動物的擾動也會響沉積物污染物的環(huán)境效應。底棲動物的埋孔、攝食、呼吸、排出和運動過程可能改變沉積物的孔隙度、壓實程度、氧化還原電位和酸堿度分布等，從而影響疏水性有機污染物在沉積物、孔隙水和上覆水之間的相互交換[12]。環(huán)節(jié)多毛綱底棲動物導致的生物擾動不僅使吸附疏水性有機污染物的沉積物顆粒再懸浮，而且顯著地增加沉積物孔隙水中自由溶解的疏水性有機污染物。

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Advance in Bioturbation Effect on Transformation and Migration of Contaminants in Sediments

XI Jian-hong,ZHANG Su-fang,LI Xue-mei,WANG Jun-ling,BAI Pei-wan
(School of Chemistry and Environmental Engineering,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

Bioturbation could change the physical and chemical properties of sediments and biogeochemistry process,and then promote or inhibit release of contaminants from sediments into water,which plays an important role in environmental modification and environmental risk assessment of contaminants.The definition of bioturbation was given and recent advances of bioturbation effect on migration and transformation of contaminants in sediments were comprehensively reviewed.

bioturbation;sediment;contaminant;migration;transformation

X142

A

1674-0874(2014)04-0028-02

2014-05-24

國家自然科學基金項目[21107063]；山西大同大學博士科研啟動項目[2010-B-05]

席建紅(1974-)，女，山西繁峙人，博士，副教授，研究方向：環(huán)境污染化學。

〔責任編輯 楊德兵〕