洞庭湖表层水和底泥中重金属污染状况及其变化趋势

为评价洞庭湖重金属污染程度,分析了洞庭湖湖区9个采样点表层水及底泥中Hg、Cr、Cd、As、Pb和Cu的浓度水平,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对底泥中的重金属污染现状进行评价. 结果表明,洞庭湖表层水中重金属质量浓度远低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》一级标准限值,底泥中w(Hg)、w(Cr)、w(Cd)、w(As)、w(Pb)和w(Cu)均高于背景值,其平均值分别为背景值的5.0、3.1、22.7、2.2、2.5和1.9倍. 洞庭湖表层水中ρ(As)与底泥中w(As)呈显著正相关. 近30年来,洞庭湖底泥中除w(Hg)下降外,其他重金属质量分数均有所上升. 地积累指数法评价结果表明,洞庭湖底泥中不同种类的重金属I_geo(地累积指数)表现为Cd＞Hg＞Cr＞As＞Pb＞Cu,Cd和Hg的I_geo分别为3.92和1.73;不同区域的重金属I_tot(综合地积累指数)呈虞公庙>横岭湖>洞庭湖出口>东洞庭湖>蒋家嘴>鹿角>万子湖>南嘴>小河嘴的分布特征,虞公庙和横岭湖的I_tot均大于10.0.潜在生态风险指数法评价结果表明,各污染物对洞庭湖生态风险构成危害的影响程度为Cd＞As＞Cr＞Hg＞Cu＞Pb,整个洞庭湖区的RI(潜在生态风险指数)为99.0~696.7,平均值为281.8,属于中等潜在生态危害,其中南洞庭湖的虞公庙和万子湖的RI分别为696.7和565.9,已成为潜在生态风险区域.      

洞庭湖表层沉积物中重金属污染评价与分析

为了解综合治理后洞庭湖表层沉积物中重金属的分布及污染程度,2015年12月对洞庭湖沅江市南嘴等31个点位采集0~20 cm沉积物,测定了沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的含量,基于地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属的污染状况进行了分析与评价。结果表明,洞庭湖重金属污染有所改善,但仍比较严重,以Cd最为严重,其次是Pb和As,且三大湖区重金属污染程度顺序为南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖;地积累指数法显示洞庭湖表层沉积物中7种重金属元素的污染程度顺序为Cd>Pb>As>Zn>Cu=Cr>Hg;潜在生态风险指数法显示洞庭湖表层沉积物中7种重金属元素的潜在生态风险因子的大小顺序为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Zn=Cr。对洞庭湖沉积物中重金属的分布及来源分析发现,湘江、沅江、资江入口为重金属Cd污染最严重的3个点位,Cd主要来源于湘江、资江、沅江;Pb含量最高的点位为东洞庭湖龙口村,达到138.7 mg/kg,为工业企业集中区;Hg含量最高的点位依次为沅水入口、目平湖中与南,Hg的污染分别主要来源于沅水和周边27家污染企业;As含量最高的点位依次为澧水入口、湘江入口、资水入口和大通湖渔场内湖,说明澧水、湘江、资水给洞庭湖带来了As的污染,而大通湖渔场内湖的As来源于附近工农业污染。因此,治理湘江、沅江、资江流域重金属污染是控制洞庭湖Cd、Pb、As和Hg污染的重点途径。研究结果为洞庭湖水资源保护与有效利用、经济可持续发展及合理规划提供了指导作用。     

洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价

基于2007—2012年连续对洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域5个采样点——S1(樟树港)、S2(虞公庙)、S3(鹿角)、S4(君山)和S5(洞庭湖出口)表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn 7种重金属质量分数分析,对该典型水域表层沉积物中重金属的空间分布特征进行了探讨,并采用潜在生态危害指数法对其生态风险进行评价. 结果表明:表层沉积物中w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cr)和w(Zn)分别为0.54~79.90、0.046~0.712、15.2~289.0、29.0~217.0、6.0~246.0、65.4~269.0和41.4~632.0 mg/kg,w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)和w(Zn)沿程总体呈下降趋势,w(Cr)沿程变化较小;Cd具有很高生态风险,Hg具有中等生态风险,其余污染物具有低生态风险,不同污染物生态风险的大小顺序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn,各采样点的RI(潜在生态危害指数)为115.51~1 000.09,平均值为373.30,研究区域重金属总体具有高生态风险,其中S1采样点具有很高生态风险,不同采样点表层沉积物中重金属生态风险的大小顺序为S1＞S2＞S5＞S4＞S3;除Cr外,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn主要来源于湘江,Cd和Hg是主要风险污染物,其中Cd为首要污染物,因此湘江重金属污染治理应以Cd为重点.      

辽东湾表层沉积物重金属污染特征及潜在生态危害评价

为了解辽东湾海域表层沉积物重金属的污染特征,利用原子吸收分光光度法及原子荧光法测定了辽东湾33个站位表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn及As共7种重金属的含量,同时应用地累积指数法及潜在生态风险评价法对辽东湾海域进行了污染程度及潜在生态风险评价。结果表明:（1）重金属相关性及主因子分析表明,辽东湾表层沉积物中Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、As和Hg可能具有同一污染源;（2）辽东湾海域表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As的平均质量浓度分别为0.09、18.81、20.55、0.35、34.15、52.94、5.84 mg/kg;（3）重金属污染程度由高到低依次为:Cd > Hg > Cu > Pb > Zn > As > Cr;（4）单个重金属生态风险由高到低依次为:Hg > Cd > As > Cu > Pb > Cr > Zn,研究海域除锦州湾13号站位附近具有很高的生态风险外,其他海域生态风险处于轻微或中等生态危害水平。     

草海湖沉积物中重金属污染现状及生态风险评价

贵州草海湖是典型的高原天然淡水湖泊,属于长江上游金沙江支流的上源湖泊,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域及下游的水质监控与污染防治具有重要意义. 2017年7月采集贵州草海湖柱状沉积物,采用电感耦合等离子发射光谱仪法和双道原子荧光光度计法分析沉积物中Zn、Cd、Ni、Fe、V、Cr、Pb、Cu、As等9种重金属元素的质量分数,并利用地累积指数法、富集系数法和潜在生态风险指数法进行重金属污染评价.结果表明:草海湖表层沉积物各重金属质量分数平均值表现为w（Fe）（31 400.00 mg/kg）> w（Zn）（219.18 mg/kg）> w（V）（59.76 mg/kg）> w（Cr）（56.16 mg/kg）> w（Pb）（54.01 mg/kg）> w（Ni）（33.58 mg/kg）> w（Cu）（20.35 mg/kg）> w（As）（15.41 mg/kg）> w（Cd）（0.84 mg/kg）.表层（0~10 cm）沉积物中w（Fe）、w（Cr）、w（V）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）分布较均匀,其元素主要来源于岩石风化、土壤侵蚀等自然源;w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）分布相对离散,主要来源于农业、炼锌业和交通运输等人为源;在垂直（0~25 cm）方向上,w（Pb）、w（Cu）、w（V）、w（Ni）以波动型为主,w（Zn）、w（Cd）、w（As）主要为稳定型,w（Cr）和w（Fe）为富集型.重金属污染评价结果显示,草海湖沉积物中元素Zn、Pb均为偏中度污染、Cd为中度污染,其潜在生态风险高低表现为下游 > 上游 > 中游.研究显示,草海湖下游区域为中等潜在生态风险,Cd为主要的潜在生态风险因子,重金属的质量分数主要受土法炼锌和农业施肥等人为活动的影响.      

哈尔滨松江湿地重金属空间分布及潜在生态风险评价

为了解哈尔滨松江湿地沉积物中重金属的污染程度,对其表层沉积物中8种重金属元素（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn）的含量及其空间分布进行研究,并采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对表层沉积物重金属污染程度进行评价.结果表明:①松江湿地沉积物中w（Cd）、w（Hg）和w（Pb）的平均值均高于松嫩平原土壤环境背景值,表明Cd、Hg、Pb这3种重金属元素存在富集.②相关分析显示,沉积物中w（TOC）、w（TN）均与各重金属含量之间存在相关性,而pH与各重金属含量无相关性.主成分分析显示,8种重金属可被辨识为2个主成分,即Cr、Ni、Cu、Zn和Pb为人为复合源因子,As、Cd和Hg为农业源因子.空间分析显示,松江湿地沉积物中Ni、Cu、Zn和Cr主要分布在阿什河口和白鱼泡湿地,As、Cd和Hg主要分布在金河湾、阿什河口和白鱼泡湿地,Pb主要分布在阿什河口湿地.③地积累指数（I_geo）评价表明,在所有采样点中Cd和Hg分别处于轻度和偏中度污染水平,其他元素均处于无污染水平.④潜在生态风险指数分析结果表明,松江湿地重金属的潜在生态风险主要是由Cd和Hg引起,二者贡献率分别为33.4%和57.6%;整个研究区综合潜在生态风险指数（RI）介于135.28~733.27之间,平均值为234.47,属于中度污染.8个采样区的生态风险指数依次为阿什河口>金河湾>白鱼泡>太平庄滩>松江>呼兰河口>滨江>太阳岛,其中,阿什河口湿地达到了较高污染,其他采样区均为中度污染.研究显示,松江湿地表层沉积物中重金属存在生态风险,其中以阿什河口湿地风险为最高.      

东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析

基于2008年1月对东洞庭湖6个具代表性监测断面的采样分析,通过地累积指数模型、多变量分析理论和主成分分析法,研究了东洞庭湖沉积物中重金属的污染富集分布特征及其主要来源. 结果表明,沉积物中重金属元素Cd和Hg在各采样断面的污染富集程度均较高,尤其是在樟树港、洞庭湖出口2个采样断面的污染富集程度达到重度污染水平. 相关分析表明,w(Pb),w(Hg),w(Cd)和w(Zn)之间呈显著正相关,w(Cr)与w(As)之间也呈显著正相关,其他重金属之间无显著的相关性. 通过主成分分析研究了重金属的来源,发现2个主成分的贡献率分别为52.267%和33.380%. 结合洞庭湖水系自身特点及周边点源、非点源污染情况,将东洞庭湖沉积物中的重金属划分为2类:Pb,Hg,Cd和Zn作为第一主成分,主要受人类活动中的工矿业采冶支配;第二主成分为Cr与As,与人类活动中的生活污水排放和农业生产有密切关系.      

沉积物重金属累积特征与区域经济发展的响应关系

为阐明社会经济发展对沉积物重金属浓度变化的驱动作用,研究基于洞庭湖流域2003—2017年的主要社会经济指标和沉积物重金属数据,采用潜在生态风险评价指数法对沉积物重金属污染风险进行评价,结合EKC模型反映目前经济发展与洞庭湖沉积物重金属之间的宏观关系,并建立洞庭湖流域主要社会经济指标与重金属污染的响应关系。结果表明:随着洞庭湖经济的增长,洞庭湖沉积物重金属污染问题突出,其中Cd污染最严重,均值为3. 83 mg/kg,其次是Hg,均值为0. 20 mg/kg;潜在生态风险评价结果表明:Cd、Hg的风险最高,2种金属风险贡献率高达92. 25%,为主要污染元素;基于EKC模型拟合结果可知,沉积物重金属整体污染程度及其生态风险将持续加剧;而工业发展、有色矿产资源的开发利用和旅游业等第二、三产业发展对Cd、Hg的影响显著。因此,严格控制第二、三产业发展过程中入湖污染物的重金属含量是减少洞庭湖沉积物重金属污染的关键。     

茅尾海海洋公园沉积物持久性毒害污染物生态风险分析

对广西茅尾海国家海洋公园海域13个站位表层沉积物进行采集,测定了沉积物中重金属Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd及DDTs、PCBs含量,分析了各持久性毒害污染物的分布特征,并进行了综合生态风险评价。计算结果表明:茅尾海国家海洋公园沉积物中重金属平均含量（×10-6,干重）顺序为Zn（56.9）> Pb（19.0）> Cu（12.6）> As（10.7）> Cd（0.14）> Hg（0.075）,持久性有机污染物平均含量（×10-9,干重）为PCBs（1.08）> DDTs（0.70）,均低于国家海洋沉积物一类标准;沉积物重金属潜在生态风险排序为Cd > Hg > As > Cu > Pb > Zn,所有站位潜在生态风险指数RI平均值为98.39,潜在生态风险总体处于较低水平,茅尾海东北部海域为潜在风险高值区,主要由于Cd的潜在风险水平较高所致;沉积物中DDTs、PCBs的含量均低于ERL值,因此DDTs和PCBs生态风险较低。     

浙北海域表层沉积物中重金属的含量特征、来源和污染评价

为了解浙北海域表层沉积物中重金属的含量和分布特征,本研究以浙北海域64个站位的沉积物为研究对象,检测了Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、As、Cd和Hg共8种重金属的含量,并分析了其主要来源和生态风险。结果表明,Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、As和Hg（除了s112）的含量均未超过一类海洋沉积物质量标准,68.8%的已检出站位Cd的含量达到三类质量标准。Cu、Zn、Ni和As 4种元素呈现出由近岸向外海浓度逐渐降低的趋势（p < 0.01）。溯源分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni和As主要来自陆源的工农业和生活污水,Pb和Cd主要来自船舶废气、海水养殖和工业污染。地积累指数表明8种重金属的污染程度由高到低依次为:Cd > Ni > Cu > Hg > Cr > Zn > Pb > As,只有Cd在所有检出站位中最低浓度也呈现出偏中度污染。潜在生态风险系数评价表明,Hg在3.1%站位存在强生态风险,Cd在所有检出站位中最低浓度也呈现出强生态风险。综合评价8种重金属,发现浙北海域21.87%的采样点存在强生态风险,其中Cd对潜在生态风险指数（RI）的贡献达到84.71%。     

洞庭湖区典型内湖表层沉积物中氮、磷和重金属空间分布与污染风险评价

为了解洞庭湖区内湖表层沉积物中氮、磷和重金属污染空间分布及其生态风险,分别对南湖、黄盖湖、冶湖、鹤龙湖、洋沙湖、湘阴东湖、华容东湖等7个内湖进行现场调查及表层沉积物采样,采用主成分分析法、相关分析法分析了氮、磷和重金属的来源,同时运用综合污染指数法（FF）、地积累指数法（I_geo）与潜在生态风险指数法（RI）评价内湖的污染现状及其生态风险.结果表明:①南湖w（TN）高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数为0.03倍;华容东湖、南湖、冶湖、湘阴东湖、洋沙湖、黄盖湖w（TP）均高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数分别为1.94、1.63、0.84、0.53、0.28、0.26倍;各内湖中w（Cd）、w（Hg）、w（Cu）、w（Pb）、w（Cr）、w（Zn）、w（Ni）均高于洞庭湖沉积物背景值,累积倍数平均值分别为1.09、2.29、1.24、1.62、0.66、0.44、1.78倍.②主成分分析与相关性分析表明,第1主成分TN、Cu、Cr、Ni的质量分数主要受农业生产及养殖业影响,第2主成分Cd、Hg、Pb、Zn的质量分数受工业活动影响最大,第3主成分TP、As、Sb的质量分数主要受生活污染影响.③综合污染指数表明,南湖表层沉积物氮、磷面临重度污染,华容东湖、黄盖湖面临中度污染,湘阴东湖、鹤龙湖、洋沙湖面临轻度污染.④地积累指数表明,南湖表层沉积物重金属面临严重污染,黄盖湖、鹤龙湖面临重污染,湘阴东湖、华容东湖、冶湖面临偏中度污染,洋沙湖面临轻度污染.⑤潜在生态风险指数表明,南湖、湘阴东湖表层沉积物重金属面临较高风险,其余5个内湖面临中等风险.研究显示,洞庭湖区内湖表层沉积物不同程度受氮、磷及重金属污染,南湖综合污染尤为严重,内源污染应引起重视.      

长江中游典型湖泊沉积物重金属分布特征、生态风险评估及溯源

集中采集洞庭湖、洪湖和赤湖表层沉积物样品并检测其中10种重金属含量,使用地理信息系统表征空间分布,利用地累积污染指数法（I_geo）、富集因子法（EF）和潜在生态风险指数法（RI）协同评估重金属积累的潜在风险,并利用相关性分析（Pearson）和主成分分析（PCA）溯源.结果表明,Cd元素的污染状况和潜在生态风险最为严重,东洞庭湖、洪湖和赤湖中ω（Cd）的平均值分别为2.85、1.59和3.57 mg·kg^-1,分别是对应省份土壤背景值的25.87、11.36和37.58倍,均超出风险筛选值（0.6 mg·kg^-1）,其中赤湖超出风险管制值（3.0 mg·kg^-1）.除Cd外,洪湖中的As值得关注,赤湖中的Cu、As、Zn和Pb都不容忽视.三湖的潜在生态风险排序为：赤湖（RI=1 127）>东洞庭湖（RI=831）>洪湖（RI=421）.重金属来源主要是工矿业冶采、农业生产和水产养殖等,部分重金属（Mn和Cu）为自然源.研究对长江中游典型湖泊沉积物重金属防控具有重要意义.     

澧水入湖河床沉积物重金属污染特征及评价

利用等离子质谱仪(ICP-MS)对澧水入湖段河床沉积物重金属含量进行分析测定,并对沉积物重金属污染程度进行了评价.结果表明,澧水入湖沉积物重金属Cd含量较高,超出土壤背景值3.5~15.6倍,超标率达100%.地累积指数评价结果显示,Cd处于中度污染水平,重金属污染程度从高到低为:CdCuNiMnZnCoPbCrV.潜在生态风险评价结果显示,沉积物Cd的生态风险指数RI值在84.3~230之间,表现出很强的生态风险.重金属生态风险排序为:CdCuNiPbCoCrVMnZn,且沉积物重金属Cd对潜在生态风险指数RI值的贡献率最大.健康风险评价结果显示,重金属Mn、V、Pb、Cr、Cu、Co、Zn、Ni、Cd等均没有显著的非致癌风险,儿童致癌风险比成人大1.3~5.6倍,其中,重金属Cr、Co可对儿童和成人构成潜在致癌风险.重金属Cd、Pb、Zn可能主要来自于工矿排放等人为带入,而V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu等重金属可能主要来自流域基岩的自然风化、侵蚀等地表作用.流域重金属污染防治应主要针对Cd、Cr、Pb、Zn等重金属污染而进行.     

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

为深入了解洞庭湖沉积物重金属污染现状及生态风险,采用欧共体物质标准局提出的BCR提取法分析29个表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的赋存形态,并应用基于重金属形态的RSP（ratio of secondary phase and primary phase,次生相与原生相分布比值法）和RAC（风险评价指数法）评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险.结果表明:全湖范围内,Cd主要以弱酸溶解态为主,Cr主要以残渣态和可还原态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态和残渣态为主,Zn以残渣态和弱酸溶解态为主;RSP评价结果显示,Cd在全湖范围表现为重度污染,Pb总体表现为中度污染,但在湘、资、沅、澧"四水"入湖口以及东洞庭湖几个采样点表现为重度污染,Cr、Cu和Zn处于轻度污染和清洁水平;RAC评价结果表明,全湖范围内5种重金属生态风险排序依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Cr,Cd表现为高等风险,Cu、Pb和Zn表现为中等风险,而Cr表现为低等风险.研究显示,在研究沉积物重金属总量基础上进行重金属形态分析,有助于深入了解重金属对环境的危害.      

滇池表层沉积物中重金属污染特征及评价

对1995~2011年滇池表层沉积物中As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Hg等7种重金属的含量及其分布特征进行了分析研究,结果表明,7种重金属元素的平均含量均明显高于云南省土壤背景值,10个沉积物采样点S1~S10均已受到不同程度的重金属污染,其中,草海的污染程度高于外海;相关性和主成份分析结果显示,滇池沉积物中As、Hg、Pb、Cd、Cu、Zn可能具有相同的污染来源。采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法对1995~2011年滇池表层沉积物重金属污染状况进行了评价,结果表明,草海表层沉积物中重金属Igeo年均值在0.41~4.44之间,按污染等级划分,除Cr属"轻度"外,其它重金属元素均处于"中度"到"偏重度"污染;同期外海表层沉积物中重金属的Igeo年均值在0.41~2.59之间,Cd和Pb分别属于"中度"和"偏中度"污染,其它5种金属属于"轻度"污染,草海沉积物重金属的污染程度高于外海。草海7种重金属元素的RI均值为861.3,潜在生态危害达到了"严重"程度,各金属的生态危害程度顺序为Cd > Hg > As > Cu > Pb > Zn > Cr,Cd和Hg是主要的重金属生态危害因子;同期外海RI均值为236.4,达到"中等"生态危害程度,各金属的生态危害程度顺序为Cd > Hg > Pb > As > Cu > Cr > Zn,Cd是主要的重金属生态危害污染物。     

长江水系表层沉积物重金属污染特征及生态风险性评价

对2007年采集的长江水系表层沉积物中的9种重金属(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg)含量进行了分析.结果表明,沉积物中除了重金属Cr、Co、Ni外,Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg的含量都明显高于20世纪90年代调查结果.主成分分析(PCA)结果表明,前3个主成分的累积贡献率达到86.75%,表明了重金属的3种主要来源,分别为采矿与工业排污、岩石的自然风化与侵蚀和城市电镀工业废水与自然源.地累积指数和富集因子评估结果同时显示,长江水系表层沉积物中未受Cr、Co和Ni的污染,Cu、Zn、As和Hg受轻度污染,而Cd和Pb的污染最大.Hakanson生态风险指数法对沉积物中重金属的生态风险评价表明,各重金属单因子生态危害程度为CdHgAsZnPbCuCoNiCr.综合潜在生态指数表明,在61个位点中,中等生态危害的样点占36%,有3个位点属于强生态危害范畴,即长江干流重庆段、支流资水洞庭湖入口和信江位点;而支流湘江衡阳段、湘江株洲段、湘江洞庭湖入口、洞庭湖和安徽顺安河位点为极强生态危害范畴.