煤炭型城市河流沉积物重金属地球化学基线厘定及应用[KH*9]——以安徽宿州市为例

煤炭型城市是重金属富集的重要区域,国内外学者对其河流沉积物重金属地球化学基线研究较少。本研究在煤炭型城市宿州市沱河和环城河沉积物39个采样点重金属含量测试的基础上,运用相对累积频率法对Fe、Ti、V、Cr、Cu、Zn、As及Pb8种重金属地球化学基线进行厘定,并以地球化学基线值为评价标准,通过沉积物富集系数法和内罗梅指数法进行污染程度分析。结果表明:Fe、Ti、V、Cr、Cu、Zn、As和Pb的地球化学基线值分别为2.37%、0.29%、61.7mg/kg、43.0mg/kg、33.9mg/kg、62.1mg/kg、13.0mg/kg和25.3mg/kg,其中Fe、Ti、V、Cr和Pb低于安徽省土壤背景值,而Cu、Zn和As高于安徽省土壤背景值;宿州煤炭产业及其相关产业的发展导致该区域河流沉积物重金属富集程度较高,其中市中心环城河流沉积物重金属污染程度高于沱河;与背景值相比,地球化学基线的探索能够反映水体沉积物重金属元素在水-沉积物界面的反应及迁移特性,其在污染程度分析和人为影响识别的应用更具有现实意义,。     

沱河芦岭矿塌陷区段沉积物重金属污染及迁移能力评价

测定了沱河芦岭矿塌陷区段沉积物重金属含量,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法对其进行污染评价,通过分析8种重金属元素和极易迁移元素Sr的相关性强弱评价其迁移能力。结果表明:(1)沱河芦岭矿塌陷区沉积物中Mn、Ni、Zn、Cu、Cr和As平均浓度均超过背景值,8种重金属元素浓度的最大值均位于两个塌陷区之间的河流段Ⅱ;(2)地累积指数显示,河流段Ⅱ比其它3个分段重金属污染严重,为轻度或偏中度污染,且主要污染物为As、Ni、Zn和Cr;(3)潜在生态风险指数显示,沱河芦岭矿塌陷区沉积物8种重金属污染处于轻微的生态风险等级;(4)8种重金属元素与Sr相关系数显示,沱河芦岭矿塌陷区段沉积物8种重金属元素迁移能力排序为:Zn>Pb>As>Mn>Cu>V>Cr>Ni。     

流沙湾重金属变化特征与潜在生态风险评价

用ICP-MS对2008年流沙湾海水和沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属含量进行了测试和分析。结果表明,在所调查的14个站位中,流沙湾水体中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量分别为(1.94±0.09)μg/L,(0.70±0.06)μg/L,(13.11±0.81)μg/L,(1.16±0.13)μg/L,(2.42±0.03)μg/L;表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量(10.16±1.34)mg/kg,(62.46±4.42)mg/kg,(86.74±18.65)mg/kg,(0.50±0.03)mg/kg,(22.81±2.80)mg/kg。流沙湾水体中Cu、Zn、Cd含量夏秋季高于冬春季,Pb冬夏季高于春秋季节,Cr含量季节变化不明显;各重金属元素在不同水域含量水平大致相当。表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr夏季含量高于春季含量;Cu、Pb、Zn等元素在沙嘴处含量较高。生态环境质量评价结果表明,流沙湾水体未受到Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属元素的污染,水质优良;流沙湾表层沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr和Zn等元素的潜在生态危害轻微。     

渤海东部和黄海北部沉积物中重金属分布特征

通过对渤海东部及黄海北部海域138个站位沉积物样品的重金属等含量分析,研究了该海域沉积物重金属元素分布特征及其控制因素.渤海东部及黄海北部海域沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Co、Hg、Ni、Pb、V、Zn的平均含量分别为:9.87,20.1,0.15,58.9,11.6,0.02,26.7,23.0,74.0,65.5μg/g;重金属元素Cu、V、Cr、Co、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量和沉积物粒径的影响.富集系数显示, Cr、Co、Ni、Pb、V和Zn为无富集;Cu为轻度富集;As、Cd和Hg为中度富集;依据Q-型聚类分析特征,将研究区域沉积物划分为3个不同的重金属分区,Ⅰ类区沉积物Hg富集程度较高;Ⅱ类区沉积物As富集程度较高;Ⅲ类区重金属元素含量普遍较高,尤其Cu、Zn和Cd含量明显增高.     

珠江虎门河口表层沉积物中酸可挥发性硫化物的重金属同步提取

测定了珠江虎门河口16个站位的表层沉积物样品中的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)Cu、Co、Cr、Pb、Zn、Cd、Ni、Ba和V的含量。结果表明,AVS的浓度范围为0.13～31.68μmol/g,平均值为8.54μmol/g;SEM的浓度范围为0.37～5.54μ/g,平均值为1.84μ/g。采用SEM/AVS比值评价方法和SEM-AVS差值评价方法预测沉积物中重金属的生物有效性,结果表明,除P3、P13、P16、P19、P20的表层沉积物中重金属对水生生物可能具有中等毒性水平外,其余站点的表层沉积物中重金属对水生生物无不良影响。     

海南岛北部海湾沉积物重金属来源、分布主控因素及生态风险评价

基于海南岛北部海口湾、铺前湾、东寨港和木兰湾海域159站位表层沉积物地球化学测试分析,查明沉积物中重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn分布特征.运用数理统计方法研究重金属来源并明确其分布主控因素,建立主控因素与重金属含量间定性或半定量关系.评价各重金属元素及其总体污染状况和潜在生态风险.结果表明,研究区海域沉积物重金属中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量平均值分别为8.40、0.06、32.50、8.32、0.02、18.77和35.87μg·g-1.Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量高值区主要分布于近岸河流入海口及港湾内部,As由南向北其含量逐渐增加,Cd主要聚集于海口湾内.沉积物中Cu、Zn、Hg、Pb、Cr和Cd主要来自陆源输入,包括人为污染和母岩风化产物运移两方面因素,As或有海外物质来源.沉积物中Cu、Zn、Hg、Pb和Cr含量分布主控因素为沉积物粒度,即沉积物粒度越细,其所吸附并积累重金属含量越高;As高含量主要受控于自然地质背景;Cd含量分布则反映了城市发展进程对地区污染差异性影响.所调查159站位表层沉积物中As、Cr分别有3站位和6站位属Ⅱ类海洋沉积物,污染程度中等,其余各站位及重金属元素含量均为Ⅰ类沉积物,污染程度低,单因子污染影响程度依次为AsCrPbZnCuCdHg.沉积物重金属总体为低程度污染,总体潜在生态风险低,研究区海域底质生态环境优良.各重金属元素潜在生态危害程度低,生态危害影响依次为AsHgCdPbCuCrZn,As是最主要的生态风险因子.     

广西钦州湾表层沉积物中重金属的分布、来源及污染评价

为系统研究广西钦州湾表层沉积物中重金属分布与来源及潜在生态风险,分别于2019年10月和2020年10月在钦州湾采集表层沉积物样品116件,测定7种重金属的含量,利用地累积指数和污染载荷指数对重金属污染现状进行评价,利用潜在生态风险指数分析其潜在生态风险,采用富集系数法和UNMIX模型对重金属的来源进行探讨。结果表明,钦州湾表层沉积物中As为 （10.18±4.61）μg/g,Cd 为（0.17±0.13）μg/g,Cr为（44.28±23.56）μg/g,Cu为（18.53±10.75）μg/g,Ni为（23.38±11.11）μg/g,Pb为（24.76±12.75）μg/g,Zn为（62.66±27.32）μg/g,重金属含量比其他海域低,与本区近15年的调查数据相比也有所下降,但Cd含量呈增加趋势。地累积指数和污染载荷指数显示,Cd处于较高污染水平,污染严重区域主要位于防城港近岸,说明人类活动对该区域Cd分布有较大影响,且Cd是影响污染载荷指数的主要元素;潜在生态风险指数法表明,Cd处于中等生态风险水平;富集系数显示,研究区沉积物中重金属分布受人类活动的影响较为显著,通过UNMIX模型识别出3个潜在污染源,源1代表以Ni为主的矿石燃烧源,源2代表船体涂料、养殖废水的排放源,源3代表防城港近岸工业污染及岩石自然风化源。     

泸沽湖表层沉积物中重金属污染特征

分析泸沽湖表层沉积物的重金属Cu、Cr、Pb的含量及沉积物中N、C、H、S元素的含量和pH值,分别应用沉积物环境质量基准、地质积累指数、污染负荷指数分析评价沉积物的生态危害和重金属污染特征。结果显示,泸沽湖表层沉积物的pH平均值为7.51。重金属Cu的浓度范围为12.78~156.13 mg/kg,Cr的浓度范围为2.41~154.09 mg/kg,Pb的浓度范围2.38~27.54 mg/kg。表层沉积物重金属的平均浓度为CuCrPb。Cu、Cr、Pb之间没有显著相关性。泸沽湖表层沉积物的N、C、H、S元素的范围分别为0.17%~2.42%,2.09%~36.58%,0.77%~4.54%,0.13%~0.96%。Cr、Cu对总毒性单位的贡献值比较大,而Pb对总毒性单位的贡献值较小。地质累积指数分析表明泸沽湖沉积物尚未受到重金属Cu、Cr、Pb的污染。污染负荷指数法分析表明泸沽湖沉积物重金属污染尚处于基线范围之内。     

台风“凤凰(Fung-wong)”对泉州湾重金属分布的影响

利用等离子质谱仪(ICP-MS)测定了台风"凤凰(Fung-wong)"登陆后泉州湾6个13h连续站悬浮颗粒物及1个13h连续站(Q4站)表层沉积物的样品中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Cd等元素的含量.表层沉积物中其平均含量分别为60.4、50.3、26.5、101.7、3.36、40.0和0.180μg/g;悬浮颗粒物中其平均含量分别在1.108～7.408、0.476～3.394、0.809～5.046、3.190～19.337、0.087～0.595、2.621～10.073μg/L和4.160～50.828ng/L之间,从内湾向外湾逐渐降低.与平静海况下相同站位和潮时中相同元素含量及分布进行对比,结果显示台风过境后在1个潮周期内的样品中重金属含量和分布特征较正常海况下均有显著变化:Q4站表层沉积物中除Ni元素显著增加外,其他元素含量明显降低,分布特征与正常海况下类似,但变化幅度增加;悬浮颗粒物中重金属含量增加,其分布特征与正常海况下的有显著差异,因地理位置而异.台风期间的强动力过程导致的重金属"二次污染",以及伴随的强降雨增加了入海物质量及其扩散范围是影响重金属含量和分布的直接原因.本研究结果将为泉州湾重金属污染的准确评价和科学治理提供依据,为评估台风对重金属污染的综合影响提供直接佐证.     

泉州湾沉积物重金属分布特征及环境质量评价

利用等离子质谱仪(ICP-MS)测定了泉州湾48个表层沉积物样品中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等元素的含量,其平均值分别为47.66、52.2、30.86、111.6、5.29、0.399和50.3μg/g.表层沉积物中各元素分布特征显示Cd、Pb、Zn和As元素主要来源于晋江径流;Cr元素主要来源于海湾周边输入;Ni和Cu元素既有晋江河流输入也有海湾周边输入.多元潜在生态风险指数评价结果显示,除Cd元素为强污染强潜在生态风险外,其他元素污染指数在中度污染左右,潜在生态风险轻微;泉州湾表层沉积物综合污染和潜在生态风险程度在中等以上,主要的污染和生态风险重金属是Ni和Cd;高污染区域与高潜在生态风险程度区域一致,位于晋江与洛阳江入海口交汇处.泉州湾表层沉积物中重金属污染仍然严重,应继续加强控制与治理.     

桃江河沉积物中重金属污染特征及风险评价

以赣江上游桃江河沉积物为研究对象,通过采集45个平水期表层沉积物样品,分析Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb和W 7种元素含量,查明沉积物中重金属污染特征,结合主成分分析和相关性分析方法探讨表层沉积物中重金属的来源,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属进行了评价.结果表明,桃江河沉积物中Cu、Zn、As、Cd、Pb和W的平均含量均超过赣州市土壤环境背景值;主成分提取的两个主成分的累积贡献率为58.22%,结合Pearson相关性分析结果,表明Cu、Zn、As、Cd、Pb、W主要来源于矿业活动和城市生活排放等人为活动的影响,Cr主要来源于自然源的影响;地累积指数法评价结果表明,桃江河沉积物Cd为主要污染元素,表现为偏重污染程度,Cu呈偏中污染程度,Zn、As和W这3种元素则表现为轻度污染程度,而Cr和Pb则无污染;潜在生态指数评价结果表明,Cr、Cu、Zn、As、Pb、W均属于低生态风险等级;Cd为严重生态风险等级.潜在生态风险指数(RI)为53.60～7379.35,其中低级、中度、重度生态风险的样点分别占13.33%、17.78%、17.78%,而严重生态风险的样点占51.11%,中度生态风险及以上的点位占据85%以上,可见桃江河沉积物中重金属存在极为严重生态风险.     

北江中上游底泥重金属污染及其潜在生态危害评价

为全面了解北江中上游底泥沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,在北江干流及支流共采集了25个底泥样品,测试了Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Hg共8种重金属元素,采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对北江中上游底泥重金属污染进行分析和评价.结果表明,北江中上游无论是干流还是支流其底泥受多种重金属污染而且污染程度相当严重,各种重金属的污染程度由强至弱依次为:Cd HgZnAsPb≈CuNiCr;金属污染物对北江中上游构成的潜在生态危害由强至弱依次为:Cd HgPb≈AsCuZnCr,其中Cd的影响占绝对主导地位.总体而言,北江干流由于纳污量最大,长期的积累使得北江干流段的重金属污染程度较支流严重;支流中马坝河的污染程度最高,其次是浈江和江.     

鸭绿江口近百年来重金属垂向沉积的污染评价

以鸭绿江口西汊道连续性较好、时间分辨率较高、以海湾性质为主的沉积柱状样为样本,对其沉积速率、粒度、重金属质量分数进行了测定和分析,并结合210Pb测年结果对试验数据进行了相关分析和聚类分析,同时采用地累积指数法对鸭绿江口近百年来重金属的垂向沉积进行了污染评价.结果表明:鸭绿江河口的重金属污染除Cu外都呈逐年增加的趋势,体现了人类活动在自然演变中的强烈响应;粒度不是控制鸭绿江河口重金属积累的唯一因素,除w(Cu)和w(As)外,w(Hg)、w(Cr)、w(Ni)、w(Zn)、w(Pb)及w(Cd)之间有着较好的相关性,说明这些重金属元素有较为一致的沉积环境.大多数重金属受控于工业和农业的污染物排放,而Cu主要来源于采矿污染.用中朝地台页岩作为背景值进行地累积指数的污染评价表明,大多数重金属污染级别目前已达到中等到强的程度,说明鸭绿江口的重金属污染正在日益加重.      

太湖北部小流域沉积物重金属污染特征与评价

近几十年来重金属的沉积记录、来源及污染水平受到了广泛关注.为探明太湖北部小流域重金属的污染来源和环境质量状况,本研究分析了柱状沉积物中8种重金属（Mn、Cr、Zn、Cu、As、Pb、Ni和Co）含量.运用主成分分析法判定污染源,富集因子法表征重金属富集特征,通过熵权模糊模型对沉积物中重金属污染状况进行评价.结果显示,所有重金属含量均较高,高低依次为Mn > Cr > Zn > Cu > As > Pb > Ni > Co.其中Mn含量最高,为380.06~767.69μg/g.沉积物重金属污染的主要贡献因子为交通排放、农业污染和煤炭燃烧.As的富集指数最大（2.89~15.61）.其中77.59%的沉积层属于显著富集,受人类活动影响最为显著.熵权模糊综合评价结果表明,Cu（0.483）和As（0.352）的权重值最大,是沉积物中的首要污染物,且65.52%的沉积层重金属含量处于中度污染水平.     

苏州古城区域河道底泥的重金属污染分布及生态风险评价

本文分析了苏州古城区域20个代表性断面中8种重金属（Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn）的含量,评价了重金属的污染程度和潜在生态风险并甄别了污染来源.结果表明,苏州古城区域河道底泥中Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为1.1、142.6、90.2、17.2、800.1、63.3、199.1和384.2 mg·kg^-1,超过江苏省土壤背景值的采样点比例分别为100%、100%、65%、95%、70%、100%、95%和100%.利用地累积指数评价发现,8种重金属元素污染程度依次为Pb > Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > As > Mn,总体上Pb处于强度污染水平,Cd、Cu、Zn和Cr处于中强度污染水平,Ni和As处于轻度污染水平,Mn处于无污染水平.潜在生态风险指数评价显示,8种重元素的潜在生态风险依次为Cd > Pb > Cu > As > Ni > Zn > Cr > Mn,总体上Cd、Pb和Cu处于中风险水平,其余5种重金属处于低风险水平.古城区域内北部河道和南部河道底泥重金属的平均含量、地累积指数值和潜在生态风险指数值均大于干将河和环城河,水环境重金属治理应重点关注古城区域内部.相关性分析和主成分分析表明,Cd、Cu、Cr、As、Ni、Pb和Zn元素可能源于化肥、路面老化、轮胎磨损和尾气排放等人为因素,Mn则主要源于自然因素.     

基于三角模糊数的清河沉积物重金属评价

为全面了解北京清河沉积物重金属的空间分布及污染水平,在清河采集8个沉积物样品,测定w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn),并利用基于三角模糊数的地累积指数模糊评价模型对北京清河沉积物的重金属污染进行评价. 结果表明:北京清河沉积物中w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)的平均值分别为43.18、1.20、70.70、49.62、38.59和297.36 mg/kg,不同重金属在各采样点间的分布差异较大,6种重金属的污染程度表现为As>Cd>Zn>Cu>Pb>Cr. 对于大部分采样点,基于三角模糊数的不确定性评价结果与常规评价结果保持一致,均显示清河沉积物重金属污染程度较低. 然而,QH6采样点(立水桥)As常规评价结果为偏中度污染,不确定性评价结果为中度污染;QH5采样点(清河大桥)Cd和Zn在常规评价结果为轻度污染,而不确定性评价结果为偏中度污染;QH8采样点(入温榆河口)Cd和Zn常规评价结果分别为轻度污染和偏中度污染,不确定性评价的结果则显示为偏中度和中度污染. 不确定性评价方法采用重金属质量分数区间值,而常规评价则采用重金属质量分数的单一值;不确定性评价通过计算隶属度确定污染等级,在接近分级界限时,不确定性评价和常规评价结果之间出现差异.      

杭州湾表层沉积物中重金属空间分布特征与污染状况评价

本文对杭州湾海域2018年8－9月25个沉积物样品中的7种重金属含量进行了研究,结果表明,该海域表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量平均值分别为22.50×10?6、21.93×10?6、63.39×10?6、0.10×10?6、48.32×10?6、0.05×10?6、5.45×10?6,所有评价因子的含量平均值均低于全国海岸带重金属的背景值。单因子污染指数法的评价结果显示,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的平均含量均符合第一类海洋沉积物质量标准,7种重金属的污染程度依次为:Cu>Cr>Zn>Pb>As>Hg>Cd。重金属富集程度分析结果显示,Cd、Hg和As的富集程度较低,Pb和Zn的富集程度相对较高。潜在生态风险指数法评价结果显示,杭州湾海域潜在生态风险等级为“较低”,海洋生态环境状况较好。表层沉积物中重金属和TOC相关性分析结果显示,该海域表层沉积物TOC含量与重金属Cu、Pb、Zn、Cd和Cr含量具有一定的正相关性。主成分分析法结果表明,前两个主成分的贡献率分别为64.42%和16.59 %;结合相关性分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr主要的来源为工业生产与生活污水。     

珠江下游河段沉积物中重金属含量及污染评价

为了解珠江下游出海河道沉积物中重金属含量及各污染物的潜在生态危害程度,用电感耦合等离子质谱法和原子荧光法测定了21个样点沉积物中13种元素的总量,及对底泥中主要重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价.结果表明,珠江下游河道总Fe、总Mn含量分别为41 658.73 mg.kg-1和1 104.73 mg.kg-1,微量元素Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd、Sb、Pb和Hg的平均值分别为86.62、18.18、54.10、80.20、543.60、119.55、4.28、10.60、20.26、104.58和0.520 mg.kg-1,地积累指数评价结果显示,表层沉积物重金属污染程度顺序为：Cd〉As≈Zn〉Hg〉Pb≈Cu≈Cr,潜在生态风险程度大小顺序：Cd〉Hg〉As〉Cu〉Pb〉Zn〉Cr,Cd是该水域污染和潜在生态风险最大的元素,单项潜在生态风险与区域综合潜在生态风险一致.珠江下游河道底泥Cd、Hg和Pb污染受输入影响北江大于西江和东江.聚类分析结果表明,研究站位潜在生态风险可分5类,基本反映了站位分布及沉积物环境污染变化特征.总体而言,重金属污染和生态风险程度较高的江段有陈村-沙湾段、陈村-顺德港段及外海-虎跳门段,北江及相关河道污染程度和潜在生态风险指数高于区域其他江段.     

温榆河昌平段沉积物重金属影响因素分析及污染评价

温榆河是北京市重要的防洪排涝、拦污河道,每年接纳大量污水,面临严重的水环境问题. 为了解温榆河昌平段表层沉积物重金属含量、影响因素及污染状况,在温榆河昌平段采集沉积物样品28个,测定pH、w(OM)(OM有机质)、w(TN)、w(TP)、w(TK)等沉积物理化性状及w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr). 通过相关性分析和因子分析,研究沉积物中pH、w(OM)、w(TN)、w(TP)、w(TK)与4种重金属质量分数的相关关系,并运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染状况进行评价. 结果表明:沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr)平均值分别为19.35、89.90、25.80、53.74mg/kg,变异系数分别为29.76%、43.39%、37.54%、20.90%,其中w(Zn)的空间变异程度最大. 沉积物中w(OM)与w(Cu)和w(Zn)的R(相关系数)分别为0.515(P<0.01)、0.599(P<0.01),w(TN)与w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)的R分别为0.463(P<0.05)、0.713(P<0.01)和0.654(P<0.01).因子分析也显示,w(OM)、w(TN)、w(Cu)、w(Zn)和w(Pb)在第1因子上具有较高的载荷系数. 地累积指数评价结果表明,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cr>Zn>Pb>Cu,Cr为轻度污染,Zn、Pb、Cu未达到污染. 潜在生态风险程度分析表明,各重金属潜在生态风险程度及综合生态风险程度均为轻微.