利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量

2006年5月采集了大辽河河段3个柱状沉积物,测定了沉积物的理化性质和重金属元素的含量,并利用常规离心方法和DGT方法测定了柱状沉积物孔隙水中重金属元素的含量.研究发现沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素含量高低的顺序依次是Cr>Cu>Co>Cd.用DGT方法测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度比用离心方法测定的浓度要低.DGT测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度c_DGT与离心方法测定的孔隙水浓度c的平均比值R分别为0.389、0.328、0.863和0.403,这说明沉积物中这几种金属从固相到液相的再补给速率大小遵循如下规律：Cr>Cu>Cd>Co.沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素的释放通量分别为1.12×１０^{-7～3.28×10-7　nmol/(cm2·s)、2.48×１０-7～10.40×10-7　nmol/(cm2·s)、8.80×１０-6～12.65×10-6 nmol/(cm2·s)和6.14×１０-6～13.93×10-6　nmol/(cm2·s).相关分析结果表明,Cd和Cu元素的迁移转化主要受有机质影响;而Cr元素的迁移转化除了受有机质影响外,还受铁锰氧化物影响比较显著;而Co元素可能受氧化还原电位影响较大.}     

柘林湾海水养殖区底泥中重金属生物有效性及生态风险评价

采集柘林湾海水养殖区8个位点表层沉积物样品,考察了沉积物样品中重金属含量、生物有效性和形态分布,并分别利用基于总量的Hakanson指数法和基于形态的风险评价指数(RAC)评价了沉积物中重金属的生态危害风险.结果表明,柘林湾海水养殖区大部分位点沉积物中重金属含量符合海洋沉积物质量Ⅰ类标准限值,少数位点Zn和Pb含量超过Ⅰ类限值但低于Ⅱ类限值.沉积物中重金属的薄膜扩散梯度技术(DGT)测定浓度(C_(DGT))与间隙水中的浓度(C_(IW))对重金属生物可利用性评估状况基本一致,Zn、Ni和Pb生物可利用性较高.沉积物中Cr、Ni、Zn和Cu以残渣态为主,Cd和Pb以弱酸提取态为主.柘林湾沉积物中重金属总体存在轻度到中度生态危害风险,Cd和Pb生态危害风险较高.沉积物中Cr、Ni、Zn、Cu和Cd的C_(DGT)与其弱酸提取态含量明显正相关,重金属弱酸提取态能较好反映其生物可利用性.     

千河下游水体-沉积物重金属空间分布、风险及影响因素

为了研究千河下游水体-沉积物重金属污染特征、风险程度及其影响因素,采集千河下游表层沉积物19份及水样20份,使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定8种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn）含量,分析了水体中重金属含量和健康风险,对沉积物重金属空间分布及污染特征进行探析,以DEM、气温和降水等11种因子为自变量,结合地理探测器和地理加权回归模型对沉积物重金属污染影响因素进行空间分异探究.结果表明,千河下游8种水体重金属浓度均未超过地表水环境质量标准Ⅱ类水体标准,其中Pb元素变异系数为3.11,浓度高值区主要集中于东岭冶炼公司和凤翔火车站周围.水体成人致癌物R^c均值为7.72E-06,呈较轻风险程度,儿童致癌物R^c均值为1.17E-04,呈强风险程度,成人与儿童非致癌物风险均为可承受风险程度,儿童R_总的高值主要集中在凤翔火车站周边,呈较强风险程度;千河下游沉积物重金属除As和Mn外,其余6种元素均超过陕西省土壤背景值,其中Cd元素含量均值为1.12 mg ·kg^-1,是陕西省土壤背景值的12倍,Cd、Zn和Pb污染较严重,主要分布在长青村、南湾村地区、牛家滩村、高庄和东岭冶炼公司周围;研究区沉积物重金属PLI_zone为1.71,属于轻度污染;DEM、温度和降水是沉积物重金属PLI空间格局的主要自然影响因素,其交互作用均为非线性增强,对沉积物重金属空间污染扩散起到一定驱动作用.     

青海湖周边地区表层土壤重金属含量和抗性基因丰度及相关性

土壤重金属污染以及抗性基因的流行一直是全球关注的问题,已有许多研究报道了重金属和抗性基因在土壤中的含量,但是高原地区重金属和抗生素抗性基因(ARGs)在土壤中的含量并不清楚.因此,调查分析了青海地区土壤中重金属和抗性基因的环境残留量和分布情况,并且探究了土壤中重金属含量和抗生素抗性基因之间的关系.在土壤样品中,重金属ω(Zn)最高［平均值:(50.27±19.88) mg·kg^-1］,其次是重金属ω(Cd)［平均值:(30.27±9.45) mg·kg^-1］,重金属ω(Hg)最低［平均值:(0.027±0.019) mg·kg^-1］.土壤中重金属抗性基因的亚型主要是czcA、merA和merP,它们主要功能是负责对Hg产生耐性.土壤中β-内酰胺酶抗性基因相对丰度(0.1505)最高,占ARGs总丰度的47.54%,四环素(tetracycline)耐药基因占ARGs总丰度的16.93%,FCA约占14.56%,MLSB约占8.77%.可移动的遗传元件(MGEs)多样性和相对丰度均较低,仅检测出tnpA01基因,intl 1和intl2未检出.相关性研究表明,土壤中Cu (r=-0.533,P=0.006)和Hg (r=0.692,P=0.006)含量与海拔高度呈显著负相关,其他重金属含量与海拔高度无显著相关性.此外,重金属含量与土壤类型显著相关(P<0.05).土壤中重金属Hg含量与czcA(r=0.692,P=0.006)、merA (r=0.816,P=0.007)和merP(r=0.594,P=0.02)之间存在显著正相关.研究结果阐明了重金属和ARGs在青藏高原地区的发生和分布,并发现土壤中重金属含量与抗性基因存在显著相关性.     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

湖南东江湖表层沉积物重金属的空间分布、形态及生态风险

为全面了解东江湖重金属污染状况,于2021年9月对表层沉积物重金属含量和形态进行调查研究,对其污染程度和潜在生态风险进行评价.结果表明,ω（Cd）、ω（Pb）、ω（As）、ω（Cu）、ω（Zn）、ω（Ni）和ω（Cr）分别为：0.40~34.1、14.8~1688、6.99~1155、6.89~280、26.2~1739、6.29~55.4和23.3~44.8 mg ·kg^-1;空间分布极不均匀,Cd、Pb、As、Cu和Zn含量最大值均出现在毗邻瑶岗仙钨矿的站位.有效态金属所占比例较高,弱酸可提取态Cd占总量的46.7%~71.5%;可还原态Pb所占比例为46.8%~67.0%;虽然Cu、Zn、Ni和Cr均以残渣态为主要形态,但有效态占比分别为35%~68%、42%~72%、26%~51%和6%~30%.根据地累积指数I_geo,Cd普遍达到中度到重度污染程度,90%站位的Pb处于轻度及以上污染,30%站位的Zn、As和Cu处于轻度污染.潜在生态风险指数E_rⁱ显示,Cd存在较高及以上级别的潜在生态风险,其中80%调查站位的Cd具有极高的潜在生态风险;此外,毗邻瑶岗仙矿区的S7站位的As和Pb存在极高潜在生态风险,Cu存在中等潜在生态风险.综合潜在风险指数RI显示,所有调查站位均存在较高及以上程度的潜在生态风险,50%的调查站位存在极高的潜在生态风险.因此,东江湖表层沉积物存在严重的Cd、Pb、As、Cu和Zn等的复合重金属污染,生物有效性较高,存在很高的潜在生态风险.     

太原市河道沉积物重金属形态研究

采集太原市区8条河道的沉积物,对其重金属污染特征进行了研究。着重分析了Cd、Cr、Zn、Cu、Ni、Pb的5种形态的分布规律。结果表明,沉积物中Ni、Zn、Cr有不同程度的超标现象。各种元素的残渣晶格结合态含量均较多,除此外Cd、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、有机物与硫化物结合态存在,Cu、Pb、Cr主要以有机物与硫化物结合态、Fe/Mn氧化物结合态存在,只是所占比例不同。Zn与Ni的生物迁移指数较大,是本地区河道重金属污染控制的重点。     

物种多样性对铅锌尾矿废弃地植被及土壤的生态效应

尾矿库是金属矿山最常见且最难恢复的废弃地.开展野外田间试验,在铅锌尾矿上建立了具有物种多样性梯度（1、4、8和16种）的植被,分析物种多样性对植物群落、重金属迁移和营养元素的影响及其生态效应.结果表明：①植物物种多样性提高了尾矿新建植物群落的盖度和生产力.1-物种的植被盖度和生物量平均值分别为33.4%和66.7 g·m^-2,16-物种的为78.4%和183.8 g·m^-2,分别增长了2.4倍和2.8倍.②植物物种多样性促进了尾矿土壤营养元素的累积.对尾矿营养元素含量随物种多样性的增加进行线性回归发现,随着植物物种多样性的提高,总有机碳（TOC）、水溶性有机碳（SOC）、总氮（TN）和总磷（TP）累积量显著性增加（TOC：r=0.30,P<0.001;SOC：r=0.20,P<0.05;TN：r=0.24,P<0.05;TP：r=0.20,P<0.05）.③植物物种多样性减少了尾矿重金属有效态含量及重金属在尾矿土壤-植物系统中的迁移和累积.重金属有效态含量随物种多样性的增加显著下降（DTPA-Cd：r=0.20,P<0.05;DTPA-Cu：r=0.19,P<0.05;DTPA-Pb：r=0.23,P<0.05和DTPA-Zn：r=0.23,P<0.05）.随着植物物种多样性的提高,植物地上部分重金属（Cd：r=-0.16,P<0.01;Cu：r=-0.23,P<0.001;Pb：r=-0.15,P<0.05和Zn：r=-0.18,P<0.001）的含量是逐渐下降的.综合分析表明,植物物种多样性对尾矿生态恢复具有促进作用.     

白洋淀不同类型水体表层沉积物重金属的赋存形态及风险

选取白洋淀中水道、沟壕、淀面和鱼塘这4种水体类型,采用改进的BCR提取法分析沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的形态特征,运用潜在生态风险指数、次生相与原生相（RSP）和风险评估编码（RAC）等方法对白洋淀沉积物重金属含量进行系统性的污染评估和生态风险评价.结果表明：①沉积物中重金属ω（Cd）、ω（Cu）和ω（Zn）均值分别为0.37、28.49和83.08 mg·kg^-1,分别有94.91%、73.91%和46.39%的点位超过土壤背景值.② Cd以非残渣态（F1+F2+F3）为主,质量分数范围为54%~97%,Cr以残渣态（F4）为主,质量分数为87%~99%.Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态存在,但在非残渣态中Cu和Ni以可氧化态（F3）为主,Pb和Zn以可还原态（F2）为主.③基于RAC评价结果：Cd在水道、沟壕、开阔淀面和鱼塘分别有68.97%、39.89%、54.84%和49.78%的点位存在风险,而Cu、Ni和Pb等重金属风险较低.总体而言,白洋淀重金属总体污染水平较低,但在南刘庄片区的府河和白沟引河入河口等部分水道区域Cd存在生态风险和较高的生物可迁移性.     

深圳湾沉积物中重金属污染累积过程

通过测定深圳湾沉积物柱样中重金属的含量,分析重金属浓度的剖面分布情况,并结合²¹⁰Pb的测年资料,高分辨率地研究重金属的污染历史,并分析其污染的累积过程结果表明:深圳湾沉积物中重金属的浓度相对较低,但Pb、Cu、Zn等已明显受到人类污染源的影响;近20年深圳经济的快速发展,以及20世纪60～70年代香港经济的崛起时期,对深圳湾沉积物重金属污染累积有显著的贡献.     

珠江磨刀门河口表层沉积物中重金属的分布特征及生态风险评价

本文测定了磨刀门河口76个表层沉积物样品中Zn、Cu、Mn、Pb、Ni、Cr、Cd7种元素的含量,并对其分布特征、来源与沉积环境的影响、风险评价等进行分析。结果表明,研究区域中的Cu、Mn、Ni、Pb、Cd元素主要源于磨刀门河口的输入,Zn和Cr则具有多种来源;沉积物粒度特征是影响Cu、Mn、Ni、Pb、Cr5种元素分布的主控因素;研究区潜在生态风险整体情况较为严重,表层沉积物的生态风险的主要由Cd元素引起。     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

漓江桂林市区段沉积物重金属环境地球化学特征

以漓江桂袜市区段表层沉积物为研究对象,测定了表层沉积物中CA、As、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Fe、Mn等14种元素的含量,采用潜在生态风险指数（RI）、相关分析和聚类分析等方法,研究了沉积物中重金属的污染水平、富集规律和可能来源。结果表明Cd污染最为严重,其它元素为轻微生态污染,污染程度为：Cd〉As〉Cu〉Pb...     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu无污染.     

泉州湾重金属污染生态地球化学预警

水中的重金属元素易附着于表面积较大的悬浮颗粒物上而进入水底沉积物中,当外界条件改变时,又会重新释放到水体中而形成二次污染。因此,沉积物是水中重金属污染物的集蚋器,是研究湖泊、河口和港湾污染现状和污染历史的最可靠的采样介质。对接受了漂染、制革等工业废水污染源的福建省泉州湾沉积物和沉积柱进行生态地球化学调查取样,用原子荧光法（AFS）和质谱法（ICP—MS）测试了样品中的重金属元素As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni的含量。并进行了沉积柱^210Pb测年分析。通过数学法和增长趋势线法对海湾沉积物和沉积柱中重金属污染分别进行了生态地球化学预警,结果表明：八种重金属元素除Pb外,其它各重金属元素运用两种预警方法所得的顸警结果基本一致,As、Cr、Cu、Ni、Zn五种重金属含量有逐年增大的趋势,未采20～30年内将会对泉州湾生态环境产生巨大负面影响,在沉积过程中,Hg和Cd的含量基本上不变化或出现了负增长。但也对泉州湾生态环境造成一定的影响。     

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.     

潮白河中游沉积物中重金属分布、来源及生态风险评估

潮白河是海河五大支流之一,其中游位于河北省,地处北京市下游和天津市上游,非汛期来水主要为北京市工业废水和生活污水.为了解潮白河中游沉积物重金属污染分布特征、来源、生态风险及可能受北京市来水的影响,于2018年6月采集9个表层沉积物样品和2个柱状沉积物样品,使用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等7种重金属的质量分数.结果表明:①潮白河中游表层沉积物中w（Cr）、w（Ni）、w（Cu）、w（Zn）、w（As）、w（Cd）、w（Pb）的平均值分别为31.47、14.74、14.73、44.80、4.91、0.23、17.98 mg/kg,7种重金属质量分数除在5号采样点突然增加外,均沿河流方向呈先降后升的趋势.在垂直方向上,7种重金属在5号采样点出现富集,在9号采样点其质量分数则呈减轻趋势.②通过相关性分析和主成分分析可知,潮白河中游沉积物中Cr、Ni、Cu、As、Pb主要来源于工业和交通污染;Zn和Cd则主要来源于农业面源和生活污染.③地累积指数评价和潜在生态风险指数显示,潮白河中游表层沉积物重金属污染主要以Cd、Pb、Cu和As为主,其中Cd的潜在危害最高,各采样点综合潜在生态风险指数大小依次为5号> 2号> 3号> 9号> 1号> 8号> 4号> 7号> 6号.研究显示,潮白河中游沉积物重金属污染在5号采样点最严重,其中Cd污染程度最高,其来源主要为区域农业生产和居民生活等人类活动,应加强区域内农业和生活污染防治.      

青海湖流域东北部河流沉积物和土壤剖面记录的重金属污染特征

对青海湖流域东北部2个河流沉积物剖面和2个土壤剖面样品中As、Cd、Pb、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn等9种重金属元素的含量进行了分析测定,采用污染系数、富集系数、地累积指数和潜在生态危害指数研究了其污染的时空变化特征。结果表明,河流沉积物剖面和土壤剖面记录的重金属元素的富集系数基本显示出深部低于1而近地表高于1,且在25cm深度内往上逐渐增加的特征;它们记录的重金属变化趋势大体一致但有量的差异;重金属元素的污染系数均小于2,且大多数样品的值低于1,高值者为近地表样品,包括河流沉积物样品中的As、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;地累积指数大多为负值,大于1者出现在近地表,包括河流沉积物样品中的Cd、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;Cd的潜在生态风险因子在表层样品中大于30,9种重金属潜在生态危害指数也在表层样品中大于70。以上结果暗示青海湖流域东北部存在重金属的人为排放,在近代更为显著,不同地理位置重金属排放源种类和排放强度等的不同、分散稀释作用等造成该地区重金属时空上的变化特征;该区域仅在地表出现Cd、Cu、Zn的局部轻度污染,达到中等生态风险级别。     

松花江沉积物金属元素含量、污染及地球化学特征

研究了松花江沉积物常量和微量金属元素地球化学行为.从松花江采集39个沉积物样品,分析了沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、Sb、Sc、V、Mn、Ti、AI、Fe、Mg、Ca、Na、K的总量,目的是阐明松花江吉林市至哈尔滨市河段沉积物金属元素含量和分布特征,考察元素之间的地球化学关系,探讨微量金属污染物区域基线用于定量分析沉积物微量金属元素的污染.松花江沉积物中有毒微量金属的浓度如:As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、V分别为2.7～11.5、0.05-1.38、4.8～14.7、15.9-78.9、2.4-75.4、0.01-1.27、21.8-403.1、6.2-35.8、12.6-124.4、22.1-108.0 mg/kg.由于人为干扰(污染).沉积物中Cd、Cu、Hg、Zn、Pb的时空分异高于常量元素.而且这些金属元素与其赋存矿物元素.如Fe、Mg、Sc之间的相关性降低了.本研究建立了沉积物中常见污染污染物As、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、V的环境基线浓度,为定量估算松花江沉积物污染提供了理论依据.松花江沉积物中微量金属污染程度低于珠江和长江,与黄河近似.     

苏州水网地区河道底泥的重金属分布特征与污染风险

苏州100 km²水网地区采样点的底泥中重金属Cd、 Cu、 Cr、 As、 Ni、 Pb和Zn含量的平均值分别为1.4、127.4、83.2、18.2、51.7、145.1和350.7 mg·kg^-1,分别是背景值的13.7、5.7、1.1、1.7、1.9、5.5和5.6倍,超过GB 15618-2018标准风险筛选值的点位比例分别为100.0%、97.3%、38.4%、83.6%、97.3%、90.4%和100.0%.采用改进的地累积指数法评价单种重金属元素的污染程度,可知苏州水网地区底泥中7种重金属元素污染程度依次为：Cd>Cu>Pb>Zn>As>Cr>Ni,其中,Cd属于极强污染,Cu和Pb属于强度到极强污染,Zn属于强度污染,As属于中度到强度污染,Cr和Ni属于中度污染.古城区、西北部、西南部和东部底泥样品中Cd、 Pb、 Cu和Zn均是高污染贡献的重金属元素,重金属潜在生态风险程度从大到小依次为：西北部、西南部、古城区和东部.相关性分析和主成分分析表明,Cd、 Cu、 Cr、 As、 Ni、 ...