白洋淀表层沉积物重金属形态分布特征及生态风险评价

为了研究白洋淀全域表层沉积物重金属污染程度,采用BCR 3步提取法分析了沉积物中6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量及其赋存形态,讨论了6种重金属的生物可利用性大小,并运用次生相与原生相比值法（RSP）、潜在生态风险指数法（RI）和聚类分析进行了生态风险评价及重金属污染来源探讨.研究表明,白洋淀表层沉积物中重金属Cd和Cu含量均值分别达到背景值的2.9倍和1.3倍.Cd的可交换态及碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数达到51.20%,生物可利用性较大;Pb主要赋存于铁锰氧化物结合态;Cr、Cu、Ni和Zn以残渣态为主要的存在形式.白洋淀的首要污染因子是Cd,整体面临较高Cd风险.圈头片风险最高,端村片风险最低;南刘庄片区域内风险相差较大,其中N4为白洋淀全域最高风险点.源解析结果显示,Cd、Cu、Pb和Ni受人类活动因素较多,Cr和Zn则更多的受到自然因素影响.     

高州水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为全面了解高州水库(石骨库区和良德库区)表层沉积物重金属污染水平及其潜在的生态风险,在高州水库及其入库支流采集沉积物样品15个,分析Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,Mn和As共8种重金属的含量水平及其分布特征.采用地累积指数(I_geo)、潜在生态危害指数(RI)及基于生物效应浓度的评价法,对高州水库及其支流表层沉积物重金属污染进行分析和评价.结果表明:高州水库及入库支流沉积物中重金属含量水平变动趋势基本一致,顺序依次为w(Zn)>w(Cr)>w(Pb)>w(Mn)>w(Ni)>w(Cu)>w(As)>w(Cd),w(Cd)和w(Cr)空间分布不均匀;地累积指数显示,8种重金属污染程度处于无污染至中度污染,污染程度强弱顺序为Zn>Cd>Cr>Ni>Pb≈Cu>Mn≈As;潜在生态风险指数显示,高州水库及其入库支流表层沉积物重金属污染处于中等生态危害程度;基于沉积物质量基准的评价结果显示,高州水库沉积物重金属对生物的急性毒性效应不明显.水库上游支流沉积物中重金属的毒性应引起有关部门重视.      

丹江口水库沉积物重金属形态分布特征及其迁移能力

以丹江口库区及其支流为研究对象,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb各形态的空间赋存特征和相对比例,探讨了各形态金属的稳定度并对其进行污染评价.结果表明,表层沉积物各形态金属分布都具有明显的空间差异性,高值集中于库区中部、西部入库支流和丹江库区西北部.沉积物中Pb的可还原态、Cd的弱酸提取态占总量的质量分数较高,分别达到54.91%和42.19%,其余重金属则以残渣态为主.重金属稳定度分析表明,8种金属稳定性顺序为Cr >Pb >As >Ni >Cu >Hg >Zn >Cd,Cd在大部分点位处于不稳定状态,快速解吸释放的风险较大.     

顺德水道土壤及沉积物中重金属分布及潜在生态风险评价

水源地周边土壤及河道沉积物的环境质量状况极大程度影响着河流饮用水安全.为调查顺德水道水源地重金属空间分布特征及其污染来源,本研究采集了顺德水道周边表层土壤及其主要支流入河口沉积物,并测定各样品中Cd、Zn、Pb、Cu、Ni、Cr等6种重金属浓度,最后基于两种潜在生态风险评价方法对其生态风险进行评价.结果发现,顺德水道表层土壤中Zn、Cr、Pb、Cu、Ni和Cd平均含量分别为186.80、65.88、54.56、32.47、22.65和0.86 mg·kg~(-1),除Cu、Ni外其它重金属均超过顺德土壤背景值;8个主要支流入河口间表层沉积物中6种重金属元素平均含量依次为:Zn(312.11 mg·kg~(-1))Cr(111.41mg·kg~(-1))Pb(97.87 mg·kg~(-1))Cu(92.32 mg·kg~(-1))Ni(29.89 mg·kg~(-1))Cd(1.72 mg·kg~(-1)),除Ni之外其余均高于顺德土壤背景值.主成分分析结果发现表层土壤中Cr、Ni含量主要受自然母质影响,Zn、Pb、Cu和Cd主要来源于该地区制造业的废水排放;沉积物中6种重金属均来源于外源输入,受顺德水道周边的工业活动影响.基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价结果发现顺德水道周边表层土壤中Cd呈现轻微的潜在生态危害,而入河口沉积物中Cd呈现中度的潜在生态危害,土壤和沉积物中Zn、Pb、Cu和Ni的潜在生态危害程度均表现为轻微.由于基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价充分考虑了土壤理化性质及重金属形态,其结果低于Hakanson潜在生态风险评价结果,可避免对重金属的潜在危害程度的高估.     

梅江流域清凉山水库沉积物重金属污染、生态风险评价及来源解析

水库沉积物是重金属等污染物重要的汇,在酸碱及氧化还原条件变化下沉积物存在污染物释放的潜在风险,释放到水环境中的重金属通过食物链的传递,对人类的健康造成威胁.据此,本文以梅江流域清凉山水库为研究对象,围绕沉积物重金属含量水平、形态分级、污染和潜在生态风险评价及污染溯源展开调查.结果发现,库区沉积物中重金属含量大小依次为溪田支流 > 坝前及库中心 > 新田-白水支流.沉积物重金属生物有效态占比差异较大,质量分数依次为：镉（Cd,89%） > 铅（Pb,76%） > 锌（Zn,54%） > 铜（Cu,43%） > 镍（Ni,28%） > 铬（Cr,10%）.采用地累积指数法开展重金属污染评价,采用潜在生态危害指数法开展重金属生态风险评价.地累积指数法显示,水库沉积物重金属元素污染程度依次为：Cd > Pb > Zn > Cu > Cr > Ni;潜在危害生态指数法显示,重金属潜在生态风险程度依次为：Cd > Pb > Cu > Ni > Zn > Cr,水库沉积物Cd的潜在生态风险最大,对生物影响最大.相关性分析和主成分分析结果表明,水库沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd主要来源于农业施肥的外源污染输入,Ni和Cr主要来源于区域后边林地等背景区土壤水土流失.库区沉积物重金属污染存在显著空间差异性.新田-白水河补给区域污染最轻,与控制流域土地利用主要为林地,污染源较少密切相关.溪田河补给区域污染最重,其控制流域多茶园及农田,外源肥料污染负荷最大.库区坝前及中心重金属污染程度介于两支流补给区之间,表现为明显的混合作用.     

南四湖南阳湖区河口与湖心沉积物重金属形态对比研究

湖泊河口区与湖心区沉积条件不同,沉积物重金属等内源污染物的分布亦可能存在较大区别.为比较河口区与湖心区沉积物重金属赋存形态的空间差异,利用柱状沉积物采样器在南四湖南阳湖区湖心和河口分别获取原位柱状沉积物,在比较分析沉积物孔隙度、有机质、粒度及典型重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、Hg)各形态垂向分布特征的基础上,对其相关性进行分析,并对表层(0~4 cm)沉积物重金属污染程度及潜在生态风险进行评价.结果表明,除Cd外,河口区沉积物Cu、Pb、Cr、Hg含量较湖心区高,泗河为南阳湖区重金属污染物的来源之一,沉积物重金属各形态含量在垂向分布上规律性不明显,且均主要以残渣晶格结合态存在,5种重金属元素中,Hg残渣晶格结合态所占比重最小(约30%),具有较高的迁移性,存在相对较大的生态风险.地积累指数法和潜在生态危害指数法研究结果表明,河口区与湖心区表层沉积物均受Hg及Cd的污染较重,Pb、Cu、Cr污染较轻,潜在生态危害指数法所得污染级别较地积累指数法高.相关性分析表明,沉积物Cu、Pb、Cd、Cr、Hg总量、可交换态、有机物及硫化物结合态、残渣晶格结合态含量与沉积物孔隙度、有机质相关系数多为正值,同粒度相关系数多为负值,同碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的相关系数各异,无明显规律.     

三峡库区支流河口沉积物重金属分布特征及风险评价

为了解三峡库区一级支流河口沉积物污染物分布特征,在重庆忠县汝溪河和长江交界处采集了河口、中游以及左右两个断面春、夏、秋、冬这4个季节的沉积物,采用ICP-MS测定了沉积物中Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属元素的含量,运用地累积指数法、单因子重金属潜在生态风险指数法和沉积物质量基准法对研究区的重金属含量进行污染和生态风险评价.结果表明,Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属平均含量分别为:45.24、46.46、406.1、20.885、12.49、7.02、0.253和11.042 mg·kg~(-1),8种重金属含量均表现为河口处高于中游及左右两个断面,季节分布显示春季沉积物中重金属含量高于夏、秋、冬季,相关性分析表明8种重金属具有一定的同源特征,存在共同的外源输入,地累积指数法评价结果显示支流汝溪河河口属于Cd的轻度污染,单因子重金属潜在生态风险指数法显示Cd属于中等生态风险等级,沉积物质量基准表明该支流在与干流交界处Ni可能对底栖生物产生毒性效应.整体而言,该支流河口处于低生态危害等级,未受到严重的重金属污染.     

黄河兰州段城市河道表层沉积物重金属空间分布特征及来源解析

为研究黄河流域城市河道表层沉积物重金属污染特征和来源,以黄河兰州段为研究区,采集46个表层沉积物样品并测定了重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的含量.分别采用单因子污染指数(P_i)、地累积指数(I_geo)和沉积物污染指数(SPI)对这8种重金属污染特征和生态风险进行了评估,并利用相关性分析方法(CA)、正定矩阵因子分解法(PMF)和主成分分析/绝对主成分分数法(PCA/APCS)相结合的手段解析了表层沉积物中重金属的来源.结果表明,表层沉积物重金属平均含量除As之外,其余7种重金属的平均含量均高于兰州市和甘肃省土壤元素背景值;空间上,各重金属元素含量高值集中于河道拐弯处;单因子污染指数和地累积指数结果均表明,表层沉积物以Cr污染为主,Cd和Ni污染次之;沉积物污染指数结果表明,重金属生态风险等级为自然-低风险级别.研究区表层沉积物中Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb等重金属的主要来源为工农业混合源、自然源以及工业和交通活动复合源,贡献率分别为77.6%、11.4%和11%.     

乐安河中下游重金属时空分布特征及风险评价

为了解乐安河中下游受矿区影响河段的重金属污染水平及其污染程度,于2016年选择不同水文时期,对相应河段表层水体和表层沉积物中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd和As)的含量水平、赋存形态及空间分布进行了研究,并采用地累积指数评价法和潜在生态风险指数法对表层沉积物中重金属的污染程度和生态风险进行了评价.结果表明,乐安河中下游水体中Cu、Zn和Cd等重金属浓度在枯水期高于平水期和丰水期.丰、平水期流速与Cd、Pb、Cu和Cr等重金属浓度表现出显著的正相关关系.表层沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd的污染水平较高,重金属含量沿程分布特征存在季节差异,枯水期沉积物中重金属含量在河流靠近矿区处最高,而在丰、平水期则分别在下游和河口处达到最高值.沉积物中重金属除Cd以可交换态为主外,其余重金属形态组成中残渣态比重较高.地累积指数法评价结果显示乐安河受到Cu偏重度污染和Cd中度污染.单因子潜在生态风险指数法显示,Cd的潜在生态风险指数较高,部分河段存在严重风险.     

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.      

伊通河(城区段)沉积物重金属形态分布特征及风险评价

通过对伊通河(长春城区段)7个沉积短岩芯中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量范围分别为0.10～1.18、 23.57～66.35、 11.27～43.95、 10.78～29.82、 15.02～60.81和54.27～175.83 mg·kg~(-1).Cd弱酸可溶态的质量分数为42.1%～51.28%;Cr、Ni和Zn以残渣态为主,质量分数分别为63.54%～79.91%、 35.16%～53.75%和27.55%～57.55%.沉积物垂向污染程度和生态风险评价结果显示,研究区域受到Cd、Cu、Pb及Zn污染,Cd的生态风险最高,Zn和Cu次之,各岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,其中4～8 cm深度生态风险相对较高.污染来源解析结果显示,伊通河(城区段)沉积物中Cd、Zn和Pb主要来源于工业污染和城市污水排放,Cu可能受自然过程和人类活动的双重影响,Cr、Ni可能较多地来源于自然过程.     

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.     

开封市主要河道沉积物重金属时空分布特征及生态风险评价

城市河流沉积物重金属污染是影响河流生态系统健康的重要威胁.为探究开封市河流沉积物重金属时空分布特征,分别于2015年和2021年对河流表层沉积物进行采样,对比不同时期沉积物中Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn的含量,使用地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数法对两个时期重金属污染进行了评价.结果表明,2021年开封市河流沉积物重金属含量相较于2015年出现较大幅度的下降,Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn分别下降94.42%、 18.4%、 85.7%、 45.19%、 75.61%和92.28%,化肥河和惠济河两个时期重金属含量均高于其他河流.相关分析和主成分分析表明开封市河流沉积物重金属污染源具有高度的相似性,产业布局、道路交通和土地利用等人类活动是其主要污染源.不同时期主要污染物存在一定差异性,2015年Cd、 Cr、 Pb和Zn是主要污染物,2021年Cd、 Cu、 Pb和Zn是主要污染物.地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数评价结果表明,开封市河流沉积物重金属污染时空差异大,惠济河和化肥河污染状况依然严重,仍属于中、高污染等级,特别是Cd污染...     

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.     

中国七大水系沉积物中典型重金属生态风险评估

为评价国内水系重金属生态风险,根据2000-2015年国内外文献报道,选择中国七大水系--长江水系、黄河水系、辽河水系、松花江水系、海河水系、淮河水系和珠江水系的沉积物,以Cu、Cd、Pb、Zn、Ni等5种典型重金属为研究目标,对其质量分数及分布特征进行了系统分析;并利用生物效应数据库法对5种重金属的淡水水体沉积物质量基准值--TEL（临界效应浓度）和PEL（可能效应浓度）进行了更新.结果表明:Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的新TEL分别为56.2、2.58、47.3、79.9和35.4 mg/kg,新PEL分别为141、19.6、200、461和78.6 mg/kg.七大水系以珠江水系沉积物中Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的浓度最高,海河水系和黄河水系次之,而长江水系、辽河水系、松花江水系和淮河水系沉积物中重金属浓度较低.通过比较生物效应数据库法更新的沉积物质量基准值与实际沉积物重金属浓度,评价中国重点水系沉积物生态风险所得结论与国内外研究结果基本一致.研究显示,重金属对中国七大水系沉积物的污染大多处于生态风险较小或风险不确定的水平,其中仅有1.15%~7.60%的采样点重金属生态风险较高;七大水系以珠江水系沉积物生态风险最高,其5种重金属质量分数最高,并且超过各自PEL的采样点占比在4.41%~26.8%之间;其次,海河水系沉积物也存在一定的重金属生态风险,其Cu、Zn和Ni的质量分数较高,超过各自PEL的采样点分别占14.1%、15.2%和14.8%.      

开封城市河流表层沉积物重金属分布、污染来源及风险评估

河流沉积物重金属污染状况对河流水生态系统健康发展具有重要意义.采集开封城市河流水系表层沉积物,分析了沉积物p H、粒度、有机质、总氮及6种重金属含量,使用相关性与主成分分析方法对沉积物中重金属来源进行解析,并采用污染负荷指数法和沉积物质量基准系数法进行了重金属的污染评价.结果表明,开封城市河流表层沉积物有机质平均含量为88.87 g·kg-1,全氮平均含量为2.48 g·kg-1,重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb含量远超河南省土壤元素背景值.相关分析和主成分分析显示,沉积物有机质、全氮含量和重金属含量有一定相关关系,而沉积物p H及平均粒径对重金属含量影响较小;6种重金属可被辨识出2个主成分,其中Cd、Cr、Zn和Pb为人为复合源因子,Cu和Ni为工业与自然源因子.污染负荷指数分析表明,惠济河和化肥河为强度污染,黄汴河、东护城河、药厂河和马家河为中度污染.沉积物质量基准系数评价结果表明,惠济河存在中等生态风险,化肥河存在高等生态风险,且沉积物重金属存在较大潜在生物毒性效应.     

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.