重金属污染沉积物质量评价研究—以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)探讨了沉积物中4种重金属(Cu, Pb, Zn, Cd)的沉积物质量基准(CSQC)值;根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属(Cu, Pb, Zn,和Cd)的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.     

固城湖退圩还湖区沉积物重金属特征及生态风险评价

为探讨退圩还湖对固城湖表层沉积物重金属污染特征、空间分布和生态风险的影响,对退圩区和湖区表层沉积物重金属（Fe、Mn、As、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、Cd和Pb）含量进行对比分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度,利用相关性和聚类分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,退圩区沉积物重金属中Cd （0.21mg/kg）和湖区沉积物重金属中Cd （0.56mg/kg）和Zn （145.33mg/kg）和Pb （41.17mg/kg）含量的平均值分别达到江苏省土壤背景值的2.45、6.55、2.24和1.87倍.湖区表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量显著高于退圩区.地累积指数法评价显示退圩区中Cd为轻度污染;湖区中Cd为中度污染,Zn、As、Cu和Pb为轻度污染.潜在生态风险指数表明,湖区表层沉积物生态风险高于退圩区;Cd是湖区与退圩区最主要的生态风险贡献因子,可能与水产养殖活动以及工业废水排放有关.固城湖退圩还湖对于降低固城湖重金属生态风险有着积极作用.     

太湖表层沉积物重金属赋存形态分析及污染特征

为了解太湖表层沉积物中重金属的污染状况,对太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）的含量及空间分布分别进行了对比研究,并采用BCR三步分级提取法分析了太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,评估了这4种重金属的生物有效性,最后采用潜在生态危害指数法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价.结果表明,太湖表层沉积物中4种重金属元素均有一定程度的富集,其中Cd的富集程度最为严重;赋存形态分析表明4种金属均主要以可提取态形式存在,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉Cu;潜在生态危害指数法评价结果表明,元素Cd为太湖表层沉积物中最主要的污染元素,且具有较强的生态危害.其次是Pb,Cu和Zn则较为轻微.4种重金属潜在生态危害由大到小排序为：Cd〉Pb〉Cu〉Zn.     

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.     

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。     

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%.      

广东沿海沉积物重金属含量及风险评价

通过收集大量监测资料,研究广东省沿海沉积物重金属污染特征及生态风险评价.基于社会、经济、自然等方面,分析广东省沿海沉积物重金属的主要影响因素.结果表明,珠江口海域沉积物中重金属含量高于粤东、粤西区域,其中Cu（106.98±70.69μg/g）、Pb含量（65.74±65.03μg/g）分别以广州、深圳最高,Zn（250.25±55.01μg/g）、Cd（1.48±0.30μg/g）、Cr（96.48±9.79μg/g）、As（17.30±14.00μg/g）含量均为中山最高.Hakanson潜在生态风险评价结果显示,广东沿海各单项指数（0.528±0.377~2.107±3.665）及综合指数（7.135±7.880）均处于"低等"水平.单因素生态风险评价结果为：Cd > Cu > Pb > Zn > As > Cr,而生态风险综合指数则表现为：珠江口（12.131） > 粤东（5.488） > 粤西（4.1560）.沿海沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr之间均具显著正相关性（P<0.05）,说明各重金属污染来源相近,具有同源性;部分重金属（Cu、Pb、Zn）含量与TOC显著正相关（P<0.05）,而部分重金属（Cu、Cr、Cd）含量与pH值显著负相关（P<0.05）.     

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。     

太湖表层沉积物重金属污染评价与来源分析

对太湖湖区表层沉积物中11种重金属的总量进行调查分析,借助地累积指数法和潜在生态风险指数法分析了重金属的污染程度和生态风险,并利用主成分分析-绝对主成分分数-多元线性回归受体模型对重金属来源进行解析。结果显示太湖沉积物中Cd、Sb含量平均值分别为江苏省土壤背景值的4.29倍和3.18倍,地累积指数表明Cd和Sb为偏中度-中度污染,其他重金属为轻度污染;潜在生态风险指数表明Cd和Sb具有较重生态风险,其他重金属生态风险低。空间分布上,北部竺山湾和梅梁湾的重金属污染情况最严重,其表层沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Zn显著富集,其中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn主要受入湖河流及湖泊沿岸工业因素影响,Cu、Mn、Zn还受入湖河流及湖泊沿岸农业活动影响,另外,Cu、Pb受河流及湖泊沿岸城市交通因素影响;西太湖沉积物中富集Cd,主要受入湖河流沿岸农业活动影响;南太湖Ba、Mo、Pb的富集主要为交通因素的影响;东太湖具有最低的重金属暴露水平。2000年以来太湖湖区的清淤工程使Pb、Cu、Cd含量分别降至清淤前的38.72%、24.93%、27.47%,但清淤治理效果具有时效性,未来太湖重金属的防治需要兼顾源头控制和多种治理措施并举。     

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。     

太湖流域河流沉积物重金属分布及污染评估

为阐明经济发达地区河流表层沉积物重金属的污染特征,本研究分析了太湖流域典型水系94个样点沉积物中8种重金属(Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg)含量,评估了重金属的生态风险以及辨析了污染来源.结果表明,太湖流域河流表层沉积物中Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg的平均含量分别为163. 62、102. 46、45. 50、44. 71、37. 00、13. 34、0. 479和0. 109 mg·kg~(-1),均高于其对应的背景值(Hg除外).地累积指数评价中,Pb、Ni、Zn、Cu和Cd整体上处于低污染状态;在污染负荷指数评价中,Pb、Ni、Zn和Cu整体上处于中度污染状态,Cd、Cr、As处于低污染状态;在潜在生态风险评价中,Cd和Hg处于中等潜在生态风险,其余重金属均处于低潜在生态风险.多元统计分析表明,Pb主要来自于生活污水、农业废水排放;除受自然因素影响外,Cr、Ni和Zn还受到电镀及合金制造行业的影响; Cu和As主要来自于农药、工业废水; Cd主要来自于冶炼工业; Hg主要来源于化石燃料和石油产品的燃烧.     

中国主要淡水湖泊沉积物中重金属生态风险研究

根据我国主要湖泊表层沉积物中重金属Cr、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu的污染情况,对沉积物中的重金属分别采用潜在生态风险指数法与地积累指数法进行评价。结果表明:两种方法评价结果基本一致。滇池、红枫湖重金属污染最严重,鄱阳湖、洞庭湖与洪泽湖次之。严重的生态风险不存在,但是Cd在鄱阳湖、滇池和太湖中具有一定的潜在威胁;太湖、巢湖、南四湖重金属潜在生态风险较低。     

长江下游主要湖泊沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

对巢湖、鄱阳湖和太湖表层沉积物中As、Cd、Cu、Hg、Zn、Ni、Cd和Pb等8种重金属污染特征进行了分析,并用Hkanson生态危害指数法评价其生态危害。结果表明,三大湖泊整个湖区中Hg和Cd含量的空间变化均较大,且含量均明显高于深层基准值。潜在生态风险评价结果显示,Hg和Cd所产生的生态风险危害程度在三大湖泊中均较高,为全区湖泊生态风险危害指数的主要贡献者,湖泊的生态风险性从低到高的排序分别是巢湖、太湖、鄱阳湖,巢湖和太湖的生态环境较好,鄱阳湖的生态环境相对较差。     

太湖沉积物重金属污染生态风险的综合评价

为研究太湖沉积物重金属污染的生态风险。在2012年2月采集太湖7个采样点的表层沉积物,分析测定重金属总量以及可交换态和碳酸盐结合态的金属含量,采用风险评价准则、潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染进行生态风险评价。结果表明:太湖沉积物中重金属除竺山湾处于偏中度污染水平,其他各点均处于轻度污染状态。全湖Ni、Zn和Cu的可利用态比例较高。太湖沉积物重金属污染为低生态风险,竺山湾生态风险高于其他地区。Ni和Pb的生态风险高于其他金属。需对太湖竺山湾污染物排放进行控制,对全湖沉积物中Ni污染进行优先控制与去除。     

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.      

洞庭湖表层沉积物中重金属变化趋势及风险评估

为掌握洞庭湖重金属污染的变化趋势及风险,利用2007—2017年洞庭湖表层沉积物中Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As的连续监测数据,通过潜在生态风险指数法进行评价,并通过Daniel趋势检验和M-K（Mann-Kendall）突变检验对重金属的变化趋势进行分析,同时结合历史文献数据对1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属的演变特征进行分析.结果表明,2007—2017年洞庭湖沉积物重金属RI（综合潜在生态风险指数）范围为32.63~917.23,平均值为196.24,属于“较高”风险水平,空间分布呈南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖,不同重金属单因子潜在生态风险水平呈Cd > Hg > As > Pb > Cu > Cr的特征.Daniel趋势检验和M-K突变检验结果显示,2007—2017年除西洞庭湖的w（Pb）、东洞庭湖和西洞庭湖的w（Hg）外,其他重金属质量分数在各湖区都呈下降趋势;东洞庭湖和南洞庭湖重金属潜在生态风险水平分别在2014—2015年和2016年发生了突变.1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属质量分数演变特征分析表明,1984年和1990—1999年全湖重金属综合潜在生态风险分别为“较高”和“中等”水平,2004—2010年和2011—2015年均为“很高”水平,2016—2017年降至“较高”水平,同时w（Cu）、w（Pb）、w（Cd）、w（As）在2016—2017年下降明显,而w（Cr）、w（Hg）还有上升趋势.研究显示,洞庭湖重金属污染在2014—2017年有明显下降趋势,其主要原因可能是湘江和洞庭湖的全面综合治理,Cr、Pb和Hg在部分湖区还存在持续污染,应作为洞庭湖重金属下一步防治的重点.