黄河包头段不同粒径沉积物分形校正下重金属的吸附研究

推导了分粒级的表面分形维数计算公式,根据推导公式计算了分粒级沉积物的分维值.应用已有的表面分形分维计算公式分别计算了黄河包头段沉积物整体的表面分形分维(1.91)及＜63 μm粒级的分维值(1.36),揭示出黄河水环境的磨蚀和分选2个原因引起黄河包头段沉积物低的分维值.用分形校正吸附模型、Freundlich和Langmuir吸附模型对黄河包头段重金属分粒级沉积物吸附进行了拟合,表明分形校正吸附模型具有较好的适用性,同时揭示分形校正吸附模型与MEA理论结合能更好的对热力学吸附结果进行描述;由吸附结果分析得出4种重金属因粒径引起的吸附量变化程度序列为Cu＞Pb＞Zn≈Cd,初始浓度高的吸附量曲线变化较初始浓度低的曲线变化明显,同时指出Cu、Pb的吸附主要与矿物组成有关,而Zn、Cd的吸附则与吸附剂沉积物空间几何性质(或沉积物表面物理特征)有关.     

黄河水中悬浮粒子对镉离子的交换吸附等温线

研究了黄河水中悬浮粒子对 Cd²⁺ 的交换吸附等温线以及赖氨酸和门冬氨酸对吸附作用的影响．研究结果得到一类具有一个“拐点”、两个“平台”的新型河流等温线,用分级离子交换等温式求出平衡常数 K₁ 和 K₂ ．当低浓度的氨基酸存在时,对镉与悬浮粒子的交换吸附起促进作用．促进作用的程度与氨基酸的等电点有关,赖氨酸的促进作用较门冬氨酸大．     

我国七大流域河道生态用水现状评价

从河流生态用水的基本属性出发,提出了河道生态用水"量"与"质"的评价方法,其中量的评价方法包括水资源利用率法、实测径流法、消耗系数等3种方法,质的评价是基于污径比指标进行评价,并确定了"量"与"质"的评价标准。以我国松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江等7个流域为例,采用上述方法进行实证分析,结果表明,如果单纯从量的角度进行评价,仅海河、黄河流域存在河道生态用水短缺现象,其它流域总体上为基本不短缺。但是如果对生态用水的质进行评价,只有松花江、长江和珠江的水质可以满足生态用水的要求,其它流域均在较差等级以下。结果表明只有从量和质两个方面进行评价,才能够揭示出我国生态用水的水量性或者水质性短缺的现实状况。     

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%.     

黄河泥沙吸附砷污染物室内静态试验

黄河是典型的多沙河流,其水体中砷的来源有自然本底砷和外来砷2种.随着砷污染的日益加剧,给黄河流域生态环境和饮用水安全构成巨大威胁.黄河泥沙对砷污染物具有吸附能力,其吸附量取决于砷污染物在水、沙两相间的分配比例.为了研究自然状态下黄河泥沙对砷的吸附规律,以黄河原型沙为对象,采用静态吸附微污染含砷废水试验,考察了接触时间、含沙量、泥沙粒径对泥沙吸附砷能力的影响.结果表明:①当含沙量在200 kg/m3以下时,泥沙对砷的吸附在5 min以内基本达到吸附平衡;②相同含沙量情况下,细沙对砷的吸咐量最大,中沙次之,粗沙最小;③同一颗粒级配下,泥沙对砷的吸咐量随含沙量的增加呈对数增长.      

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%.      

黄河泥沙对某些重金属离子的特性吸附及影响因素研究

黄河水在河南境内含沙量巨大,所携带的泥沙粒子对重金属离子的作用关系到河水的自净作用。以泥沙粒子的ξ电位测定为主要手段,研究了泥沙粒子对Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｄ离子的特性吸附及某些因素对吸附的影响。结果表明:不同重金属离子被吸附程度不同;泥沙表面的有机物层阻碍吸附;而溶液的盐度增大,温度升高均不利于吸附,且各离子受影响的程度不同。      

不同体系中黄河沉积物对Cd2+吸附能力的比较

以黄河包头段的沉积物为吸附剂,分别以Cd~(2 )单离子溶液体系和Pb~(2 )、Cu~(2 )、Zn~(2 )、Cd~(2 ) 4种离子的混合溶液体系为吸附质,开展了在不同体系中Cd~(2 )的吸附、形态转化及释放等的比较实验。结果表明,不同体系中,Cd~(2 )的吸附等温线类型、吸附量、pH突跃区域的差别均较大,但不同体系中Cd~(2 )被沉积物吸附后的形态转化趋势基本相同;多离子体系中Cd~(2 )被吸附后的释放百分率比对应时间的单离子体系大,且释放曲线的峰型亦不同。     

Removal of heavy metals from aqueous solution by sawdust adsorption

The adsorption of lead, cadmium and nicel from aqueous solution by sawdust of walnut was investigated. The effect of contact time, initial metal ion concentration and temperature on metal ions removal has been studied. The equilibrium time was found to be of the order of 60 min. Kinetics fit pseudo first-order, second-order and intraparticle diffusion models, hence adsorption rate constants were calculated. The adsorption data of metal ions at temperatures of 25, 45 and 60~C have been described by the Freundlich and Langmuir isotherm models. The thermodynamic parameters such as energy, entropy and enthalpy changes for the adsorption of heavy metal ions have also been computed and discussed. Ion exchange is probably one of the major adsorption mechanisms for binding divalent metal ions to the walnut sawdust. The selectivity order of the adsorbent is Pb（I1）~Cd（II）〉Ni（I1）. From these results, it can be concluded that the sawdust of walnut could be a good adsorbent for the metal ions from aqueous solutions.     

河流沉积物中石油类污染物吸附与释放规律的实验研究

以延河沉积物和采油废水为对象 ,实验研究了河流沉淀物对石油类污染物的吸附以及污染沉积物中该类污染物的释放规律。结果表明 ,当河流沉积物浓度在 2 0～ 2 0 0kg/m3,排放废水含油浓度为 1 55 7mg/L时 ,水相中石油的吸附平衡浓度可高达 70～ 5mg/L ;实验条件下污染沉积物中石油类在水相中的平衡释放浓度为 1 0mg/L左右 ;相同污染负荷下 ,含油废水直接排放 (吸附后 )对河流水质造成的污染要比污染沉积物中石油类的释放产生的污染更为严重 ,不过后者污染的作用周期要比前者长得多。     

铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险评价

水质是岩溶区可持续发展中最重要的环境问题之一.为探讨铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险,采集了思的河岩溶流域河水和地下水样品18组,测定了9种重金属的浓度（Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As、Cr和Sr）,采用了主成分分析、相关分析、水质指数、内梅罗综合污染指数、危害商和危害指数进行分析.结果表明,思的河水呈微碱性,河水中Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As和Sr浓度距离尾矿库越远其浓度越低.主成分分析和相关分析表明,思的河岩溶流域的重金属主要来自矿山废水的排放（55.42%）、碳酸岩风化溶解（21.41%）和人类活动（14.72%）.河水中82%的样品为优质水,地下水样均为优质水,河水中内梅罗综合污染指数为4.12,属于强污染级,所有危害指数均在1以下.Pb、Zn、As、Cd和Cr是思的河岩溶流域内有潜在威胁的金属.重金属进入岩溶管道后浓度发生了明显变化,表明岩溶含水层特有性质影响着重金属浓度的空间变化.研究结果可为思的河流域和类似岩溶水流域的水资源污染防治和人类健康保护提供数据参考.     

黄河三角洲滨海湿地表层沉积物重金属区域分布及生态风险评价

对黄河三角洲滨海湿地表层沉积物重金属含量变化区域分布特征进行了分析,探讨了沉积环境对重金属分布的影响,采用Hakanson潜在生态风险指数法综合评价了黄河三角洲滨海湿地沉积物中重金属污染状况和潜在风险程度.结果表明,黄河三角洲滨海湿地表层沉积物Hg、Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的均值分别为0.034、18.733、19.393、65.317、0.235和62.940μg.g-1.黄河三角洲滨海湿地重金属分布存在区域差异,现行河口区重金属含量最高,鲁北古代黄河三角洲区重金属含量次之,废弃河口区为最低.重金属区域分布受水动力条件的影响显著,黏土含量对重金属的富集和分布也起到一定控制作用.黄河三角洲滨海湿地表层沉积物质量状况良好,综合污染指数为0.10～4.14,处于低污染状态,Cr是主要污染因子,均值为0.63.6种污染物的污染程度由高到低的顺序为Cr>Cu>Zn>Cd>Pb>Hg.综合潜在生态风险指数介于0.46～51.88之间,具有较低的潜在生态风险.6种污染物潜在生态风险参数由大到小顺序为Cd>Hg>Cu>Cr>Pb>Zn,Cd是黄河三角洲的主要潜在生态风险因子.     

黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物重金属空间分布及生态风险评价

为了解黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物中重金属的污染程度,对黄河三角洲位于渤海湾、黄河口附近、莱州湾等滨海滩涂样地的表层沉积物中4种重金属（Cd、As、Cu、Pb）的含量及其空间分布进行研究,分析其含量与环境因子的相关性,并采用地累积指数和潜在生态风险指数评价其污染程度及生态风险.结果表明:表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.36、7.92、0.20、16.24 mg/kg.不同样地间除Pb以外,其他3种重金属含量均差异显著,黄河口附近滩涂Cu含量高于非河口滨海滩涂,Cd含量呈南高北低的分布特征,As含量在渤海湾东侧滨海滩涂中较高.相关性分析显示,Cu、As、Pb来源相同或相近,Cd与Cu来源相同或相近,Cd与As来源不同;粒径 < 4 μm的沉积物含量与Cu、Pb、As含量均呈显著正相关,粒径为4~63 μm的沉积物含量与Cu、As含量均呈显著负相关.地累积指数评价表明,研究区Cd为轻度污染,其他重金属无污染;综合潜在生态风险指数分析表明,研究区重金属潜在生态风险指数（RI）介于59.21~158.63之间,平均值为107.71,属于低风险,黄河口附近及莱州湾滨海滩涂沉积物中重金属潜在生态风险高于渤海湾滨海滩涂.研究显示,黄河三角洲位于莱州湾及黄河口附近的滨海滩涂湿地沉积物中重金属的潜在生态风险需要重点防控.      

中国七大河流水资源开发利用率阈值

从二元水循环角度分析地表水资源开发利用率的影响因素,说明地表水资源开发利用率与河道生态需水、回归水及其污染物浓度之间有着密切的关系。以河道生态需水、污径比为约束条件,分析了水资源开发利用率与消耗系数之间的关系,其呈现出logistic曲线增长趋势,随着消耗系数的增加,允许水资源开发利用率经历逐渐增加→最大值→下降的趋势,波动的范围从20%→50%→40%。以我国七大河流为例,估算了在当前水资源消耗水平下地表水资源允许开发利用率的阈值。结果表明:松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江的阈值分别是34%、38%、45%、36%、38%、31%、32%。与现状水资源开发利用率比较的结果是,松花江、长江、珠江等3条河流的水资源开发利用率在其阈值范围之内,辽河、海河、黄河、淮河等4条河流的开发利用率均超过了最大允许开发利用率。     

乌鲁木齐地区河、库、污水中重金属的化学形态与污染特征

水休中重金属元素的生态效应和运动规律与其存在的形态密切相关。本文研究了该地区主要水系乌鲁木齐河中下游、头屯河、水磨河及位于四宫的乌市排污水中重金属Cd、Zn、Pb和Cu的物理化学形态及其分布特征。应用UV照射分离有机物,ASV法测定,获4元素的总量、悬浮颗粒态、溶解态及溶解态中不稳定态、稳定无机态和稳定有机态的含量。并对这些形态的形成、分配比和分布进行了分析讨论。     

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...     

河流底泥DOM、营养盐与重金属空间分异特征及响应关系

为探究河流底泥中的溶解性有机物(DOM)和营养盐对重金属迁移转化的影响,以沈阳市新穆河、南小河和老背河为研究对象,利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)、主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)研究了底泥中的DOM、营养盐与重金属的空间分异特征及DOM与营养盐对重金属的响应关系.结果表明,3条河流底泥中的总氮(TN)和总磷(TP)呈重度污染状态.南小河底泥中的ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)、ω(Ni)和ω(Cd)分别是辽宁省土壤背景值的2.48、 1.02、 3.45、 3.00和39.05倍,老背河的ω(Zn)、ω(Cu)和ω(Cd)分别是背景值的2.56、 1.92和8.00倍,新穆河的ω(Zn)和ω(Cu)分别是背景值的1.40和1.10倍,总体上3条河流均存在重金属累积现象,累积严重程度为：南小河>老背河>新穆河,其中南小河和老背河Cd污染严重.应用PARAFAC共解析出5类DOM组分,分别为类色氨酸、酚类络合物、微生物代谢产物、类富里酸和类胡敏酸,其中类富里酸和类胡敏酸丰度较高;基于PCA分析,新穆河底泥污染的主控因子为TN、 TP、类富里酸和类...     

青藏高原典型流域土壤重金属分布特征及其生态风险评价

青藏高原属于环境极端脆弱区和人类活动敏感区,近年来在该区域检测到越来越多的人为干扰.本研究基于甘南"一江三河"和西藏"一江两河"两个流域,分析了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb这7种重金属的空间分布关系及其生态风险.结果表明,甘南"一江三河"流域7种重金属的空间分布呈东部高西部低的特点,平均含量均超过青藏高原背景值,以Cd （4.50倍）和As （2.83倍）较显著,Cd和Pb的高值主要分布在水域、城镇及农村居民用地和工交建设用地;西藏"一江两河"流域7种重金属的空间分布呈沿江一线重金属含量较低、高海拔地区重金属含量较高的特点,Ni、Zn、As和Cd的平均含量超过青藏高原背景值,以Cd （3.13倍）较显著,Cd的高值主要分布在水域覆盖区.地累积指数法和潜在生态风险指数法表明,在甘南"一江三河"流域以As和Cd的污染程度较高,且在水域覆盖区潜在生态风险最高;西藏"一江两河"流域以Cd的污染程度较高,水域覆盖区潜在生态风险最高.本研究对青藏高原不同土地利用方式下土壤环境保护和可持续开发利用具有指导意义.     

灌河口潮滩重金属累积特征及其对环境的意义

灌河是苏北地区最大、航运条件最好的入海河流。重金属元素分析显示,在灌河口表层沉积物中Hg、Cr、As和Cu的含量要高于背景值;Pb和Zn的含量比较接近背景值;Cd的含量低于背景值。其中Hg元素出现了中等程度的生态危害性,而Cr、As、Cu、Pb、Zn和Cd等元素的生态危害系数均极低,整个灌河口潮滩地区并没有出现较为严重的重金属生态危害。     

基于APCS-MLR和PMF模型解析黄河下游文化公园土壤重金属污染特征及来源分析

选取黄河下游典型人类扰动区——黄河文化公园为研究区域,系统采集表层土壤样品,测定土壤中7种(Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 Cd、 Pb和As)重金属含量,利用地累积指数研究公园土壤重金属污染特征,应用克里格空间插值法、绝对因子分析-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型解析黄河文化公园土壤重金属的来源.结果表明,研究区表层土壤重金属(Cd、 Zn、 Cu、 Pb和As)含量平均值高于黄河下游潮土区土壤元素背景值,分别是背景值的4.62、 1.78、 1.41、 1.08和1.03倍.除Zn外,其他元素含量均低于黄河流域沿线不同区域土壤相应元素值.7种元素地累积指数递减趋势为：Cd>Zn>Cu>Ni>Pb>As=Cr,元素Cd属于偏中污染,在表层土壤中积累明显.空间分布特征及源解析结果显示,Cr、 Ni和Cu为自然源因子,主要受成土母质影响;Cd和Pb为交通源,Zn和As属于受少量人类活动和自然叠加影响的混合源.APCS-MLR的分析结果显示：自然源贡献率为46.67%,交通源贡献率为24.11%,混合源贡献率为16.12%,...