环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.     

干湿季节下再生水补给河流的溶解性有机物组成特征及其与致病菌基因的相互关系

水体中溶解性有机物（DOM）对各种类型污染物的迁移转化具有重要影响.为了考察干湿季节下再生水补给水体的DOM分子多样性变化及其主要成分对致病菌分布及迁移的影响,本研究以北京两个典型的再生水补给水体（清河和沙河水库）为对象,分别在旱季和雨季采集水样,采用三维荧光光谱（3D-EEM）、平行因子分析（PARAFAC）、光谱指数（FI、HIX和BIX）和¹H-NMR等方法分析水样的DOM,并采用定量PCR测定目标致病菌基因（ecfX、mcr1、gltA、tcpA和23S rDNA）的相对丰度.结果发现,清河和沙河水库水样的DOM分别为5个和4个组分,主要以自生源为主,且微生物活性较高,降雨会导致腐殖酸类有机质的输入.¹H-NMR分析表明,清河和沙河水库水样中DOM有6个氢核基团,旱季以烷氧基和脂肪族羟基基团为主,雨季则以羧基或芳香环氢核基团为主.相关性分析结果表明,旱季致病菌基因的相对丰度与DOM特征组分的相关性较弱;雨季DOM更利于与致病菌表面吸附,致病菌基因的相对丰度与CH₃、CH、CHO/N、H_Ar、H_p和CH-α呈显著相关性（p<0.05）.     

铜污染对土壤细菌群落结构及重金属抗性基因的影响

重金属Cu在土壤中长期积累会对微生物产生毒害作用,为了探究Cu污染对土壤细菌群落及重金属抗性基因的影响,本研究建立了不同Cu浓度（50、100、200、300、500、750和1000 mg·kg^-1）的土壤微宇宙,基于高通量测序和荧光定量PCR技术分析比较不同Cu浓度下培养14 d后土壤细菌群落及重金属抗性基因的变化.结果表明,当Cu浓度≤ 100 mg·kg^-1时,随着铜浓度增加细菌群落丰度和多样性增加;而Cu浓度≥ 500 mg·kg^-1时,Cu浓度的增加会导致细菌群落丰度和多样性显著降低（p<0.05）.随着Cu浓度的升高,变形菌门的相对丰度增加,酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度降低（p<0.05）;在属水平,溶杆菌属、黄杆菌属和Brevundimonas等13个属的相对丰度升高,而芽孢杆菌属、假单胞菌属和Subgroup_6等17个属的相对丰度降低.抗性基因检测结果显示,当Cu浓度≥ 500mg·kg^-1时,重金属抗性基因的丰度显著高于其它样品中的丰度（p<0.05）,其中,copB、copA和czcA的丰度较高,copB和czcA与Cu浓度之间呈显著正相关（p<0.001）,而copA与Cu浓度则呈显著负相关（p<0.001）.网络分析表明,抗性基因丰度的升高或降低可能是由于Cu污染对其潜在宿主影响所造成.本研究结果表明,不同Cu污染水平下土壤细菌群落重金属抗性的选择影响着群落多样性的变化,也为重金属Cu污染修复提供了理论依据.     

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.     

华中地区供水水库抗生素抗性基因的季节变化及影响因素

为明确华中地区饮用水水源地抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的赋存特征,本研究选取了11个大型饮用水水源地,分别于2019年秋季和2020年夏季对整合子基因intI1和19个ARGs进行了定量.结果表明,水库环境中ARGs的丰度并不随时间产生明显变化.四环素类、磺胺类及β-内酰胺类耐药基因是华中地区供水水库的优势基因.选取的2种磺胺类ARGs sul1及sul2丰度和检出率均处于较高水平,表明这两种基因是水库环境的优势基因.耐多粘菌素基因mcr-1并未检出,表明我国抗生素限用政策已取得一定效果.与其他环境介质相比,水库环境中ARGs丰度处于较低水平.相关性分析结果显示水质指标与ARGs有一定相关性,表明水质指标可以成为水库环境中ARGs污染的指示指标.由于碳青霉烯类抗生素用量受到严格限制及其易降解的特性,其相应ARGs丰度及检出率均较低;四环素类耐药基因与其他类耐药基因关系密切,基因的水平转移可能是导致该现象的重要因素;intI1虽然整体上与ARGs相关性不强,但仍可能是导致水库环境中个别基因传播扩散的重要因素.     

某燃煤电厂周边农田土壤重金属污染特征及源解析

为探究某燃煤电厂污染物排放中重金属对周边农田土壤环境的影响,采用辐射环形法,以电厂烟囱为中心,布设31个农田土壤采样点.使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定土壤中10种重金属含量,分析土壤中重金属含量特征及潜在生态风险,基于地统计空间插值和AERMOD扩散模型对重金属空间分异情况和污染特征进行探究,并运用PMF受体模型对重金属进行源解析.结果表明：①燃煤电厂周边农田土壤重金属ω（Pb）、ω（Mn）、ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（As）、ω（Co）、ω（Hg）和ω（Cd）的平均值分别为414.46、286.38、155.22、69.54、55.77、53.48、31.73、19.86、0.78和0.71 mg·kg^-1,其中Hg、Pb、Cd、As、Zn、Cu、Co、Cr和Ni的含量均超过陕西省土壤背景值,分别为背景值的26、19.36、7.88、2.83、2.23、2.49、1.87、1.11和1.93倍,元素Cd、Cr、Ni和Zn的高值区出现在电厂西北方向.②燃煤电厂周边农田土壤重金属潜在生态风险指数（RI）的均值为714.53,整体处于很强的生态风险水平,并在千河火车站、石油天然气公司附近出现高值富集区,Hg元素的单项潜在生态风险指数（E_i）为520.92,处于极强的生态风险水平.③燃煤电厂周边农田土壤重金属主要来源为煤炭燃烧的降尘源（32.16%）、工农业活动源（19.78%）、自然源（26.25%）和交通源（21.81%）.土壤重金属含量较高值均分布在距电厂1~2 km范围内,重金属含量在距离电厂1 km范围内较小,在1~2 km范围逐渐增大,大于2 km后又呈逐渐减小趋势.研究得出的电厂周边农田土壤重金属空间分异情况及富集特征,可为开展土壤污染治理提供理论及数据支撑.     

基于SPAMS探究南京市秋季大气中含草酸重金属颗粒的混合状态

草酸是大气环境中重要的二羧酸,可以与多种非吸湿性的多价金属形成草酸-金属络合物,并对生物健康和大气环境产生重要的影响. 众所周知,光化学反应可以促进草酸的形成. 然而,考虑到草酸与重金属（Heavy Metals, HMs）潜在的络合反应,草酸与HMs颗粒的混合态目前尚不完全清楚. 本研究利用单颗粒气溶胶质谱仪对南京市大气中含有草酸的HMs （Fe、Cu、Pb、Zn） 的粒径和化学组成进行了分析. 结果表明,与采样期间获得的整体颗粒相比（17.16%）,HMs中草酸的数分数（Number fractions, Nfs）更高（29.88%）. 草酸在各类HMs中的Nfs值分别为20.84% （Fe）、45.59% （Cu）、37.16% （Pb）、36.51% （Zn）. 此外,草酸与Cu （ r = 0.53 ）、Pb （ r = 0.55 ）和Zn （ r = 0.79 ）之间存在良好的相关性,这可能归因于它们在环境中可以形成草酸-重金属配合物. 值得注意的是,Fe与草酸在白天（r = 0.29）和夜间（r = 0.71）的相关性差异明显,这可能是因为Fe-草酸配合物在白天发生光解和Fe驱动的Fenton反应有关. 此外,气溶胶酸度（Relative acidity, Ra）和相对湿度（Relative humidity, RH）对形成草酸-重金属配合物也有影响. Ra的增强可能抑制草酸-重金属配合物的形成. 当RH > 70%时,RH增大可能促进草酸-重金属配合物的形成. 本研究为评估草酸在HMs中的增强提供了一些参考依据,同时提高了我们对大气环境中存在的草酸汇的认识.     

基于蒙特卡洛模拟与PMF模型的黄河流域沉积物重金属污染评价及源解析

沉积物是河流的重要组成部分,而沉积物中重金属的富集严重威胁着水环境安全.黄河流域沿程分布着众多工业城市,且流域水土流失量大,泥沙携带重金属进入河流导致沉积物重金属污染问题日趋严重,研究黄河流域沉积物中重金属污染状况对流域生态安全具有重要意义.收集2000~2020年发表的关于黄河流域沉积物中重金属（铅、镉、铬、砷、锌、铜、镍和汞）含量的数据,首先基于描述性统计及地统计法分析重金属的空间分布特征,进一步采用蒙特卡洛法进行地累积指数（I_geo）、潜在生态风险及毒性单位概率的评价,最后结合正定矩阵因子分解模型（PMF）与Pearson相关性分析确定污染源个数及贡献率.结果发现,黄河流域沉积物中ω（Pb）、ω（As）、ω（Zn）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（Hg）、ω（Cr）和ω（Cd）的均值分别为26.92、11.78、87.17、31.13、24.96、0.07、73.36和0.58 mg·kg^-1,分别超过黄河流域各省土壤背景值均值1.27、1.08、1.26、1.05、1.09、2.32、1.14和5.95倍,其中Cd超标倍数最大,应当引起重视;I_geo：Cd>Hg>Cr>Cu>Pb>Zn>As>Ni,Cd和Hg存在中度-严重污染;数据表明黄河流域上、中和下游沉积物重度生态风险占比分别为18.6%、15.7%和7.1%,呈递减趋势;黄河流域沉积物中重金属处于低毒性状态;溯源分析表明黄河流域沉积物重金属的4个来源分别是矿业源（42.2%）、自然活动（38.3%）、农业活动（11.6%）和电镀废水（7.9%）.研究结果可为黄河流域制定相关污染防控措施提供依据.     

基于宏基因组技术分析MBR膜清洗后污泥中抗性基因

污水处理厂作为抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的重要储存库,是自然界ARGs的主要来源之一.膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）被认为是一种能够有效去除污水处理厂中ARGs的技术工艺.MBR膜截留的废水中胶体、颗粒物、悬浮物及微生物代谢物中存在着大量的病原菌与抗性基因,而目前关于膜清洗后污泥中抗性基因的分布特征和规律尚不明确.本文采用宏基因组技术对MBR膜清洗后污泥中抗性基因进行了分析.结果显示,膜清洗后污泥中共检测出39门,其中优势菌门为Proteobacteria、Nitrospirae和Actinobacteria,优势菌属为Nitrospira、Pseudomonas和Bradyrhizobium.污泥样品含有的病原菌属占所有菌属的10.54%,其中Pseudomonas属相对丰度最高,占到所有菌属的3.94%.样品中共注释出17类ARGs和16类金属抗性基因（metal resistance genes,MRGs,15类单金属抗性基因和1类多重金属抗性基因）.其中,多药类抗生素抗性基因相对丰度最高,占49.08%.金属抗性基因中多重金属类抗性基因相对丰度最高,占该污泥样品的34.58%,单金属抗性基因中对铜的抗性基因数量最多,占19.99%.该膜清洗后污泥中微生物群落最主要的功能通路为代谢相关,并存在大量与人类疾病相关的代谢通路相关基因,其中涉及细菌耐药和细菌传染疾病的基因数量最多,分别为占人类疾病相关的代谢通路已注释序列的34.50%和16.62%.由此可见,膜清洗后污泥中蕴藏着丰富的ARGs、MRGs以及病原菌属,具有潜在的环境健康风险,需要加强对膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌的管控.本文为选择合适的技术工艺有效去除膜清洗后污泥中ARGs、MRGs以及病原菌提供指导.     

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.     

磁混凝对市政污水中抗生素抗性基因和重金属抗性基因的削减效能

污水中抗性基因给环境和人类健康带来潜在的危害.本研究通过调查市政排口污水磁混凝处理过程中抗性基因绝对含量和相对丰度变化,考察磁分离技术对市政污水中抗性基因的削减效果.结果表明,加入磁种和絮凝剂的一级搅拌和二级搅拌对抗生素抗性基因(ARGs)、重金属抗性基因(MRGs)和可移动遗传元件均有较好地去除效果,但出水中部分抗性基因的绝对含量增加,这可能是由于出水中依然具有较高含量的水平转移元件(int1,2. 00×10~(10) copies·mL~(-1); int2,1. 91×10~8 copies·mL~(-1); Tn916/1545e,5. 38×10~8 copies·mL~(-1)).网络分析和主成分分析结果表明,磁混凝处理过程中ARGs与MRGs呈显著正相关(P 0. 05),城市污水中常规污染物如悬浮物、磷和COD等是影响抗性基因去除效率的重要因子.这些结果表明,磁混凝可通过有效削减污水中常规污染物进而制约抗性基因的传播和转移;但需要关注磁混凝的出水及脱水污泥的后续管理,如出水前增设消毒环节,以降低抗性基因污染风险.     

污水河道污泥中大肠杆菌抗生素抗性与金属耐受性的耦合分析

城市污水河道受人为活动的影响,可能作为抗性细菌与抗性基因的储库,给人类生产生活带来巨大的威胁.本研究以中国寒区城市污水河道污泥为取样点,研究大肠杆菌（Escherichia coli）的抗生素与金属的耐药现状,以评估中国寒区城市水环境受抗性细菌污染的情况与传播抗性的风险.利用选择性培养基从河道淤泥中分离出455株肠杆菌,并从中筛选出110株E. coli.抗生素表型结果显示：69.1%的E. coli分离株对至少1种抗生素具有抗性,其中,抗性最高的是氧四环素（42.7%）;所有的E. coli对亚胺培南和呋喃妥因没有抗性;分离株E. coli DL27对检测的17种抗生素中的13种具有抗性,分离株E. coli DL18、分离株E. coli DL46对12种抗生素具有抗性.金属抗性表型检测结果显示：40.9%的E. coli对银（Ag）具有耐受性,3.6%的分离株对汞（Hg）、锌（Zn）具有耐受性,所有菌株对铜（Cu）无耐受性;且发现分离株E. coli DL35对9种抗生素和2种金属具有抗性.对E. coli群体15种抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）、4种金属耐受性基因（Metal Resistance Genes,MRGs）、1种整合酶基因的检测结果显示,ARGs中tetA（56.4%）、blaTEM（26.4%）、sul2（24.5%）、sul1（22.7%）基因的检出率最高,MRGs的检出率分别为20.0%（silB）、13.6%（silE）、8.2%（merC）、16.4%（pcoE）,整合酶基因intI1的检出率为2.7%.研究表明,在河道污泥中不仅存在多重抗生素抗性E. coli,而且存在同时具有抗生素抗性和金属耐受性的E. coli.河道污泥是抗性细菌和抗性基因的储库,对人类生产生活构成了潜在的巨大威胁.     

清淤底泥处置中添加粉煤灰/炉渣对重金属生物有效性及毒性的影响

在清淤底泥中添加碱性粉煤灰、燃煤炉渣进行钝化处理后,通过浸出毒性实验、重金属形态分级实验及植物生长实验对底泥基质中重金属的活性及生物有效性进行了研究.结果表明:清淤底泥中添加粉煤灰、燃煤炉渣等碱性物质后显著降低了底泥基质中可溶态重金属含量,其中,交换态、有机结合态Pb、Zn所占比例显著降低;碱性物质的加入缓解了重金属的浸出危害,钝化底泥基质中粉煤灰、炉渣对Cu的稳定率可达90.34%~96.88%;与此同时也抑制了底泥中重金属在植物体内的富集与迁移,降低了重金属的生物有效性.相关性分析表明,底泥基质中交换态重金属含量、浸出浓度、植物茎叶中重金属含量及植物根伸长抑制率之间存在显著正相关关系(p0.01).     

象山港流域入湾河流水体中重金属风险评价及其来源解析

本文根据丰水期象山港8种溶解态重金属的浓度调查,通过单因子污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(P_n)和重金属污染指数(HPI)评价方法研究了重金属流域内入湾河流中重金属的污染.基于流域内土地利用类型与重金属浓度的相关性,结合实地走访调查,对重金属的来源进行了解析.结果表明,区域内重金属平均浓度大小表现为:FeMnZnCuAsCrPbCd;除Mn和Fe外,其余6种重金属浓度均符合《地表水环境质量标准》中的Ⅰ类水标准;区域内重金属风险较低,无污染现象,但存在沾污情况;以水产养殖为代表的农业面源污染是区域内重金属出现沾污的主要因素.为了合理规避区域内城镇化发展进程中的重金属风险,重点在于加强以农业面源为主的污染源监管.     

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.      

Effects of substrate types on the transformation of heavy metal speciation and bioavailability in an anaerobic digestion system

Chemical speciation can fundamentally affect the potential toxicity and bioavailability of heavy metals. The transformation of heavy metal speciation and change of bioavailability were investigated in an anaerobic digestion (AD) system using four different substrates (pig manure (PM), cattle manure (CAM), chicken manure (CHM) and rice straw (RS)). The results obtained indicated that the total contents of heavy metals in PM, CHM and CAM were higher than in RS and decreased in the order Zn > Cu > Ni > Pb > As > Cd in all substrates. Moreover, the speciation with the largest proportion for each heavy metal was the same both in the different substrates and the biogas residues. Among them, Zn, Ni, Cd and As were mainly in the reducible fraction (F2), while Cu was mainly in the oxidizable fraction (F3) and Pb occurred predominantly in the residual fraction (F4). Our results further indicated that the AD process had a greater effect on the speciation of heavy metals in CHM and PM, but less on CAM and RS. The rates of change in bioavailability followed the order PM > CHM > CAM > RS. Changes in organic matter, humic acid or local metal ion environment as a result of AD were inferred as likely mechanisms leading to the transformation of heavy metal speciation. These results enhanced our understanding of the behavior of heavy metals in AD and provided a new perspective for the treatment and disposal of the substrates.     

石家庄农田区土壤重金属Cd、Cr、Pb、As、Hg形态分布特征及其影响因素

土壤重金属污染是国内外亟待解决的环境问题。随着重金属元素迁移和转化的深入研究,重金属的毒性不仅与其全量有关,而且在更大程度上受形态分布所控制。本文选择石家庄农田区为研究区,采集了31个根系土样品,对土壤中的Cd、Cr、Pb、As、Hg等5种重金属进行了形态分析,并探讨了影响重金属化学形态的影响因素。研究表明:Cd的有效态含量占全量比重最大,40.94%,其次是Pb的12.73%,Cr、Pb、As、Hg均以残渣态为主;5种重金属各形态和全量的相关程度较高,尤其是Pb;土壤pH值与Cd、Cr、Pb元素碳酸盐结合态、强有机结合态和腐植酸结合态均呈显著负相关关系,受pH值的影响顺序为:CrPbCd;各重金属元素的残渣态含量与Fe2O3含量均呈显著的正相关关系;5种重金属的离子交换态与TOC均呈负相关关系;CEC和重金属元素的水溶态和残渣态均呈正相关关系;粘粒的含量与Cr的离子交换态呈显著负相关关系,与各元素残渣态呈正相关关系。     

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。     

Potential toxic risk of heavy metals from sediment of the Pearl River in South China

Based on the monitoring of five heavy metal elements in the surface sediments of the Pearl River in South China, potential toxicity of the heavy metals was assessed using consensus-based sediment quality guidelines (SQGs) method and geo-accumulation (I_geo) index method. The monitoring results showed the heavy metal concentrations were significantly and positively correlated with each other, demonstrating a common trend in variation of concentration in the surface sediments. The assessment using the consensus-based SQGs method showed the potential toxicity of Cu was the highest, and Cd was the lowest. The evaluation based on mean probable effect concentration (PEC) quotient showed the region was seriously polluted with high toxicity heavy metals. Correlation analysis revealed a significant and positive correlation between the mean PEC quotient and the average of I_geo with a correlation coefficient of 0.926 (n = 23, P < 0.01). In conclusion, the consensus-based SQGs and mean PEC quotient are applicable to assess potential toxicity risks of heavy metals in freshwater sediments in the Pearl River.