Mobility and sulfidization of heavy metals in sediments of a shallow eutrophic lake, Lake Taihu, China

The technique of DGT (diffusive gradients in thin films) using three diffusive gel thicknesses was applied to estimate the mobility and bioavailability of heavy metals in sediments and porewater of Lake Taihu, China. The DGT results showed significantly positive correlations between Co, Pb, Cd and Mn, and Ni and Fe concentrations in porewater. Cu and Zn showed a significantly negative correlation with Mn, due to Cu combination with carbonates and Zn derived from agricultural pollution, respectively. The rank order of average concentrations of Co, Ni and Cd at each station was DGT_1.92 >DGT_0.78 >DGT_0.39, suggesting stronger resupply from sediments to porewater when using thicker diffusive gels. Comparing centrifugation and DGT measurements, Co, Ni and Cd are highly labile; Mn and Fe are moderately labile; and Cu, Zn and Pb are slightly labile. The variations of AVS concentrations in sediment cores indicate that metal sulfides in deeper layers are easily diffused into surface sediments.     

Mobility and sulfidization of heavy metals in sediments of a shallow eutrophic lake,Lake Taihu,China

The technique of DGT (diffusive gradients in thin films) using three diffusive gel thicknesses was applied to estimate the mobility and bioavailability of heavy metals in sediments and porewater of Lake Taihu, China. The DGT results showed significantly positive correlations between Co, Pb, Cd and Mn, and Ni and Fe concentrations in porewater. Cu and Zn showed a significantly negative correlation with Mn, due to Cu combination with carbonates and Zn derived from agricultural pollution, respectively. The rank order of average concentrations of Co, Ni and Cd at each station was DGT_1.92 > DGT_0.78 > DGT_0.39, suggesting stronger resupply from sediments to porewater when using thicker diffusive gels. Comparing centrifugation and DGT measurements, Co, Ni and Cd are highly labile; Mn and Fe are moderately labile; and Cu, Zn and Pb are slightly labile. The variations of AVS concentrations in sediment cores indicate that metal sulfides in deeper layers are easily diffused into surface sediments.     

厦门筼筜湖表层沉积物金属元素赋存形态及污染评价

用ICP-MS测定了厦门筼筜湖表层沉积物中15种金属元素的含量,分析了金属元素的分布特征,并用改进的BCR提取法分析其赋存形态.结果表明,Cd、Cu、Sr、Pb、Zn和U在不同湖区的含量表现为:外湖干渠内湖;Cr、Co、Ni、V、Fe、Li、Rb和Mn的含量表现为:内湖外湖干渠.Cu、Zn和Pb主要存在于可还原态;Cd元素主要存在于弱酸溶态和可还原态;Co、Ni、U、Fe和Mn元素主要存在于可还原态和残渣态;Li、V、Cr、Rb和Ba主要存在于残渣态.潜在生态风险评价结果表明,元素V、Cr、Co、Ni、Zn、Cu、Cd和Pb等处于轻微潜在生态风险水平.次生相与原生相分布比值法评价结果显示,Cu、Cd和Zn表现出重度污染;Pb表现出中度污染;Co、Mn、Sr和U表现出轻度污染;Ni、Fe、Cr、V、Li、Ba和Rb表现出无污染.筼筜湖表层沉积物已受轻微的金属元素污染,处于轻微生态风险水平.     

九龙江表层沉积物重金属赋存形态及生态风险

分别用改进的BCR四步提取法和稀硝酸单级提取法分析九龙江17个表层沉积物中15种重金属元素的赋存形态特征.BCR四步提取法表明,九龙江表层沉积物中大部分重金属(Fe、Ni、V、Tl、Ba、Sb、Ga、Cr和Sr)以残渣态为主;Mn可提取态含量最高(占总量83.8%),其次为Cd、Pb、Zn、Co和Cu(分别占总量80.0%、75.5%、74.3%、70.8%和57.7%).稀硝酸提取法表明,Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu的稀硝酸可提取态具有较高比例(分别占总量70.4%、65.4%、58.7%、48.4%、44.5%和45.5%).次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果表明,九龙江表层沉积物中Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu具有较高生态风险.综合对比两种提取方式分析结果,各有优缺点.一般情况下,稀硝酸单级提取法已足以分析沉积物中重金属生物有效性及生态风险.     

泉州湾红树植物中重金属元素的分布与储量

用ICP-AES测定了泉州湾洛阳江河口红树植物桐花树(Aegiceras corniculatum)和秋茄(Kandelia candel)根际沉积物中重金属总量和有效态含量,以及这2种植物体内重金属的含量,探讨了该红树林湿地重金属元素的分布、富集和储量情况。结果表明,2种红树植物根际沉积物中重金属总量均表现为:Fe>Mn>Zn>V>Pb>Cr>Cu>Ni>Co>Cd,有效态含量均表现为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>V>Cr>Ni>Co>Cd,部分重金属具有一定潜在的有害生物效应;Fe、V在2种红树植物根部的含量最高,Mn在叶中的含量最高,其余重金属未有明显的统一规律;相关性分析表明,2种植物根中Cu和Zn,Pb和V、Co、Ni,Cr和Zn,Zn和V,V和Co、Ni,Co和Ni之间互有明显协同作用;除Mn在叶中存在较强的富集能力(富集系数大于1),2种红树植物对其余重金属元素的富集能力均较小,远达不到超富集植物的要求;秋茄和桐花树对Mn从根向叶的迁移能力最强,Cu、Cr、Zn在2种植物中的迁移系数均大于1,Cd在桐花树中的迁移系数也大于1,说明2种植物都有将这些元素向叶中输送的趋势,应注意其通过食物链富集作用引起的危害。2种红树植物中重金属总储量大小表现为:Mn>Fe(秋茄则Fe>Mn)>Zn>Cu>Cr>Pb>V>Ni>Co>Cd,其中Mn和Fe的总储量之和分别占到了总储量的97.7%(桐花树)和99%(秋茄)。     

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.     

珠江三角洲大气干沉降金属元素浓度和来源分析

本文对珠三角地区137个大气干沉降样品中金属元素含量和来源进行了分析。金属元素几何平均浓度高低依次为Fe>Zn>Mn>Pb>Cu>(Ni,Cr,Rb)>V>(Li,Y)>Co>(Cd,Cs)>Tl,其中Fe的浓度最高为31573mg/kg,Tl的浓度最低为1.0mg/kg,金属元素浓度主要与周边环境和当地发展类型影响有关,采样点位于工业区周边的金属元素浓度最高,城市居民区和近郊区次之,远离城市和工业地区的相对较低。富集因子分析表明Cd、Zn、Cu、Ni和Pb元素受人类活动影响显著,污染严重;相关性分析得出Cu、Pb、Zn具有显著性相关,Cr、Ni分别与Mn、Co、Li、Zn显著性相关,表明它们可能具有相同来源;因子分析得出Rb、Cs、Y、Mn、Ni、Li、Co主要受到土壤扬尘来源的影响,Pb、Cu、Cd及Ni、Cr与当地工业化和城市化过程密切相关,其中Pb元素主要受到燃煤和交通扬尘的污染,Cu和Cd元素主要来源于工业生产中产生的重金属污染。     

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.     

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...     

厦门市大气PM_(2.5)中重金属污染特征及健康风险评价

用ICP-MS对厦门市夏冬两季城区和郊区PM_(2.5)(当量直径≤2.5 μm的颗粒物)及其中10种重金属(V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、As、Cd、Pb和Cu)含量进行测定,分析其污染特征,并对重金属的健康风险进行评价。结果表明,采样期间厦门市PM_(2.5)中重金属含量水平表现为ZnPbCuMnVAsNiCrCdCo,其中Zn、Pb、As、Cd和Cu富集因子远远大于10,受人为影响较严重。健康风险评价结果表明,PM_(2.5)中重金属的非致癌健康风险可以忽略;几乎所有重金属的致癌健康风险都高于最大可接受风险值10~(-6)。     

模拟酸雨对泉州市交通区表层土壤重金属淋溶的累积释放特征

用模拟酸雨动态淋溶试验方法和改进的BCR四步提取法研究泉州市交通繁忙区表层土壤中重金属的溶出规律及形态变化,用ICP-AES测定浸出液中Ti、Zn、Co、Ni、V、Fe、Mn、Cr、Cu、Pb、Cd和As的含量。结果表明大部分重金属元素(Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb)累积释放量随模拟酸雨pH值的降低而增加。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用双常数速率方程能更好地描述V、Co和Ni的释放规律,抛物线方程则能更好地描述Zn的释放过程,修正Elovich方程能更好地描述Ti、Cr、Mn、Fe、Cu和Pb的释放过程,而双常数速率方程和抛物线方程均能很好地描述As、Cd的释放过程。对比淋溶前后重金属形态分布,发现淋溶后土壤中Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb的生物有效态比例有所增加,而V、Cd和As的生物有效态比例略有降低。     

渤海湾表层沉积物各形态重金属的分布特征与生态风险评价

根据2008年春对渤海湾的调查,通过分级萃取的实验方法以及总量和分形态风险评价的手段,重点研究了渤海湾表层沉积物各形态重金属的分布特征、影响因素和潜在生态风险.结果表明,重金属在渤海湾中央的泥质区富集,自然来源是控制V、Ni、Cu、Pb、Co和Cd分布的主要因素,而Zn和Cr较易受环境变化或人为输入等影响,其中Pb作为大气沉降和陆源输入都存在的重金属,其受控因素与其他重金属有一定差异.形态分析表明,V、Zn和Cr以残渣态为主,Co、Ni和Cu则是可浸取态占优势.其中Co的可浸取态质量分数在A断面先增加后降低,Ni的可浸取态质量分数在海河口附近A3站达最大值(98.86%),Cu和Pb的可浸取态高值区出现在A断面的中央区域,优势形态是铁锰氧化物结合态,Cu在湾口的A10站降到最小值(43.83%),在黄河口的D1站达最大值(73.89%).风险评价表明,重金属总量富集因子由大到小:Pb>Cd>Zn>Cr>V>Co>Cu>Ni,其中Pb、Cd和Zn的富集因子均大于1,但渤海湾沉积物总体质量良好,潜在生态风险较低.从形态角度评价,V和Cr基本无污染,Zn局部轻微污染,Co大部分轻度污染,Cu由无污染到中度污染,Ni由轻度污染到重度污染,Pb则属重度污染,其中Pb在渤海湾口A11站的P%(次生相与原生相分布比值)达1 329%.综合评价得出,Pb是渤海湾沉积物污染最严重的重金属,Cu和Zn有潜在污染,V、Cr和Co基本清洁.     

北三河水系沉积物中金属的污染状况研究

北三河水系包括接纳了北京、天津大量再生水和污水的温榆河、凉水河和北运河等河流,其沉积物中金属的污染状况是水环境质量的重要指标之一.本研究调查分析了北三河水系8条河流沉积物中金属的污染状况及存在形态,采用地累积指数评价了金属的污染级别,利用相关性分析和主成分分析简要分析了金属的主要来源.研究结果表明,北三河水系沉积物中Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Pb、Co和Cd的平均浓度分别为24207、538、303、57、48、29、15.2、14和0.27 mg·kg-1.牛牧屯河部分沉积物中Fe、Zn、Cu、Cr和Ni的浓度高于沉积物质量基准(SQG)中的极有可能产生危害的浓度(PEC)值,很有可能对生物产生危害;而温榆河、还乡河、北运河、凉水河和潮白河中大部分金属浓度高于产生危害的阈值(TEC)而低于PEC水平,也应列入防控对象.河流沉积物中金属积累级别较高的河段多位于郊区和乡镇,可能因为这些区域污水处理率较低.Fe、Cr、Ni、Cu、Mn和Zn在沉积物中主要以残渣态存在,其比例分别可达92.5％、85.2％、87.9％、71.0％、63.4％和57.3％;Pb则主要以可提取态存在,其比例为62.6％.沉积物中Cu、Pb、Ni和Cd元素的存在主要受人类活动的影响,其在北三河水系沉积物中的分布主要受有机碳的控制;Cr和Co的存在则主要受自然因素的影响,其分布主要受铁锰氧化物或矿物质的影响.     

基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

长江水系表层沉积物重金属污染特征及生态风险性评价

对2007年采集的长江水系表层沉积物中的9种重金属(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg)含量进行了分析.结果表明,沉积物中除了重金属Cr、Co、Ni外,Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg的含量都明显高于20世纪90年代调查结果.主成分分析(PCA)结果表明,前3个主成分的累积贡献率达到86.75%,表明了重金属的3种主要来源,分别为采矿与工业排污、岩石的自然风化与侵蚀和城市电镀工业废水与自然源.地累积指数和富集因子评估结果同时显示,长江水系表层沉积物中未受Cr、Co和Ni的污染,Cu、Zn、As和Hg受轻度污染,而Cd和Pb的污染最大.Hakanson生态风险指数法对沉积物中重金属的生态风险评价表明,各重金属单因子生态危害程度为CdHgAsZnPbCuCoNiCr.综合潜在生态指数表明,在61个位点中,中等生态危害的样点占36%,有3个位点属于强生态危害范畴,即长江干流重庆段、支流资水洞庭湖入口和信江位点;而支流湘江衡阳段、湘江株洲段、湘江洞庭湖入口、洞庭湖和安徽顺安河位点为极强生态危害范畴.     

宝鸡市街尘重金属元素含量、来源及形态特征

利用XRF和AAS研究了宝鸡市街尘中重金属元素的含量水平.结果表明,街尘中Cu、Pb、Zn、Mn、Co、Ni、Cr和Cd的平均含量分别是123.2、408.4、715.1、804.2、15.9、48.8、126.7和5.5μg.g-1,均高于世界、中国、陕西省土壤元素背景值,其中Cu、Pb、Zn和Cd超标最为突出.利用...     

模拟酸雨条件下垃圾填埋的重金属地球化学迁移模型——以徐州为例

为研究酸雨沉降条件下垃圾中重金属迁移过程,以重金属浓度变化为基础,建立了生物反应器填埋场重金属浸出和淋出的地球化学迁移过程模型和地球化学迁移的数学预测模型。研究表明,重金属的浸出顺序为As、Ni、Cr、Co、Cd、Mn、Cu、Zn、Sn、Hg、Pb、Fe,淋出顺序为Mn、Co、Ni、Cr、Cu、Cd、As、Fe、Zn、Hg、Pb、Sn;对生活垃圾重金属浸出所建立的数学模型大多为指数函数、幂函数、二次函数,对模拟酸雨条件下的生物反应器填埋场重金属的淋出建立的数学模型大多为二次函数、幂函数,数学模型的相关系数在0.9以上,模型拟合效果较为理想;通过引进重金属元素释放系数建立了生物反应器填埋场重金属淋出累积总量的模型,修正后的模型的计算结果和实测值的误差在千分之一以内,可用于预测填埋场内重金属溶出总量。     

城市地表水表层沉积物重金属污染特征与潜在生态风险评估:以永康市为例

为了解永康市城区地表水沉积物中重金属的污染特征,对永康市122个地表水表层沉积物中Ti、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Fe共10种重金属含量进行分析,解析重金属的来源并评价其潜在生态风险.结果表明,10种重金属的含量顺序为:FeTiMnZnCrCuPbNiAsCo,与金衢盆地土壤重金属元素背景值相比,除Ti外,其它9种重金属超标1.17~3.78倍;大多数重金属之间存在极显著相关性,说明大多数重金属之间存在相似污染来源,主要为五金制造等工业污染和交通污染;地积累指数评价结果显示,沉积物中重金属的污染程度依次为:CrZnNiCuFeAsPbMnTi,Cr、Zn、Cu和Ni这4种元素部分样区达到中度污染或偏重污染;9种重金属潜在生态风险大小为:CuAsNiCrPbCoZnMnTi,Cu和As对综合生态风险指数平均贡献分别是22.84%和21.62%,其他7种元素平均贡献合计55.54%,综合潜在生态风险指数(RI)中89.34%为低生态风险,10.66%为中等生态风险.综合以上分析,永康市城区地表水沉积物重金属污染整体较轻,局部污染严重.     

三峡库区典型农村型消落带沉积物风险评价与重金属来源解析

本研究以三峡库区核心区——忠县典型农村型消落带为对象,于2011年7月,采集大坝水位回落后消落带沉积物样品,分析重金属含量,评价沉积物潜在风险,解析三峡库区农村型消落带重金属来源,为库区流域面源污染物控制提供基础数据.结果表明,消落带沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的变化范围分别为155~160 m:5.17~14.81、0.06~0.57、8.55~20.56、62.79~93.04、15.38~60.97、425.72~782.32、21.34~48.5、23.03~43.39、57.78~130.10 mg·kg-1;170~175 m:7.05~12.57、0.17~0.33、10.71~18.89、65.22~92.89、18.89~42.91、74.06~774.41、22.47~42.49、24.17~29.23、55.67~103.18 mg·kg-1.地累积指数(I geo)表明,155~160 m消落带沉积物重金属累积顺序为Cd>Co>Mn>As>Cu>Pb>Zn,170~175m消落带累积程度大小为Co>Mn>Cd>As.沉积物污染指数(SPI)说明,155~160 m消落带沉积物潜在风险高于170~175 m沉积物,忠县城区下游155~160 m消落带沉积物风险达到峰值.统计分析结果显示,155~160 m消落带重金属Cr、Cu、Pb和Zn主要来源于自然背景,As、Ni、Cd、Co和Mn则来源于上游来水;170~175 m消落带沉积物重金属Cr、Ni、Pb和Zn主要来自自然背景,Cd、As、Co、Mn和Cu则极有可能来源于农田面源和上游.     

苏州古城区域河道底泥的重金属污染分布及生态风险评价

本文分析了苏州古城区域20个代表性断面中8种重金属（Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn）的含量,评价了重金属的污染程度和潜在生态风险并甄别了污染来源.结果表明,苏州古城区域河道底泥中Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为1.1、142.6、90.2、17.2、800.1、63.3、199.1和384.2 mg·kg^-1,超过江苏省土壤背景值的采样点比例分别为100%、100%、65%、95%、70%、100%、95%和100%.利用地累积指数评价发现,8种重金属元素污染程度依次为Pb > Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > As > Mn,总体上Pb处于强度污染水平,Cd、Cu、Zn和Cr处于中强度污染水平,Ni和As处于轻度污染水平,Mn处于无污染水平.潜在生态风险指数评价显示,8种重元素的潜在生态风险依次为Cd > Pb > Cu > As > Ni > Zn > Cr > Mn,总体上Cd、Pb和Cu处于中风险水平,其余5种重金属处于低风险水平.古城区域内北部河道和南部河道底泥重金属的平均含量、地累积指数值和潜在生态风险指数值均大于干将河和环城河,水环境重金属治理应重点关注古城区域内部.相关性分析和主成分分析表明,Cd、Cu、Cr、As、Ni、Pb和Zn元素可能源于化肥、路面老化、轮胎磨损和尾气排放等人为因素,Mn则主要源于自然因素.