闸坝调度对污染河流水环境影响综合实验研究

为了研究闸坝各种调度方式下河流污染物的时空变化规律,探索了闸坝调度对污染河流水环境的作用机理,在槐店闸前期研究和实验的基础上,设计了不同闸坝调度方式对污染河流水环境影响的综合实验方案,并开展了现场实验,研究了槐店闸浅孔闸在现状调度、闸门不同开度和闸门全部关闭3种调度方式下的水体、悬浮物及底泥污染物变化规律.结果表明:闸坝调度会对河流水质产生一定的影响,其影响过程呈现出复杂的非线性关系;闸坝调度也会对水体、悬浮物和底泥中的污染物产生不同程度的影响,并促使污染物在不同介质中进行转化;流量和水深等因素会对底泥和悬浮物中污染物的释放产生影响.研究工作为构建闸坝作用下河流水环境模型、研究闸坝作用规律、实施闸坝科学调度奠定了实验基础.     

典型河流表层底泥重金属污染现状与评价

运用Hakanson的生态风险指数法,对湘江株洲段丰、平水期和枯水期采集的72个表层底泥样品进行分析,评价重金属Pb、Zn、Cd、Cr、As及Hg对河流水域的污染程度及其对河流造成的潜在生态风险影响。结果表明:从朱亭断面到白石断面枯水期底泥重金属污染程度较丰、平水期低;底泥疏浚后霞湾断面底泥中的重金属在短时期内得到控制,但是一段时间后重金属污染仍然存在。湘江株洲段各采样断面污染程度排序为:马家河断面>霞湾断面>白石断面>一水厂断面>枫溪断面>朱亭断面。各断面表层底泥总的潜在生态风险程度都达到了重度或者严重的强度。     

新开河底泥重金属污染评价

目前,国内对河流底泥重金属污染还没有简单、公认、标准的评价方法。本文在新开河污染源调查、采样分析的基础上,采用浓度法和单项等标污染指数法评价其底泥重金属污染状况,计算结果表明,该方法能够客观地反映污染的实际情况,简单、准确。     

河流底泥污染类型标准的制定

近年来,城市河流的污染采取了一系列的治理措施,河水中污染物的浓度已明显下降。但是经有机物、重金属污染物逐年积累而污染的河床底泥,由于水流作用将释放至水相,再次影响整治后的河流水质。因此制定一个符合我国国情的底泥环境质量标准,已提到议事日程上来。     

铜、锌污染河流与植物污染的研究

通过对受铜、锌污染的河流水样、底泥、土壤及植物进行采样分析,结果表明：选矿废水对河流水质造成较严重的铜、锌污染,铜超过地面水Ⅳ、Ⅴ类标准和污水综合排放一级标准,锌超过地面水Ⅱ、Ⅲ类标准,河流底泥中铜、锌严重超标。生长于污染水体中的植物,其铜、锌含量显著地高于对照植物,即植物污染严重。在几种试样植物中,紫茎泽兰铜、锌含量最高,其次是光叶蕨。此外,研究表明,污染植物铜、锌具有高度相关性。     

铜、锌污染河流与植物污染的研究

通过对受铜、锌污染的河流水样、底泥、土壤及植物进行采样分析,结果表明：选矿废水对河流水质造成较严重的铜、锌污染,铜超过地面水Ⅳ、Ⅴ类标准和污水综合排放一级标准,锌超过地面水Ⅱ、Ⅲ类标准,河流底泥中铜、锌严重超标。生长于污染水体中的植物,其铜、锌含量显著地高于对照植物,即植物污染严重。在几种试样植物中,紫茎泽兰铜、锌含量最高,其次是光叶蕨。此外,研究表明,污染植物铜、锌具有高度相关性。     

松花湖水源地重金属非点源污染调查

通过对吉林松花湖及其上游入湖河流水质、底泥、动植物样品中重金属污染的调查和评价,发现20世纪80年代初开始基本得到控制的汞污染现象又呈加重趋势.底泥中汞富集系数较20世纪80年代上升1(5倍;受污染水体中的两栖动物林蛙体内甲基汞呈富集状态,较未污染河流中林蛙体内高2(29倍.汞污染的来源是上游个体手工式小采矿点随意倾倒尾矿渣,随降雨径流进入河流所致.     

湖北省河流中氨氮的污染状况与特征

湖北省河流氨氮污染状况是 ,长江、汉江由于径流量大 ,混和稀释能力强 ,总体上污染程度较轻 ,符合Ⅰ～Ⅲ类水质标准 ;长江支流、汉江支流的河口断面与非城镇控制断面污染程度较轻 ,符合Ⅰ～Ⅳ水质标准 ;城市纳污河渠、支流主要城镇河段由于纳污量大 ,污染程度较重 ,符合Ⅴ类或超过Ⅴ类水质标准。多年的监测结果表明 ,氨氮是河流中的主要污染物 ,其污染分担率在大部分河流中居首位。 1 990～ 2 0 0 0年间 ,长江、汉江、城市纳污河渠中氨氮的污染呈上升趋势。河流氨氮的主要来源是城市生活污水和工业废水以及由水土流失和农田施肥造成的氮素流失。随着城市人口和污水排放量的逐年增加 ,河流氨氮污染在城镇河段尤为突出。长江、汉江氨氮的水期均值超标率一年中枯水期最高、丰水期居中、平水期最低 ,这种现象说明枯水期河流氨氮主要受城市生活污水和工业废水排放的点源污染影响 ,丰水期则主要受农业面源污染影响     

开封城市河流底泥重金属积累生态风险评价及同位素源解析

分析了开封市不同区位3条代表性河流底泥样品中重金属总量及形态.采用改进的Hakanson潜在生态风险指数法评价了不同区位河流底泥的污染情况.使用MC-ICP-MS分析了Pb、Zn和Cu的稳定同位素组成,并基于此尝试解析底泥中重金属污染来源.结果表明：①开封城市河流底泥各重金属含量均超过环境背景值,重金属污染以Cd最为严重,其次为Zn、Cu、Pb、As、Cr和Ni.位于老工业区的化肥河底泥中重金属的平均含量明显高于老城区和新开发区.②从形态分布来看,开封城市河流底泥重金属Cd和Zn的生物有效态含量最高,具有较高的潜在风险.老工业区河流底泥中重金属的生物有效态含量高于老城区及新开发区.③潜在生态风险评价结果表明,位于老工业区的化肥河底泥重金属污染表现为很强生态风险程度的V等级,位于老城区的黄汴河和新开发区的马家河则均表现为强生态风险程度.④基于Pb-Zn-Cu同位素组成表明,老工业区底泥重金属主要来自工业活动,老城区黄汴河和新开发区马家河重金属主要来自生活污水的排放及城市地表径流.     

常州市河流重金属污染评价

通过分析2004年常州市河流沉积物重金属的含量,利用地积累指数法,定量评价了河流底泥中重金属污染程度。结果表明:常州市河流底泥已经受到重金属的污染,尤其是Hg污染最为严重。各重金属对常州市河流污染的程度为:Hg>Cd>Cu>Zn>Pb>Cr>As。     

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.     

应用铅锶同位素示踪研究泉州某林地垂直剖面土壤中重金属污染及来源解析

分别用原子吸收光谱仪(AAS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析了泉州市某林地垂直剖面土壤中8种重金属元素(Sr、Ni、Fe、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)的含量及垂直剖面土壤的铅锶同位素组成,并采用BCR四步提取法对重金属形态进行了分析.重金属总量及形态分析结果表明,泉州市林地土壤重金属污染较轻,主要污染因子为Sr.Pb的非残渣态含量最高,活性最大.内梅罗综合污染指数的评价结果表明,Sr在0~60 cm深度处达到重度污染.次生相与原生相比值法评价结果表明,Pb活性最强,对土壤的潜在危害最大;富集因子计算结果表明,Pb、Sr、Mn、Zn受到外源的影响;因子分析结果表明,重金属主要受到交通源、自然源和农业生产的影响.根据垂直剖面土壤样品与泉州市潜在污染源在~(206)Pb/~(207)Pb-~(207)Pb/~(204)Pb图中的分布特征,Pb主要来源于汽车尾气尘和土壤母质层,利用铅同位素二元混合模型计算出土壤母质层对垂直剖面土壤中铅的贡献率为85.14%(62.53%~98.36%),汽车尾气尘的贡献率平均值为14.86%(1.640%~37.47%).锶同位素示踪结果表明,锶主要来源于汽车尾气尘和土壤母质.铅锶同位素联合示踪结果与前述研究一致.     

北京市城乡环境梯度下街尘中重金属污染特征

街尘是引起城镇面源污染分布最为广泛、最重要的污染物载体.以城乡环境梯度为出发点,以北京地区的中心城区-城中村-郊区区县-乡镇-农村村庄的街尘为研究对象,并对街尘的粒径进行分级,分析城乡环境梯度下街尘的单位面积质量、粒径组成的分异规律和街尘的重金属含量及赋存形态,揭示城乡环境梯度对街尘及其负载的中重金属污染的影响和街尘中重金属污染的粒径效应,以期为我国城市化进程中街尘的源头控制和分层次管理提供科学依据.结果表明,街尘中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn这5种重金属浓度以中心城区最高,农村村庄最低,单位面积街尘量则相反.街尘中Ni、Pb、Zn的弱酸可提取态比例较高(19.1%、11.1%、34.8%),Cr和Cu则相对较低(3.7%、2.1%).粒径<105μm街尘对重金属总量的贡献率(32.4%～62.4%)要大于其所占总质量比例(22.9%～49.6%).对重金属污染在不同城乡环境梯度可采取不同的控制策略:中心城区和郊区区县可加强细粒径冲刷的关注,而农村村庄和城中村则需加强环境卫生管理与改善道路清扫方式和频率.     

密云水库上游金属矿区土壤中重金属形态分布及风险评价

研究了北京市密云水库上游金属矿区土壤中重金属环境污染和风险评价.从矿区周围采集了土壤和沉积物样品,分析了铁矿开采区和金矿开采区土壤样品中Cd、Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、V、Cr的总量及提取态重金属含量,采用Tucker3模型、风险评价编码法(RAC)探讨了矿区土壤中重金属污染程度.研究表明,金属矿区土壤中大多数重金属超出北京市土壤背景值.采用BCR逐级提取法分析土壤中重金属形态,矿区土壤中Mn可交换态含量占总量的20%～30%;Zn、Cd、Pb可交换态和易还原态(Fe-Mn氧化态)含量之和约分别占总量的17%～24%、10%～23%、30%～45%;Cr、Ni、V残渣态含量占总量的80%以上.Tucker3模型分析进一步表明矿区重金属的潜在危害性.密云水库上游铁矿开采区和金矿开采区土壤中Mn的风险指数为0.03%～55.18%和3.94%～67.16%,处于中高潜在生态风险,其它重金属潜在生态风险较低.该结论将为北京市矿山环境污染防治和密云水库的保护提供科学依据.     

北京市冬季典型重污染时段PM2.5污染来源模式解析

为了探究近年来北京市PM_2.5污染区域来源规律和重污染累积过程中PM_2.5的生成途径,利用第三代三维空气质量模型CAMx的颗粒物源示踪(PSAT)和过程分析(PA)技术,模拟计算了北京市2013年和2014两次冬季典型重污染时段PM_2.5的源-受体关系和物理、化学过程对PM_2.5的生成贡献. 结果表明:在区域来源贡献中,随着空气污染等级由优升至严重污染,外地PM_2.5贡献率从42.9%升至67.4%,本地贡献率由57.1%降至32.6%,其中外地二次PM_2.5贡献率从20.2%升至39.8%,为北京市重污染时段的主要贡献因子;在外地贡献中,廊坊市、山东省、天津市、唐山市的贡献率较大,分别为3.2%~4.7%、3.8%~7.5%、3.6%~5.8%、2.2%~3.2%. PA分析结果表明:在不利气象条件(持续性的逆温层结)下,南边界的输送在重污染过程中起到了重要作用,对ρ(PM_2.5)增长的贡献速率可达10 μg/(m3·h). 此外,本地化学转化在重污染时段对ρ(PM_2.5)爆发性增长的贡献率也可以达到40.0%,其中特殊天气条件下二次PM_2.5生成贡献的显著增加是造成ρ(PM_2.5)出现峰值的主要原因. 研究显示,随着污染程度的加重,北京市受区域性污染的影响逐渐加大;在重污染过程中,不利气象条件下的本地化学转化与水平输送对近地层ρ(PM_2.5)峰值的出现与维持发挥了重要作用.      

济南市冬季一次典型重污染过程分析

为掌握济南市重污染天气发生规律,从而更好地为重污染天气预报预警和大气污染防治提供参考,采用空气质量监测数据、气象观测资料、雷达探测资料及轨迹模式模拟相结合的方法,对济南市2016年12月31日-2017年1月7日的持续性重污染过程,从污染演变过程、环流背景分析、气象要素特征和区域污染传输等多方面分析其形成原因及主要影响因素.结果表明:此次重污染过程期间首要污染物为颗粒物,ρ（PM₁₀）平均值为318 μg/m3,ρ（PM_2.5）平均值为200 μg/m3;地面风速在0.6~1.8 m/s范围内,风力均为1~2级,相对湿度为68%~95%,平均相对湿度为81%.在重污染过程中,从地面至800 m左右高度始终维持较强逆温层,逆温频次高达91.1%,污染边界层高度较低,大部分时间都在500 m以下.采用情景模拟分析方法计算得到,区域输送对济南市PM_2.5的贡献率为20%~35%.研究显示:此次重污染过程是在区域性污染背景下由本地不利的扩散条件造成的,静稳大气形势提供有利的环流背景,平流雾、辐射雾交替产生,持续性的高湿加重了污染程度;近地面的静风、高湿,垂直方向的双逆温层甚至多逆温层的结构是影响此次重污染过程的重要气象要素;区域性污染传输对此次重污染天气的发展有显著贡献,污染初期主要来自河北省中南部的输送,随着污染加重,有来自偏南、偏东方向的局地气团输送.      

畜禽粪便有机肥中重金属在土壤剖面中积累迁移特征及生物有效性差异

通过田间小区试验,定量化研究连续4 a施用不同量猪粪、鸡粪有机肥后不同重金属在土壤剖面中迁移积累特征及生物有效性差异,为科学确定农田土壤重金属的环境容量提供依据.结果表明,连续4 a施用猪粪显著增加了耕层土壤中Cu、Cd的含量,与对照比增幅分别是43.8%~118.6%和28.2%~44.9%.施用鸡粪显著增加耕层土壤Cu、Zn、Cd、Cr、As、Pb含量,增幅分别为29.7%~48.5%,239%~456%,19.9%~80.8%,40.4%~163%,11.8%~22.0%和80.3%~95.0%.猪粪带入的Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为76.4%~119%和14.2%~20.4%,鸡粪带入Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为72.1%~88.7%和63.9%~78.9%.施用高量的猪粪、鸡粪Cu、Zn存在明显向土壤深层迁移现象,连续4 a施用60 t·hm^-2的猪粪,Cu迁移到了15~30 cm土层.连续4 a施用60 t·hm^-2鸡粪,Zn迁移到了30~60 cm土层.但连续4 a施用不同量猪粪和鸡粪,土壤剖面中耕层以下土层中Cd、Cr、As、Pb含量均没有显著增加.连续4 a施用鸡粪显著降低小麦籽粒中Cu、Cd含量,显著增加了小麦籽粒中Zn、Cr含量和小麦秸秆中Zn含量,连续4 a施用猪粪显著降低了小麦籽粒中Zn含量,60 t·hm^-2猪粪显著增加了小麦子粒中As含量,猪粪处理还显著增加了秸秆中Cu、As含量.4 a小麦收获累计对有机肥带入重金属的携出率小于6%.小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量高于秸秆,对Cd、Cr、As、Pb携出量低于秸秆,有机肥用量越高,小麦收获对有机肥带入重金属的携出率越低.确定农田土壤重金属环境容量时应考虑不同有机肥中重金属在土壤剖面中积累特征和向下迁移量.     

Cd、Cu和Pb复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性的影响

采用蚯蚓毒性试验和均匀组合设计(Cd:0~15 mg·kg-1,Cu:0~175 mg·kg-1,Pb:0~600 mg·kg-1)方法,以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为试验蚓种,研究了土壤中重金属Cd、Cu、Pb复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和酸性磷酸酶(AP)活性的影响,为重金属污染土壤的生物学诊断和风险评价提供科学依据.结果表明,Cd、Cu、Pb复合胁迫对蚯蚓SOD、GST和AP活性产生显著的诱导效应,酶活性与重金属含量及其持续时间密切相关:蚯蚓SOD活性在暴露前8 d因受重金属胁迫比第0 d增加了7.4%~240.5%,之后因胁迫过强被抑制,比第8 d下降了19.4%~69.7%.GST活性则在暴露前16 d持续增加了104.3%~217.3%,之后受抑制比第16 d下降了1.2%~40.3%.AP活性随时间呈"促进-抑制-促进-抑制"变化,在第8 d受胁迫比第0 d下降了9.2%~37.8%,至第16 d产生适应比第8 d增加了37.2%~117.2%,但最终因胁迫过强比第16 d下降了24.3%~34.0%.回归分析表明,Pb和Cd-Cu-Pb对SOD活性的产生影响最为显著,Cd和Cu则显著影响了GST和AP活性.     

三门峡库区河流湿地沉积物重金属赋存形态和风险评价

调查三门峡库区河流型湿地沉积物中重金属含量和赋存形态,通过污染指数评价沉积物生态潜在风险、表层重金属可交换态与碳酸盐结合态的质量分数评价其释放风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量分别为25.8～68.5、12.1～36.7、3.25～48.74、33.5～472.4、0.16～0.69和9.04～90.74 mg.kg-1.从三门峡库区上游至大坝坝前,沉积物重金属含量呈显著增加趋势.库区最大支流渭河入黄口下游沉积物中重金属Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量高于上游.典型污染支流宏农涧河河口沉积物重金属累积明显,极有可能是该区域矿业发展的工业废水排放所致.沉积物污染指数(SPI)平均值为3.11,介于1.83～7.39之间,渭河入黄口下游沉积物重金属污染程度明显增加,宏农涧河河口沉积物SPI=6.33,处于中度风险.污染河口表层沉积物重金属碳酸盐结合态和交换态所占金属总量的质量分数分别为Cd 63.8%～85.7%,Cu 6.58%～22.62%,Pb 10.6%～28.9%,Ni 1.56%～3.02%.支流污染物排放引起重金属累积,三门峡流域下游沉积物生态风险增加,河口表层重金属释放风险由大到小为Cd>Pb>Cu>Ni.此调查可为河流沉积物污染治理和原位修复提供了参考和依据.     

三峡库区稻田土壤重金属污染特征及风险评价

以三峡库区(重庆段)12个区县稻田土壤为研究对象,分析了土壤Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn和Ni含量,采用不同方法评估稻田土壤重金属的污染程度、潜在生态风险和人体健康风险.结果表明,三峡库区稻田土壤8种重金属除Cr外,其它7种重金属平均值均超过三峡库区土壤背景值,且分别有12.32%、 4.35%和2.54%的土壤样品Cd、 Cu和Ni含量超过相关标准的筛选值.8种重金属变异系数为29.08%～56.43%,属于中等及以上强度变异水平,受人为活动影响较大.8种重金属在土壤中均存在污染现象,且有16.30%、 6.52%和2.90%的土壤Cd、 Hg和Pb存在重度污染.同时,土壤Cd和Hg的潜在生态风险较高,整体为中度危害.12个区县中,巫溪县和巫山县污染程度较高,内梅罗综合污染评价为中等污染水平,且综合潜在生态风险也达到中度生态危害水平.健康风险评价结果表明,手口摄入是人体非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径.土壤重金属对成人没有非致癌风险(HI<1),但有12.68%的点位对儿童具有非致癌风险(HI>1).土壤重金属对儿童具有致癌风险(TCR=5.75...