黑河重金属空间分布及与大型底栖动物的关系

为探究河流水体和表层沉积物重金属分布特征及其与大型底栖动物的响应关系,于2019年8月在黑河上、中游不同区域采集底栖动物、水体及表层沉积物样品,测定了8种重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg、As）的含量,利用多元统计法分析了底栖动物、水体及表层沉积物重金属空间分布特征,并运用综合污染指数、潜在生态风险指数法对河流水体及表层沉积物重金属的污染风险进行评价,最后运用相关性分析了大型底栖动物与河流水体及表层沉积物的关系.结果表明,水体重金属含量整体较低,空间变化不显著.表层沉积物中w（Mn）,w（Zn）,w（Cr）,w（Ni）,w（Cu）,w（Pb）,w（As）,w（Cd）均高于水体和土壤背景值,其均值分别为背景值的1.36,2.26,2.66,2.10,1.98,1.85,1.89和3.33倍,且空间差异显著.表层沉积物中Cu、Cr、Ni可能来源于农药化肥的施用和工业废水排放;Cd、Pb、Mn可能来源于矿渣及其渗滤液和自然背景的叠加影响;As和Zn可能与生活及工业污水排放有关.水体重金属污染水平极低;表层沉积物重金属污染主要由Cd、Cr、Zn、Ni引起;空间变化趋势为上游支流>上游干流﹥中游.表层沉积物中Mn、Cd的RI值分别为17.20和12.30,属高风险水平,其他元素均为低度风险水平.大型底栖动物现存量及多样性呈空间差异性分布,基眼目密度与水体中As呈正相关;鞘翅目、半翅目和基眼目密度及3种生物多样性指数均与表层沉积物重金属含量呈显著性相关,其可作为黑河上、中游水体及表层沉积物重金属污染的潜在指示生物.     

贵州草海沉积物重金属分布及其对底栖动物群落的影响

基于原子吸收和ICP-MS,研究了贵州威宁草海4种重金属Zn、Pb、Cd、Ni的分布规律,并分析了其对底栖动物群落结构的影响.结果表明,表层沉积物中Zn、Pb、Cd 3种重金属含量已超过加拿大环境质量标准,超标样品量分别达到样品总数的82%、65%和47%,可能和周边历史上大规模的土法炼锌有关;草海表层水及孔隙水4种重金属含量均未超过国家I类地表水质量标准,表明污染的沉积物对水体重金属含量影响有限.表层沉积物中Zn、Pb、Cd均表现出湖中心及上游湖口含量更高的趋势,并和有机质呈显著正相关关系(r=0.837, P < 0.01; r=0.785, P < 0.01; r=0.780, P < 0.01),表明有机质在Zn、Pb、Cd的迁移和沉积中扮演了重要角色.在湖心沉积物柱中,Zn、Pb、Cd 3种重金属从剖面上部约10cm往上均有逐渐升高富集的趋势,与草海周边近几十年的大规模土法炼锌历史吻合.不管在表层沉积物还是在沉积物柱中Ni都呈现与其它3种重金属相反的分布规律,可能与Ni主要来源于自然背景有关.底栖动物群落结构调查表明,周边采样点比湖内采样点的底栖动物种类更为丰富,栖息密度也更大,这可能与草海湖内采样点重金属含量远高于湖周边采样点有关,具体影响及机制需要进一步深入研究.     

贵州草海底栖动物汞分布及其对沉积物汞的响应特征

以国家自然保护区贵州草海湿地为研究对象,系统采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的底栖动物,测定其总汞和甲基汞,探讨底栖动物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应特征,并评估了其面临的汞污染风险.结果表明,底栖动物总汞含量范围为0.51~46.55 ng·g~(-1)(均值7.82 ng·g~(-1)),甲基汞含量范围为0.04~27.71 ng·g~(-1)(均值4.31 ng·g~(-1)),低于其他自然保护区报道的底栖动物的汞含量.对比发现,夏季底栖动物总汞和甲基汞含量均高于其他季节;湖边点底栖动物总汞和甲基汞含量均高于湖中点同种类底栖动物汞含量,这与沉积物中甲基汞含量的空间分布特征一致,却与沉积物总汞含量空间分布特征相反,且中华圆田螺甲基汞含量与沉积物甲基汞含量呈显著相关(r=0.52,P0.05),表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区.湖中湖边沉积物有机质的含量差异以及湖边沉积物存在干湿交替可能导致了这种明显的差异.底栖动物对水体或沉积物总汞和甲基汞的富集系数均较高,这些高富集系数足以引起对草海湿地水生食物链中汞污染风险的重视.     

大渡河沉积物重金属污染评价及释放通量估算

以大渡河中游(迎政乡-舍勒村)为调查区,于2019年4月采集了12个表层沉积物样品,探究沉积物重金属污染状况、生态风险及迁移能力。结果表明汉源湖上游沉积物(S1～S3)富集Cr、Cu、Ni,下游(S9～S12)富集Zn、As、Pb、Cd,且沉积物重金属均值含量较周围河流高。沉积物中As的释放强度较其他重金属明显,释放通量平均值为49.73μg/(m~2·a),与当地大规模农业种植所引发的农业面源污染有关。进一步采用沉积物质量基准法评价沉积物重金属生物毒性风险,结果显示Cr、Ni已经频繁产生生物毒性效应,而As、Cd、Cu可能对底栖生态产生影响。通过相关性分析重金属来源可知As、Cd主要来源于农业,Cr、Cu、Ni主要来源于工业,Pb、Zn来源于铅锌矿开采以及周边频繁的地质灾害。人为工农业活动是重金属向水体迁移的主要驱动力,研究结果为当地工农业管理提供有效数据支持。     

北京市温榆河沉积物的重金属污染风险评价

河流沉积物是水环境的基本组成部分,其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一.本研究探讨了北京市温榆河流域沉积物中重金属的累积特征,并采用沉积物富集系数、H(a)kanson潜在生态风险指数等方法评估了几种重金属的环境风险,简要分析了其主要来源.研究结果表明,温榆河流域沉积物中Ni和Cd的含量分别为19.9～41.4 mg·kg-1和1.19～1.67 mg·kg-1,其值介于LE-L值(最低效应水平)与SE-L值(严重效应水平)之间.根据SQG标准,温榆河表层沉积物中的重金属含量处于中度污染水平,可能会对水域生物产生一定的负面影响;而高毒元素As的含量已非常接近LE-L值,应成为下一步重点防控的对象.采用沉积物富集系数法分析,发现80%以上的样点出现了重金属的富集,且毒性强的重金属As、Cd的富集累积较为严重,根据Fe与重金属含量间的相关性,可知沉积物中Zn、Cu、Cr主要为天然地球化学来源,而Cd、As、Ni则主要来源于人为污染.以北京市土壤背景值作为参比进行分析,发现各取样点的表层沉积物均呈现出强至极强的生态风险,参与评价的5种重金属生态风险由强到弱的顺序依次为Cd、As、Cu、Cr、Zn.     

沂河小埠东橡胶坝蓄水段表层沉积物中重金属的分布及生态风险评价

为探讨沂河小埠东橡胶坝对蓄水段表层沉积物中重金属分布和富集的影响,在该河段设置了8个监测站位,分别于枯水期、丰水期、平水期监测了表层沉积物和水体中6种重金属的含量.结果表明:表层沉积物中w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Hg)和w(Pb)的平均值分别为6.65、0.40、71.21、42.48、0.15和41.54 mg/kg,而表层水体中重金属质量浓度均符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准;蓄水段沉积物浓缩系数为2.85×103～3.04×105,并且坝前表层沉积物中重金属含量从上游到下游递增,说明橡胶坝的建成促进了沉积物中重金属的富集;采用沉积物质量基准(SQG)方法评价表明,蓄水段As处于低风险水平,Cd、Cr、Cu、Hg和Pb均处于中等风险水平,其风险水平Cr>Cu>Pb>Hg>Cd>As.建坝后水动力条件的改变是坝前沉积物中重金属富集的主要原因.      

重庆主城区次级河流表层沉积物重金属污染特征及风险评价

山地城市次级河流因季节性降雨容易导致沉积物中污染物形成"二次污染",沉积物可能具有重金属潜在生态风险.本文采集了重庆市主城区19条次级河流表层沉积物,分析了7种重金属元素(V、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)的污染水平,解析了重金属污染来源,并从流域层面评价次级河流表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,与背景值(中国土壤元素背景值)相比,除V外,其它6种重金属元素超标1.1~6.7倍.富集系数分析和主成分分析显示,沉积物中重金属V、Ni和Pb均未发生富集(富集系数小于1.5),且主要来源于自然源.Cd、Zn、Cu和Cr平均富集系数分别为6.63、2.31、1.90和1.40,均存在不同程度的富集;Cr、Zn和Cu主要来源于工业废水的排放.主城区次级河流表层沉积物重金属潜在生态风险指数RI值范围为77~382,均值为228,总体属于中等生态风险等级.空间分布上,重庆主城区西北部汇入嘉陵江的次级河流表层沉积物重金属表现出较高的生态风险,东南部汇入长江的次级河流表层沉积物表现为相对较低的风险.     

襄阳入江中小河流表层沉积物重金属污染特征及其潜在的生态风险评价

入江中小河流重金属污染状况对中小河流自身及其汇入的大江大河生态系统的健康发展均具有重要意义.通过采集襄阳入江6条河流的表层沉积物和上覆水,分析沉积物粒径、有机质、总氮、总磷及6种重金属含量.同时,采用沉积物质量基准系数和潜在生态危害指数法对重金属污染进行评价,并通过相关分析和冗余分析方法对沉积物中重金属来源进行解析.结果表明,襄阳入江中小河流水体中的重金属均处于较低水平,优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅱ类水标准.表层沉积物中Hg、Cd、Cr、Pb、Zn和Cu的平均含量分别为0.23、1.75、48.4、135.8、173.2和44.7 mg·kg~(-1),除Cr外,其他5种重金属含量远超湖北省土壤元素背景值.6种重金属元素的平均含量均处于临界效应浓度和可能效应浓度之间,为中等污染水平.襄阳入江中小河流表层沉积物重金属的综合潜在生态风险指数(RI)的平均值为461.2,整体处于高风险水平,其中,小清河处于很高生态风险水平,其他河流处于高生态风险水平.冗余分析表明,随着沉积物OM、TN和TP含量的增加、粒径的降低,表层沉积物中的各重金属含量相应增加;Hg、Cd、Pb和Zn的富集系数大于1.5,表明在一定程度上受到了人为活动的影响;Hg、Cd和Pb的污染源可能来自于汽车及其相关产业,Cu和Zn的污染源可能来自于农业生产和养殖业.     

于桥水库水源地水体沉积物重金属空间分异与景观格局的关系

以于桥水库上游河流33个子流域采样点的重金属的监测数据为基础,分析了河流水体沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn等重金属的含量及空间分异特征,探讨了重金属与子流域土地利用类型等景观格局的关系,解析了重金属的来源.结果表明,于桥水库上游三条河流水体悬浮颗粒物中Cd、As、Cu、Cr的平均含量高于土壤环境质量一级标准,存在一定的生态风险.表层沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.32、30.39、33.49、58.20、90.16和94.80 mg·kg-1,Cd、As、Cu的平均含量和部分样品中Pb、Cr、Zn的含量超过土壤环境质量一级标准.三条河流表层沉积物中Cd、Cr、Zn的平均含量是淋河沙河黎河,Cu的平均含量是淋河沙河黎河,As、Pb的平均含量是沙河淋河黎河.于桥水库流域内土地利用类型对河流表层沉积物重金属的分布产生一定影响,主要表现为林地和灌草地的分布决定了河流沉积物中重金属的自然分布趋势,园地和工矿用地对Cd、As、Pb、Cr等的分布产生影响,村镇居民用地和耕地对河流沉积物中重金属的总体分布未产生负面影响.     

广东电子垃圾污染区水体底层鱼类对PCBs的富集效应

采用GC/MS分析方法测试了广东电子垃圾回收地水体沉积物中多氯联苯(PCBs)含量,并利用以前测定的底栖性鱼类(鲮鱼、鲫鱼和乌鳢)PCBs含量数据,计算了生物/沉积物富集因子(BSAF)和生物放大因子(BMF),研究底栖性鱼类对PCBs的富集能力及其影响因素.研究表明,沉积物中总PCBs含量达到24.5~38.6μg/g干重,证实当地环境已受到PCBs严重污染.鲮鱼、鲫鱼和乌鳢的BSAF范围分别为0.05~2.52、0.01~1.20和0.01~5.03.根据乌鳢/鲮鱼和乌鳢/鲫鱼食物关系计算的BMF范围分别为0.14~2.23和0.14~4.93, 其中大部分PCB同系物的BMF>1,表明乌鳢对PCBs具有生物放大作用.BSAF及BMF均与PCBs的KOW和氯原子取代数具有显著相关性,说明化合物的理化性质是控制其生物富集的主要因素.     

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.     

南方丘陵区河流表层沉积物重金属污染评价

采样分析南方丘陵山区瓯江、钱塘江、闽江、九龙江沉积物中重金属含量,并对其来源及生态风险进行研究.结果显示,沉积物中Mn、Zn、As、Cd、Pb、V在九龙江有较高浓度,Ni、Cu在钱塘江浓度最高,Cr、Sb在瓯江浓度最高,而Al、Co和V的最高浓度分布在闽江.但重金属含量空间差异不显著.SQGs、Igeo和EF评价显示,Cd在研究区沉积物中污染最为严重,呈中度至重度污染,其次是Mn、Zn、Pb,其在研究区部分地区存在轻度污染,其他重金属处于无污染状态.RI评价显示,研究区河流沉积物存在极高重金属潜在生态风险,尤其是Cd.相关分析和PCA分析显示,Zn、As、Cd、Pb来自于自然过程、矿业开采及农业生产过程,Cr、Ni、Sb来自于工业生产过程产生废水,Al、Co和V来自于自然过程,而Cu则来源于混合源.pH值、TP、TN和LOI是影响水体中重金属含量的重要因子.本研究为河流生态系统的健康和保护提供重要依据.     

开封城市河流表层沉积物重金属分布、污染来源及风险评估

河流沉积物重金属污染状况对河流水生态系统健康发展具有重要意义.采集开封城市河流水系表层沉积物,分析了沉积物p H、粒度、有机质、总氮及6种重金属含量,使用相关性与主成分分析方法对沉积物中重金属来源进行解析,并采用污染负荷指数法和沉积物质量基准系数法进行了重金属的污染评价.结果表明,开封城市河流表层沉积物有机质平均含量为88.87 g·kg-1,全氮平均含量为2.48 g·kg-1,重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Pb含量远超河南省土壤元素背景值.相关分析和主成分分析显示,沉积物有机质、全氮含量和重金属含量有一定相关关系,而沉积物p H及平均粒径对重金属含量影响较小;6种重金属可被辨识出2个主成分,其中Cd、Cr、Zn和Pb为人为复合源因子,Cu和Ni为工业与自然源因子.污染负荷指数分析表明,惠济河和化肥河为强度污染,黄汴河、东护城河、药厂河和马家河为中度污染.沉积物质量基准系数评价结果表明,惠济河存在中等生态风险,化肥河存在高等生态风险,且沉积物重金属存在较大潜在生物毒性效应.     

杭州城区河道水体及底泥污染指标的相关性研究

以杭州城区六条代表性河道水体及底泥污染物实际监测数据为基础,分析研究了pH、营养盐、耗氧类指标、有机物和重金属等污染指标之间的相关关系,为杭州城市水环境的综合治理提供参考。结果表明：（1）河道水体中TN、TP和NH3-N呈显著的正相关,COD。。和BOD,相关性极显著,说明污染具有同源性;（2）河道底泥中的有机质、全磷与全氮有较好的相关性,有机质与四种重金属的相关性由大到小的顺序依次为Cd〉Pb〉Zn〉Cu,四种重金属之间Pb与Cd和zn相关性显著;（3）河道中底泥相对比较稳定,大部分时期底泥中的营养盐和上覆水体中的营养盐没有相关性,底泥对上覆水体的影响较小。     

疏浚对梅粱湾表层沉积物重金属赋存形态及其生物毒性的影响

选择太湖梅梁湾未疏浚、疏浚后1周和疏浚后半年的表层沉积物为研究对象,测定其中重金属的含量及其不同赋存形态所占比例,开展沉积物间隙水中重金属毒性试验,据此探讨疏浚对沉积物中重金属含量及其赋存形态所占比例和生物毒性的影响. 结果表明:太湖梅梁湾调查区未疏浚沉积物重金属含量明显高于疏浚区,重金属的生物毒性占沉积物综合毒性的25%～35%. 疏浚后1周沉积物重金属含量急剧降低32%～51%,但对重金属生物毒性影响较大的吸附态及碳酸盐结合态重金属比例由未疏浚时的未检出或含量极低增加到40%～83%,生物毒性相应增加17%～38%;疏浚后半年,沉积物中重金属的总量略有回升,吸附态及碳酸盐结合态重金属比例下降,生物毒性下降并低于未疏浚时水平.      

曼谷湾沉积物重金属元素的富集效应与生物有效性

2010年在曼谷湾(泰国湾北部)及其北部主要河口(湄干河、拉塞河、湄南河和邦巴功河)采集了46个表层沉积物样品,分析了样品中重金属元素(Cd、Co、Cu、Pb、Zn)的含量水平,并用Al均一化数据,获得消除了粒度效应的重金属地球化学特征.利用1mol/L的HCl对该区沉积物进行了处理,通过分析沉积物重金属在酸溶相和残渣相的分布,揭示其生物有效性.结果表明,曼谷湾周边河流沉积物中重金属元素含量明显高于曼谷湾;曼谷湾沉积物中重金属(Co、Cu、Pb、Zn)从北向南随着离岸距离的增加而增加,Cd没有明显分布规律;地累积指数显示Cd和Pb存在显著的地球化学富集特征.Cd和Pb在酸溶相中的比例相对较高,表明其生物有效性较高,易引发二次污染.     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

淮南矿区刘岗塘沉积物中重金属污染现状评价

通过对淮南矿区典型采煤沉陷水体（刘岗塘）中沉积物若干重金属元素含量的ICP-AES测定,分析了沉积物元素含量特征及变化趋势。对照Hakanson提出的工业化以前的重金属元素背景值,探讨了重金属元素的富集程度,运用潜在生态危害指数法评估了沉积物的污染程度。同时,根据周边直接及其他间接污染源特点,分析了其对沉积物重金属富集的影响。     

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。     

阳澄湖水源地健康风险评价及污染源分析

介绍饮用水水源受到重金属污染所致的健康危害的风险度计算模型,并应用于阳澄湖水源地饮水途径健康风险评价。在此基础上,选择阳澄西湖的下湖湾为研究对象,又进一步进行水源地重金属的来源分析,分别计算出重金属污染物经由河流汇入、底泥释放和大气沉降进入湖体的总量。结果表明：（1）基因毒物质镉所致健康风险为9．14E-06a^-1,并且远大于躯体毒物质所致的健康风险;（2）湖区工业是阳澄湖重金属的最大来源;（3）底泥释放也是一个重要的重金属输入方式。